JP4562708B2

JP4562708B2 - 無端移動部材駆動制御装置

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Publication number: JP4562708B2
Application number: JP2006245357A
Authority: JP
Inventors: 英之 ▲高▼山; 宏一工藤; 拓郎神谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: JP2008065743A

Description

本発明は、無端移動部材駆動制御装置に関し、特に、複写機やプリンタやファクシミリ等の画像形成装置において、無端ベルト部材やドラム状部材などの無端移動部材を、位置制御と速度制御により中間転写ベルトの速度変動を抑制して正確に駆動するための無端移動部材駆動制御装置に関する。

従来のタンデムカラー機は、図５に示すように、イエロー（Ｙ）とシアン（Ｃ）とマゼンタ（Ｍ）と黒（Ｋ）の色ごとに、画像を形成する作像ユニットが並んで設置され、それらの色ごとの画像を中間転写ベルト上で重ね合わせてフルカラー画像を形成する装置である。この装置は、高速化が容易（高生産性）であるという長所がある。しかし、色ごとの画像の正確な重ねあわせが困難であり、感光体の回転速度変動があり、書込みタイミングのずれがあり、書込み光学系のずれがあり、中間転写ベルトの速度変動があるなどの短所がある。これを避けるための従来技術の例を、以下にあげる。

駆動軸ロータリエンコーダ方式は、駆動ローラ等の回転軸にロータリエンコーダを直結し、検出された回転体の回転角速度に基づいて、回転体の駆動手段である駆動モータの回転角速度を制御する方法である。この方法の短所は、駆動ローラの偏心や、駆動ローラとベルトの滑りや、ベルトの厚み偏差により、計測誤差が生じる点である。

ベルト表面にマークを形成して検出し、ベルト表面速度を制御する方法は、ベルト表面にマークを形成し、そのマークをセンサで検出して得られたパルス間隔からベルト表面速度を算出して制御にフィードバックする方法である。この方法の長所は、ベルト表面の挙動を直接観測して移動量を直接制御することができるので、駆動ローラの偏心や、駆動ローラとベルトの滑りや、ベルトの厚み偏差による計測誤差を低減できる点である。短所は、ベルト上に一定のピッチでマークを形成することは非常に難しく、ベルト自体も温度や湿度によって伸びや変形を生じるため、ベルト上のマークピッチを正確に維持するのは困難である点である。

マークの間隔の伸縮等による誤差を低減する方法は、２つのセンサによってマークを検出するものである。マーク間隔の誤差、しかも誤差変動分に着目し、２つのセンサ信号の位相差変動からマークピッチ変化を演算して速度計算に反映させることによって、ベルト上のマークピッチに誤差が生じてもベルトの表面線速を正確に検出し、フィードバック制御することにより高精度なベルト移送ができる。この方法の短所は、マークピッチ誤差を計測するための基準となる長さは２つのセンサの間隔だが、センサを固定している部品の熱膨張などでセンサ間隔は変化してしまい、制御の誤差になる点である。

特許文献１に開示された「回転体駆動制御装置」は、回転駆動体の回転速度を制御する制御系において、系の変化に伴う回転精度の劣化をできるだけ小さくするものである。画像形成装置において使用される回転体の駆動を制御するための回転体駆動制御装置であって、回転体を回転駆動するモータと、回転体の回転角速度を検出するロータリエンコーダと、このロータリエンコーダにより検出された回転体の回転角速度に基づいてモータの回転角速度を制御するCPU、インターバルカウンタ、モータドライバ等からなる回転制御手段とを備えており、CPUで回転制御手段における伝達関数を求め、更に、伝達関数から位相余裕とゲイン余裕を求め、位相余裕あるいはゲイン余裕が所定の範囲外である時にはROMから最適な制御パラメータを選択して回転制御手段による回転制御を行う。

特許文献２に開示された「ベルト搬送装置」は、ベルトの表面速度を精度よく、かつ非接触で測定できる装置である。ベルトに一定ピッチの濃淡縞を有するタイミングマークを予め印刷する。このタイミングマークを順次読み取る光電型の２つのセンサを設ける。２つのセンサの出力に基づき、２つのセンサが同一のマークを検知する時間差を演算し、所定期間にわたってその平均値を求める。それ以降はベルトの搬送速度をマーク毎に検知して平均値と比較し、リアルタイムで駆動モータの回転を制御している。これにより、装置の寸法的なずれや周期的な速度変動の影響を受けることなく、正確にしかも高速に駆動モータを制御して、ベルトの搬送速度を一定にすることができる。

