JP2011034077A - 画像形成装置における像担持体の位置ずれの影響を補正する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置における像担持体の位置ずれの影響を補正するシステム及び方法を提供する。
【解決手段】感光体の実速度Ｖ_Ａ（ｚ）を検出する（６０４）。目標速度Ｖ_Ｒ（ｚ）から実速度Ｖ_Ａ（ｚ−１）を引き、誤差信号ｅ（ｚ）を生成する（６０６）。コントローラで誤差信号を処理し、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）を生成する（６０８）。制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）と擾乱トルク信号ｄ（ｚ）とから純トルク信号ｔ_Ｎ（ｚ）を生成する（６１０）。純トルク信号ｔ_Ｎ（ｚ）を物理システムに作用させ、実速度Ｖ_Ａ（ｚ）を形成する（６１２）。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置の像担持体における速度誤差計測及びトルク擾乱低減の方法及びシステムに関する。

従来、画像形成装置において、感光体又は中間転写ベルトやドラムなどのような像担持体の速度制御には、様々なシステム及び方法が用いられている。従来の方法には、擾乱の影響を低減できる、慣性の大きい感光体ドラム又は慣性の大きい感光体ベルト用ローラの利用が含まれている。更なるシステム及び方法として、古典的な設計による速度フィードバックシステムに、周期的なフィードフォワード制御方式を補足したものが含まれる。

像担持体用モータ駆動ユニットの速度は、一般的に厳密に制御されなければならない。通常、像担持体用速度センサが、像担持体用モータ駆動ユニットの速度の増減を検出する。モータ制御装置が反応して、像担持体用モータ駆動ユニットの速度を再調節し、結果として像担持体の速度を再調節する。

ジェームス・カラミータ（Ｊａｍｅｓ Ｃａｌａｍｉｔａ）による「画像形成装置内機械擾乱フィードフォワード補正プロファイル決定システム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｆｅｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｆｏｒ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ ｉｎ Ｉｍａｇｅ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）」と題する、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，３７９，６８０号明細書は、フィードフォワード補正（ＦＦＣ）プロファイルを、転写サブシステム内トルク擾乱のタイミング及び特性に正確に合致するように自動化させ及び／又は適合させる制御システムを開示している。このシステムは、例えば、電子写真方式および／または静電写真方式の画像形成装置の感光体ベルト型転写サブシステムにおいて、感光体ベルトの継ぎ目が音響転写支援（ＡＴＡ）ユニットの上を通過する際に生じるようなトルク擾乱を、低減ないしは実質的になくすことができる。また、画像形成装置の転写サブシステムなどの機械システムにおけるトルク擾乱を補償する、システムダイナミックス相関モデルを利用した学習アルゴリズムも適用されている。

ジェームス・カラミータ（Ｊａｍｅｓ Ｃａｌａｍｉｔａ）による「画像形成装置のベルト運動及び色位置決め改良システム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｂｅｌｔ Ｍｏｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａｎ Ｉｍａｇｅ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）」と題する、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，４４４，１０１号明細書は、コントローラ付き画像形成装置の感光体ベルトの媒体速度誤差補正方法及びシステムを開示している。画像形成装置に媒体が使用される際の感光体ベルトの速度誤差が計測される。この速度誤差は、画像形成装置ダイナミクスによる速度誤差と感光体ベルト上のトルク擾乱とを含む。計測された速度誤差から高周波速度誤差がフィルタリングされ、画像形成装置ダイナミクスによる速度誤差を計測された速度誤差から排除して、残りの速度誤差が生成される。この残りの速度誤差がトルク擾乱に変換される。トルク擾乱に基づいて補正係数が決定され、決定された補正係数に基づいて媒体速度係数が補正される。

ケビン・Ｍ．・キャロラン（Ｋｅｖｉｎ Ｍ． Ｃａｒｏｌａｎ）による「無端ベルト付き装置内トルク擾乱低減システム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｔｏｒｑｕｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｈａｖｉｎｇ ａｎ Ｅｎｄｌｅｓｓ Ｂｅｌｔ）」と題する、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，１５７，８７３号明細書は、画像形成装置により形成される多色出力画像内に欠陥をもたらしかねない運動擾乱を補償する制御システムを開示している。本システムは、トルク擾乱が発生しそうなタイミングを判定し、データ構造から求めた補償量で感光体ベルトモータ駆動ユニットを制御するコントローラを含む。データ構造からの補償量は利得係数によって調整され、加算ポイントにおいて閉ループ補償器の出力に結合される。そして画像形成装置により生成された出力画像中のトルク擾乱に起因する位置ずれの影響の最小化を試みる。タイミング手法を用いて擾乱開始を予測し、コントローラを介して逆プロファイルを挿入して感光体ベルトモータ駆動ユニットに逆トルクを生成させ、擾乱を実質的になくすようにする。補正プロファイルの振幅は、擾乱振幅に応じて手動で調節され、例えば、色同士の位置ずれのような、生成された出力画像上の擾乱の影響の最小化を図る。コントローラは、擾乱開始を監視するか、又は検出した感光体ベルト位置とエンコードタイミングとに基づいて擾乱開始を予測する。画像形成装置内転写サブシステムの現行動作状態に対する補正係数は、基本的には試行錯誤的に求められる。

