JP4300025B2

JP4300025B2 - Image forming apparatus, image forming method, program, and recording medium

Info

Publication number: JP4300025B2
Application number: JP2002373287A
Authority: JP
Inventors: 賢史篠原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: JP2004205717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ、プリンタ、複写機等の画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体と移動体との対向位置で像担持体上の可視像を移動体側に転写する画像形成装置、画像形成方法、プログラム及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、感光体ドラム等の像担持体と、転写ベルト等の移動体とを互いに接触させて転写ニップを形成し、ここでそれぞれの表面を互いに順方向に移動させながら、トナー像の可視像を像担持体表面から移動体側に転写せしめる画像形成装置が知られている。移動体としては、中間転写ベルトや記録体搬送ベルトなどが用いられる。
【０００３】
中間転写ベルトが用いられる場合には、可視像が転写ニップで像担持体から移動体に中間転写された後、２次転写位置まで搬送されてここで移動体から転写紙等の記録体に２次転写される。また、記録体搬送ベルトが用いられる場合には、可視像が中間転写されることなく、像担持体から移動体上の記録体に直接転写される。何れの移動体が用いられる場合でも、可視像が転写ニップで像担持体側から移動体側へと転写されることに変わりはない。
【０００４】
上述の移動体を用いる画像形成装置では、可視像が移動体又はこれに搬送される記録体の正規位置にきちんと転写されずに、転写位置ズレを生ずる場合がある。更に、像担持体上に形成した各色の可視像を順次重ね合わせて転写するフルカラー画像形成装置では、各色の可視像に微妙な転写位置ズレが生ずる結果、色ズレとなって転写像の色調を大きく乱してしまうこともある。
【０００５】
そこで、像担持体に形成した基準可視像を移動体たるベルト上に転写した後、そのベルト上における位置をフォトセンサ等によって検知し、検知結果に基づいて像担持体に対する静電潜像の形成位置や姿勢を調整するなどして、可視像の転写位置を補正する画像形成装置が知られている。
【０００６】
しかしながら、このようにして転写位置を補正しても、移動体たるベルトの厚みの不均一化や、ベルト張架ローラの偏心などに起因してベルト移動速度が不安定であると、転写位置ズレが生じたり、転写像が乱れたりしてしまう。そして、フルカラー画像形成装置では、色ズレが生じてしまうことになる。
【０００７】
そこで、上述の問題を解決する従来技術例として、無端ベルトに従動する従動ロールの軸上にロータリーエンコーダを取り付け、回転角速度をもってベルトの速度を検出し、駆動手段に対してフィードバック制御を行い、ベルトの移動速度を予め定められた目標値に近づけるように制御することで、ベルト移動速度を安定化させることができる画像形成装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２３１７５４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、画像形成装置の大きさを極力小さくしたいという強い要求があることから、ロータリーエンコーダのコードホイール径はレイアウトの都合により大きくできず、従って１回転あたりの出力パルス数（＝分解能）を上げることは困難である。さらに、コスト的な制約もあって、エンコーダの分解能を上げることが困難となっている。
【００１０】
本発明は、上記問題点、制約を鑑み、物理的に分解能が小さいエンコーダを用いても優秀な制御成績を上げることができる画像形成装置、画像形成方法、プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、記録紙上に画像形成する形成手段と、形成手段によって記録紙上にトナー画像が色別に転写されるように記録紙を移動させる移動手段と、移動手段を回転駆動する駆動手段と、移動手段の回転駆動から、互いに位相の異なる第１及び第２の出力を生成する出力生成手段と、第１及び第２の出力に基づいて駆動手段であるステッピングモータの駆動パルス周波数を制御する制御手段と、第１及び第２の出力の互いの変化点の区間よりも短い周期で第１及び第２の出力の互いの変化点の区間を計測してカウント値を得るとともに、第１及び第２の出力の変化点でカウント値をクリアする補間計測手段と、を有し、所定の周期毎に前記補間計測手段で取得されたカウント値を用いて制御手段の制御量の演算を行い、補間計測手段でクリアに先立ち取得されたカウント値ｎと、所定の値Ｎ１、Ｎ２（ただし、Ｎ１＜Ｎ２およびＮ１は正数）とから、Ｎ１≦ｎ≦Ｎ２の関係が成り立たないときには、異常とすることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の画像形成装置において、異常が起こった回数が所定の回数に達した際に画像形成を禁止することを特徴としてもよい。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置において、画像形成を禁止する旨を外部に表示することを特徴としてもよい。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置において、出力生成手段は、移動手段に従動する従動手段の軸上に形成されたロータリーエンコーダを反射型センサで読み取ることを特徴としてもよい。
【００１５】
また、本発明の画像形成装置において、出力生成手段は、移動手段に従動する従動手段の外周１周にわたり形成されたエンコーダマークを反射型センサで読み取ることを特徴としてもよい。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置において、出力生成手段は、移動手段の表面または裏面１周にわたり形成されたエンコーダマークを反射型センサで読み取ることを特徴としてもよい。
【００１７】
本発明の画像形成方法は、記録紙上にトナー画像が色別に転写されるように記録紙を移動させる移動手段と、移動手段を回転駆動する駆動手段と、駆動手段であるステッピングモータの駆動パルス周波数を制御する制御手段とを有する装置の画像形成方法であって、移動手段の回転駆動から、互いに位相の異なる第１及び第２の出力を生成する出力生成工程と、第１及び第２の出力の互いの変化点の区間よりも短い周期で第１及び第２の出力の互いの変化点の区間を計測してカウント値を得るとともに、第１及び第２の出力の変化点でカウント値をクリアする補間計測工程と、所定の周期毎に前記補間計測手段で取得されたカウント値を用いて制御手段の制御量の演算を行う演算工程と、補間計測工程でクリアに先立ち取得されたカウント値ｎと、所定の値Ｎ１、Ｎ２（ただし、Ｎ１＜Ｎ２およびＮ１は正数）とから、Ｎ１≦ｎ≦Ｎ２の関係が成り立たないときには、異常とする異常判断工程と、を有することを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の画像形成方法において、異常が起こった回数が所定の回数に達した際に画像形成を禁止する画像形成禁止工程をさらに有することを特徴としてもよい。
【００１９】
本発明のプログラムは、本発明の画像形成方法をコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００２０】
本発明の記録媒体は、本発明のプログラムを格納したことを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、タンデム方式のカラーレーザプリンタについて、添付の図面を参照にしながら詳細に説明する。
【００２６】
図１に搬送ベルトに沿って画像形成部が並んだタンデムタイプといわれるカラー画像形成装置の構成を示す。給紙トレイ１から給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離給紙される用紙４を搬送する搬送ベルト５に沿って、この搬送ベルト５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが配列された、所謂、タンデムタイプといわれるものである。
【００２７】
これらの画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部６Ｙはイエローの画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部６Ｃはシアンの画像を、画像形成部６ＢＫはブラックの画像をそれぞれ形成する。
【００２８】
