JP3931467B2

JP3931467B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP3931467B2
Application number: JP05210499A
Authority: JP
Inventors: 進木林; 聰西川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2019-03-01
Also published as: JP2000250375A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端ベルトを用いて画像形成を行う画像形成装置に係り、特に、無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する機能を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置のなかには、無端状の中間転写ベルト、感光体ベルト又は用紙搬送ベルトを用いて多色（カラー）画像を形成するカラー画像形成装置がある。また、この種のカラー画像形成装置には、中間転写ベルト等の無端ベルト上に、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成ユニットを個別に備えた、タンデム型のカラー画像形成装置がある。
【０００３】
一般に、無端ベルトを所定数のロールで支持し、いずれかのロールを駆動ロールとして無端ベルトを回転させるベルト駆動装置では、回転中の無端ベルトが幅方向（ベルト回転方向と直交する方向）に移動する、いわゆるベルトの蛇行（ベルトウォーク）が発生する。このベルトの蛇行現象は、上記タンデム型のカラー画像形成装置において、例えば無端状の中間転写ベルト上に各色の画像を重ね転写する際に、各色の画像の相対的な位置ずれ、ひいては色ずれや色むら等の原因となる。そのため、高品位な出力画像（カラー画像）を得るには、ベルトの蛇行を適切に修正する必要がある。
【０００４】
そこで、ベルトの蛇行修正方式としては、これまで幾つかの技術が提案されているが、その代表的な技術の一つに、無端ベルトを支持するロールを傾き動作させてベルトの蛇行を制御する方式（以下、「ステアリング方式」という）が知られている。このステアリング方式は、ベルトの蛇行をリブやガイド等によって強制的に抑える方式に比べて、ベルトに加わる力が小さく、高い信頼性が得られるという利点を有している。
【０００５】
上記ステアリング方式を採用した従来技術として、例えば特開平３−２８８１６７号公報には、無端ベルト上に設けたマークをＣＣＤセンサで読み取ってベルトの蛇行を検出し、その検出結果に基づいてロールの傾きを制御する技術（以下、「第１の従来技術」という）が開示されている。また、特公昭６３−６４７９２号公報及び特開平９−１２１７３号公報には、無端ベルトの寄り方向をセンサにより検出し、その検出結果に基づいてロールの傾きを制御する技術（以下、「第２の従来技術」という）がそれぞれ開示されている。さらに、特開平８−１０６２３７号公報には、無端ベルトのエッジ位置を変位センサでアナログ的に検出し、その検出結果に基づいてロールの傾きを制御する技術（以下、「第３の従来技術」という）が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記第１〜第３の従来技術には、以下のような問題があった。
先ず、第１の従来技術においては、無端ベルト上に１個のマークを設け、このマークをベルト１回転ごとにＣＣＤセンサで読み取ってステアリング制御する方式であるため、無端ベルトが１回転する間の位置変動については細かく検出・制御できず、ベルトの蛇行に対して制御応答性が悪いという問題があった。また、制御応答性を上げるべく、無端ベルトに複数のマークを設けることも考えられる。しかしながら、一般に、無端ベルト上に複数のマークを精度良く設けることは非常に困難であり、そうした場合はマークそのものの位置精度がステアリング制御の良否を大きく左右してしまう。
【０００７】
一方、第２の従来技術においては、無端ベルトの幅方向に、そのベルトエッジからそれぞれ所定の距離（間隙）を隔てて一対のセンサを配置する構成となるため、これら一対のセンサで無端ベルトの寄り方向を検出してステアリング制御した場合、無端ベルトは一対のセンサ間で往復運動を繰り返すことになる。そのため、無端ベルトの蛇行を細かく制御することができなかった。また、原理的には、ベルトエッジからセンサまでの距離を短く設定することで、ステアリング制御の精度を上げることも可能である。しかしながら、部品の加工や組立等の寸法公差を考慮すると、ベルトエッジからセンサまでの距離を短くするにも限界があるため、無端ベルトの蛇行を精度良く修正することができなかった。
【０００８】
さらに、第３の従来技術においては、無端ベルトのエッジ位置を変位センサでアナログ的に検出した場合、その検出結果に無端ベルトのエッジ形状による誤差成分が含まれるため、これに基づいてステアリング制御しても、上記誤差成分の影響で無端ベルトの蛇行が適切に修正されないという問題があった。
【０００９】
そこで本出願人は、無端ベルトのエッジ形状データを予め記憶しておき、このエッジ形状データを用いて、画像形成時に検出したベルトエッジ位置の検出データの中から上記誤差成分を排除することにより、高精度なステアリング制御を実現した技術を既に出願している（特願平１０−１０３２４１号明細書参照）。
【００１０】
ところが、上記先願技術においては、装置製造時やベルト交換時においてのみ無端ベルトのエッジ形状を測定し、これによって得られたエッジ形状データを記憶手段に記憶させているのに対し、ベルトエッジの形状は、装置の設置環境や使用状況による温湿度の変化、長期使用による経時的な塑性変形、あるいはベルトの摩耗や亀裂といったベルトの劣化、機械的な接触による外力等によって変化する。そうすると、装置製造時やベルト交換時に記憶したエッジ形状データと実際の無端ベルトのエッジ形状との間に誤差（以下、形状誤差という）が生じるため、ベルトの蛇行を的確に修正することができなくなる。
【００１１】
この点に関しても本出願人は、所定のタイミングで無端ベルトのエッジ形状をチェックし、それを基に記憶手段のエッジ形状データの適不適を判断し、不適の場合に記憶手段のエッジ形状データを更新することにより、無端ベルトのエッジ形状変化に伴う蛇行修正の不具合を解消した技術を出願している（特願平１０−１８３５２９号明細書参照）。
【００１２】
ただし、特願平１０−１８３５２９号明細書に開示した技術では、或るタイミングで無端ベルトのエッジ形状をチェックしてから、次にチェックするまでの間（期間）、上述した各種の要因で無端ベルトのエッジ形状が変化した場合に対応できないという難点がある。また、エッジ形状のチェックサイクルを短くすれば、無端ベルトのエッジ形状変化にいち早く対応できるものの、チェックサイクルを短縮すると新たな不具合が発生する。
【００１３】
すなわち、エッジ形状をチェックするにあたっては、蛇行修正のためのステアリング制御（ロールの傾き動作）を中断する必要があり、またこれに伴う画像品質の低下を回避するには画像形成動作も中断せざるを得なくなる。さらに、エッジ形状チェック後にデータ更新を行う場合は、エッジ形状の測定やこれに基づくエッジ形状データの作成に時間を要するため、その分だけ画像形成の中断時間も長くなる。このことから、エッジ形状のチェックサイクルを短縮すると、画像形成の生産性が著しく低下し、制御形態も複雑になってしまう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無端ベルトを用いて画像形成を行う画像形成装置において、前記無端ベルトを回転させるベルト駆動手段と、前記無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出する検出手段と、前記無端ベルトのエッジ形状データを記憶する記憶手段と、前記検出手段によるベルトエッジ位置の検出データと前記記憶手段に記憶されたエッジ形状データとを比較し、その比較結果に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置変動量を求める演算手段と、前記演算手段により得られる前記位置変動量に応じた信号を１未満のゲインで補償した修正信号を出力する補償器と、
前記補償器から出力された修正信号に従って前記無端ベルトの幅方向の位置を修正する修正手段と、前記検出手段によるベルトエッジ位置の検出データを用いて、前記記憶手段に記憶されたエッジ形状データを変更する変更手段とを備えた構成を採用している。