米国特許第７，３７９，６８０号明細書 米国特許第７，４４４，１０１号明細書 米国特許第７，１５７，８７３号明細書

本発明の第１の態様によれば、画像形成装置における像担持体の位置ずれの影響を補正する方法であって、連続する複数の時間間隔各々において、前記像担持体の実速度と位置とを計測するステップと、前記計測された実速度各々に対して、前記像担持体の目標速度から前記像担持体の計測された実速度を差し引いて誤差信号を生成するステップと、前記生成された誤差信号各々に対して、該誤差信号をコントローラ伝達関数により処理してトルク信号を生成するステップと、前記生成されたトルク信号を前記像担持体に連続的に適用するステップと、を含み、擾乱信号による像担持体の位置ずれの影響が相殺される、方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、画像形成装置における像担持体の位置ずれの影響を補正するシステムであって、連続する複数の時間間隔各々において、前記像担持体の実速度と位置とを計測するセンサと、前記像担持体の目標速度から前記像担持体の計測された実速度を差し引いて誤差信号を生成する第１の結合ユニットと、前記生成された誤差信号各々に対して、該誤差信号をコントローラ伝達関数により処理してトルク信号を生成するコントローラと、前記生成されたトルク信号を前記像担持体に適用するアクチュエータと、を含み、擾乱信号による像担持体の位置ずれの影響が相殺される、システムが提供される。

継ぎ目付きの感光体ベルトを含む画像形成装置用転写サブシステムの模式的な側立面図である。 継ぎ目付きの感光体ベルトを含む画像形成装置用転写サブシステムの模式的な正面立面図である。 感光体ドラムを含む画像形成装置用転写サブシステムの模式的な側立面図である。 ４ピッチモード動作の感光体のニップ部に記録媒体がある時間を示すグラフである。 画像システムのブロック図である。 位置ずれ補正用制御システムのブロック図である。 位置ずれ補正方法のフローチャートである。 感光体の速度を示す図である。本発明の位置ずれ補正方法を用いたシステムにおける記録媒体の感光体への衝撃の影響を示す。 感光体にかかるトルクを示す図である。本発明の位置ずれ補正方法を用いたシステムにおける記録媒体の感光体への衝撃の影響を示す。 図７Ａの条件下で以前の補正システムのパラメータを読み出して位置ずれ補正を行うシステムの感光体速度を示すグラフである。

付勢された転写ベルト及び付勢されたロール転写システムのニップ部に出入りする際に、記録媒体は、ベルト型像担持体に対しては像担持体速度擾乱（disturbance）の、ロール型又はドラム型像担持体に対しては角速度擾乱の、重要な発生源となる。本明細書における「像担持体」とは、記録媒体への画像転写を行う、画像を担持する任意の移動体を指す。像担持体は、例えばベルト型感光体、ベルト型中間画像転写ベルト、ドラム型感光体、及びドラム型中間画像転写ドラムである。所与のプロセス速度に対し、擾乱の大きさは多くの特性に依存し得る。その特性としては、記録媒体の種類、記録媒体の状態、記録媒体の重量、記録媒体の寸法、記録媒体のコーティング、記録媒体が像担持体に接触する際の像担持体に対する記録媒体の方向、像担持体を囲む空気の湿度、及び印刷ジョブのピッチモードが含まれる。

記録媒体による速度又は角速度のプロファイルへの擾乱誤差は、画像の位置決め誤差として現れる。最高の画像品質（ＩＱ（Image Quality））を維持するためには、位置決め誤差を最小化することが必須である。更には、画像装置の処理速度が速くなり、画像装置の処理仕様としてより厳しい仕様が要求されるようになると、許容できる位置ずれ誤差はより厳しい仕様となる。記録媒体の像担持体のニップ部への出入りによる擾乱を、高速補正して公差を狭めることのできる補正方法およびシステムが本明細書に開示される。