よって、以下の説明では、画像形成部６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは画像形成部６Ｙと同様であるので、画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの構成要素は、画像形成装置６Ｙの各構成要素に付したＹに代えて、Ｍ、Ｃ、ＢＫによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明は省略する。
【００２９】
搬送ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。画像形成に際して、給紙トレイ１に収納された用紙４は最上位のものから順に送り出され、静電吸着作用により搬送ベルト５に吸着されて回転駆動される搬送ベルト５により最初の画像形成部６Ｙに搬送され、ここで、イエローのトナー画像が転写される。
【００３０】
画像形成部６Ｙは、感光体としての感光体ドラム９Ｙ、この感光体ドラム９Ｙの周囲に配置された帯電器１０Ｙ、露光器１１、現像器１２Ｙ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１３Ｙ等から構成されている。露光器１１は各画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが形成する画像色に対応する露光光（本実施の形態ではレーザ光）１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫを照射するように構成されている。
【００３１】
画像形成に際し、感光体ドラム６Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１０Ｙにより一様に帯電された後、露光器１１からのイエロー画像に対応したレーザ光１４Ｙにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１２Ｙにおいてイエロートナーにより可視像化され、感光体ドラム９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。
【００３２】
このトナー画像は、感光体ドラム９Ｙと搬送ベルト５上の用紙４とが接する位置（転写位置）で転写器１５Ｙの働きにより用紙４上に転写され、用紙４上にイエローの画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム９Ｙは、感光体ドラム９Ｙの外周面に残留した不要なトナーが感光体クリーナにより払拭された後に除電器１３Ｙにより除電され、次の画像形成のために待機する。
【００３３】
このようにして、画像形成部６Ｙでイエローのトナー画像を転写された用紙４は、搬送ベルト５によって次の画像形成部６Ｍに搬送される。画像形成部６Ｍでは、画像形成部６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより、感光体ドラム９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が用紙４上に重ね転写される。用紙４はさらに次の画像形成部６Ｃ、６ＢＫに搬送され、同様にして、感光体ドラム９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像、感光体ドラム９ＢＫ上に形成された黒のトナー画像が用紙４上に重ね転写され、フルカラーの画像が得られる。こうしてフルカラーの重ね画像が形成された用紙４は、搬送ベルト５から剥離されて定着器１６にて定着された後、排紙される。
【００３４】
以上のような従来における構成のカラー画像形成装置では、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫの軸間距離の誤差、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫの平行度誤差、露光器１１内でレーザ光を偏向する偏向ミラー（図示せず）の設置誤差、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫへの静電潜像の書込みタイミング誤差等により、本来重ならなければならない位置に各色のトナー画像が重ならず、各色間で位置ずれが生ずるという問題がある。
【００３５】
そこで、トナー画像の位置ずれを補正する必要がある。図１に示すように、画像形成部６ＢＫの下流側において搬送ベルト５に対向するセンサ１７、１８、１９が設けられている。センサ１７、１８、１９は矢印方向と直交する主走査方向に沿うように同一の基板上に支持されている。
【００３６】
各色の位置ずれの成分としては、主に次のようなものがある。
▲１▼スキュー
▲２▼副走査方向のレジストずれ
▲３▼主走査方向のレジストずれ
▲４▼主走査方向の倍率誤差
▲５▼副走査方向のピッチムラ
【００３７】
図２には前記搬送ベルト２上に形成された位置合わせ用トナーマーク列２０の一例を示す。Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの横線、斜め線をそれぞれ形成し、主走査方向に並べられたセンサ１７、１８、１９により検出することによって基準色（この場合ＢＫ）に対するスキュー、副走査レジストずれ、主走査レジストずれ、主走査倍率誤差の計測が可能であり、検知された結果から、各種のずれ量、補正量を演算し、各ずれ成分の補正は後述のメインＣＰＵにより以下のように行われる。前記搬送ベルト２上に形成された位置合わせ用トナーマーク列２０は、センサ１７、１８、１９にて検出が行われた後、ベルトクリーニング手段２１によりクリーニングされる。
【００３８】
スキューずれの補正は、露光器１１の内部にある各色のレーザ光を折り返すためのミラーの傾き（図示せず）を変更することによってなされる。ミラーに傾きを付勢するための駆動源としてはステッピングモータを用いている。
【００３９】
副走査方向のレジストずれの補正に関し、図３に副走査方向の書き出しタイミングを補正する際のタイミングチャートを示す。この場合、補正分解能は１ｄｏｔであるとする。副走査方向の画像領域信号（書込みenable信号）は同期検知信号のタイミングで書き出しを調整している。今、マーク検知、演算の結果１ｄｏｔ書き出し位置を早くしたい場合、図３に示すように同期検知信号１つ分早く書込みenable信号をアクティブにすれば良い。
【００４０】
主走査方向のレジストずれの補正に関し、図４に主走査方向の書き出しタイミングを補正する際のタイミングチャートを示す。この場合、補正分解能は１ｄｏｔであるとする。まず、画像書込みクロックは同期検知信号の立ち下がりエッジにより、各ラインともに正確に位相の合ったクロックが得られるようになっている。このクロック信号に同期して画像の書込みが行われるが、主走査方向の画像書込みenable信号もこのクロックに同期して作られている。今、マーク検知、演算の結果１ｄｏｔ書き出し位置を早くしたい場合、図４に示すように１クロック分早く書込みenable信号をアクティブにすれば良い。
【００４１】
主走査方向の倍率が基準色に対してずれているときは、周波数を非常に小さいステップで変更できるデバイス、例えばＶＣＯ（voltage controlled oscillator ）を利用したクロックジェネレータ等を用いることにより倍率を変更できる。
【００４２】
上記の補正動作は、例えば以下のような場合に実行される。
▲１▼電源投入直後のイニシャライズ時に同時に実行される。
▲２▼装置内部の所定の個所、例えば露光器１１の一部の温度上昇を監視し、所定の温度以上変化があった際に自動的に実行される。
▲３▼所定枚数以上のプリント動作が行われた直後に自動的に実行される。
▲４▼オペパネ上あるいはプリンタドライバ上からのユーザの指示により実行される。
【００４３】
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。上述した実施形態では、ベルト上にパターンを形成し補正を行うことにより、静的なずれは補正することができるが、副走査方向のピッチムラのように動的なずれを補正することができない。そこで、副走査方向のピッチムラの１つの要因であるベルトの走行の変動を安定させるために、図５に示すように従動ローラ８の軸にロータリーエンコーダ２２を取り付け、回転角を検出し、駆動ローラの駆動源であるモータ２３にフィードバックを行う。
【００４４】
この第１の実施形態では、モータ２３はステッピングモータを採用する。また、ロータリーエンコーダ２２の分解能として、高分解能であるほど良い制御成績が得られるが、コスト、レイアウト上の制約から１回転に付き２００パルスの出力が得られるものを用いる。
【００４５】
また、本発明のロータリーエンコーダ２２は、図６に示すように各々９０°位相のずれた２ｃｈの出力（Ａ相、Ｂ相出力）を持っており、さらに各々の出力の立上りおよび立下りのエッジを使うことにより、実質上１回転に付き８００パルス相当の出力が得られるものとなっている。
【００４６】
上記の様に、２ｃｈ出力の立上り／立下りを使うことにより４逓倍を行っているが、さらに高精度の制御を行うために、２ｃｈ出力の立上り／立下り区間を所定の周期：８us（以下、補間計測パルスと呼ぶ）にてカウントを行う事としている。本発明における制御方式は位置制御であり、予めエンコーダパルスの１パルスあたりのベルト移動距離が決まっており、８usにてエンコーダパルス間を補間計測することで、さらに細かいベルトの移動距離を求めることができる。