【００１５】
上記構成の画像形成装置では、記憶手段に記憶されたエッジ形状データと実際の無端ベルトのエッジ形状との間に形状誤差が生じても、演算手段により得られる位置変動量に応じた信号を１未満のゲインで補償した修正信号として出力する一方、検出手段によるベルトエッジ位置の検出データを用いて、記憶手段に記憶されたエッジ形状データを変更手段で変更することにより、いちいち画像形成を中断して無端ベルトのエッジ形状をチェックしたり測定し直したりしなくても、上記形状誤差が小さくなる方向で記憶手段のエッジ形状データが補正されるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。
図１においては、無端ベルトからなる中間転写ベルト１が、駆動ロール２、ステアリングロール３、二次転写ロール４及び従動ロール５，６，７により、所定の張力をもって支持されている。また、中間転写ベルト１上には、そのベルト回転方向ｘに従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像形成ユニット８，９，１０，１１が順に配設されている。
【００１７】
各々の画像形成ユニット８，９，１０，１１は、それぞれ図示せぬ装置本体フレームに回転可能に支持された感光体ドラム８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａと、各々の感光体ドラム８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａの表面をレーザビーム等で露光走査する画像書込み部８ｂ，９ｂ，１０ｂ，１１ｂを有している。また、各々の感光体ドラム８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａの周囲には、そのドラム回転方向（図の時計廻り方向）に従って、帯電器８ｃ，９ｃ，１０ｃ，１１ｃ、現像器８ｄ，９ｄ，１０ｄ，１１ｄ、一次転写ロール８ｅ，９ｅ，１０ｅ，１１ｅ及びクリーナー８ｆ，９ｆ，１０ｆ，１１ｆが順に配設されている。
【００１８】
さらに中間転写ベルト１の回転経路上には、ベルトホームセンサ１２とエッジセンサ１３とが配置されている。
このうち、ベルトホームセンサ１２は、中間転写ベルト１の周長方向１箇所に設けられたマーク等を検知するもので、ベルト回転方向ｘにおいてイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット８の上流側に配置されている。
エッジセンサ１３は、中間転写ベルト１の幅方向の位置を検出するもので、ベルト回転方向ｘにおいてブラック（Ｋ）の画像形成ユニット１１の下流側（ステアリングロール３の手前）に配置されている。
【００１９】
また、画像形成対象となる用紙１４は図示せぬ給紙カセットに収容され、その給紙カセットの用紙繰出側に設けられたピックアップロール１５により一枚ずつ繰り出される。繰り出された用紙１４は、所定数のロール対１６により図中破線で示す経路を辿って搬送され、二次転写ロール４の圧接位置へと送られる。
【００２０】
図２は上記エッジセンサ１３の具体的な構成を示す概略図である。
図２において、中間転写ベルト１の一端部には、スプリング１３ａの引っ張り力をもって接触子１３ｂの一端側が圧接状態に保持されている。この場合、スプリング１３ａによる接触子１３ｂの圧接力は、中間転写ベルト１を変形させない程度の適度な大きさに設定されている。また、接触子１３ｂは、その中間部位を支軸１３ｃにて回動自在に支持され、その支軸１３ｃを境にした接触子１３ｂの他端側に変位センサ１３ｄが対向状態に配設されている。
【００２１】
このエッジセンサ１３においては、ベルト蛇行時における中間転写ベルト１の幅方向ｙへの動きが、そのベルトエッジに圧接する接触子１３ｂの動き（揺動動作）に置き換えられる。このとき、接触子１３ｂの動き（変位）に対応して変位センサ１３ｄの出力レベルが変動するため、そのセンサ出力に基づいて中間転写ベルト１の幅方向の位置を連続的に検出することができる。
【００２２】
続いて、上記構成からなる画像形成装置を用いてカラー画像を形成する場合の動作手順について説明する。
先ず、駆動ロール２の回転によって中間転写ベルト１をｘ方向に回転させると、そのベルト回転中において、ベルトホームセンサ１２から出力されたベルトホーム信号を基準に各々の画像形成ユニット８，９，１０，１１で画像の書き込みが順に開始される。次いで、中間転写ベルト１上には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像が順次重ね転写（一次転写）され、これによって一つのカラー画像が形成される。その後、カラー画像は中間転写ベルト１の回転とともに二次転写ロール４へと送り込まれ、そこで中間転写ベルト１上のカラー画像が用紙１４に一括転写（二次転写）される。カラー画像が転写された用紙１４は、用紙搬送系１７によって定着器１８に送られ、そこで画像の定着処理（加熱、加圧等）がなされたのち、図示せぬトレイに排出される。
【００２３】
こうした一連の画像形成動作において、中間転写ベルト１の位置がその幅方向（ラテラル方向）に蛇行してずれると、各々の画像形成ユニット８，９，１０，１１によって中間転写ベルト１上に転写される画像の位置に相対的なずれが生じ、これが出力画像（カラー画像）の色ずれや色むらとなって現れる。
そこで、中間転写ベルト１の蛇行を修正すべく、ステアリングロール３を傾き動作させる構成が組み込まれている。
【００２４】
図３は蛇行修正のための基本的な構成を示す概略図である。
図３において、ステアリング制御装置１９は、蛇行修正のための駆動源となるステアリングモータ２０の駆動状態を制御するもので、そのためのモータ制御信号（モータドライブ信号）をステアリングモータ２０に出力する。ステアリングモータ２０としては、その回転角度や回転速度を高精度に制御可能なステッピングモータ等が用いられる。また、ステアリング制御装置１９には、前述したベルトホームセンサ１２とエッジセンサ１３とが接続されており、ベルトホームセンサ１２からはベルトホーム信号が、エッジセンサ１３からはベルトエッジ信号がそれぞれ入力されようになっている。
【００２５】
一方、ステアリングロール３を傾き動作させるメカ的な構成としては、揺動アーム２１と偏心カム２２を備えている。揺動アーム２１は、その中間部位を支軸２３にて回動自在に支持されている。また、揺動アーム２１の一端にはステアリングロール３の一端部が回動自在に接続され、その反対側のアーム他端に偏心カム２２が圧接状態に保持されている。この偏心カム２２は、ステアリングモータ２０の駆動により回転動作するものである。
【００２６】
なお、エッジセンサ１３については、中間転写ベルト１の位置変動（蛇行）に応じた出力を発生するものであれば、特にいずれの構成を採用してもかまわない。例えば、図４に示すように、中間転写ベルト１のエッジ部分を介してＬＥＤ(Light Emitting Diode)１３ｅと光量センサ１３ｆを対向状態に配置し、ＬＥＤ１３ｅから出射された光が光量センサ１３ｆに入射される光量に応じてセンサ出力レベルが変化するものであってもよい。
【００２７】
続いて、ステアリングロール３の傾き動作による中間転写ベルト１の蛇行修正の原理につき、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。
先ず、図５（ａ）に示すように、偏心カム２２が所定の角度で停止し、その停止角度に対応してステアリングロール３がほぼ水平（傾きがほぼゼロ）に保持された状態では、回転中の中間転写ベルト１が幅方向ｙに移動（蛇行）しないものと仮定する。
【００２８】
この状態から、図５（ｂ）に示すように、ステアリングモータ２０の駆動により偏心カム２２を図の反時計廻りに回転させると、偏心カム２２の偏心量に応じて揺動アーム２１がθ１方向に揺動する。これにより、ステアリングロール３の一端が揺動アーム２１の揺動動作に連動して上方（ベルトテンション印加方向と略直交する方向）に変位するため、その変位量に応じてステアリングロール３に傾きが生じる。このとき、ステアリングロール３に巻き付けられた中間転写ベルト１は、揺動アーム２１にて移動させられたロール端側に移動する。
【００２９】
