JP2021148923A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端状のベルトの速度を精度よく検出可能であり、且つ、センサー個数の増加も抑制可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、複数の画像形成部と、画像形成部に沿って移動する無端状のベルトと、画像濃度センサーと、制御部と、を備える。画像濃度センサーは、ベルト上に形成された色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンを検知する。制御部は、画像濃度センサーによる色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンの検知結果に基づいて、記録媒体上に形成されるトナー像の濃度および色ずれを補正する。ベルトの表面には、ベルトの幅方向である主走査方向において色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンの形成位置と重なる位置に速度検知パターンが形成されている。制御部は、画像濃度センサーによる速度検知パターンの検知結果に基づいてベルトの速度を検知する。【選択図】図５

Description

本発明は、トナー像が一次転写される中間転写ベルトや、トナー像が転写される記録媒体を担持して搬送する搬送ベルトを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、所定方向に回動される無端状の中間転写ベルトと、中間転写ベルトに沿って設けられた複数の画像形成部とを備え、各画像形成部により中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次重ね合わせて一次転写した後、二次転写ローラーにより用紙等の記録媒体上にトナー像を二次転写する中間転写方式の画像形成装置が知られている。

ところで、中間転写式の画像形成装置において中間転写ベルトの駆動速度のばらつきが発生すると、各色のトナー像の一次転写位置にずれが生じ、画像に色ずれや色ムラが現れる場合がある。そのため、中間転写ベルトの駆動速度を高精度に制御する必要がある。

そこで、中間転写ベルトの駆動速度を検出する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、転写ベルトの内周面にベルトの移動量を検出するためのスケールを形成し、転写ベルトのスケールを読み取る検出器の検出結果に基づいて、転写ベルトを駆動する駆動モーターを制御する画像形成装置が開示されている。特許文献２には、無端ベルトの駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出するためのエッジセンサーの出力波形から無端ベルトの端部位置及び無端ベルトの駆動速度を検出する方法が開示されている。

特開平１１−２４５０７号公報 特開２０１３−３３０２号公報

特許文献１、２の方法では、それぞれスケールおよびベルトエッジを専用のセンサーを用いて検出する。そのため、センサー個数が増えてコストアップにつながるという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、無端状のベルトの速度を精度よく検出可能であり、且つ、センサー個数の増加も抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、複数の画像形成部と、ベルトと、画像濃度センサーと、制御部と、を備えた画像形成装置である。複数の画像形成部は、異なる色のトナー像を形成する。ベルトは、無端状であって画像形成部に沿って移動する。画像濃度センサーは、画像形成部によりベルト上に形成された色ずれ検知パターンの位置情報および濃度検知パターンの濃度を検知する。制御部は、画像濃度センサーによる色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンの検知結果に基づいて、記録媒体上に形成されるトナー像の濃度および色ずれを補正するキャリブレーションを実行する。ベルトの表面には、ベルトの幅方向である主走査方向において色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンの形成位置と重なる位置に速度検知パターンが形成されている。制御部は、画像濃度センサーによる速度検知パターンの検知結果に基づいてベルトの速度を検知する。

本発明の第１の構成によれば、色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンを検知する画像濃度センサーを用いて速度検知パターンを検知することにより、ベルトの速度を検知する専用のセンサーが不要となる。また、色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンと速度検知パターンとを並行して読み取ることができ、画像濃度および色ずれの調整とベルトの速度の調整とを短時間で行うことができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す概略図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図 画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 中間転写ベルト８上に形成される速度検知パターンＰｓおよび色ずれ検知パターンＰ１の平面図 中間転写ベルト８上に形成される速度検知パターンＰｓおよび濃度検知パターンＰ２の平面図 画像形成時に主走査方向における印字領域Ｒ１の外側に色ずれ検知パターンＰ１を形成した例を示す図 第１実施形態の画像形成装置１００において実行される中間転写ベルト８の速度制御例を示すフローチャート 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０のバックアップローラー３３周辺の正面図 バックアップローラー３３に付設されるエンコーダー７５の斜視図 第２実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 第２実施形態の画像形成装置１００において実行される中間転写ベルト８の速度制御例を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。