本明細書における、像担持体の「場所」及び「位置」は、像担持体の特定の方向として定義される。例えば、ドラム式像担持体が利用される場合、ドラム式像担持体の場所又は位置は、像担持体の特定の角度方向を指す。像担持体がベルト式像担持体である場合、ベルト式像担持体の場所又は位置とは、像担持体が像担持体の周期中の特定の点にあることを指す。例として、継ぎ目１１５（図２）は、像担持体の周期中の特定の位置にある。本明細書では、像担持体の周期とは、像担持体の完全な１回転を言う。本明細書では、アクチュエータという用語は、像担持体の速度誤差を排除するための補償用制御システムの一部として制御される任意の能動要素のことを指す。開示されたアクチュエータは、例えば像担持体のベルトモータ駆動ユニット１２２（図１）を含む。本明細書において、「ユニット」及び「装置」という用語は、ソフトウェアを実行できる、画像形成装置ハードウェアの部品又は従部品のことである。

図１及び図２は、転写サブシステム１００の側立面図及び正面立面図であり、像担持体ベルト１１０、像担持体ベルト１１０の速度検出用センサ１０２、像担持体ベルト１１０の位置検出用センサ１０４が含まれる。像担持体ベルトモータ駆動ユニット１２２は、像担持体ベルト１１０と係合し、一連の支持ローラ１２４、１３０、１３２、１３４、１４２、１４４、１４６、及び／又は複数の非回転支持棒１５２、１５４、１５６、１５８を横切って像担持体ベルト１１０を動かす。像担持体ベルト１１０は、像担持体ベルト１１０製造のために像担持体材料の両端を接合して形成された継ぎ目１１５を有する。音響転写支援（ＡＴＡ）ユニット１２０が、像担持体ベルト１１０に振動を与えて、記録媒体１０８などの記録媒体への画像トナーの転写支援に利用される。図１の矢印が、画像装置中での記録媒体１０８が取る方向を示す。

ニップ（Ｎｉｐ）部１０６が、像担持体ベルト１１０と記録媒体入口通路との合流部分にある。１枚の用紙などの記録媒体１０８が像担持体ベルト１１０と最初に接触するのが、ニップ部１０６であり、このニップ部で発生する衝撃が像担持体１１０の速度擾乱となり、結果として、記録媒体上の画像位置ずれを生じさせる。センサ１６０が、モータ１２２に与える像担持体ベルト１１０の抵抗を計測する。これは、記録媒体１０８が像担持体ベルト１１０に与える衝撃などに起因する。センサ１６０はモータ１２２に配置されているが、支持ローラ１２４、１３０、１３２、１３４、１４２、１４４、１４６のうちの１つなどの他の場所に配置されてもよいし、又は、ある実施形態では像担持体ベルト１１０を直接計測することも可能である。

図３は、画像形成装置用の転写サブシステム３００の模式的な側立面図であり、像担持体ドラム３０２と転写ローラ３０４とを含む。ニップ部３０６が、像担持体ドラム３０２と転写ローラ３０４との間の合流部分にある。センサ３０８は、像担持体ドラム３０２の速度を計測し、センサ３１０は、像担持体ドラム３０２の位置（角度）を計測する。転写ローラ３０４が記録媒体１０８を像担持体ドラム３０２に押しつけ、１つまたは複数の画像を表すトナーが記録媒体１０８に転写されるようにする。１枚の用紙などの記録媒体１０８が像担持体３０２と最初に接触するのが、ニップ部３０６であり、このニップ部で発生する衝撃が像担持体３０２の速度擾乱となり、結果として、記録媒体上の画像位置ずれを生じさせる。センサ３１２が、像担持体ドラム３０２を駆動するモータに現れる、像担持体ドラム３０２の抵抗を計測する。その抵抗は、記録媒体１０８の像担持体ドラム３０２への衝撃の結果を含む。ある実施形態において、センサ３１２が像担持体ドラム３０２を直接検知する。図３の矢印が、画像装置中での記録媒体１０８が取る方向を示す。

図４は、４ピッチモード動作の像担持体のニップ部に記録媒体がある時間を示す曲線４００のグラフである。像担持体のニップ部は、像担持体と記録媒体転写サブシステムとが出会う領域であり、そこで記録媒体が初めて像担持体に接触する。ここで、像担持体の周期とは、像担持体の１回転を言う。像担持体のピッチモードは、像担持体上のある１点から始まり、像担持体表面を処理方向に横断して像担持体上の同一点で終わる像担持体上において、搬送される記録媒体の数で定義される。例えば図４では、像担持体は、像担持体の各周期で４つの記録媒体を搬送する。しかし、像担持体のピッチモードは、例えば記録媒体の大きさ及び方向によって変化し得る。

曲線４００において、セグメント４０２は記録媒体が像担持体のニップ部にある時間を表し、セグメント４０４は記録媒体が像担持体のニップ部にはない時間を表す。セグメント４０６はセグメント４０４の特別な場合であって、像担持体ベルトの場合に継ぎ目１１５がニップ部を通過する時間を表す。