これに対して、図５（ｃ）に示すように、ステアリングモータ２０の駆動により偏心カム２２を図の時計廻りに回転させると、偏心カム２２の偏心量に応じて揺動アーム２１がθ２方向に揺動する。これにより、ステアリングロール３の一端が揺動アーム２１の揺動動作に連動して下方（ベルトテンション印加方向と略直交する方向）に変位するため、その変位量に応じてステアリングロール３に傾きが生じる。このとき、ステアリングロール３に巻き付けられた中間転写ベルト１は、揺動アーム２１にて移動させられたロール端と反対側に移動する。
【００３０】
このことから、中間転写ベルト１の幅方向ｙの位置を先述のエッジセンサ１３で検出し、その検出結果を基にステアリングモータ２０を駆動してステアリングロール３の傾きを適宜制御することにより、中間転写ベルト１の蛇行を修正することが可能となる。
【００３１】
図６は本実施形態で採用したステアリング制御システムの構成図である。
図において、コントローラ１９ａは、上述したステアリング制御装置１９の中の一機能部を構成するもので、特に、通常の画像形成動作（画像形成モード）においてステアリングロール３の傾き動作を制御するものである。コントローラ１９ａは、主に、補償器２４、モータドライバ２５、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２６、演算部２７、記憶部２８、変更部３１を備えている。なお、ステアリングモジュール２９は、先述したステアリングロール３、揺動アーム２１及び偏心カム２２を含むメカ機構で、ベルトモジュール３０は、先述した中間転写ベルト１とこれを支持するロール（２，５，６，７）を含むメカ機構である。
【００３２】
補償器２４は、その入力情報となるベルトの位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）に応じた信号を、周波数がベルト１回転以上の帯域では１未満のゲインで補償し、周波数がベルト１回転未満の帯域では１以上のゲインで補償し、これを修正信号として出力するものである。この補償器２４から出力される修正信号は、ステアリングロール３の傾き角度を制御するためのステアリング量Ｓ（ｒ，ｎ）に応じた信号となる。ここで、“ｒ”は中間転写ベルト１が起動（回転開始）してからベルトホーム信号が出力された回数、つまり起動時から中間転写ベルト１が何回、回転したかを示す値である。また、“ｎ”は中間転写ベルト１の回転方向（周長方向）に対応した番地の値である。ちなみに本実施形態では、ステアリングモータ２０にステッピングモータを採用していることから、補償器２４から出力される修正信号Ｓ（ｒ，ｎ）はモータステップ数に対応したものとなる。
【００３３】
モータドライバ２５は、補償器２４から出力される修正信号Ｓ（ｒ，ｎ）に従ってステアリングモータ２０を駆動するもので、このモータ駆動によってステアリングモジュール２９におけるステアリングロール３の傾き角度θ（ｔ）が制御される。ここで、上述したモータドライバ２５と、ステアリングモータ２０を駆動源とするステアリングモジュール２９は、本発明における修正手段を構成するものである。
【００３４】
一方、Ａ／Ｄ変換器２６は、エッジセンサ１３から出力されるアナログの検出信号Ｅ（ｔ）をデジタル信号に変換し、そのデジタル化した検出信号を演算部２７に与えるものである。これに対して、演算部２７は、Ａ／Ｄ変換器２６から与えられるデジタル信号、すなわちベルトエッジの検出データを平均化処理し、これを検出データＥ（ｒ，ｎ）として出力するものである。演算部２７での具体的な平均化処理としては、最初のサンプルタイミング（番地ｎ＝１）で例えば５つのデータを検出データとして取り込んだ場合、これら５つのデータの加算値をそのデータ数（５）で割り、これを番地ｎ＝１に対応する検出データＥ（ｒ，１）とする。そして、これと同様の処理を２番目以降のサンプルタイミングで取り込んだ検出データについて繰り返す。
【００３５】
記憶部２８は、中間転写ベルト１のエッジ形状データＰ（ｒ，ｎ）を例えばテーブル形式で記憶するもので、変更部３１は、演算部２７から出力された検出データＥ（ｒ，ｎ）をベルト１回転分（１周期分）にわたって一次的に記憶し、所定の条件（後述）が満たされたときに、その記憶した検出データＥ（ｒ，ｎ）を用いて記憶部２８のエッジ形状データを変更するものである。
【００３６】
続いて、通常の画像形成動作中に、コントローラ１９ａにより実行されるステアリング制御の処理手順につき、図７のフローチャートを用いて説明する。
先ず、駆動ロール２の回転によって中間転写ベルト１の回転駆動が開始されると、そのベルトエッジ位置がエッジセンサ１３によって連続的に検出され、これによってベルトエッジの位置変動に対応した連続情報がエッジセンサ１３から出力される。このとき、エッジセンサ１３から出力されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）は、ベルトの蛇行による位置変動Ｗ（ｔ）とベルトエッジ形状（凹凸）による位置変動Ｐ（ｔ）の両方を含んだものとなる。
【００３７】
こうして中間転写ベルト１の回転駆動が開始されると、コントローラ１９ａでは、ベルトの回転数ｒをゼロにリセットしたのち、ベルトホームセンサ１２からベルトホーム信号が出力（ＯＮ）されたか否かを繰り返し判定する（ステップＳ１，Ｓ２）。そして、ベルトホーム信号が出力されると、ベルトの回転数ｒをインクリメント（＋１）するとともに、ベルトの回転方向に対応した番地の値ｎをゼロにリセットする（ステップＳ３）。
【００３８】
次いで、中間転写ベルト１の回転を終了する旨の信号が入力されたか否かを判断し（ステップＳ４）、入力された場合はその時点で処理を抜け、入力されなかった場合は上記番地の値ｎをインクリメント（＋１）する（ステップＳ５）。
【００３９】
続くステップＳ６では、上記ベルトホーム信号の出力タイミングを基準にエッジセンサ１３の検出データをサンプリングし、これを平均化処理して検出データＥ（ｒ，ｎ）を取得する。このとき、エッジセンサ１３からの検出データは、Ａ／Ｄ変換器２６でデジタル信号に変換されたのち、演算部２７に与えられ、そこでノイズ成分を削除するために平均化処理される。また、ベルトホーム信号を基準にしたサンプルタイミングは、中間転写ベルト１が１回転する間にＮ個の検出データが得られるように設定される。さらに、その検出データの個数Ｎは、上記ベルトの回転方向に対応した番地の数ｎと１対１の関係を満たすように設定される。
【００４０】
次に、記憶部２８に記憶されたエッジ形状データを用いて、上述のように取得した検出データＥ（ｒ，ｎ）とこれに対応するエッジ形状データＰ（ｒ，ｎ）との差分を取り、この差分による位置データと基準の位置データ（ＲＥＦ）との比較により、基準位置に対するベルトの位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）を算出する（ステップＳ７）。このとき、記憶部２８に記憶されているエッジ形状データＰ（ｒ，ｎ）と実際のベルトエッジ形状との間に形状誤差が無いものとすると、上記検出データＥ（ｒ，ｎ）とこれに対応するエッジ形状データＰ（ｒ，ｎ）との差分データは、エッジセンサ１３によって検出されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）の中から、ベルトエッジ形状（凹凸）による位置変動成分Ｐ（ｔ）を差し引いた値、つまりベルトの蛇行による位置変動成分Ｗ（ｔ）に対応したものとなる。
【００４１】
次いで、ステップＳ７にて算出したベルトの位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）に応じた信号を補償器２４に入力し、そこに設定されているゲインと周波数特性に基づいてステアリング量Ｓ（ｒ，ｎ）を算出し、かつ該ステアリング量Ｓ（ｒ，ｎ）に応じた修正信号をモータドライバ２５に出力する。これにより、モータドライバ２５によってステアリングモータ２０が駆動され、先の図５で示した蛇行修正原理に従ってステアリングロール３の傾き動作が行われる（ステップＳ８）。
【００４２】
続いて、番地の値ｎが、ベルト１回転の間に検出すべきデータの個数Ｎに達したか否かを判断し（ステップＳ９）、達していない場合は先のステップＳ４に戻る。その後、番地の数ｎが、ベルト１回転の間に検出すべきデータの個数Ｎに達したら、以下の数１式を用いて、ｒ回転時のベルトの位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）の平均値Ｗav（ｒ）を算出する（ステップＳ１０）。ちなみに、ここで求められる平均値Ｗav（ｒ）は、ｒ回転時において中間転写ベルト１の幅方向の位置が基準位置（ＲＥＦ）から平均してどの程度ずれていたかを示す値となる。
【００４３】
【数１】