図１に示す画像形成装置１００は、いわゆるタンデム方式のカラープリンターであり、以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では左側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されている。さらに図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ユニット９において記録媒体の一例としての用紙Ｓ上に一度に転写される。さらに、定着部１３において用紙Ｓ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｓは、画像形成装置１００の本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９へと搬送される。中間転写ベルト８には継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。以下、画像形成部Ｐａについて詳細に説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の時計回り方向）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置７ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラー１１に対向するベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、メインモーター６１（図４参照）により感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転が開始され、帯電装置２ａ〜２ｄの帯電ローラー２０によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５から出射されたビーム光（レーザー光）によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。

現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーが所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄの現像ローラー２１により感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ〜７ｄのクリーニングブレード２２および摺擦ローラー２３により除去される。

ベルト駆動モーター６３（図４参照）による駆動ローラー１０の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部１３へと搬送される。中間転写ベルト８の表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

定着部１３に搬送された用紙Ｓは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

中間転写ベルト８を挟んでバックアップローラー３３（図３参照）と対向する位置には画像濃度センサー２５が配置されている。画像濃度センサー２５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各パッチ画像（基準画像）に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図４参照）に出力信号を出力する。

そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からパッチ画像の画像濃度（トナー量）、画像位置を検知し、予め定められた基準濃度、基準位置と比較して現像電圧の特性値、露光装置５の露光開始位置およびタイミング等を調整することにより、各色について濃度補正および色ずれ補正（キャリブレーション）が行われる。

図３は、画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図である。図３に示すように、中間転写ユニット３０は、下流側の駆動ローラー１０と上流側のテンションローラー１１とに掛け渡された中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触する一次転写ローラー６ａ〜６ｄと、バックアップローラー３３と、押圧切換ローラー３４と、を有する。

中間転写ベルト８は、例えばポリイミド樹脂やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）にイオン導電材や導電性カーボン等の導電材を混合して導電性を付与したもので構成される。また、中間転写ベルト８に弾性を付与して応力集中による画像の中抜け現象を防止するために弾性層を設けてもよい。弾性層の材質としては、例えばヒドリンゴムやクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム等が用いられる。さらに弾性層を保護するコート層を設けてもよい。コート層の材質としてはアクリル、シリコン、フッ素樹脂等が用いられる。

駆動ローラー１０は、金属シャフトの外周面にゴム層が被覆された構成である。本実施形態では、直径１６ｍｍの金属シャフトの外周面に厚さ１ｍｍのゴム層を被覆した駆動ローラー１０を用いている。駆動ローラー１０には中間転写ベルト８を介して二次転写ローラー９が対向配置されている。テンションローラー１１に対向する位置には、中間転写ベルト８の表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

中間転写ユニット３０は、一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび押圧切換ローラー３４の回転軸の両端部を回転可能、且つ中間転写ベルト８の進行方向に対し垂直（図３の上下方向）に移動可能に支持する一対の支持部材（図示せず）と、一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび押圧切換ローラー３４を上下方向に往復移動させる駆動手段（図示せず）と、を有するローラー接離機構３５を備えている。ローラー接離機構３５は、４本の一次転写ローラー６ａ〜６ｄを、それぞれ中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄ（図１参照）に圧接するカラーモードと、一次転写ローラー６ｄのみを中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ｄに圧接するモノクロモードと、４本の一次転写ローラー６ａ〜６ｄの全てを感光体ドラム１ａ〜１ｄから離間させる退避モードとに切り替え可能である。