【００４７】
図７に本制御を実現する上でのタイミングチャートを示す。また、図８に本制御のブロック図を示す。
【００４８】
まず、エンコーダパルスカウンタのカウント値は、エンコーダパルスのＡ相、Ｂ相出力の各々立上り／立下りエッジによりインクリメントされる。また、８usの補間計測パルスカウンタのカウント値は、補間計測パルスの立上りにてインクリメントされる。また、本制御の制御周期は１ｍｓであり、制御周期タイマがかかるごとに制御周期タイマカウンタのカウント値がインクリメントされる。制御周期タイマがかかるごとに、エンコーダパルスカウンタのカウント値：ｎｅ、補間計測パルスカウンタのカウント値：ｍｈ、制御周期タイマカウンタのカウント値：ｑの値を取得する。各カウント値をもとに、次に示すように位置偏差の演算を行う。
ｅ（ｎ）＝θ０＊ｑ−（θ１＊ｎｅ＋θ２＊ｍｈ）単位：rad
ここで、
ｅ（ｎ）[rad] ：（今回のサンプリングにて演算された）位置偏差
θ０[rad] ：制御周期1[ms]あたりの移動角度（＝2π*V*E-3／16π [rad]）
θ１[rad] ：エンコーダ１パルスあたりの移動角度（＝２π／800[rad]＝7.85*E-3[rad] ）
θ２[rad] ：補間計測パルス１パルスあたりの移動角度（＝２π*V*8*E-3／16π[rad] ）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：線速[mm/s]
【００４９】
次に、急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算された偏差に対し以下の仕様のフィルタ演算を行う。
フィルタタイプ：Butterworth ＩＩＲローパスフィルタ
サンプリング周波数：1KHz（＝制御周期と等しい）
パスバンドリップル（Rp）：0.01dB
ストップバンド端減衰量（Rs）：2dB
パスバンド端周波数（Fp）：50Hz
ストップバンド端周波数（Fs）：100Hz
【００５０】
本フィルタ演算のブロック図を図９に、フィルタ係数一覧を図１９１に示す。２段カスケード接続とし、各段における中間ノードをそれぞれu1(n) 、u1(n-1) 、u1(n-2) およびu2(n) 、u2(n-1) 、u2(n-2) と定める。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
(n)：現在のサンプリング
(n-1) ：１つ前のサンプリング
(n-2) ：２つ前のサンプリング
【００５１】
以下のプログラム演算をフィードバック実行中に制御タイマ割込みがかかるたびに行う事とする。
u1(n) = a11 * u1(n-1) + a21 * u1(n-2) + e(n)*ISF
e1(n) = b01 * u1(n) + b11 * u1(n-1) + b21 * u1(n-2)
u1(n-2) = u1(n-1)
u1(n-1) = u1(n)
u2(n) = a12 * u2(n-1) + a22 * u2(n-2) + e1(n)
e'(n) = b02 * u2(n) + b12 * u2(n-1) + b22 * u2(n-2)
u2(n-2) = u2(n-1)
u2(n-1) = u2(n)
【００５２】
図１０に本フィルタの振幅特性を図１１に位相特性を示す。
【００５３】
次に、制御対象に対する制御量を求める。図８において、まず位置コントローラとしてＰＩＤ制御を考えると、
F(S)＝G(S)*E'(S)＝Kp*E'(S)＋Ki*E'(S)／S＋Kd*S*E'(S)
ただし、Kp：比例ゲイン、Ki：積分ゲイン、 Kd：微分ゲイン
G(S)＝F(S)／ E'(S)＝ Kp+Ki／S+Kd*S ・・・▲１▼
ここで、▲１▼式を双一次変換（S=(2／T)*(1−Z^-1)／(1＋Z^-1) ）を行うと、次式を得る。
G(Z)＝（b0＋b1*Z^-1＋b2*Z^-2）／（1−a1*Z^-1−a2*Z^-2 ）・・・▲２▼
ただし、a1=0
a2=1
b0=Kp＋T*Ki／2＋2*Kd／T
b1=T*Ki−4*Kd／T
b2=−Kp＋T*Ki／2＋2*Kd／T
【００５４】
▲２▼式をブロック図として表すと、図１２のようになる。ここで、e'(n) 、f(n)は、E'(S) 、F(S)をそれぞれ離散データとして扱うことを示している。図１２において、中間ノードとしてそれぞれw(n)、w(n-1)、w(n-2)を定めると、差分方程式は次式のようになる（ＰＩＤ制御の一般式）。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
(n)：現在のサンプリング
(n-1) ：１つ前のサンプリング
(n-2) ：２つ前のサンプリング
w(n)＝a1*w(n−1)＋a2*w(n−2)＋e'(n) ・・・▲３▼
f(n)＝b0*w(n)＋b1*w(n−1)＋b2*w(n−2) ・・・▲４▼
【００５５】
今、位置コントローラとしては比例制御を考えると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図１２における各係数は以下のようになり、▲３▼、▲４▼式は▲５▼式のように簡略化される
a1=0
a2=1
b0=Kp
b1=0
b2=−Kp
w(n)＝w(n−2)+e'(n)
f(n)＝Kp*w(n)−Kp*w(n−2)
→∴f(n)＝Kp*e'(n)・・・▲５▼
【００５６】
また、 F0(S)に対応する離散データ： f0(n)は、本実施例の場合一定であり、 f0(n)＝6117[Hz]である。よって、転写駆動モータに設定するパルス周波数は、最終的に以下の式により計算する。
f'(n)＝f(n)＋f0(n) ＝Kp*e'(n)＋6117 [Hz]・・・▲６▼
【００５７】
図７において、補間計測パルスは、エンコーダパルスの端数を求めるものなので、補間計測パルスカウンタのカウント値はエンコーダパルスＡ相、Ｂ相の立上り／立下りの割込み画発生した際にゼロクリアすることとする。
【００５８】
補間計測パルスカウンタのカウント値のゼロクリアに先立ち、Ａ相、Ｂ相の立上り／立下りの割込みが発生した際に、補間計測パルスカウンタの値を取得し、検出エラー判定カウント値とする。値が以下の範囲内になければ検出エラーとして扱うこととする。本実施例では、エンコーダが取り付けてある従動ローラの径がφ16[mm]であるので、エンコーダパルスのパルス入力周期が、{φ16*3.14／V ／(200*4)}*0.95*E6[us]≦（パルス入力周期）≦{φ16*3.14／V ／(200*4)}*1.05*E6[us]であるから、補間計測パルスカウント値の値の範囲は、{φ16*3.14／V ／(200*4)}*0.95*E6[us]／8[us] ≦（検出エラーカウント値）≦{φ16*3.14／V ／(200*4)}*1.05*E6[us]／8[us]
特に、 V＝125[mm/s] の場合、
477.28[us]／8[us] ≦（検出エラーカウント値）≦527.52[us]／8[us]
→ 59.66≦（検出エラーカウント値）≦65.94
→ 59≦（検出エラーカウント値）≦66
【００５９】
エラーが起こった回数をカウントし、３回に達したならばエンコーダ検知エラーと判断し、画像形成動作を禁止するとともに、オペパネ等にてユーザーに知らせることとする。
【００６０】
次に、本発明の制御を実施するための構成について説明する。図１３に本制御を実施するための制御部の構成を示す。本制御部は、ＣＰＵ２４および本制御をはじめ他の制御を行うたものプログラムが格納されているＲＯＭ２５およびＲＡＭ２６、さらに周辺機器とのＩ／Ｆを司るためのＩ／Ｏ２７からなる。制御部への入力としては、エンコーダのＡ相およびＢ相であり、出力は制御対象である転写駆動モータへの制御量である。
【００６１】
次に、本制御を実施するためのフローチャート図１４にエンコーダパルスが入力した際の処理を示す。割込み処理により行う事とする。
【００６２】
まず、エンコーダパルスにより割り込みが発生したら、エンコーダパルスカウンタをインクリメントし（step1 ）、補間計測パルスカウンタのカウント値を取得し（step2 ）、検出エラーかどうかを判定する（step3 ）。もし検出エラーであった際には、エラーカウントをインクリメントし（step4 ）、エラーカウントが３回に達したかどうかを判定し（step5 ）、ＹＥＳであるならば画像形成動作を禁止し、かつオペパネ上にその旨を表示する（step6 ）。 step5においてＮＯであるならば、 step7に進む。また、 step3においてＮＯであるならば、同様に step7に進み、補間計測パルスカウンタをゼロクリアし、ＲＥＴＵＲＮする。
【００６３】
図１５に制御周期タイマがかかった際の処理を示す。割込み処理により行う事とする。制御周期タイマの割り込みが発生したら、まず制御周期タイマカウンタをインクリメントし（step1 ）、次にエンコーダパルスカウント値：ｎｅ、補間計測パルスカウンタカウント値：ｍｈおよび制御周期タイマカウント値：ｑを取得し（step2 ）、位置偏差の演算を行い（step3 ）、フィルタ演算を行い（step4 ）、制御量の演算（比例演算）を行い（step5 ）、転写駆動モータの駆動パルス周波数を変更し（step6 ）、ＲＥＴＵＲＮする。