【００４４】
続いて、上記数１式により算出したｒ回転時のベルト位置変動の平均値Ｗav（ｒ）と、予め設定された所定値Ｗa とを比較する（ステップＳ１１）。ここで、所定値Ｗa は、中間転写ベルト１が基準位置（ＲＥＦ）付近で安定的に回転しているかどうかを判定する判定基準となるもので、これは基準位置（ＲＥＦ）を０点とした絶対値で与えられる。このとき、平均値Ｗav（ｒ）が所定値Ｗa を超えていた場合は先のステップＳ２に戻り、平均値Ｗav（ｒ）が所定値Ｗa 以下であった場合は次のステップＳ１２に進む。
【００４５】
ステップＳ１２においては、上記ステップＳ７で算出したＮ個のベルト位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）を用いて、ステアリング制御におけるベルト位置変動の修正誤差Ｗsd（ｒ）を以下の数２式により算出する。
【００４６】
【数２】

【００４７】
この数２式により算出した修正誤差Ｗsd（ｒ）は、上記Ｎ個のベルト位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）の標準偏差であるが、これ以外にも、Ｎ個のベルト位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）の最大値または最小値を「修正誤差」として算出してもよい。
【００４８】
続いて、上記数２式により算出した修正誤差Ｗsd（ｒ）と予め設定された許容値Ｗc とを比較し（ステップＳ１３）、修正誤差Ｗsd（ｒ）が許容値Ｗc 以下であれば先のステップＳ２に戻って一連のステアリング制御を継続する。これに対して、修正誤差Ｗsd（ｒ）が許容値Ｗc を越えていた場合は、記憶部２８に記憶されているエッジ形状データが実際のベルトエッジ形状に対して誤差をもっていると判断し、その記憶内容（エッジ形状データ）を、先のステップＳ６で算出した検出データＥ（ｒ，ｎ）を用いて変更する（ステップＳ１４）。このステップＳ１４でのデータ変更は、変更部３１によって行われる。また、そこで変更されたエッジ形状データは、次のベルト回転時（ｒ＋１）にベルト位置変動量Ｗ（ｒ＋１，ｎ）を算出する際に参照されるエッジ形状データＰ（ｒ＋１，ｎ）となる。そして、データ変更後は上記ステップＳ２に戻って処理を継続する。
【００４９】
こうした一連のステアリング制御処理においては、補償器２４の特性（特に、ゲイン）を適宜設定するとともに、記憶部２８に記憶されたエッジ形状データを最新の検出データＥ（ｒ，ｎ）を用いて変更することにより、形状誤差による蛇行修正の誤差を解消することができる。以下に、この点を詳しく述べる。
【００５０】
いま、実際のベルトエッジ形状をＰb （ｒ，ｎ）という仮想データで表現し、記憶部２８に記憶されているエッジ形状データＰ（ｒ，ｎ）との間にΔＰ（ｒ，ｎ）の形状誤差が生じているものとすると、その形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）は次式で表される。
ΔＰ（ｒ，ｎ）＝Ｐ（ｒ，ｎ）−Ｐb （ｒ，ｎ）
【００５１】
そうした場合、コントローラ１９ａの内部では、上記形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）を含む位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）に応じた信号が補償器２４に入力される。このとき、仮に、上記形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）を含む位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）をゼロにすべく補償器２４が補償動作を行うと、上記形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）に対応した角度分だけステアリングロール３が余計に傾き動作するため、中間転写ベルト１も上記形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）に対応した量ΔＷ（ｒ，ｎ）だけ余計に位置変動（ウォーク）してしまうことになる。
【００５２】
ここで、上述のごとくベルトの位置変動量Ｗ（ｒ，ｎ）に応じた信号を、補償器２４にて周波数がベルト１回転以上の帯域で１未満のゲインで補償し、これをステアリング量Ｓ（ｒ，ｎ）に応じた修正信号として出力すると、ΔＰ（ｒ，ｎ）＞ΔＷ（ｒ，ｎ）の関係を維持することができる。これは、上記形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）がベルト１回転の周期で、その周波数がベルト１回転以上の成分しか含まないためである。このとき補償器２４のゲインは、次のように定義する。
ΔＷ（ｒ，ｎ）／Ｗ（ｒ，ｎ）
【００５３】
このように補償器２４の特性を設定した状態のもとで、中間転写ベルト１が安定的に制御されているとき、すなわち上記ステップＳ１１におけるＷav（ｒ）≦Ｗa の条件を満たすときの検出データＥ（ｒ，ｎ）は、次式で表される。
Ｅ（ｒ，ｎ）＝Ｐb （ｒ，ｎ）＋ΔＷ（ｒ，ｎ）
【００５４】
一方、（ｒ＋１）回転時に適用されるエッジ形状データＰ（ｒ＋１，ｎ）を、その前の（ｒ）回転時にエッジセンサ１３を用いて得られる検出データＥ（ｒ，ｎ）と入れ替えると（上記ステップＳ１４でデータ変更を行うと）、
Ｐ（ｒ＋１，ｎ）＝Ｅ（ｒ，ｎ）＝Ｐb （ｒ，ｎ）＋ΔＷ（ｒ，ｎ）…▲１▼
となる。
【００５５】
このとき、（ｒ＋１）回転時における形状誤差ΔＰ（ｒ＋１，ｎ）は、
ΔＰ（ｒ＋１，ｎ）＝Ｐ（ｒ＋１，ｎ）−Ｐb （ｒ＋，ｎ）
となって表され、これを変形すると、
Ｐ（ｒ＋１，ｎ）＝Ｐb （ｒ＋，ｎ）＋ΔＰ（ｒ＋１，ｎ）…▲２▼
となる。
【００５６】
このことから、▲２▼式におけるΔＰ（ｒ＋１，ｎ）は、▲１▼式におけるΔＷ（ｒ，ｎ）で置き換えられたことになる。これを式で表すと、
ΔＰ（ｒ＋１，ｎ）＝ΔＷ（ｒ，ｎ）…▲３▼
となる。
【００５７】
ここで、上述した補償器２４の特性によりΔＷ（ｒ，ｎ）とΔＰ（ｒ，ｎ）との間には“ΔＰ（ｒ，ｎ）＞ΔＷ（ｒ，ｎ）”の関係があり、この関係は（ｒ＋１）回転時も維持されることから、
ΔＰ（ｒ＋１，ｎ）＞ΔＷ（ｒ＋１，ｎ）…▲４▼
となる。
そこで、上記▲３▼式と▲４▼式を組み合わせると、
ΔＷ（ｒ＋１，ｎ）＜ΔＰ（ｒ＋１，ｎ）＝ΔＷ（ｒ，ｎ）…▲５▼
の関係となる。
【００５８】
このことから、記憶部２８に記憶されたエッジ形状データと実際のベルトエッジ形状との間に形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）が生じたとしても、通常の画像形成動作のなかで中間転写ベルト１の回転を繰り返す（ｒ＝ｒ＋１→ｒ＋２→ｒ＋３…）ことにより、常に形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）が小さくなる方向で記憶部２８のエッジ形状データを補正することが可能となる。
【００５９】
その結果、中間転写ベルト１の回転数（ｒ）の増加とともに、形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）による位置変動量ΔＷ（ｒ，ｎ）を徐々に減少させ、最終的にゼロに収束させることが可能となる。これにより、いちいち画像形成を中断して中間転写ベルト１のエッジ形状をチェックしたり測定したりしなくても、常に適正なエッジ形状データを参照しつつ中間転写ベルト１の蛇行を修正することができるため、色ずれや色むらのない高品質の出力画像を得ることが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態においては、中間転写ベルト１の幅方向の位置変動（本例ではＷav（ｒ））が所定値（Ｗa ）以下の場合にのみ、記憶部２８のエッジ形状データを変更するようにしたので、常に中間転写ベルト１の走行状態が安定しているときの検出データＥ（ｒ，ｎ）を用いてエッジ形状データを変更することができ、高精度なステアリング制御が可能となる。
【００６１】
さらに、本実施形態においては、ステアリング制御中におけるベルト位置変動の修正誤差（Ｗsd（ｒ））が許容値（Ｗc ）を越えた場合にのみ、記憶手段２８のエッジ形状データを変更するようにしたので、上記形状誤差ΔＰ（ｒ，ｎ）が画像形成に影響を及ぼす虞れがあるときだけ所望の補正機能を働かせ、信頼性を高めることができる。
【００６２】
ところで、上記ステップＳ１４におけるデータ変更に際して、（ｒ）回転時に検出された検出データＥ（ｒ，ｎ）を、そのまま、次の（ｒ＋１）回転時に適用されるエッジ形状データＰ（ｒ＋１）と入れ替えるようにすると、エッジ形状変化に対するエッジ形状データの応答性が高過ぎて中間転写ベルト１の挙動が不安定になることも懸念される。また、突発的なノイズの発生によってエッジ形状データが無用に変更された場合などでは、これに伴う中間転写ベルト１の位置変動が大きくなってしまうことも懸念される。
【００６３】
そこで本実施形態においては、以下の数３式に示すように、（ｒ）回転時に適用されたエッジ形状データＰ（ｒ，ｎ）と、（ｒ）回転時に検出された検出データＥ（ｒ，ｎ）の両方を用いて、次の（ｒ＋１）回転時に適用されるエッジ形状データＰ（ｒ＋１）を変更することとした。また、（ｒ＋１）回転時に適用されるエッジ形状データＰ（ｒ＋１）のなかで、（ｒ）回転時のエッジ形状データＰ（ｒ，ｎ）と検出データＥ（ｒ，ｎ）とが占める割合（比率）を、αの値で設定することとした。
【００６４】
【数３】