図４に示すように、記録媒体と像担持体のニップ部との相互作用は、一般に周期的である。つまり、記録媒体との相互作用による、像担持体の速度擾乱は周期的である。従って、速度擾乱は反復的なコントローラを利用して補償可能となる。

図５Ａは、補償システム５００、メモリ５５２、及び通信インタフェース５５４を組み込んだ画像装置５５０のブロック図である。メモリ５５２は、任意の単一プログラム、プログラム群、または、以下で述べるような補償システム５００の部品を実装するモジュールへの命令を格納できる。メモリ５５２は更に、補償システム５００で実行される処理に必要な任意の変数及び定数も格納することができる。ある実施形態においては、メモリ５５２は携帯型のコンピュータ可読媒体への書き込み及び／又は読み出しが可能な読出／書込装置を含むこともできる。携帯型のコンピュータ可読媒体は、任意の単一プログラム、プログラム群、又は、補償システム５００の部品を実装するモジュールへの命令を格納でき、及び／又は、補償システム５００のメンテナンスあるいは更新を行うために利用する任意の単一プログラム、プログラム群、又はモジュールの命令を提供するのに利用することができる。通信インタフェース５５４は、外部装置とのインタフェースとして作用して、画像装置５５０で印刷する印刷ジョブの受信を含む通信の送受信を行う。

図５Ｂは補償システム５００のブロック図であり、プロセッサ５２２に組み込まれた反復的コントローラを含む。補償システム５００は、第１の結合ユニット５１８、コントローラ５０８、物理システム５１６、特性判定ユニット５２８、検索ユニット５３０、及び記憶ユニット５３２を含む。補償システム５００はｚ領域で表わされる。即ち、補償システム５００は、像担持体の速度及び位置を離散的時間間隔でサンプリングし（Ｚはタイムシフト演算子。制御システム設計分野での一般的なモデル化表記法である）、像担持体にかけられる必要トルクｔｃを計算することにより、動作する。後でより詳細を議論するように、補償システム５００は、像担持体の各周期内の６０００ポイントにおいて、像担持体の速度と位置を検知する。ただし、像担持体の１周期あたりのポイント数は違う数値であってもよい。

より詳細には、実速度Ｖ_Ａ（ｚ）５０４が、第１の結合ユニット５１８などにより、基準速度、即ち目標速度Ｖ_Ｒ（ｚ）５０２から差し引かれ、誤差信号ｅ（ｚ）５０６が生成される。実速度Ｖ_Ａ（ｚ）５０４は、時刻ｚにおいてセンサ１０２／３０８で計測された像担持体の実速度である。基準速度、即ち目標速度Ｖ_Ｒ（ｚ）５０２は、像担持体の目標速度である。ある実施形態においては、Ｖ_Ｒ（ｚ）５０２は定数である。しかし、Ｖ_Ｒ（ｚ）５０２は、印刷ジョブ及び／又は環境特性に基づいて選択される値に変えることも可能である。誤差信号ｅ（ｚ）５０６が、コントローラ５０８に入力される。

コントローラ５０８は、コントローラ伝達関数５２４により誤差信号ｅ（ｚ）５０６を処理し、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０を生成する。制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０は補償システム５００により適用されて、像担持体を駆動する。制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０が、記録媒体１０８と像担持体との相互作用のより生じる擾乱信号ｄ（ｚ）５１２と相俟って、像担持体の速度に影響することを、基準特性５２０は示している。擾乱信号ｄ（ｚ）５１２は、像担持体のニップ部での記録媒体の衝撃による擾乱である。制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０は、像担持体を実際に駆動するのに使用されるトルク値であり、制御信号として、例えば駆動ユニット１２２へ供給される。制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０は、擾乱信号ｄ（ｚ）５１２と結合して、像担持体に作用する純トルクｔ_Ｎ（ｚ）５１４である。純トルクｔ_Ｎ（ｚ）５１４は、像担持体が実際に受けるトルク値である。

制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０は、補償システム５００で生成された、像担持体を駆動するためのトルクであり、平衡状態に近づくかあるいは平衡状態に到達した場合には、擾乱ｄ（ｚ）５１２に対抗するための補償トルクを既に含んでいる。

変形例においては、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０は、像担持体を駆動するためのトルク設定点として利用できる。ここで言う設定点とは、像担持体を駆動するモータなどのアクチュエータに適用される、許容駆動信号範囲の限度である。実施形態において、設定点がハード設定点として用いられる場合には、設定点を超える駆動信号は、少なくとも１つの設定点で定義される範囲内に制限される。つまり、駆動信号の値が許容範囲を超えると、駆動信号は最も近い設定点に制限される。実施形態において、設定点がソフト設定点として用いられる場合には、設定点を超える駆動信号はアルゴリズムでさらに処理されて、駆動信号が最も近い設定点に制限される。あるいは、駆動信号が設定点を超えることが許容される場合には、駆動信号の設定点からの超過量が減少される。しかしながら、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０を像担持体への直接適用する信号とせずに設定点として利用すると、一般的に収束時間が長くなりやすい。ベルト型像担持体の場合には、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０は像担持体に直接適用されなくて、例えばモータ１２２、又は像担持体を駆動する１つまたは複数の駆動ローラへ適用される。純トルクｔ_Ｎ（ｚ）５１４は、物理システム伝達関数５２６によりモデル化された物理システム５１６で受信される。像担持体の実速度Ｖ_Ａ（ｚ）５０４が次に計測される。