【００６４】
ここで、従動ローラの軸にロータリーエンコーダを取り付ける代わりに、図１６に示すように従動ローラ８の外周１周にわたりにエンコーダマーク２８を形成し、反射型センサ２９で読み取るような構成でも、同様の効果が得られる。また、ローラ８の外周ではなく不図示の軸上にエンコーダマークを形成しても良い。
【００６５】
さらに、図１７に示すように、転写ベルト５の表面または裏面にベルト１周にわたりにエンコーダマーク２８を形成し、反射型センサ２９で読み取るような構成でも、同様の効果が得られる。
【００６６】
次に、本発明の画像形成装置の第２の実施形態として、すなわち中間転写ベルトを用いた画像形成装置の実施例を図１８に示す。
【００６７】
上述した実施の形態と同一部分は同一符号を用いて説明も省略する。この実施の形態は、図１に示す搬送ベルト５に代えて中間転写体としての中間転写ベルト３０を設け、画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫにより形成された画像を一旦中間転写ベルト３０の上に転写した後に、中間転写ベルト３０上の画像を転写手段としての転写ベルト３１により用紙に転写するように構成されている。この転写ベルト３１は用紙を定着器１６に搬送する機能も備えている。一方、中間転写ベルト３０のクリーニング手段は３２である。
【００６８】
上述の実施の形態と同様に、中間転写ベルト３０の駆動ローラ７と従動ローラ８を備え、従動ローラ８の軸にロータリーエンコーダを取り付ければ、図１に示した実施形態と同様に位置制御が可能であり、よって高画質な画像を得ることができる。また、位置検出手段はロータリーエンコーダに限らず、図１６に示すように従動ローラ８の外周１周にわたりにエンコーダマーク２８を形成し、反射型センサ２９で読み取るような構成でも、同様の効果が得られる。さらに、中間転写ベルト３０の表面または裏面にベルト１周にわたりにエンコーダマーク２８を形成し、反射型センサ２９で読み取るような構成でも、同様の効果が得られる。
【００６９】
以上、タンデム方式のレーザプリンタについて説明したが、１つの像担持体の周りに各色用の複数の現像装置を備え、その像担持体上で個別に現像した各色トナー像を順次重ね合わせて転写してフルカラー画像を形成する方式の画像形成装置についても本発明の適用が可能であることは言うまでもない。
【００７０】
また、重ね合わせ転写を行わない単色の画像形成装置であっても、画像形成にベルトを用いたものであれば、高精度に駆動することができ、結果として高画質の画像を得ることができる。
【００７１】
また、駆動源の実施例としては、ベルト駆動源のモータ２３の一例としてステッピングモータを採用したが、モータはこれに限ったものではなく、例えばＤＣモータ、ＡＣモータ等でも良い。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から、本発明の画像形成装置によれば、記録紙上に画像形成する形成手段と、形成手段によって記録紙上にトナー画像が色別に転写されるように記録紙を移動させる移動手段と、移動手段を回転駆動する駆動手段と、移動手段の回転駆動から、互いに位相の異なる第１及び第２の出力を生成する出力生成手段と、第１及び第２の出力に基づいて駆動手段であるステッピングモータの駆動パルス周波数を制御する制御手段と、第１及び第２の出力の互いの変化点の区間よりも短い周期で第１及び第２の出力の互いの変化点の区間を計測してカウント値を得るとともに、第１及び第２の出力の変化点でカウント値をクリアする補間計測手段と、を有し、所定の周期毎に前記補間計測手段で取得されたカウント値を用いて制御手段の制御量の演算を行い、補間計測手段でクリアに先立ち取得されたカウント値ｎと、所定の値Ｎ１、Ｎ２（ただし、Ｎ１＜Ｎ２およびＮ１は正数）とから、Ｎ１≦ｎ≦Ｎ２の関係が成り立たないときには、異常とすることを特徴としているので、異常による誤作動を事前に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるカラー画像形成装置を示す構成図である。
【図２】位置合わせ用トナーマーク列の一例を示す説明図である。
【図３】副走査方向の書き出しタイミングを補正する際のタイミングチャートである。
【図４】主走査方向の書き出しタイミングを補正する際のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかるロータリーエンコーダを説明する概念図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかるロータリーエンコーダを説明するタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態にかかる制御についてのタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施形態にかかる制御についてのブロック図である。
【図９】本発明の実施形態にかかるフィルタ演算のブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態にかかるフィルタ振幅特性を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態にかかる位相特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態にかかる制御に用いる数式を図面化したブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態にかかる制御部の構成を示すブロック図である。
【図１４】エンコーダパルスが入力した際の処理を示すフローチャートである。
【図１５】制御周期タイマがかかった際の処理を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第１の実施形態にかかる従動ローラを説明する概念図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態にかかる転写ベルトを説明する概念図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態である画像形成装置を示す構成図である。
【図１９】本発明の実施形態にかかるフィルタ係数を示す一覧図である。
【符号の説明】
１給紙トレイ
２給紙ローラ
３分離ローラ
４用紙
５搬送ベルト
６画像形成部
７駆動ローラ
８従動ローラ
９感光体ドラム
１０帯電器
１１露光器
１２現像器
１３徐電器
１４露光光
１５転写器
１６定着器
１７、１８、１９センサ
２０位置合わせ用トナーマーク列
２１ベルトクリーニング手段
２２ロータリーエンコーダ
２３モータ
２４ＣＰＵ
２５ＲＯＭ
２６ＲＡＭ
２７Ｉ／Ｏ
２８エンコーダマーク
２９反射型センサ
３０中間転写ベルト
３１転写ベルト
３２中間転写ベルトクリーニング手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a facsimile, a printer, and a copying machine, and more specifically, an image forming apparatus that transfers a visible image on an image carrier to a movable body side at a position opposite to the image carrier and the movable body. , Image forming method, program, and recording medium About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an image carrier such as a photosensitive drum and a moving body such as a transfer belt are brought into contact with each other to form a transfer nip, where each surface is moved in the forward direction while a visible image of the toner image is formed. There is known an image forming apparatus that transfers the image from the surface of the image carrier to the moving body. As the moving body, an intermediate transfer belt, a recording body conveyance belt, or the like is used.