【００６５】
上記数３式においては、αの値の大／小により、（ｒ＋１）回転時に適用されるエッジ形状データＰ（ｒ＋１，ｎ）に占める、（ｒ）回転時の検出データＥ（ｒ，ｎ）の割合が増／減し、これに従ってエッジ形状変化に対するエッジ形状データの応答性が変化する。したがって、画像形成装置のシステム状態に合わせてαの値を可変調整（例えばα＝０．５に設定）することにより、システムに合った最適な条件でエッジ形状データを変更することができる。
【００６６】
なお、上記実施形態においては、無端状の中間転写ベルト１を用いた画像形成装置への適用例について説明したが、本発明は、無端状の感光体ベルトや用紙搬送ベルト等を用いた画像形成装置にも同様に適用可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置によれば、記憶手段に記憶されたエッジ形状データと実際の無端ベルトのエッジ形状との間に形状誤差が生じても、その誤差をなくす方向でエッジ形状データを補正することができるため、常に正しいエッジ形状データを参照して無端ベルトの蛇行（幅方向の位置変動）を修正することができる。これにより、無端ベルトのエッジ形状変化に影響されることなく、色ずれや色むらのない高品質の出力画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。
【図２】エッジセンサの具体的な構成を示す概略図である。
【図３】蛇行修正のための基本的な構成を示す概略図である。
【図４】エッジセンサの他の構成例を示す概略図である。
【図５】蛇行修正の原理を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係るステアリング制御システムの構成図である。
【図７】実施形態に係るステアリング制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…中間転写ベルト、２…駆動ロール、３…ステアリングロール、４…二次転写ロール、５，６，７…従動ロール、１３…エッジセンサ、１９…ステアリング制御装置、１９ａ…コントローラ、２０…ステアリングモータ、２１…揺動アーム、２２…偏心カム、２４…補償器、２７…演算部、２８…記憶部、３１…変更部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image using an endless belt, and more particularly, to an image forming apparatus having a function of correcting a positional variation in the width direction of an endless belt.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, among image forming apparatuses such as copying machines and printers, there is a color image forming apparatus that forms a multicolor image using an endless intermediate transfer belt, a photoreceptor belt, or a paper transport belt. In addition, this type of color image forming apparatus includes a tandem type color image forming apparatus that is individually provided with an image forming unit corresponding to, for example, each color of yellow, magenta, cyan, and black on an endless belt such as an intermediate transfer belt. There is a device.
[0003]
In general, in a belt driving device that supports an endless belt with a predetermined number of rolls and rotates the endless belt using one of the rolls as a driving roll, the rotating endless belt moves in the width direction (direction orthogonal to the belt rotation direction). The so-called belt meandering (belt walk) occurs. This meandering phenomenon of the belt is caused by, for example, when the images of the respective colors are overlaid and transferred on the endless intermediate transfer belt in the tandem type color image forming apparatus, the relative positional shift of the images of the respective colors, and the color shift or the like. Causes uneven color. Therefore, in order to obtain a high-quality output image (color image), it is necessary to appropriately correct the meandering of the belt.
[0004]
Thus, several techniques have been proposed for correcting the meandering of the belt. One of the typical techniques is to control the meandering of the belt by tilting the roll that supports the endless belt. A method (hereinafter referred to as “steering method”) is known. This steering system has an advantage that the force applied to the belt is small and high reliability can be obtained as compared with a system in which the meandering of the belt is forcibly suppressed by a rib or a guide.
[0005]
As a prior art employing the above steering system, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-288167, a mark provided on an endless belt is read by a CCD sensor to detect meandering of the belt, and the tilt of the roll is detected based on the detection result. (Hereinafter referred to as “first prior art”). In Japanese Patent Publication No. 63-64792 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-12173, a technique for detecting the direction of the endless belt by a sensor and controlling the tilt of the roll based on the detection result (hereinafter referred to as “second”). Each of which is referred to as “conventional technology”. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 8-106237 discloses a technique for detecting the edge position of an endless belt in an analog manner with a displacement sensor and controlling the tilt of the roll based on the detection result (hereinafter referred to as “third conventional technique”). Is disclosed).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the first to third prior arts have the following problems.
First, in the first prior art, one mark is provided on an endless belt, and this mark is read by a CCD sensor for each rotation of the belt, and steering control is performed. Therefore, during the endless belt makes one rotation. Position fluctuation cannot be detected and controlled finely, and there is a problem that control response is poor with respect to the meandering of the belt. It is also conceivable to provide a plurality of marks on the endless belt in order to increase the control response. However, in general, it is very difficult to accurately provide a plurality of marks on an endless belt. In such a case, the positional accuracy of the marks themselves greatly determines the quality of steering control.
[0007]
On the other hand, in the second prior art, a pair of sensors are arranged in the width direction of the endless belt at a predetermined distance (gap) from the belt edge. When steering control is performed by detecting the shift direction, the endless belt repeats reciprocating motion between a pair of sensors. Therefore, the meandering of the endless belt could not be finely controlled. In principle, it is also possible to increase the accuracy of steering control by setting the distance from the belt edge to the sensor short. However, in consideration of dimensional tolerances such as processing and assembly of parts, there is a limit to shortening the distance from the belt edge to the sensor, and therefore the meandering of the endless belt could not be corrected with high accuracy.
[0008]
Further, in the third prior art, when the edge position of the endless belt is detected in an analog manner by the displacement sensor, an error component due to the edge shape of the endless belt is included in the detection result. However, there is a problem that the meandering of the endless belt is not properly corrected due to the influence of the error component.
[0009]
Therefore, the applicant stores the edge shape data of the endless belt in advance and uses the edge shape data to eliminate the error component from the detection data of the belt edge position detected at the time of image formation. A technology for realizing high-precision steering control has already been filed (see Japanese Patent Application No. 10-103241).
[0010]
However, in the above-mentioned prior application technique, the edge shape of the endless belt is measured only at the time of manufacturing the apparatus or at the time of belt replacement, and the edge shape data obtained thereby is stored in the storage means. The shape changes due to changes in temperature and humidity depending on the installation environment and usage conditions of the apparatus, plastic deformation over time due to long-term use, belt deterioration such as belt wear and cracks, external force due to mechanical contact, and the like. In this case, an error (hereinafter referred to as a shape error) occurs between the edge shape data stored at the time of manufacturing the device or at the time of belt replacement and the actual edge shape of the endless belt, so that the meandering of the belt cannot be corrected accurately. .
[0011]
Also in this regard, the present applicant checks the edge shape of the endless belt at a predetermined timing, determines the suitability of the edge shape data of the storage means based on the edge shape, and determines the edge shape data of the storage means when it is inappropriate. An application has been filed for a technique that eliminates the problem of correction of meandering associated with a change in the edge shape of an endless belt by updating (see Japanese Patent Application No. 10-183529).
[0012]
However, in the technology disclosed in the specification of Japanese Patent Application No. 10-183529, the endless belt is checked endlessly at a certain timing until the next check (period). There is a problem that it is impossible to cope with the case where the edge shape of the belt changes. Also, if the edge shape check cycle is shortened, it is possible to quickly cope with the edge shape change of the endless belt, but if the check cycle is shortened, a new problem occurs.
[0013]
That is, when checking the edge shape, it is necessary to interrupt the steering control (roll tilt operation) for correcting meandering, and the image forming operation must also be interrupted in order to avoid the deterioration in image quality associated therewith. No longer get. Further, when data is updated after the edge shape check, it takes time to measure the edge shape and to create the edge shape data based on the measurement, so that the image formation interruption time is increased accordingly. For this reason, if the edge shape check cycle is shortened, the productivity of image formation is remarkably lowered, and the control form becomes complicated.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an image forming apparatus that forms an image using an endless belt, a belt driving unit that rotates the endless belt, a detection unit that detects an edge position in the width direction of the endless belt, and an edge of the endless belt The storage means for storing the shape data, the belt edge position detection data by the detection means and the edge shape data stored in the storage means are compared, and the position variation in the width direction of the endless belt based on the comparison result A calculation means for obtaining a quantity, and a signal corresponding to the position variation obtained by the calculation means. With a gain of less than 1 A compensator that outputs a compensated correction signal;
In the width direction of the endless belt according to the correction signal output from the compensator Correct the position A configuration including a correcting unit and a changing unit that changes the edge shape data stored in the storage unit using the detection data of the belt edge position by the detecting unit is adopted.
[0015]
In the image forming apparatus having the above configuration, even if a shape error occurs between the edge shape data stored in the storage means and the actual edge shape of the endless belt, a signal corresponding to the amount of positional variation obtained by the computing means is generated. Compensated with a gain of less than 1 While output as a correction signal, the edge shape data stored in the storage means is changed by the change means using the detection data of the belt edge position by the detection means, so that the image formation is interrupted one by one and the edge shape of the endless belt Even without checking or re-measuring, the edge shape data of the storage means is corrected in such a direction that the shape error is reduced.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an image forming apparatus to which the present invention is applied.
In FIG. 1, an intermediate transfer belt 1 composed of an endless belt is supported with a predetermined tension by a drive roll 2, a steering roll 3, a secondary transfer roll 4 and driven