ベルトの表面端部にタイミングマークを予め設けて、マークに対向した位置に光電型の２つのセンサＡ，Ｂをベルトの搬送方向にずらして設けて、マークの通過を検知する。そして、あるマーク（同一マーク）が一定区間であるセンサピッチＤを通過するために要した時間ｔに基づいて、制御部によりベルトのロールを回転駆動する駆動モータを制御する方法である。また、ベルトの速度Ｖを算出する方法としては、センサピッチＤの製造上の誤差等を考慮してＶ＝Ｄ／ｔとはせず、ｔの測定を所定期間（望ましくは駆動ロールの回転周期の整数倍の期間）に渡って行い、通過時間の平均値ｔ_aveを求めて、各々のマークが通過する時間Δｔ_nと平均値ｔ_aveを比較することによりベルト表面の搬送速度を検知するとあり、平均値ｔ_aveは非常に精度の高い基準で、この基準に基づいて駆動モータの回転速度を制御することにより、ベルトの搬送速度は安定した一定の値となるとある。センサピッチＤの誤差に関しては、製造上の誤差や、センサ個々の検知特性の差などは考慮されているが、１回の動作（ジョブ）が長時間連続して行われた場合の機内の温度上昇による熱膨張でセンサの間隔Ｌが変動してしまうことについては説明されていない。この方法の場合も、センサピッチＤが変動してしまうと同一マークの通過時間に誤差が含まれるようになり、ベルトの搬送速度にも誤差が発生してしまうと考えられる。

特許文献３示された「ベルト搬送装置」は、ベルトの表面速度を制御し、カラー複写機等における色ずれを防止するものである。ベルトの表面速度を一定に制御する。ベルトにマークを設け、マークを検知するセンサとエンコーダを設ける。センサ信号と、駆動ロールが１回転する毎に発するインデックス信号と、エンコーダ信号を発生する。インデックス信号からセンサ信号までのエンコーダパルスをカウントする。その値と、マークがセンサを通過する時間を求める。その関係からベルト速度変動を算出する。またベルトの速度に変動がある場合に、変動パターンをメモリに記憶しておき、これを基準にして速度制御する。ベルトが進行方向に対して傾いて取りつけられている場合の傾きを検知して、画像書込のタイミングを変える。

特許文献４に開示された「画像形成装置の駆動制御装置」は、回転部材を高い精度で制御して、回転部材の回転変動を抑えることにより、画像むらやレジストレーションのずれを防ぐものである。各サンプリング周期において周期完了しているエンコーダパルスの各立ち上がりエッジ間隔をクロックパルスで計数した計数値から各サンプリング周期の回転部材の移動距離と平均速度を算出し、これに基づいて回転部材の位置および速度を制御する。

特許文献５に開示された「画像形成装置」は、転写ベルトの内周面に形成したスケールを読み取ることにより、転写ベルト自身の変形等の影響を含めて、転写ベルトの回転移動部の移動量を直接且つ正確に検出するカラー複写機である。支持ローラに掛け回された無端ベルト状の転写ベルトを備えたカラー複写機において、転写ベルトの内周面にベルトの移動量を検出するためのスケールを形成し、転写ベルトのスケールを読み取る検出器を設ける。この検出器の検出結果に基づいて、転写ベルトを駆動する駆動モータを制御する。

特許文献６に開示された「無端移動部材駆動制御装置」は、無端移動部材をその移動速度やセンサの取付け誤差、マークのピッチ誤差や伸縮などの影響を受けず、その移動速度を高精度に制御できるようにするものである。無端移動部材である中間転写ベルトの表面に形成した等間隔で連続する多数のマークをマークセンサで検出し、その検出信号の位相差を位相差算出手段が算出する。予め中間転写ベルトを一周回動させたときに、順次算出される位相差によって、その一周分のマークのピッチ誤差のプロファイルをプロファイル作成手段が作成し、そのプロファイルから補正データ記憶手段が一周分のマークピッチ補正データを作成して記憶する。その後の通常の動作時に、順次算出される位相差と補正データ記憶手段から順次読み出されるマークピッチ補正データとに基づいて、制御手段が目標位置データを補正しながら駆動手段による中間転写ベルトの移動速度をフィードバック制御する。

特許文献７に開示された「無端移動部材駆動制御装置」は、無端移動部材を、マークのピッチ誤差や伸縮などの影響を受けずに、その移動速度を高精度に制御できるようにするものである。無端移動部材の表面に形成した連続する多数のマークを、２つのセンサで検出する。マークのピッチ（スケールピッチ）をＰとし、マークの伸びの変化率をＲとし、センサの信号周期をＴ'とした場合、実際のベルトの移動速度Ｖ_realは次のようになる。
Ｖ_real＝Ｐ(１＋Ｒ)/Ｔ'