図４は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部８０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、キャリブレーションに用いる濃度補正テーブル等も記憶される。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、ローラー接離機構３５、メインモーター６１、ベルト駆動モーター６３、速度／濃度検知部６５、速度調整部６７、画像入力部７０、電圧制御回路７１、操作部８０等が挙げられる。

画像入力部７０は、画像形成装置１００にパソコン等の上位機器から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

電圧制御回路７１は、帯電電圧電源７２、現像電圧電源７３、転写電圧電源７４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路７１からの制御信号によって、帯電電圧電源７２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー２０に、現像電圧電源７３は現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２１に、転写電圧電源７４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび二次転写ローラー９に、それぞれ所定の電圧を印加する。

操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２が設けられており、ユーザーは操作部８０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部８１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

前述したように、駆動ローラー１０は外周面にゴム層を有するため摩擦係数が高く、中間転写ベルト８と駆動ローラー１０との滑りは実用範囲では発生しない。しかし、環境温度の変化によりゴム層が膨張または収縮し、駆動ローラー１０のローラー径が変化することがある。ベルト駆動モーター６３の回転速度を固定した状態でローラー径が変化すると、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ間のベルト移動時間が変化するため、色ずれが発生する。

そこで、本実施形態の画像形成装置１００では、キャリブレーションに用いる色ずれ補正用のパッチ画像（色ずれ検知パターン）および濃度補正用のパッチ画像（濃度検知パターン）に加えて、中間転写ベルト８の速度を検出する速度検知パターンを中間転写ベルト８上に形成する。そして、画像濃度センサー２５を用いて速度検知パターンを検知し、検知結果に基づいてベルト駆動モーター６３の回転速度を調整する。

図５は、中間転写ベルト８上に形成される色ずれ検知パターンＰ１および速度検知パターンＰｓの平面図であり、速度検知パターンＰｓの間に色ずれ検知パターンＰ１を形成した例を示す図である。なお、矢印Ｘはベルト進行方向を示している。中間転写ベルト８の幅方向の両端部（図５の左右端部）には、速度検知パターンＰｓと、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の基準画像Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋからなる色ずれ検知パターンＰ１と、が形成されている。

速度検知パターンＰｓおよび色ずれ検知パターンＰ１は、主走査方向（ベルト幅方向）において画像濃度センサー２５の読み取り可能範囲である基準画像形成領域Ｒｓに形成されている。基準画像形成領域Ｒｓの内側は有効画像形成領域Ｒｇである。有効画像形成領域Ｒｇは、画像形成装置１００で用いられる最大サイズの用紙幅（例えば１３インチ幅）まで画像形成可能である。

二次転写ローラー９（図３参照）は、色ずれ検知パターンＰ１が付着しないように有効画像形成領域Ｒｇの幅ｗ１と同等の軸方向長さを有している。一次転写ローラー６ａ〜６ｄ（図３参照）は、基準画像形成領域Ｒｓに色ずれ検知パターンＰ１および後述する濃度検知パターンＰ２を一次転写する必要があるため、有効画像形成領域Ｒｇと基準画像形成領域Ｒｓを合わせた中間転写ベルト８の幅ｗ２と同等の軸方向長さを有している。

速度検知パターンＰｓは、主走査方向に平行な複数の直線が、副走査方向（ベルト進行方向）に一定間隔で配置された構成である。速度検知パターンＰｓは、中間転写ベルト８上に予め印刷、若しくは埋め込み加工されている。速度検知パターンＰｓは何色であっても良いが、画像濃度センサー２５による検知精度を高めるために、中間転写ベルト８と光反射率の差が大きい色で形成することが好ましい。例えば中間転写ベルト８が黒色系である場合、白色の速度検知パターンＰｓが形成される。

色ずれ検知パターンＰ１は、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにより副走査方向において速度検知パターンＰｓの間に形成される。図５に示す縦線と斜線で構成される基準画像Ｙ〜Ｋのパターンは一般的なものであり、各色の斜線と横線を用いて主走査方向の色ずれを検出し、各色の横線間の間隔から副走査方向の色ずれを検出する。