rolls

5, 6, and 7. Further, on the intermediate transfer belt 1,

image forming units

8, 9, 10, and 4 corresponding to the respective colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) according to the belt rotation direction x. 11 are arranged in order.
[0017]
Each of the

image forming units

8, 9, 10, and 11 includes photosensitive drums 8a, 9a, 10a, and 11a rotatably supported on an apparatus main body frame (not shown), and the photosensitive drums 8a, 9a, and 10a, respectively. , 11a have image writing portions 8b, 9b, 10b, 11b for exposing and scanning the surface of the surface with a laser beam or the like. Further, around each of the photosensitive drums 8a, 9a, 10a, and 11a, the chargers 8c, 9c, 10c, and 11c, and the developing

units

8d, 9d, 10d, and so on are arranged in accordance with the drum rotating direction (clockwise direction in the drawing). 11d, primary transfer rolls 8e, 9e, 10e, and 11e and cleaners 8f, 9f, 10f, and 11f are sequentially disposed.
[0018]
Further, a belt home sensor 12 and an edge sensor 13 are disposed on the rotation path of the intermediate transfer belt 1.
Among them, the belt home sensor 12 detects a mark or the like provided at one place in the circumferential direction of the intermediate transfer belt 1 and is arranged upstream of the yellow (Y) image forming unit 8 in the belt rotation direction x. Has been.
The edge sensor 13 detects the position of the intermediate transfer belt 1 in the width direction, and is disposed downstream of the black (K) image forming unit 11 (before the steering roll 3) in the belt rotation direction x.
[0019]
Further, the paper 14 to be imaged is stored in a paper feed cassette (not shown) and fed out one by one by a pickup roll 15 provided on the paper feed side of the paper feed cassette. The fed paper 14 is conveyed by a predetermined number of roll pairs 16 along a path indicated by a broken line in the drawing, and is sent to the press contact position of the secondary transfer roll 4.
[0020]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific configuration of the edge sensor 13.
In FIG. 2, at one end portion of the intermediate transfer belt 1, one end side of the contact 13b is held in a pressure-contact state by a tensile force of the spring 13a. In this case, the pressure contact force of the contact 13 b by the spring 13 a is set to an appropriate magnitude that does not deform the intermediate transfer belt 1. The contact 13b is rotatably supported by a support shaft 13c at an intermediate portion thereof, and a displacement sensor 13d is disposed in an opposed state on the other end side of the contact 13b with the support shaft 13c as a boundary. Yes.
[0021]
In the edge sensor 13, the movement in the width direction y of the intermediate transfer belt 1 during belt meandering is replaced with the movement (swinging movement) of the contact 13 b in pressure contact with the belt edge. At this time, since the output level of the displacement sensor 13d fluctuates in accordance with the movement (displacement) of the contact 13b, the position in the width direction of the intermediate transfer belt 1 can be continuously detected based on the sensor output. .
[0022]
Next, an operation procedure when a color image is formed using the image forming apparatus having the above configuration will be described.
First, when the intermediate transfer belt 1 is rotated in the x direction by the rotation of the drive roll 2, each

image forming unit

8, 9, 10 is based on the belt home signal output from the belt home sensor 12 during the belt rotation. , 11 start writing images sequentially. Next, yellow, magenta, cyan, and black color images are sequentially superimposed and transferred (primary transfer) on the intermediate transfer belt 1, thereby forming a single color image. Thereafter, the color image is sent to the secondary transfer roll 4 along with the rotation of the intermediate transfer belt 1, and the color image on the intermediate transfer belt 1 is collectively transferred (secondary transfer) onto the paper 14. The sheet 14 on which the color image has been transferred is sent to a fixing unit 18 by a sheet transport system 17 where the image is fixed (heating, pressing, etc.) and then discharged to a tray (not shown).
[0023]
In such a series of image forming operations, when the position of the intermediate transfer belt 1 meanders in the width direction (lateral direction) and shifts, the image is transferred onto the intermediate transfer belt 1 by the respective