プロセッサ５２２は、開示した機能を実装するためにコンピュータ処理実行可能なコンピュータ処理装置である。プロセッサ５２２はここで開示した機能を実装可能な任意のコンピュータ処理装置であってよい。例えば、プロセッサ５２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、又は開示した操作を実装できる任意の電子装置又は回路であってよい。その代わりに、又はそれに加えて、プロセッサ５２２は、部品が画像装置内に分散された分散処理装置であってもよい。その代わりに、又はそれに加えて、プロセッサ５２２は、イントラネット又はインターネットなどのネットワークにリンクされて、画像装置外の他の部品又は処理装置と協調してもよい。その代わりに、又はそれに加えて、画像装置が複数のプロセッサ５２２を有してもよいし、又は１つまたは複数のマルチコアプロセッサ５２２を有してもよい。このように、プロセッサ５２２に対する開示された機能は、２つ以上のプロセッサ５２２で分散されてもよい。そのそれぞれは上記のように実装される。

第１の結合ユニット５１８、コントローラ５０８、特性判定ユニット５２８、検索ユニット５３０、及び記憶ユニット５３２が、プロセッサ５２２の部分として示されているが、これらの任意の部品、又はこれらの部品の任意の部分的組合せが上記のように、別々のプロセッサ５２２上に実装されてもよい。

実施形態では、コントローラ５０８は次の一般形式のコントローラ伝達関数５２４を有する。

ここで、Ｃｎ（ｚ）はｚの多項式であるフィルタ式であり、ｚはタイムシフト演算を示す離散時間変数、Ｎは擾乱期間、そしてＣｄ（ｚ）はｚの多項式であるフィルタ式である。

実施形態において、物理システム５１６は像担持体及び関連する動作構造を、線形システム分野で一般的な物理システム伝達関数５２６でモデル化し、以下のような一般形で表す。

ここで、Ｐｎ（ｚ）とＰｄ（ｚ）はｚのフィルタ関数である。

補償システム５００の安定性は、Ｃｎ（ｚ）およびＣｄ（ｚ）を好適に選択することにより制御できる。像担持体が複数周期移動すると、コントローラ５０８が安定していれば、補償システム５００では、ｅ（ｚ）が漸近的に０に収束するようになっている。反復的制御手法は，定常状態誤差０を達成するまでの収束時間が概して長く、補正対象の擾乱周期の何倍もの時間を要することが多い。これは、モデル化されていない運動がある場合には安定性を確保するために一般に低い利得が要求されるからである。例えば、擾乱の周期がミリ秒のオーダであるディスクドライブのような高速反復システムでは、この収束時間は問題とはならない。

しかし、静電写真方式画像システムにおいては、像担持体の１周期は，一般に１秒以上のオーダであり、顧客の待ち時間を最小化するためには収束時間をより短くすることが必須である。反復性コントローラの潜在的な長い収束時間に対処するために、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０のような補償パラメータを、像担持体の１周期全体に亘って、対応する像担持体の位置及び印刷ジョブの特性や使用する記録媒体特性と共に、記憶ユニット５３２よって、メモリ５５２などのメモリへ格納してもよい。つまり、補償パラメータと対応する像担持体の位置とのセットが、記録媒体の種類、記録媒体の状態、及び記録媒体の荷重、記録媒体の寸法、記録媒体のコーティング、記録媒体が像担持体と接触する際の像担持体に対する記録媒体の方向、像担持体の周囲の空気中の湿度、印刷ジョブのピッチモードのうちの１つまたは複数との関連で格納されてもよい。印刷ジョブの特性と記録媒体の特性は、特性判定ユニット５２８で判定される。特性判定ユニット５２８はこれらの値を、印刷ジョブを行う時にユーザが入力するユーザ選択の用紙の特性などのデータから、又は、使用される記録媒体の種類の識別データが含まれている印刷ジョブそのものから、判定する。