また、基準画像Ｙ〜Ｋは主走査方向の両端部に同一パターンで形成されることにより、主走査等倍度や走査傾きを検出可能となっている。さらに、ベルト周方向の色ずれの検知むらを低減するため、基準画像Ｙ〜Ｋは副走査方向に繰り返し形成されており、同一パターンを複数回測定してずれ量の平均値を取るようになっている。これら各色の斜線および直線の位置関係を画像濃度センサー２５で検知して予め決められた基準位置と比較し、主走査方向の色ずれを補正する場合は露光装置５の露光開始位置を調整し、副走査方向の色ずれを補正する場合は露光装置５の露光開始タイミングを調整することにより、各色について色ずれ補正が行われる。

図６は、中間転写ベルト８上に形成される速度検知パターンＰｓおよび濃度検知パターンＰ２の平面図であり、速度検知パターンＰｓの間に濃度検知パターンＰ２を形成した例を示す図である。中間転写ベルト８の幅方向の一端部には、速度検知パターンＰｓと、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の基準画像ｙ、ｍ、ｃ、ｋからなる濃度検知パターンＰ２とが形成されている。濃度検知パターンＰ２は、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにより副走査方向において速度検知パターンＰｓの間に形成される。基準画像ｙ、ｍ、ｃ、ｋは、それぞれ複数段階の濃度のパッチ画像で構成される。速度検知パターンＰｓは図５に示した構成と同様である。

基準画像ｙ、ｍ、ｃ、ｋのトナー付着量（トナー濃度）を画像濃度センサー２５により検知して予め決められた標準濃度と比較し、各トナー濃度と標準濃度との濃度差の平均値が算出される。得られた濃度差の平均値に応じて濃度補正に用いるパラメーター値が濃度補正テーブルから読み出され、各色について濃度補正が実行される。

図７は、画像形成時に印字領域Ｒ１の外側に色ずれ検知パターンＰ１を形成した例を示す図である。図７のような構成にすることで、印字中でも画像濃度および色ずれ調整と中間転写ベルト８の速度検知の両方への対応が可能となる。

なお、速度検知パターンＰｓが形成される位置は印字領域Ｒ１の外側に限らず、主走査方向において印字領域Ｒ１に重なる位置であってもよい。この場合、画像濃度センサー２５を有効画像形成領域Ｒｇに対向するように配置し、非画像形成時に色ずれ検知パターンＰ１を形成してキャリブレーションおよび速度検知を行う必要がある。また、印字中に印字領域Ｒ１の間（紙間）に色ずれ検知パターンＰ１を形成してキャリブレーションおよび速度検知を行う方法もあるが、色ずれ検知パターンＰ１を形成するために印字領域Ｒ１の間隔を一定間隔以上とする必要がある。そのため、図７の構成に比べて画像形成効率（生産性）は低下する。

図８は、本実施形態の画像形成装置１００において実行される中間転写ベルト８の速度制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図７を参照しながら、図８のステップに沿って画像形成時のキャリブレーションおよび中間転写ベルト８の速度補正制御手順について説明する。

先ず、制御部９０は印字命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。印字命令が受信されない場合は（ステップＳ１でＮｏ）印字待機状態を継続する。印字命令を受信した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、通常の画像形成動作によって印字を実行する（ステップＳ２）。具体的には、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの駆動が開始され、二次転写ローラー９に転写電圧が印加される。そして、中間転写ベルト８の有効画像形成領域Ｒｇにトナー像が形成され、二次転写ニップ部Ｎを通過する用紙Ｓに転写される。

また、制御部９０はキャリブレーションを実行するか否かを判定する（ステップＳ３）。キャリブレーションを実行する場合は（ステップＳ３でＹｅｓ）、画像形成動作と並行して中間転写ベルト８の基準画像形成領域Ｒｓ（図５参照）に色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２を、速度検知パターンＰｓに重ならない位置に形成する（ステップＳ４）。そして、画像濃度センサー２５により速度検知パターンＰｓ、色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２を検知する（ステップＳ５）。