[0003]
When an intermediate transfer belt is used, a visible image is intermediately transferred from an image carrier to a moving body at a transfer nip, and then conveyed to a secondary transfer position, where the moving body is transferred to a recording body such as transfer paper. Secondary transferred. Further, when a recording material transport belt is used, the visible image is directly transferred from the image carrier to the recording material on the moving body without intermediate transfer. Whichever moving body is used, the visible image is still transferred from the image carrier side to the moving body side at the transfer nip.
[0004]
In the above-described image forming apparatus using a moving body, a visible image may not be properly transferred to a normal position of the moving body or a recording body conveyed to the moving body, and a transfer position shift may occur. Furthermore, in a full-color image forming apparatus that sequentially superimposes and transfers each color visible image formed on the image carrier, a slight transfer position shift occurs in each color visible image. Color tone may be greatly disturbed.
[0005]
Therefore, after transferring the reference visible image formed on the image carrier onto a belt as a moving body, the position on the belt is detected by a photo sensor or the like, and the electrostatic latent image on the image carrier is detected based on the detection result. There is known an image forming apparatus that corrects a transfer position of a visible image by adjusting a forming position and a posture.
[0006]
However, even if the transfer position is corrected in this way, if the belt moving speed is unstable due to the uneven thickness of the belt as a moving body or the eccentricity of the belt stretching roller, the transfer position shifts. Or the transferred image is disturbed. In a full-color image forming apparatus, color misregistration occurs.
[0007]
Therefore, as a prior art example that solves the above-mentioned problem, a rotary encoder is mounted on the shaft of a driven roll driven by an endless belt, the belt speed is detected by the rotational angular velocity, and feedback control is performed on the drive means, There is an image forming apparatus that can stabilize the belt moving speed by controlling the moving speed to be close to a predetermined target value (see, for example, Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-11-231754
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, since there is a strong demand to reduce the size of the image forming apparatus as much as possible, the code wheel diameter of the rotary encoder cannot be increased due to the layout, and therefore the number of output pulses per revolution (= resolution) should be increased. It is difficult. Furthermore, due to cost constraints, it is difficult to increase the resolution of the encoder.
[0010]
In view of the above-described problems and limitations, the present invention provides an image forming apparatus capable of achieving excellent control results even when an encoder having a physically small resolution is used. , Image forming method, program, and recording medium The purpose is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, an image forming apparatus according to the present invention includes a forming unit that forms an image on a recording sheet, and a forming unit. To move the recording paper so that the toner images are transferred by color on the recording paper. Based on the moving means, the driving means for rotationally driving the moving means, the output generating means for generating first and second outputs having different phases from the rotational driving of the moving means, and the first and second outputs Driving means Stepping motor drive pulse frequency And measuring the interval between the first and second outputs at each change point in a cycle shorter than the interval between the change points at the first and second outputs and obtaining a count value, First and second outputs of Interpolating measurement means for clearing the count value at the change point, and calculating the control amount of the control means using the count value acquired by the interpolation measuring means for each predetermined period, and the interpolation measuring means Prior to clearing Obtained count value From n and predetermined values N1 and N2 (where N1 <N2 and N1 are positive numbers), the relationship of N1 ≦ n ≦ N2 does not hold. Sometimes it is characterized as abnormal.
[0012]
In addition, the present invention In the image forming apparatus, Prohibit image formation when the number of abnormalities reaches a specified number As a feature Good .
[0013]
In addition, the present invention In the image forming apparatus, Display to the outside that image formation is prohibited As a feature Good .
[0014]
In addition, the present invention In the image forming apparatus, The output generation means reads the rotary encoder formed on the axis of the driven means driven by the moving means with a reflective sensor. As a feature Good .
[0015]
In addition, the present invention In the image forming apparatus, The output generation means reads the encoder mark formed over the outer periphery of the driven means driven by the moving means with a reflective sensor. As a feature Good .
[0016]
In addition, the present invention In the image forming apparatus, The output generation means reads the encoder mark formed over the front surface or the back surface of the moving means with a reflective sensor. As a feature Good .
[0017]
The image forming method of the present invention comprises: Move the recording paper so that the toner images are transferred by color on the recording paper. Moving means, driving means for rotationally driving the moving means, and driving means Stepping motor drive pulse frequency An image forming method for an apparatus having a control means for controlling the output, an output generation step for generating first and second outputs having different phases from the rotational drive of the moving means, and first and second outputs The interval between the change points of the first and second outputs is measured at a period shorter than the interval between the change points of each other to obtain a count value, and the first and second outputs of An interpolation measurement process that clears the count value at the change point, an arithmetic process that calculates the control amount of the control means using the count value acquired by the interpolation measurement means every predetermined cycle, and an interpolation measurement process Prior to clearing Obtained count value From n and predetermined values N1 and N2 (where N1 <N2 and N1 are positive numbers), the relationship of N1 ≦ n ≦ N2 does not hold. In some cases, the method includes an abnormality determination step for determining an abnormality.
[0018]
Also, the image forming method of the present invention In The image forming apparatus further includes an image formation prohibiting step for prohibiting image formation when the number of abnormalities reaches a predetermined number. As a feature Good .
[0019]
The program of the present invention causes a computer to execute the image forming method of the present invention. It is characterized by that.
[0020]
The recording medium of the present invention stores the program of the present invention. It is characterized by that.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a tandem color laser printer as an embodiment of an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0026]
FIG. 1 shows a configuration of a color image forming apparatus called a tandem type in which image forming units are arranged along a conveying belt. A plurality of image forming units are sequentially arranged from the upstream side in the transport direction of the transport belt 5 along the transport belt 5 that transports the paper 4 separated and fed by the paper feed roller 2 and the separation roller 3 from the paper feed tray 1. This is a so-called tandem type in which 6Y, 6M, 6C, and 6BK are arranged.
[0027]
The image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6BK have the same internal configuration except that the color of the toner image to be formed is different. The image forming unit 6Y forms a yellow image, the image forming unit 6M forms a magenta image, the image forming unit 6C forms a cyan image, and the image forming unit 6BK forms a black image.
[0028]
Therefore, in the following description, the image forming unit 6Y will be described in detail. However, the other image forming units 6M, 6C, and 6BK are the same as the image forming unit 6Y, and thus the configuration of the image forming units 6M, 6C, and 6BK. For the elements, only the symbols distinguished by M, C, and BK are displayed in the figure instead of Y attached to each component of the image forming apparatus 6Y, and the description thereof is omitted.
[0029]
The conveyor belt 5 is an endless belt wound around a driving roller 7 and a driven roller 8 that are rotationally driven. At the time of image formation, the sheets 4 stored in the sheet feeding tray 1 are sent out in order from the uppermost one, and the first image forming unit 6Y is transported by the transport belt 5 that is attracted to and rotated by the transport belt 5 by electrostatic attraction. The yellow toner image is transferred here.
[0030]
The image forming unit 6Y includes a photoconductor drum 9Y as a photoconductor, a charger 10Y disposed around the photoconductor drum 9Y, an exposure device 11, a developing device 12Y, a photoconductor cleaner (not shown), and a static eliminator 13Y. Etc. The exposure device 11 is configured to emit exposure light (laser light in the present embodiment) 14Y, 14M, 14C, and 14BK corresponding to the image colors formed by the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6BK. .
[0031]
At the time of image formation, the outer peripheral surface of the photosensitive drum 6Y is uniformly charged by the charger 10Y in the dark, and then exposed by the laser beam 14Y corresponding to the yellow image from the exposure device 11, so that the electrostatic latent image is formed. It is formed. The electrostatic latent image is visualized with yellow toner in the developing device 12Y, and a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 9Y.