image forming units

8, 9, 10, and 11. A relative shift occurs in the position of the image to be displayed, and this appears as a color shift or color unevenness in the output image (color image).
Therefore, in order to correct the meandering of the intermediate transfer belt 1, a configuration for tilting the steering roll 3 is incorporated.
[0024]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a basic configuration for meandering correction.
In FIG. 3, the steering control device 19 controls the drive state of the steering motor 20 that is a drive source for meander correction, and outputs a motor control signal (motor drive signal) for that purpose to the steering motor 20. As the steering motor 20, a stepping motor or the like that can control the rotation angle and rotation speed with high accuracy is used. Further, the above-described belt home sensor 12 and edge sensor 13 are connected to the steering control device 19, and a belt home signal will be input from the belt home sensor 12 and a belt edge signal will be input from the edge sensor 13, respectively. It has become.
[0025]
On the other hand, as a mechanical configuration for tilting the steering roll 3, a swing arm 21 and an eccentric cam 22 are provided. The swing arm 21 is supported at its intermediate portion by a support shaft 23 so as to be rotatable. In addition, one end of the steering roll 3 is rotatably connected to one end of the swing arm 21, and an eccentric cam 22 is held in pressure contact with the other end of the opposite arm. The eccentric cam 22 is rotated by driving the steering motor 20.
[0026]
As the edge sensor 13, any configuration may be adopted as long as it generates an output corresponding to the position fluctuation (meandering) of the intermediate transfer belt 1. For example, as shown in FIG. 4, an LED (Light Emitting Diode) 13e and a light amount sensor 13f are arranged in an opposing state via an edge portion of the intermediate transfer belt 1, and light emitted from the LED 13e is incident on the light amount sensor 13f. The sensor output level may be changed in accordance with the amount of light.
[0027]
Next, the principle of correcting the meandering of the intermediate transfer belt 1 by the tilting operation of the steering roll 3 will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 5 (a), the eccentric cam 22 stops at a predetermined angle, and the steering roll 3 rotates substantially horizontally (tilt is almost zero) corresponding to the stop angle. It is assumed that the intermediate transfer belt 1 in the middle does not move (meander) in the width direction y.
[0028]
From this state, as shown in FIG. 5B, when the eccentric cam 22 is rotated counterclockwise by driving the steering motor 20, the swing arm 21 is moved in the θ1 direction according to the eccentric amount of the eccentric cam 22. Rocks. As a result, one end of the steering roll 3 is displaced upward (in a direction substantially perpendicular to the belt tension application direction) in conjunction with the swinging motion of the swinging arm 21, so that the steering roll 3 is inclined according to the amount of displacement. Arise. At this time, the intermediate transfer belt 1 wound around the steering roll 3 moves to the roll end side moved by the swing arm 21.
[0029]
On the other hand, as shown in FIG. 5C, when the eccentric cam 22 is rotated clockwise by driving the steering motor 20, the swing arm 21 is moved in the θ2 direction according to the eccentric amount of the eccentric cam 22. Rocks. As a result, one end of the steering roll 3 is displaced downward (in a direction substantially perpendicular to the belt tension application direction) in conjunction with the swinging motion of the swinging arm 21, so that the steering roll 3 is inclined according to the amount of displacement. Arise. At this time, the intermediate transfer belt 1 wound around the steering roll 3 moves to the side opposite to the roll end moved by the swing arm 21.
[0030]
Accordingly, the position of the intermediate transfer belt 1 in the width direction y is detected by the edge sensor 13 described above, and the steering motor 20 is driven based on the detection result to appropriately control the inclination of the steering roll 3, thereby The meandering of the transfer belt 1 can be corrected.
[0031]
FIG. 6 is a configuration diagram of the steering control system employed in the present embodiment.
In the figure, the controller 19a constitutes one functional part in the steering control device 19 described above, and in particular controls the tilting operation of the steering roll 3 in a normal image forming operation (image forming mode). . The controller 19a mainly includes a compensator 24, a motor driver 25, an A / D (analog / digital) converter 26, a calculation unit 27, a storage unit 28, and a change unit 31. The steering module 29 is a mechanical mechanism including the steering roll 3, the swing arm 21, and the eccentric cam 22. The belt module 30 includes the intermediate transfer belt 1 and rolls (2, 5, 6) that support the intermediate transfer belt 1. , 7).
[0032]
The compensator 24 compensates the signal corresponding to the positional fluctuation amount W (r, n) of the belt as input information with a gain of less than 1 in a band where the frequency is one rotation or more of the belt, and the frequency is less than one rotation of the belt. In this band, compensation is performed with a gain of 1 or more, and this is output as a correction signal. The correction signal output from the compensator 24 is a signal corresponding to the steering amount S (r, n) for controlling the tilt angle of the steering roll 3. Here, “r” is a value indicating the number of times the belt home signal is output since the intermediate transfer belt 1 is started (starts rotating), that is, how many times the intermediate transfer belt 1 has rotated since the start. “N” is an address value corresponding to the rotation direction (circumferential length direction) of the intermediate transfer belt 1. Incidentally, in the present embodiment, since a stepping motor is employed as the steering motor 20, the correction signal S (r, n) output from the compensator 24 corresponds to the number of motor steps.
[0033]
The motor driver 25 drives the steering motor 20 in accordance with the correction signal S (r, n) output from the compensator 24, and the tilt angle θ (t) of the steering roll 3 in the steering module 29 is controlled by this motor drive. Is done. Here, the motor driver 25 described above and the steering module 29 using the steering motor 20 as a drive source constitute the correcting means in the present invention.
[0034]
On the other hand, the A / D converter 26 converts the analog detection signal E (t) output from the edge sensor 13 into a digital signal, and gives the digitized detection signal to the arithmetic unit 27. On the other hand, the arithmetic unit 27 averages the digital signal given from the A / D converter 26, that is, the detection data of the belt edge, and outputs this as detection data E (r, n). . As a specific averaging process in the arithmetic unit 27, when, for example, five data are taken in as detection data at the first sample timing (address n = 1), the added value of these five data is set to the number of data (5 ) To obtain detection data E (r, 1) corresponding to the address n = 1. Then, the same processing is repeated for the detection data fetched at the second and subsequent sample timings.
[0035]
The storage unit 28 stores the edge shape data P (r, n) of the intermediate transfer belt 1 in a table format, for example, and the changing unit 31 receives the detection data E (r, n) output from the calculation unit 27. The data is temporarily stored for one rotation of the belt (for one cycle), and when a predetermined condition (described later) is satisfied, the stored detection data E (r, n) is used to store the edge shape data in the storage unit 28. Is to change.
[0036]
Next, a steering control processing procedure executed by the controller 19a during a normal image forming operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, when the rotational driving of the intermediate transfer belt 1 is started by the rotation of the driving roll 2, the edge position of the belt edge is continuously detected by the edge sensor 13, whereby continuous information corresponding to the belt edge position variation is detected by the edge sensor 13. Output from the sensor 13. At this time, the position information E (t) of the belt edge output from the edge sensor 13 includes both the position fluctuation W (t) due to the meandering of the belt and the position fluctuation P (t) due to the belt edge shape (unevenness). It will be a thing.
[0037]
When the rotational driving of the intermediate transfer belt 1 is started in this way, the controller 19a repeatedly determines whether or not the belt home signal is output (ON) from the belt home sensor 12 after resetting the belt rotation speed r to zero. (Steps S1, S2). When the belt home signal is output, the rotation speed r of the belt is incremented (+1), and the address value n corresponding to the rotation direction of the belt is reset to zero (step S3).
[0038]
Next, it is determined whether or not a signal to end the rotation of the intermediate transfer belt 1 has been input (step S4). If it is input, the process exits at that time, and if not input, the value of the above address is determined. n is incremented (+1) (step S5).
[0039]
In the subsequent step S6, the detection data of the edge sensor 13 is sampled based on the output timing of the belt home signal, and this is averaged to obtain detection data E (r, n). At this time, the detection data from the edge sensor 13 is converted into a digital signal by the A / D converter 26 and then given to the arithmetic unit 27, where it is averaged to remove the noise component. The sample timing based on the belt home signal is set so that N detection data can be obtained while the intermediate transfer belt 1 makes one rotation. Further, the number N of detected data is set so as to satisfy a one-to-one relationship with the number n of addresses corresponding to the rotation direction of the belt.
[0040]
Next, using the edge shape data stored in the storage unit 28, the difference between the detection data E (r, n) acquired as described above and the corresponding edge shape data P (r, n) is obtained. Then, by comparing the position data based on this difference with the reference position data (REF), the belt position fluctuation amount W (r, n) with respect to the reference position is calculated (step S7). At this time, if there is no shape error between the edge shape data P (r, n) stored in the storage unit 28 and the actual belt edge shape, the detection data E (r, n) and the detected data E (r, n) The difference data from the corresponding edge shape data P (r, n) is the position variation component P (t due to the belt edge shape (unevenness) from the belt edge position information E (t) detected by the edge sensor 13. ), That is, the position fluctuation component W (t) due to the meandering of the belt.
[0041]
Next, a signal corresponding to the belt position fluctuation amount W (r, n) calculated in step S7 is input to the compensator 24, and the steering amount S (r, r, n) is based on the gain and frequency characteristics set therein. n) is calculated, and a correction signal corresponding to the steering amount S (r, n) is output to the motor driver 25. Thereby, the steering motor 20 is driven by the motor driver 25, and the tilting operation of the steering roll 3 is performed in accordance with the meandering correction principle shown in FIG. 5 (step S8).
[0042]
Subsequently, it is determined whether or not the address value n has reached the number N of data to be detected during one rotation of the belt (step S9), and if not, the process returns to the previous step S4. Thereafter, when the number n of addresses reaches the number N of data to be detected during one rotation of the belt, the following equation 1 is used to calculate the belt position fluctuation amount W (r, n) during r rotation. An average value Wav (r) is calculated (step S10). Incidentally, the average value Wav (r) obtained here is a value indicating how much the position in the width direction of the intermediate transfer belt 1 is shifted from the reference position (REF) on average during r rotation.
[0043]
[Expression 1]

[0044]
Subsequently, the average value Wav (r) of the belt position fluctuation at the time of r rotation calculated by the above formula 1 is compared with a predetermined value Wa set in advance (step S11). Here, the predetermined value Wa is a criterion for determining whether or not the intermediate transfer belt 1 is stably rotating in the vicinity of the reference position (REF). This is based on the reference position (REF) being 0 point. It is given as an absolute value. At this time, if the average value Wav (r) exceeds the predetermined value Wa, the process returns to the previous step S2, and if the average value Wav (r) is equal to or less than the predetermined value Wa, the process proceeds to the next step S12.
[0045]
In step S12, the belt position fluctuation correction error Wsd (r) in the steering control is calculated by the following equation (2) using the N belt position fluctuation amounts W (r, n) calculated in step S7. .
[0046]
[Expression 2]