一方、キャリブレーションを実行しない場合は（ステップＳ３でＮｏ）色ずれ検知パターンＰ１、濃度検知パターンＰ２を形成せずに、画像濃度センサー２５により速度検知パターンＰｓのみを検知する（ステップＳ６）。検知結果（センサー出力波形）は速度／濃度検知部６５（図４参照）に送信される。

速度／濃度検知部６５は、速度検知パターンＰｓの検知結果に基づいて中間転写ベルト８の速度値Ｖを取得する（ステップＳ７）。速度値Ｖは、速度検知パターンＰｓを構成する複数の直線の間隔ｄと、画像濃度センサー２５による直線の検知タイミング差（検知時間差）Δｔとを用いて、Ｖ＝ｄ／Δｔにより算出される。また、キャリブレーションを実行した場合は色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２の検知結果（キャリブレーション結果）に基づいて各色について色ずれ、画像濃度が検知され、色ずれ補正、濃度補正が行われる。

速度検知パターンＰｓと色ずれ検知パターンＰ１、濃度検知パターンＰ２とは画像濃度センサー２５の検知波形の形状が異なるため、速度／濃度検知部６５は送信された検知結果が速度検知パターンＰｓの検知結果であるか、色ずれ検知パターンＰ１、濃度検知パターンＰ２の検知結果であるかを識別することができる。

制御部９０は、速度／濃度検知部６５により取得された速度値Ｖを基準速度Ｖ０と比較し、速度値Ｖと基準速度Ｖ０との速度差｜Ｖ０−Ｖ｜が閾値Ａよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。基準速度Ｖ０、閾値Ａは予めＲＯＭ９２（またはＲＡＭ９３）に記憶されている。

｜Ｖ０−Ｖ｜＞Ａである場合は（ステップＳ８でＹｅｓ）、制御部９０は速度調整部６７に制御信号を送信し、速度差｜Ｖ０−Ｖ｜に応じてベルト駆動モーター６３の回転速度を調整し、中間転写ベルト８の速度を補正する（ステップＳ９）。

その後、制御部９０は印字が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０）。印字が継続している場合は（ステップＳ１０でＮｏ）ステップＳ２に戻り、印字動作および速度検知、必要に応じてキャリブレーション、速度補正を継続する。印字が終了している場合は（ステップＳ１０でＹｅｓ）処理を終了する。

本実施形態の構成によれば、色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２を検知する画像濃度センサー２５を用いて速度検知パターンＰｓを読み取ることにより、速度を検知する専用のセンサーが不要となる。また、色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２と速度検知パターンＰｓとを並行して読み取ることができ、色ずれおよび画像濃度の調整と中間転写ベルト８の速度調整とを短時間で行うことができる。

また、有効画像形成領域Ｒｇの外側の基準画像形成領域Ｒｓに速度検知パターンＰｓを形成することで、画像形成動作と並行して中間転写ベルト８の速度を検知することができる。その結果、画像形成効率を低下させることなく、中間転写ベルト８の実際の駆動状況に応じた速度調整が可能となる。

図９は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０のバックアップローラー３３周辺の正面図である。図１０は、バックアップローラー３３に付設されるエンコーダー７５の斜視図である。本実施形態では、中間転写ベルト８を張架するバックアップローラー３３にエンコーダー７５を設けている。

上述した第１実施形態では、速度検知パターンＰｓと色ずれ検知パターンＰ１とが副走査方向に重なると、各パターンのエッジ部を正確に読み取ることができず、速度および色ずれの誤検知の原因となる。また、速度検知パターンＰｓと濃度検知パターンＰ２とが副走査方向に重なると、濃度検知パターンＰ２の検知結果に速度検知パターンＰｓの濃度が影響を及ぼし、正確な濃度検知が困難になる。