[0032]
This toner image is transferred onto the paper 4 by the action of the transfer unit 15Y at a position (transfer position) where the photosensitive drum 9Y and the paper 4 on the transport belt 5 are in contact with each other, and a yellow image is formed on the paper 4. . After the transfer of the toner image, the photosensitive drum 9Y is neutralized by the static eliminator 13Y after unnecessary toner remaining on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9Y is wiped off by the photosensitive cleaner, and waits for the next image formation. To do.
[0033]
In this way, the sheet 4 on which the yellow toner image has been transferred by the image forming unit 6Y is transported to the next image forming unit 6M by the transport belt 5. In the image forming unit 6M, a magenta toner image is formed on the photosensitive drum 9M by a process similar to the image forming process in the image forming unit 6Y, and the toner image is transferred onto the paper 4 in an overlapping manner. The paper 4 is further conveyed to the next image forming units 6C and 6BK, and similarly, a cyan toner image formed on the photosensitive drum 9C and a black toner image formed on the photosensitive drum 9BK are transferred to the paper 4. A full color image is obtained by being overlaid on the top. The paper 4 on which the full-color superimposed image is formed in this manner is peeled off from the conveying belt 5 and fixed by the fixing device 16 and then discharged.
[0034]
In the color image forming apparatus having the conventional configuration as described above, the error in the interaxial distance of the photosensitive drums 9Y, 9M, 9C, and 9BK, the parallelism error in the photosensitive drums 9Y, 9M, 9C, and 9BK, Due to an installation error of a deflecting mirror (not shown) for deflecting the laser beam, an electrostatic latent image writing timing error on the photosensitive drums 9Y, 9M, 9C, and 9BK, etc. There is a problem in that the toner images do not overlap and a positional shift occurs between the colors.
[0035]
Therefore, it is necessary to correct the positional deviation of the toner image. As shown in FIG. 1, sensors 17, 18, and 19 that face the conveyance belt 5 are provided on the downstream side of the image forming unit 6 </ b> BK. The sensors 17, 18, and 19 are supported on the same substrate so as to follow a main scanning direction orthogonal to the arrow direction.
[0036]
The following are mainly components for misregistration of each color.
▲ 1 ▼ Skew
(2) Registration shift in the sub-scanning direction
(3) Registration shift in the main scanning direction
(4) Magnification error in the main scanning direction
(5) Pitch unevenness in the sub-scanning direction
[0037]
FIG. 2 shows an example of the alignment toner mark row 20 formed on the conveyance belt 2. K, C, M, Y horizontal lines and diagonal lines are formed and detected by sensors 17, 18 and 19 arranged in the main scanning direction, respectively, and skew with respect to the reference color (in this case, BK), sub-scanning resist misalignment, Main scan registration deviation and main scan magnification error can be measured, and various deviation amounts and correction amounts are calculated from the detected results, and correction of each deviation component is performed by the main CPU described below as follows. . The alignment toner mark row 20 formed on the conveyor belt 2 is detected by the sensors 17, 18, 19 and then cleaned by the belt cleaning means 21.
[0038]
The skew deviation is corrected by changing the inclination (not shown) of a mirror for turning back the laser light of each color in the exposure unit 11. A stepping motor is used as a drive source for biasing the mirror.
[0039]
FIG. 3 is a timing chart for correcting the writing start timing in the sub-scanning direction regarding correction of registration deviation in the sub-scanning direction. In this case, it is assumed that the correction resolution is 1 dot. The image area signal (write enable signal) in the sub-scanning direction is adjusted for writing at the timing of the synchronization detection signal. If it is desired to advance the 1-dot write start position as a result of the mark detection and calculation, the write enable signal may be activated earlier by one synchronization detection signal as shown in FIG.
[0040]
Regarding correction of registration deviation in the main scanning direction, FIG. 4 shows a timing chart when correcting the writing timing in the main scanning direction. In this case, it is assumed that the correction resolution is 1 dot. First, the image writing clock is obtained in such a manner that a clock having an accurate phase is obtained for each line by the falling edge of the synchronization detection signal. Image writing is performed in synchronization with this clock signal, but an image writing enable signal in the main scanning direction is also generated in synchronization with this clock. If it is desired to advance the 1-dot write start position as a result of mark detection and calculation, the write enable signal may be activated earlier by one clock as shown in FIG.
[0041]
When the magnification in the main scanning direction deviates from the reference color, the magnification can be changed by using a device that can change the frequency in very small steps, for example, a clock generator using a voltage controlled oscillator (VCO).
[0042]
The above correction operation is executed, for example, in the following case.
(1) Executed at the same time as initialization immediately after power-on.
{Circle around (2)} A temperature rise at a predetermined location in the apparatus, for example, a part of the exposure device 11 is monitored, and is automatically executed when a change in temperature exceeds a predetermined temperature.
(3) Automatically executed immediately after a predetermined number of printing operations have been performed.
(4) Executed according to a user instruction from the operation panel or printer driver.
[0043]
Next, a first embodiment of the present invention will be described. In the above-described embodiment, static deviation can be corrected by forming a pattern on the belt and performing correction, but dynamic deviation such as pitch unevenness in the sub-scanning direction cannot be corrected. Therefore, in order to stabilize the fluctuation of the belt running which is one factor of the pitch unevenness in the sub-scanning direction, a rotary encoder 22 is attached to the shaft of the driven roller 8 as shown in FIG. Is fed back to the motor 23 which is the driving source of the motor.
[0044]
In the first embodiment, the motor 23 employs a stepping motor. As the resolution of the rotary encoder 22, a higher control result is obtained as the resolution is higher. However, a rotary encoder that can output 200 pulses per rotation due to cost and layout restrictions is used.
[0045]
Further, as shown in FIG. 6, the rotary encoder 22 of the present invention has 2ch outputs (phase A and phase B outputs) that are each 90 ° out of phase, and the rising and falling edges of each output. By using this, an output equivalent to 800 pulses per rotation can be obtained.
[0046]
As described above, the multiplication by 4 is performed by using the rising / falling of the 2ch output. However, in order to perform the control with higher accuracy, the rising / falling period of the 2ch output is set to a predetermined cycle: 8 us (hereinafter referred to as “upper”). , Called an interpolated measurement pulse). The control method in the present invention is position control, and the belt movement distance per encoder pulse is determined in advance, and the finer belt movement distance can be obtained by performing interpolation measurement between encoder pulses at 8 us. it can.
[0047]
FIG. 7 shows a timing chart for realizing this control. FIG. 8 shows a block diagram of this control.
[0048]
First, the count value of the encoder pulse counter is incremented at each rising / falling edge of the A-phase and B-phase outputs of the encoder pulse. The count value of the 8-us interpolation measurement pulse counter is incremented at the rising edge of the interpolation measurement pulse. The control cycle of this control is 1 ms, and the count value of the control cycle timer counter is incremented every time the control cycle timer is started. Each time the control cycle timer is activated, the count value of the encoder pulse counter: ne, the count value of the interpolation measurement pulse counter: mh, and the count value of the control cycle timer counter: q are acquired. Based on each count value, the position deviation is calculated as follows.
e (n) = θ0 * q− (θ1 * ne + θ2 * mh) Unit: rad
here,
e (n) [rad]: Position deviation (calculated by this sampling)
θ0 [rad]: Movement angle per control cycle 1 [ms] (= 2π * V * E-3 / 16π [rad])
θ1 [rad]: Movement angle per encoder pulse (= 2π / 800 [rad] = 7.85 * E-3 [rad])
θ2 [rad]: Movement angle per interpolated measurement pulse (= 2π * V * 8 * E-3 / 16π [rad])
q: Count value of control cycle timer
V: Linear velocity [mm / s]
[0049]
Next, in order to avoid responding to a sudden position change, a filter calculation with the following specifications is performed on the calculated deviation.