これらの実施形態では、格納された補償パラメータセットの印刷ジョブ特性と記録媒体特性とに合致する印刷ジョブ特性と記録媒体特性とを有する新規の印刷ジョブを受信した場合、検索ユニット５３０により、合致する格納された補償パラメータセットが読み出されて、補償システム５００の初期化に利用される。新規の印刷ジョブ特性と新規の印刷ジョブに使用される記録媒体との特性が、上記で説明したように、特性判定ユニット５２８によって判定される。これらの実施形態では、定常状態誤差０に至る収束時間は大幅に減少する。

さらなる変形例では、新規の印刷ジョブの印刷ジョブ特性と記録媒体特性が、格納されているいずれの補償パラメータの印刷ジョブ特性と記録媒体特性とも完全に一致しない場合には、新規の印刷ジョブ特性と記録媒体特性とに最も近いと判定される印刷ジョブ特性と記録媒体特性とを有する補償パラメータセットが読み出される。

図６は、位置ずれ補正方法６００のフローチャートである。ステップ６０２で補償システム５００で使用する値が初期化される。代わりに、プロセッサ５２２が、印刷ジョブ特性パラメータ及び／又は記録媒体の特性パラメータが、メモリ５５２に格納されている特性パラメータに合致するかどうかをチェックする。合致する場合には、検索ユニット５３０が合致する特性パラメータに関する補償パラメータを読み出し、補償システム５００を初期化することができる。

ステップ６０４において、像担持体表面の実速度Ｖ_Ａ（ｚ）５０４が検出される。ドラム感光体などのドラム型像担持体に対しては、実速度Ｖ_Ａ（ｚ）５０４は像担持体の外表面の接線速度であってよい。ベルト型像担持体に対しては、実速度Ｖ_Ａ（ｚ）は像担持体の表面の線速度である。

ステップ６０６で、実速度Ｖ_Ａ（ｚ）５０４が、基準速度即ち目標速度Ｖ_Ｒ（ｚ）５０２から差し引かれ、誤差信号ｅ（ｚ）５０６が生成される。過去に格納された補償変数を用いて初期化される場合以外のシステムの最初の実行では、コントローラの内部状態及び過去の誤差が初期化されて０となる。ステップ６０８で、コントローラ５０８により誤差信号ｅ（ｚ）５０６が処理され、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０が生成される。

ステップ６１０で、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０と擾乱信号ｄ（ｚ）５１２とが物理システム５１６により結合される。即ち、物理システム５１６が実際的には純トルクｔ_Ｎ（ｚ）５１４を受信する。像担持体の速度は一定であるべきであるが、記録媒体１０８が周期的に与える衝撃により、記録媒体１０８が転写ニップに入る度に、速度の擾乱が起きる。コントローラは、擾乱の値と絶対値が等しく符号が逆の信号を生成して影響を相殺しようとする。擾乱は直接検知されず、速度計測などの他のセンサの計測から推定される。実施形態においては、記録媒体１０８が像担持体に接触する直前のニップ部における速度などの他の検出値を、記録媒体荷重などの記録媒体１０８の特性と組み合わせて、擾乱信号ｄ（ｚ）５１２が決定される。例えば、像担持体を駆動するモータに対する像担持体の抵抗計測から、像担持体への衝撃を検出するセンサ１６０／３１２により、擾乱信号ｄ（ｚ）５１２が間接的に検出される。実施形態においては、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０が、像担持体の駆動における設定点として利用される。あるいは、他の実施形態では、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０が、像担持体を駆動する実信号として利用される。ある実施形態においては、制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０は増幅器で処理されてもよい。制御トルクｔ_Ｃ（ｚ）５１０は最終的には、像担持体を駆動するアクチュエータ信号に変換される。

ステップ６１２において、純トルクｔ_Ｎ（ｚ）５１４が物理システム５１６に作用し、像担持体の実速度Ｖ_Ａ（ｚ）５０４をもたらす。次に制御はステップ６０４に戻り、印刷ジョブが終了するまで継続する。

これに代わって実施例のあるものでは、ステップ６１２の後でステップ６０４に戻る前に、ステップ６１４で補償システムが０に収束したかどうかが判定される。つまり、誤差信号ｅ（ｚ）５０６が０に収束したかどうかが判定される。実施形態においては、誤差信号が０に収束したかどうかのテストは、像担持体の１周期の全ポイントに対して、ｅ（ｚ）５０６が所定の閾値より低いかどうかを判定することである。つまり、補償システムが像担持体の１周期に付き６０００ポイントを計測するとすれば、連続する６０００ポイントのすべてのポイントで、誤差信号ｅ（ｚ）５０６が所定の閾値より低い場合に、誤差信号ｅ（ｚ）５０６は０に収束したと判定される。