そのため、色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２は、速度検知パターンＰｓが形成されていない部分に、ベルト進行方向（副走査方向）に所定間隔だけずらして形成する必要がある。しかしながら、速度検知パターンＰｓが形成されていない部分を広くすると、中間転写ベルト８の周方向において速度検知可能な部分が減少し、速度検知の頻度が低下する。

そこで、本実施形態では、エンコーダー７５により検知されたバックアップローラー３３の速度値と、画像濃度センサー２５により検知された中間転写ベルト８の速度値とに基づいて中間転写ベルト８の速度を調整する。

図９および図１０に示すように、エンコーダー７５は、バックアップローラー３３の回転軸３３ａと共に回転するパルス板７７と、パルス板７７の外周縁部に配置されるＰＩ（フォトインタラプター）センサー７９とで構成されている。パルス板７７はパルス板取付ブラケット７８を介して回転軸３３ａに固定されている。

パルス板７７は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の透明フィルムをリング状に切り抜いたものである。パルス板７７の中央にはセンター孔７７ａが形成されており、外周縁部には多数の黒線７７ｂが所定のピッチで放射状に印刷されて光透過部と光不透過部とが形成されている。なお、パルス板７７の材質として、ＰＥＴ以外の他の樹脂フィルムや金属板等を用いることもできる。金属板を用いる場合は、エッチング等によりスリットを放射状に形成して光透過部と光不透過部とを形成すればよい。

パルス板取付ブラケット７８は、小径部７８ａ、中径部７８ｂ、およびフランジ部７８ｃを有しており、小径部７８ａにはブラケット固定ネジ（図示せず）が螺入されるネジ孔７８ｄが形成されている。また、小径部７８ａの外径はパルス板７７のセンター孔７７ａの内径と略等しく、フランジ部７８ｃの外径はパルス板７７の外径よりも大きく形成されている。

ＰＩセンサー７９は検知部７９ａを有しており、検知部７９ａの内面には発光部及び受光部（図示せず）が対向配置されている。検知部７９ａにパルス板７７の外周縁部を挿入した状態でパルス板７７を回転させると、発光部と受光部の間を黒線７７ｂが通過して一定の時間間隔で受光部へ入射する光が遮断される。このとき受光部で検知されるＯＮ／ＯＦＦ信号を検知信号として出力することにより、パルス板７７、即ち回転軸３３ａの回転速度を検知する。

図１１は、第２実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。図１２は、第２実施形態の画像形成装置１００における中間転写ベルト８の速度制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図１１を参照しながら、図１２のステップに沿って中間転写ベルト８の速度制御手順について詳細に説明する。

先ず、制御部９０は印字命令を受信することにより画像形成装置１００が駆動を開始すると、エンコーダー測定調整モードの実行タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１）。エンコーダー測定調整モードは、中間転写ユニット３０の交換時、温湿度が所定以上変化したとき、前回のエンコーダー測定調整モードの実行時からの累積印字枚数が所定枚数に到達したとき等のタイミングで実行される。

エンコーダー測定調整モードの実行タイミングでない場合は（ステップＳ１でＮｏ）、制御部９０は通常の速度制御動作を実行する。具体的には、エンコーダー７５の検知信号がローラー速度検知部６８（図１１参照）に送信されると、ローラー速度検知部６８は、エンコーダー７５により測定されたバックアップローラー３３の回転速度から求められるバックアップローラー３３の線速を第１速度値Ｖ１として取得する（ステップＳ２）。