Filter type: Butterworth IIR low-pass filter
Sampling frequency: 1KHz (= equal to control cycle)
Passband ripple (Rp): 0.01dB
Stopband end attenuation (Rs): 2dB
Passband edge frequency (Fp): 50Hz
Stopband edge frequency (Fs): 100Hz
[0050]
A block diagram of this filter calculation is shown in FIG. 9, and a list of filter coefficients is shown in FIG. Two-stage cascade connection is used, and the intermediate nodes in each stage are u1 (n), u1 (n-1), u1 (n-2) and u2 (n), u2 (n-1), u2 (n-2), respectively. It is determined. Here, the meaning of the index is as follows.
(n): Current sampling
(n-1): Previous sampling
(n-2): Two previous samplings
[0051]
The following program calculation is performed each time a control timer interrupt occurs during feedback execution.
u1 (n) = a11 * u1 (n-1) + a21 * u1 (n-2) + e (n) * ISF
e1 (n) = b01 * u1 (n) + b11 * u1 (n-1) + b21 * u1 (n-2)
u1 (n-2) = u1 (n-1)
u1 (n-1) = u1 (n)
u2 (n) = a12 * u2 (n-1) + a22 * u2 (n-2) + e1 (n)
e '(n) = b02 * u2 (n) + b12 * u2 (n-1) + b22 * u2 (n-2)
u2 (n-2) = u2 (n-1)
u2 (n-1) = u2 (n)
[0052]
FIG. 10 shows the amplitude characteristics of this filter, and FIG. 11 shows the phase characteristics.
[0053]
Next, the control amount for the controlled object is obtained. In FIG. 8, when considering PID control as a position controller,
F (S) = G (S) * E '(S) = Kp * E' (S) + Ki * E '(S) / S + Kd * S * E' (S)
Where Kp: proportional gain, Ki: integral gain, Kd: derivative gain
G (S) = F (S) / E '(S) = Kp + Ki / S + Kd * S (1)
Here, the equation (1) is converted into a bilinear transformation (S = (2 / T) * (1-Z ^-1 ) / (1 + Z ^-1 )), We get:
G (Z) = (b0 + b1 * Z ^-1 + B2 * Z ^-2 ) / (1-a1 * Z ^-1 −a2 * Z ^-2 ) ... (2)
However, a1 = 0
a2 = 1
b0 = Kp + T * Ki / 2 + 2 * Kd / T
b1 = T * Ki−4 * Kd / T
b2 = −Kp + T * Ki / 2 + 2 * Kd / T
[0054]
The expression (2) is represented as a block diagram as shown in FIG. Here, e ′ (n) and f (n) indicate that E ′ (S) and F (S) are treated as discrete data, respectively. In FIG. 12, when w (n), w (n-1), and w (n-2) are respectively determined as intermediate nodes, the difference equation is as follows (general expression for PID control). Here, the meaning of the index is as follows.
(n): Current sampling
(n-1): Previous sampling
(n-2): Two previous samplings
w (n) = a1 * w (n-1) + a2 * w (n-2) + e '(n) (3)
f (n) = b0 * w (n) + b1 * w (n−1) + b2 * w (n−2) (4)
[0055]
Considering proportional control as a position controller, the integral gain and derivative gain are zero. Accordingly, the coefficients in FIG. 12 are as follows, and the formulas (3) and (4) are simplified as the formula (5).
a1 = 0
a2 = 1
b0 = Kp
b1 = 0
b2 = −Kp
w (n) = w (n−2) + e ′ (n)
f (n) = Kp * w (n) −Kp * w (n−2)
→ ∴f (n) ＝ Kp * e '(n) ・・・ ▲ 5 ▼
[0056]
Also, discrete data f0 (n) corresponding to F0 (S) is constant in the present embodiment, and f0 (n) = 6117 [Hz]. Therefore, the pulse frequency set for the transfer drive motor is finally calculated by the following equation.
f ′ (n) = f (n) + f0 (n) = Kp * e ′ (n) +6117 [Hz] ・・・ ▲ 6 ▼
[0057]
In FIG. 7, since the interpolation measurement pulse is used to obtain the fraction of the encoder pulse, the count value of the interpolation measurement pulse counter is cleared to zero when the encoder pulse A-phase and B-phase rising / falling interrupts are generated. .
[0058]
Prior to clearing the count value of the interpolation measurement pulse counter to zero, when an A / B phase rising / falling interrupt occurs, the value of the interpolation measurement pulse counter is acquired and used as a detection error determination count value. If the value is not within the following range, it will be treated as a detection error. In this embodiment, since the diameter of the driven roller to which the encoder is attached is φ16 [mm], the pulse input cycle of the encoder pulse is {φ16 * 3.14 / V / (200 * 4)} * 0.95 * E6 [us ] ≦ (Pulse input cycle) ≦ {φ16 * 3.14 / V / (200 * 4)} * 1.05 * E6 [us], so the range of the interpolated measurement pulse count value is {φ16 * 3.14 / V / (200 * 4)} * 0.95 * E6 [us] / 8 [us] ≤ (Detection error count value) ≤ {φ16 * 3.14 / V / (200 * 4)} * 1.05 * E6 [us] / 8 [us ]
Especially when V = 125 [mm / s]
477.28 [us] / 8 [us] ≤ (Detection error count value) ≤ 527.52 [us] / 8 [us]
→ 59.66 ≤ (Detection error count value) ≤ 65.94
→ 59 ≤ (detection error count value) ≤ 66
[0059]
The number of times an error has occurred is counted, and if it reaches three times, it is determined as an encoder detection error, the image forming operation is prohibited, and the user is notified through an operation panel or the like.
[0060]
Next, a configuration for carrying out the control of the present invention will be described. FIG. 13 shows a configuration of a control unit for carrying out this control. The control unit includes a CPU 24, a ROM 25 and a RAM 26 storing programs for performing other controls including the control, and an I / O 27 for managing I / F with peripheral devices. The input to the control unit is the A phase and the B phase of the encoder, and the output is a control amount to the transfer drive motor that is a control target.
[0061]
Next, FIG. 14 is a flowchart for carrying out this control, and shows the processing when an encoder pulse is input. This is done by interrupt processing.
[0062]
First, when an interrupt is generated by an encoder pulse, the encoder pulse counter is incremented (step 1), the count value of the interpolation measurement pulse counter is acquired (step 2), and it is determined whether there is a detection error (step 3). If it is a detection error, the error count is incremented (step 4), and it is determined whether or not the error count has reached 3 times (step 5). If YES, the image forming operation is prohibited and the operation panel is checked. That effect is displayed above (step 6). If NO in step 5, proceed to step 7. On the other hand, if NO in step 3, the process similarly proceeds to step 7 to clear the interpolation measurement pulse counter to zero and perform RETURN.
[0063]
FIG. 15 shows processing when the control cycle timer is activated. This is done by interrupt processing. When a control cycle timer interrupt occurs, the control cycle timer counter is first incremented (step 1), then the encoder pulse count value: ne, the interpolation measurement pulse counter count value: mh, and the control cycle timer count value: q are obtained ( step 2), the position deviation is calculated (step 3), the filter calculation is performed (step 4), the control amount is calculated (proportional calculation) (step 5), the drive pulse frequency of the transfer drive motor is changed (step 6), and RETURN To do.