[0047]
The correction error Wsd (r) calculated by the equation (2) is a standard deviation of the N belt position fluctuation amounts W (r, n). In addition, N belt position fluctuation amounts W ( The maximum value or the minimum value of r, n) may be calculated as “correction error”.
[0048]
Subsequently, the correction error Wsd (r) calculated by the above equation 2 is compared with a preset allowable value Wc (step S13). If the correction error Wsd (r) is equal to or less than the allowable value Wc, the previous step is performed. Returning to S2, a series of steering control is continued. On the other hand, when the correction error Wsd (r) exceeds the allowable value Wc, it is determined that the edge shape data stored in the storage unit 28 has an error with respect to the actual belt edge shape. The stored content (edge shape data) is changed using the detection data E (r, n) calculated in the previous step S6 (step S14). The data change in step S14 is performed by the changing unit 31. The edge shape data changed there becomes the edge shape data P (r + 1, n) that is referred to when the belt position fluctuation amount W (r + 1, n) is calculated during the next belt rotation (r + 1). After the data change, the process returns to step S2 and the process is continued.
[0049]
In such a series of steering control processes, the characteristics (particularly gain) of the compensator 24 are appropriately set, and the edge shape data stored in the storage unit 28 is changed using the latest detection data E (r, n). By doing so, the error of the meander correction due to the shape error can be eliminated. This point will be described in detail below.
[0050]
Now, the actual belt edge shape is expressed by virtual data Pb (r, n), and the shape of ΔP (r, n) between the edge shape data P (r, n) stored in the storage unit 28. If an error has occurred, the shape error ΔP (r, n) is expressed by the following equation.
ΔP (r, n) = P (r, n) −Pb (r, n)
[0051]
In such a case, a signal corresponding to the position fluctuation amount W (r, n) including the shape error ΔP (r, n) is input to the compensator 24 inside the controller 19a. At this time, if the compensator 24 performs a compensation operation so that the position fluctuation amount W (r, n) including the shape error ΔP (r, n) is zero, the shape error ΔP (r, n) is increased. Since the steering roll 3 is further tilted by the corresponding angle, the intermediate transfer belt 1 is further moved (walked) by an amount ΔW (r, n) corresponding to the shape error ΔP (r, n). Will end up.
[0052]
Here, as described above, a signal corresponding to the belt position fluctuation amount W (r, n) is compensated by the compensator 24 with a gain of less than 1 in a band of one or more revolutions of the belt, and this is corrected by the steering amount S. When a correction signal corresponding to (r, n) is output, the relationship of ΔP (r, n)> ΔW (r, n) can be maintained. This is because the shape error ΔP (r, n) is a cycle of one belt rotation, and the frequency includes only a component of one belt rotation or more. At this time, the gain of the compensator 24 is defined as follows.
ΔW (r, n) / W (r, n)
[0053]
Detection data when the intermediate transfer belt 1 is stably controlled with the characteristics of the compensator 24 set in this manner, that is, when the condition of Wav (r) ≦ Wa in the above step S11 is satisfied. E (r, n) is expressed by the following equation.
E (r, n) = Pb (r, n) +. DELTA.W (r, n)
[0054]
On the other hand, when the edge shape data P (r + 1, n) applied at the time of (r + 1) rotation is replaced with detection data E (r, n) obtained by using the edge sensor 13 at the previous (r) rotation (above) When data is changed in step S14),
P (r + 1, n) = E (r, n) = Pb (r, n) + ΔW (r, n) (1)
It becomes.
[0055]
At this time, the shape error ΔP (r + 1, n) during (r + 1) rotation is
ΔP (r + 1, n) = P (r + 1, n) −Pb (r +, n)
It is expressed as
P (r + 1, n) = Pb (r +, n) + ΔP (r + 1, n) (2)
It becomes.
[0056]
From this, ΔP (r + 1, n) in equation (2) is replaced by ΔW (r, n) in equation (1). This can be expressed as an expression:
ΔP (r + 1, n) = ΔW (r, n) (3)
It becomes.
[0057]
Here, due to the characteristics of the compensator 24 described above, there is a relationship of “ΔP (r, n)> ΔW (r, n)” between ΔW (r, n) and ΔP (r, n). Since the relationship is maintained during (r + 1) rotations,
ΔP (r + 1, n)> ΔW (r + 1, n) (4)
It becomes.
Therefore, combining the formulas (3) and (4) above,
ΔW (r + 1, n) <ΔP (r + 1, n) = ΔW (r, n) (5)
It becomes the relationship.
[0058]
Therefore, even if a shape error ΔP (r, n) occurs between the edge shape data stored in the storage unit 28 and the actual belt edge shape, the intermediate transfer belt 1 is subjected to the normal image forming operation. Is repeated (r = r + 1 → r + 2 → r + 3...), The edge shape data in the storage unit 28 can be corrected in a direction that always reduces the shape error ΔP (r, n).
[0059]
As a result, as the rotational speed (r) of the intermediate transfer belt 1 increases, the position fluctuation amount ΔW (r, n) due to the shape error ΔP (r, n) is gradually reduced and finally converged to zero. It becomes possible. Thus, the meandering of the intermediate transfer belt 1 can always be corrected while referring to the appropriate edge shape data without interrupting image formation and checking or measuring the edge shape of the intermediate transfer belt 1 one by one. Therefore, it is possible to obtain a high-quality output image without color misregistration or color unevenness.
[0060]
In the present embodiment, the edge shape data in the storage unit 28 is changed only when the position variation in the width direction of the intermediate transfer belt 1 (Wav (r) in this example) is equal to or less than a predetermined value (Wa). Therefore, the edge shape data can be changed using the detection data E (r, n) when the running state of the intermediate transfer belt 1 is always stable, and high-precision steering control is possible.
[0061]
Furthermore, in this embodiment, the edge shape data in the storage means 28 is changed only when the correction error (Wsd (r)) of the belt position fluctuation during the steering control exceeds the allowable value (Wc). Therefore, only when the shape error ΔP (r, n) may affect image formation, a desired correction function can be used to improve reliability.
[0062]
By the way, when the data is changed in step S14, the detection data E (r, n) detected during (r) rotation is replaced with the edge shape data P (r + 1) applied during the next (r + 1) rotation. Then, there is a concern that the response of the edge shape data to the edge shape change is too high and the behavior of the intermediate transfer belt 1 becomes unstable. In addition, when the edge shape data is changed unnecessarily due to sudden noise generation, there is a concern that the positional fluctuation of the intermediate transfer belt 1 associated therewith increases.
[0063]
Therefore, in the present embodiment, as shown in the following equation (3), (r) edge shape data P (r, n) applied during rotation and (r) detection data E (r, n) detected during rotation. The edge shape data P (r + 1) applied at the next (r + 1) rotation is changed using both of n). Further, in the edge shape data P (r + 1) applied at the time of (r + 1) rotation, the ratio of the edge shape data P (r, n) and the detection data E (r, n) at the time of (r) rotation ( The ratio) is set by the value of α.
[0064]
[Equation 3]

[0065]
In the above equation (3), the detection data E (r, n) at the time of (r) rotation occupied in the edge shape data P (r + 1, n) applied at the time of (r + 1) rotation due to the magnitude of the value of α. The ratio of the edge shape data increases / decreases, and the response of the edge shape data to the edge shape change changes accordingly. Therefore, the edge shape data can be changed under optimum conditions suitable for the system by variably adjusting the value of α according to the system state of the image forming apparatus (for example, α = 0.5).
[0066]
In the above-described embodiment, the application example to the image forming apparatus using the endless intermediate transfer belt 1 has been described. However, in the present invention, the image formation using the endless photoconductor belt, the sheet conveying belt, or the like is performed. The same applies to the apparatus.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, even if a shape error occurs between the edge shape data stored in the storage unit and the actual edge shape of the endless belt, the direction in which the error is eliminated. Since the edge shape data can be corrected by the above, the meandering of the endless belt (position variation in the width direction) can always be corrected with reference to the correct edge shape data. As a result, it is possible to obtain a high-quality output image without color misregistration or color unevenness without being affected by the edge shape change of the endless belt.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a specific configuration of an edge sensor.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a basic configuration for correcting meandering.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating another configuration example of the edge sensor.
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of meandering correction;
FIG. 6 is a configuration diagram of a steering control system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of steering control according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Intermediate transfer belt, 2 ... Drive roll, 3 ... Steering roll, 4 ... Secondary transfer roll, 5, 6, 7 ... Driven roll, 13 ... Edge sensor, 19 ... Steering control device, 19a ... Controller, 20 ... Steering Motor 21 oscillating arm 22 eccentric cam 24 compensator 27 arithmetic unit 28 storage unit 31 changing unit

Claims

In an image forming apparatus that forms an image using an endless belt,
Belt driving means for rotating the endless belt;
Detecting means for detecting an edge position in a width direction of the endless belt;
Storage means for storing edge shape data of the endless belt;
Comparing the detection data of the belt edge position by the detection means and the edge shape data stored in the storage means, and calculating the position fluctuation amount in the width direction of the endless belt based on the comparison result;
A compensator for outputting a correction signal obtained by compensating a signal corresponding to the position variation obtained by the calculation means with a gain of less than 1 ,
Correction means for correcting the position in the width direction of the endless belt according to the correction signal output from the compensator;
An image forming apparatus comprising: changing means for changing edge shape data stored in the storage means using detection data of the belt edge position by the detecting means.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the changing unit changes the edge shape data when a position variation in a width direction of the endless belt is a predetermined value or less.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the changing unit changes the edge shape data when a correction error of belt position fluctuation by the correcting unit exceeds an allowable value.