次に、制御部９０は取得した第１速度値Ｖ１をベルト速度Ｖｂに換算する（ステップＳ３）。具体的には、第１速度値Ｖ１に速度補正値ｋｓを乗じた値をベルト速度Ｖｂとする。初回のエンコーダー測定調整モードが実行される前は、バックアップローラー３３の基準寸法に基づいて予め決定され、ＲＯＭ９２に記憶された速度補正値ｋｓのデフォルト値を用いて換算する。制御部９０は、換算されたベルト速度Ｖｂを基準速度Ｖ０と比較し（ステップＳ４）、比較結果に基づいて速度調整部６７に制御信号を送信し、ベルト駆動モーター６３の回転速度を調整する（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ１においてエンコーダー測定調整モードの実行タイミングである場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、画像濃度センサー２５により中間転写ベルト８の速度検知パターンＰｓを検知し、第２速度値Ｖ２を取得する（ステップＳ６）。また、エンコーダー７５による第１速度値Ｖ１も取得する（ステップＳ７）。第２速度値Ｖ２の取得方法は第１実施形態と同様である。

次に、制御部９０は取得された第２速度値Ｖ２と第１速度値Ｖ１とに基づいて速度補正値ｋｓを算出する（ステップＳ８）。速度補正値ｋｓは、ｋｓ＝Ｖ２／Ｖ１により算出される。例えば、第２速度値Ｖ２が第１速度値Ｖ１よりも大きい場合は中間転写ベルト８の線速がバックアップローラー３３の線速よりも速くなっているため、ｋｓ＞１となる。また、第２速度値Ｖ２が第１速度値Ｖ１よりも小さい場合は中間転写ベルト８の線速がバックアップローラー３３の線速よりも遅くなっているため、ｋｓ＜１となる。算出された補正値はＲＡＭ９３に記憶される。

その後、制御部９０は画像形成装置１００の駆動が終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。駆動が継続している場合は（ステップＳ９でＮｏ）ステップＳ１に戻り、エンコーダー測定調整モードの実行の要否を判定し、通常の速度制御動作、若しくはエンコーダー測定調整モードを継続する。駆動が終了している場合は（ステップＳ９でＹｅｓ）処理を終了する。

本実施形態の構成によれば、通常はエンコーダー７５により検知されたバックアップローラー３３の第１速度値Ｖ１に基づいて中間転写ベルト８の速度を調整する。また、エンコーダー測定調整モードの実行タイミングになると、第１速度値Ｖ１と画像濃度センサー２５により検知された中間転写ベルト８の第２速度値Ｖ２とを比較して、第１速度値Ｖ１をベルト速度Ｖｂに換算する際の速度補正値ｋｓを補正する。

バックアップローラー３３の外径は個々のローラー毎にバラツキ（公差）を有しており、ローラー速度検知部６８の検知精度はバックアップローラー３３の外径の精度の影響を受ける。また、バックアップローラー３３の外径は中間転写ユニット３０の交換、環境変化、汚れの付着等によって変化する。上述した制御によれば、バックアップローラー３３のローラー径が変化するようなタイミングでエンコーダー７５により検知されたバックアップローラー３３の第１速度値Ｖ１と画像濃度センサー２５により検知された中間転写ベルト８の第２速度値Ｖ２とを比較することにより、バックアップローラー３３の第１速度値Ｖ１から換算されるベルト速度Ｖｂと実際のベルト速度との誤差を小さくすることができる。その結果、画像濃度センサー２５により速度検知パターンＰｓを検知して行う速度検知の頻度が低下した場合でも、中間転写ベルト８の駆動速度を安定に維持することができる。従って、速度検知パターンＰｓの間隔を十分に広くして色ずれ検知パターンＰ１や濃度検知パターンＰ２の形成領域を確保することができ、キャリブレーション時の色ずれ補正、濃度補正の精度も向上する。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では主走査方向に平行な複数の直線で構成される速度検知パターンＰｓを用いたが、これに限定されるものではなく、他のパターンを用いることもできる。

また、上記第２実施形態では、エンコーダー７５を用いてバックアップローラー３３の回転速度を検知したが、バックアップローラー３３以外の他のローラーの回転速度を検知して中間転写ベルト８の速度調整に用いることもできる。例えば、エンコーダー７５によりテンションローラー１１の回転速度を検知してもよい。