ステップ６１６において、誤差信号ｅ（ｚ）５０６が０に収束したと判定されれば、像担持体の対応する位置又は場所、及び、印刷ジョブ及び／又は印刷ジョブに使用された記録媒体の１つまたは複数の特性に関連して、収束した補償パラメータが記憶ユニット５３２などにより保存される。上述のように、保存される収束補償パラメータは制御トルクを含んでよい。ある実施形態では特に、像担持体の１周期に正確に同期させてトルクを適用するのに必要な同期情報と共に、記録媒体による擾乱を受ける像担持体の速度制御に必要な一続きのトルク値が格納される。

図７Ａ〜７Ｂは、本開示の位置ずれ方法による第１の実施例に関する。第１の実施例は、像担持体、即ち感光体がタイムスタンプ３５で加速され、タイムスタンプ２００を起点として期間２５に亘る擾乱が加えられた印刷ジョブである。（「タイムスタンプ」とは、図７Ａ〜７Ｂの横軸の「サンプリング時間指標」に関連する。）図７Ａ〜７Ｂにおいて、時間軸の各整数値毎にセンサの読みが取り込まれた。図７Ａは感光体の速度のグラフであり、本開示の位置ずれ補正方法を取り入れたシステムにおける感光体への記録媒体の衝撃の影響を示している。ただし、ここでは、補償システム５００を過去の収束した補償バラメータセットで初期化していない。図７Ａでわかるように、擾乱が始まってから約２００タイムスタンプ経って、補償システム５００は定常状態誤差０に収束する。図７Ｂは、感光体にかかるトルクを示す図である。図７Ａの第１実施例における記録媒体衝撃が感光体へ及ぼす影響を示す。

図７Ｃは第２の実施例の結果を示す。図７Ｃは、本発明の位置ずれ補正方法を用いたシステムの、図７Ａの条件下での感光体速度を示すグラフである。ただし、図７Ｃに示す補償システム５００の実施例は、第２の実施例の印刷ジョブ特性及び記録媒体特性に合致する印刷ジョブ特性及び記録媒体特性に対して得られた以前の補償パラメータによって初期化された。第２の実施例では第１の実施例と同様に、感光体はタイムスタンプ３５で加速され、タイムスタンプ２００を起点として期間２５に亘る擾乱が加えられた。図７Ｃからわかる通り、収束時間は本質的に０である。

実施形態は、画像形成装置における像担持体位置ずれの影響の補正方法を提供する。この方法は、連続する複数の時間間隔のそれぞれにおける、像担持体の実速度及び位置の計測を含む。計測された各実速度に対して、像担持体の目標速度から計測された実速度を差し引いて誤差信号を生成する。各誤差信号をコントローラ伝達関数により処理してトルク信号を生成する。各トルク信号は、対応する周期的擾乱信号との組合せで、純トルク信号を生成する。各純トルク信号は、像担持体に作用して像担持体の実速度を生成する。時間と共に、誤差の平均値が０に収束する。こうして、擾乱信号による位置ずれの影響が相殺される。

開示したシステム及び方法は、感光体に限定されるものではない。必ずしも光導電性ではない中間転写ベルトにも利用可能である。実施形態では、開示したシステム及び方法は、感光体及び／又は中間転写ベルト（ＩＴＢ）を含む位置ずれの影響の補正に利用できる。実施形態においては、像担持体はベルト又はドラムであってよい。

周期的擾乱信号は、記録媒体と像担持体との継続的衝撃に由来し、更に、像担持体に衝撃を与える記録媒体は印刷ジョブの一部であってもよい。

本方法は、印刷ジョブ及び／又は印刷ジョブの記録媒体の１つまたは複数の特徴セットを決定するステップと、一旦生成された誤差信号が所定の基準に合致すると、１つまたは複数の特性セットに関連する像担持体の１周期の全期間における対応する像担持体位置と共に、予測速度及び／又は純トルク信号などの、誤差信号が収束した収束補償パラメータを格納するステップと、を含む。

実施形態において、所定の基準は、像担持体の１周期全体における全誤差信号に適用される最大誤差値であってもよい。更に、１つまたは複数の特徴セットは、記録媒体荷重と、記録媒体寸法と、記録媒体が像担持体に接触する際の像担持体に対する記録媒体の方向と、像担持体を囲む空気の湿度と、印刷ジョブのピッチモードと、記録媒体のコーティングタイプとのうちの少なくとも１つを含む。

開示の方法は、印刷される印刷ジョブの受信するステップと、印刷ジョブに対する補償システムの初期化するステップと、を更に含む。印刷予定の印刷ジョブの１つまたは複数の特性セットが決定される。次に、印刷予定の印刷ジョブ用の１つまたは複数の特性セットが、格納されている１つまたは複数の特性セットに合致するかどうかが判定される。格納されている１つまたは複数の特性セットが、印刷予定の印刷ジョブ用の１つまたは複数の特性セットに合致する場合には、像担持体の１周期間の制御トルク信号などの補償パラメータが読み出されて初期値として利用される。