[0064]
Here, instead of attaching a rotary encoder to the shaft of the driven roller, an encoder mark 28 is formed over the entire circumference of the driven roller 8 as shown in FIG. An effect is obtained. Further, an encoder mark may be formed not on the outer periphery of the roller 8 but on a shaft (not shown).
[0065]
Further, as shown in FIG. 17, the same effect can be obtained by a configuration in which the encoder mark 28 is formed on the front or back surface of the transfer belt 5 over the entire circumference of the belt and is read by the reflective sensor 29.
[0066]
Next, as a second embodiment of the image forming apparatus of the present invention, that is, an example of an image forming apparatus using an intermediate transfer belt is shown in FIG.
[0067]
The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is also omitted. In this embodiment, an intermediate transfer belt 30 as an intermediate transfer member is provided in place of the conveying belt 5 shown in FIG. 1, and images formed by the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6BK are temporarily stored in the intermediate transfer belt 30. After the image is transferred to the upper side, the image on the intermediate transfer belt 30 is transferred to a sheet by a transfer belt 31 as transfer means. The transfer belt 31 also has a function of conveying paper to the fixing device 16. On the other hand, the cleaning means for the intermediate transfer belt 30 is 32.
[0068]
As in the above-described embodiment, if the drive roller 7 and the driven roller 8 of the intermediate transfer belt 30 are provided and a rotary encoder is attached to the shaft of the driven roller 8, position control is possible as in the embodiment shown in FIG. Therefore, a high-quality image can be obtained. Further, the position detection means is not limited to the rotary encoder, and the same effect can be obtained by a configuration in which the encoder mark 28 is formed over the entire circumference of the driven roller 8 as shown in FIG. It is done. Further, the same effect can be obtained by a configuration in which the encoder mark 28 is formed on the front or back surface of the intermediate transfer belt 30 over the entire circumference of the belt and is read by the reflective sensor 29.
[0069]
Although the tandem laser printer has been described above, a plurality of developing devices for each color are provided around one image carrier, and each color toner image developed individually on the image carrier is sequentially superimposed and transferred. Needless to say, the present invention can also be applied to an image forming apparatus that forms a full-color image.
[0070]
Further, even a monochromatic image forming apparatus that does not perform overlay transfer can be driven with high accuracy if a belt is used for image formation, and as a result, a high-quality image can be obtained. .
[0071]
As an example of the drive source, a stepping motor is adopted as an example of the belt drive source motor 23, but the motor is not limited to this, and may be a DC motor, an AC motor, or the like.
[0072]
【The invention's effect】
From the above description, according to the image forming apparatus of the present invention, the forming means for forming an image on the recording paper, and the forming means To move the recording paper so that the toner images are transferred by color on the recording paper. Based on the moving means, the driving means for rotationally driving the moving means, the output generating means for generating first and second outputs having different phases from the rotational driving of the moving means, and the first and second outputs Driving means Stepping motor drive pulse frequency And measuring the interval between the first and second outputs at each change point in a cycle shorter than the interval between the change points at the first and second outputs and obtaining a count value, First and second outputs of Interpolating measurement means for clearing the count value at the change point, and calculating the control amount of the control means using the count value acquired by the interpolation measuring means for each predetermined period, and the interpolation measuring means Prior to clearing Obtained count value From n and predetermined values N1 and N2 (where N1 <N2 and N1 are positive numbers), the relationship of N1 ≦ n ≦ N2 does not hold. Occasionally, since it is characterized by an abnormality, malfunctions due to the abnormality can be prevented in advance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of an alignment toner mark row;
FIG. 3 is a timing chart when correcting the writing start timing in the sub-scanning direction.
FIG. 4 is a timing chart when correcting the writing start timing in the main scanning direction.
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a rotary encoder according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a timing chart illustrating the rotary encoder according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a timing chart for control according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of control according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram of filter calculation according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing filter amplitude characteristics according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing phase characteristics according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram illustrating mathematical formulas used for control according to the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart showing processing when an encoder pulse is input.
FIG. 15 is a flowchart showing processing when a control cycle timer is started.
FIG. 16 is a conceptual diagram illustrating a driven roller according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating a transfer belt according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a list diagram showing filter coefficients according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Paper tray
2 Paper feed roller
3 Separation roller
4 paper
5 Conveyor belt
6 Image forming unit
7 Drive roller
8 Followed roller
9 Photosensitive drum
10 Charger
11 Exposure unit
12 Developer
13 Slow electrical appliance
14 Exposure light
15 Transfer device
16 Fixing device
17, 18, 19 Sensor
20 Toner mark row for alignment
21 Belt cleaning means
22 Rotary encoder
23 Motor
24 CPU
25 ROM
26 RAM
27 I / O
28 Encoder mark
29 Reflective sensor
30 Intermediate transfer belt
31 Transfer belt
32 Intermediate transfer belt cleaning means

Claims

Forming means for forming an image on recording paper;
Moving means for moving the recording paper so that toner images are transferred by color to the recording paper by the forming means;
Driving means for rotationally driving the moving means;
Output generating means for generating first and second outputs having different phases from the rotational drive of the moving means;
Control means for controlling a drive pulse frequency of a stepping motor as the drive means based on the first and second outputs;
The interval between the change points of the first and second outputs is measured at a shorter cycle than the interval between the change points of the first and second outputs to obtain a count value, and the first and second outputs anda interpolation measuring means for clearing the count value at the change point of the second output,
Perform calculation of the control amount of the control means using the count value acquired by the interpolation measurement means for each predetermined period,
If the relationship of N1 ≦ n ≦ N2 does not hold from the count value n acquired prior to clearing by the interpolation measurement means and the predetermined values N1, N2 (where N1 <N2 and N1 are positive numbers) , an abnormality An image forming apparatus.

2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein image formation is prohibited when the number of occurrences of the abnormality reaches a predetermined number.

The image forming apparatus according to claim 2, wherein a message that prohibits the image formation is displayed to the outside.

4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the output generating unit reads a rotary encoder formed on an axis of a driven unit that follows the moving unit with a reflective sensor. 5.

4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the output generation unit reads an encoder mark formed over one circumference of a driven unit driven by the moving unit with a reflective sensor. 5. .

4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the output generation unit reads an encoder mark formed over a front surface or a back surface of the moving unit with a reflective sensor. 5.

Moving means for moving the recording paper so that a toner image is transferred on the recording paper for each color , driving means for rotationally driving the moving means, and control means for controlling the drive pulse frequency of the stepping motor as the driving means An image forming method for an apparatus comprising:
An output generation step of generating first and second outputs having different phases from the rotational drive of the moving means;
The interval between the change points of the first and second outputs is measured at a shorter cycle than the interval between the change points of the first and second outputs to obtain a count value, and the first and second outputs interpolation measurement step of clearing the count value at the change point of the second output,
A calculation step of calculating a control amount of the control means using a count value acquired by the interpolation measurement means at predetermined intervals;
If the relationship of N1 ≦ n ≦ N2 does not hold from the count value n acquired prior to clearing in the interpolation measurement step and the predetermined values N1, N2 (where N1 <N2 and N1 are positive numbers) , an abnormality An abnormality determination process, and
An image forming method comprising:

8. The image forming method according to claim 7, further comprising an image formation prohibiting step for prohibiting image formation when the number of occurrences of the abnormality reaches a predetermined number.

A program causing a computer to execute the image forming method according to claim 7 or 8.

A recording medium storing the program according to claim 9.