また、本発明は図１に示したような中間転写ベルト８に一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写する中間転写方式の画像形成装置に限らず、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに沿って移動する無端状の搬送ベルトを備え、搬送ベルト上に吸着担持された用紙に画像形成部Ｐａ〜Ｐｄで形成された各色のトナー像を直接転写する直接転写方式の画像形成装置において、搬送ベルトの速度を検知することも可能である。

本発明は、中間転写ベルトや搬送ベルト等の無端状のベルトを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、ベルトの速度を精度よく検出可能であり、且つ、センサー個数の増加も抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラー（一次転写部材）
８ 中間転写ベルト
９ 二次転写ローラー（二次転写部材）
２５ 画像濃度センサー
３０ 中間転写ユニット
３３ バックアップローラー（張架ローラー）
６５ 濃度／速度検知部
６７ 速度調整部
６８ ローラー速度検知部
７４ 転写電圧電源
７５ エンコーダー
８０ 操作部
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
Ｎ 二次転写ニップ部
Ｓ 用紙（記録媒体）
Ｐ１ 色ずれ検知パターン
Ｐ２ 濃度検知パターン
Ｐｓ 速度検知パターン

Claims (8)

1. 異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成部と、
   前記画像形成部に沿って移動する無端状のベルトと、
   前記画像形成部により前記ベルト上に形成された色ずれ検知パターンの位置情報および濃度検知パターンの濃度を検知する画像濃度センサーと、
   前記画像濃度センサーによる前記色ずれ検知パターンおよび前記濃度検知パターンの検知結果に基づいて、記録媒体上に形成される前記トナー像の濃度および色ずれを補正するキャリブレーションを実行する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記ベルトの表面には、前記ベルトの幅方向である主走査方向において前記色ずれ検知パターンおよび前記濃度検知パターンの形成位置と重なる位置に速度検知パターンが形成されており、
   前記制御部は、前記画像濃度センサーによる前記速度検知パターンの検知結果に基づいて前記ベルトの速度を検知することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ベルトを張架する複数の張架ローラーのうち、何れかの前記張架ローラーの回転速度を検知するエンコーダーと、
   前記エンコーダーにより取得された前記張架ローラーの回転速度を前記ベルト速度に換算するローラー速度検知部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ローラー速度検知部で換算された前記ベルトの第１速度値Ｖ１を、前記速度検知パターンの検知結果に基づいて取得された前記ベルトの第２速度値Ｖ２に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第２速度値Ｖ２を前記第１速度値Ｖ１で除算した速度補正値ｋｓを算出するエンコーダー測定調整モードを実行可能であり、
   前記ローラー速度検知部は、前記速度補正値ｋｓを前記第１速度値Ｖ１に乗じて前記ベルトの速度Ｖｂを算出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ベルトは、前記主走査方向の中央部に位置する有効画像形成領域と、前記有効画像形成領域の外側に隣接し、前記色ずれ検知パターンおよび前記濃度検知パターンが形成される基準画像形成領域と、に区画されており、
   前記速度検知パターンは、前記基準画像形成領域に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記色ずれ検知パターンおよび前記濃度検知パターンは、前記ベルトの進行方向である副走査方向において前記速度検知パターンと重ならない位置に形成されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記速度検知パターンは、前記主走査方向に平行な複数の直線を前記ベルトの進行方向である副走査方向に一定間隔を隔てて配置されており、
   前記制御部は、前記直線が前記画像濃度センサーを通過する通過時間差に基づいて前記ベルトの速度を検知することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記ベルトを回転駆動するベルト駆動モーターと、
   前記ベルト駆動モーターの回転速度を調整する速度調整部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ベルトの速度検知結果に基づいて前記速度調整部により前記ベルトの速度を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記ベルトは、前記記録媒体に二次転写するための前記トナー像が一次転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。

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