実施形態においては、コントローラ伝達関数は擾乱信号の期間に依存する。更に、周期的擾乱信号による位置ずれの影響が相殺されると、本方法は、像担持体の１周期全体の全ポイントに対する制御トルク信号などの対応する収束補償パラメータを格納するステップを含む。そして、収束補償パラメータをその後の印刷ジョブ用の補償システムの初期化に利用できるようにする。

実施形態が、画像形成装置内の像担持体の位置ずれの影響を補正するシステムを提供する。システムは、連続する複数の時間間隔のそれぞれにおける像担持体の実速度と位置とを計測するセンサを含む。システムは更に、像担持体の目標速度から、像担持体の対応する実速度を差し引いて誤差信号を生成する第１の結合ユニットを含む。システムは更に、コントローラ伝達関数によって誤差信号を処理して制御トルク信号を生成するコントローラを含む。システムは一変形例においては、制御トルク信号を像担持体に適用するアクチュエータを含んでもよい。それとは別に、システムは、像担持体を制御する設定点として、制御トルク信号を利用するコントローラを含んでもよい。システムは、周期的擾乱信号による位置ずれの影響を相殺する。

実施形態において、システムの周期的擾乱信号は、記録媒体と像担持体との継続的衝撃に由来し、更に、像担持体に衝撃を与える記録媒体は印刷ジョブの一部であってもよい。

実施形態において、システムは更に、印刷ジョブ及び／又は印刷ジョブの記録媒体の１つまたは複数の特性セットを判定する判定ユニットと、生成された誤差信号が所定の基準に合致する場合、１つまたは複数の特性セットに関連する収束補償パラメータと、それに対応する像担持体の１周期の全期間すべての像担持体の位置と、を格納する記憶ユニットと、を含む。格納された補償パラメータは、収束制御トルク信号を含んでもよい。実施形態において、所定の基準は、像担持体の１周期全体における全誤差信号に適用される最大誤差値であってもよい。

実施形態において、１つまたは複数の特徴のセットは、記録媒体荷重と、記録媒体寸法と、記録媒体が像担持体に接触する際の像担持体に対する記録媒体の方向と、像担持体を囲む空気の湿度と、印刷ジョブのピッチモードと、記録媒体のコーティングタイプとのうちの少なくとも１つを含む。

実施形態において、システムは更に、補償システムを初期化するための部品を含んでもよい。通信インタフェースが、印刷予定の印刷ジョブを受信する。特性判定ユニットが、印刷予定の印刷ジョブの１つまたは複数の特性のセットを判定する。検索ユニットは、格納された１つまたは複数の特性のセットが、予定の印刷ジョブの１つまたは複数の特性のセットに合致するかどうかを判断し、格納された１つまたは複数の特性のセットが、印刷予定の印刷ジョブの１つまたは複数の特性のセットに合致する場合には、収束補償パラメータを読み出す。そのパラメータは、格納された１つまたは複数の特性のセットの合致したものに関連する、制御トルク信号及び像担持体の位置であってよい。この実施形態では、格納された補償パラメータは、次にコントローラ初期値として利用される。

更なるシステムにおいては、コントローラ伝達関数は擾乱信号の周期に依存する。開示のシステムは更に記憶ユニットを含み、擾乱信号による位置ずれの影響が相殺されると、像担持体の１周期の全期間のすべてのポイントに対する、対応する制御トルク信号を格納する。開示のシステムは静電写真方式の装置に利用されてもよい。

Claims (2)

1. 画像形成装置における像担持体の位置ずれの影響を補正する方法であって、
   連続する複数の時間間隔各々において、前記像担持体の実速度と位置とを計測するステップと、
   前記計測された実速度各々に対して、前記像担持体の目標速度から前記像担持体の計測された実速度を差し引いて誤差信号を生成するステップと、
   前記生成された誤差信号各々に対して、該誤差信号をコントローラ伝達関数により処理してトルク信号を生成するステップと、
   前記生成されたトルク信号を前記像担持体に連続的に適用するステップと、
   を含み、
   擾乱信号による像担持体の位置ずれの影響が相殺される、
   方法。
2. 画像形成装置における像担持体の位置ずれの影響を補正するシステムであって、
   連続する複数の時間間隔各々において、前記像担持体の実速度と位置とを計測するセンサと、
   前記像担持体の目標速度から前記像担持体の計測された実速度を差し引いて誤差信号を生成する第１の結合ユニットと、
   前記生成された誤差信号各々に対して、該誤差信号をコントローラ伝達関数により処理してトルク信号を生成するコントローラと、
   前記生成されたトルク信号を前記像担持体に適用するアクチュエータと、
   を含み、
   擾乱信号による像担持体の位置ずれの影響が相殺される、
   システム。

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