また、２つのセンサの間隔をＬとし、２つのセンサ間でのマークのピッチの伸び量の累積をΔＬとすると、上記の式は次のようになる。
Ｖ_real＝(Ｐ/Ｔ')(１＋(ΔＬ/Ｌ))

２つのセンサ間でのマークのピッチの伸び量の累積ΔＬは、２つのセンサの出力信号のタイミングのずれの時間を測定して算出する。２つのセンサの間隔Ｌは、その間隔が変動しないように、画像形成装置の固定部に固定されている。センサの間隔Ｌが変動しないように固定する方法は記載されていない。センサの間隔ＬがdＬだけ変動した場合、Ｖ_realは次のようになることがわかる。ΔＬ'は、センサの間隔が（Ｌ＋dＬ）の場合の２つのセンサ間でのマークのピッチの伸び量の累積である。
Ｖ_real＝(Ｐ/Ｔ')(1＋((ΔＬ＋dＬ)/(Ｌ＋dＬ))

この式からもわかるように、センサの間隔Ｌが変動してしまうと、Ｖ_realに誤差が生じてしまう。dＬは、例えば40μｍ程度であり、ΔＬは、例えば20μｍ程度である。センサの間隔Ｌが変動しないようにすることは重要である。実際の機械の内部などでは、稼動中の機内の温度上昇により、２つのセンサを固定している部品の熱膨張により、センサの間隔Ｌが変動してしまう。センサ間隔Ｌの変動dＬが熱膨張による場合、dＬはＬと比較すると十分小さい。また、センサの間隔がdＬだけ増加した分のセンサ間でのマークのピッチの伸び量の累積の変化は十分小さいので、次のように近似する。
Ｖ_real≒(Ｐ/Ｔ')(１＋((ΔＬ＋dＬ)/Ｌ))

特許第3107259号公報特許第3344614号公報特開平06-263281号公報特開平09-114348号公報特開平11-024507号公報特開2006-139217号公報特願2004-331288号明細書

しかし、上記従来の方法には、次のような問題がある。温度変化が大きい環境では、２つのセンサを固定している固定部材の温度変化による制御誤差が増加して、各色の画像の重ねあわせがずれてしまう。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、画像形成装置において、温度変化が大きい環境でも、固定部材の温度変化による制御誤差の増加を抑えて、各色の画像の重ねあわせの精度を高めることである。

上記の課題を解決するために、本発明の無端移動部材駆動制御装置は、移動方向全体にわたって所定間隔で複数のマークが連続して設けられ、かつ経時に該マークのピッチに変動が生じる無端移動部材と、前記無端移動部材を駆動する駆動手段と、前記マークを検出して第１パルス信号を出力する第１マーク検出手段と、前記第１マーク検出手段から所定間隔だけ離れた前記無端移動部材の移動方向の上流側に設けられて前記マークを検出して第２パルス信号を出力する第２マーク検出手段と、前記第１マーク検出手段と前記第２マーク検出手段を固定する共通の固定部材と、前記第１マーク検出手段により検出される第１パルス信号の周期を計測するパルス信号周期計測手段と、前記第１パルス信号と前記第２パルス信号の位相差を計測する位相差計測手段と、前記経時にマークのピッチに変動が生じる無端移動部材の作動の初めに、前記位相差計測手段により計測される位相差を初期位相差として記憶する初期位相差記憶手段と、前記固定部材の周囲温度を検知する温度検知手段と、前記初期位相差を取得する時点で前記温度検知手段により検知される温度を初期温度として記憶する初期温度記憶手段と、前記初期位相差記憶手段に記憶された初期位相差と、前記位相差計測手段により計測される位相差とに基づいて、前記パルス信号周期計測手段により計測される周期の補正を行い、第１補正パルス周期を出力する第１周期補正手段と、前記温度検知手段により検知される温度の前記初期温度記憶手段に記憶された初期温度からの温度変化と、前記固定部材の線膨張率と、第１マーク検出手段、第２マーク検出手段の間の前記所定間隔に基づいて、前記第１補正パルス周期を補正し、第２補正パルス周期を出力する第２周期補正手段と、前記第２補正パルス周期に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の、移動方向全体にわたって所定間隔で複数のマークが連続して設けられ、かつ経時に該マークのピッチに変動が生じる無端移動部材の駆動を制御する無端移動部材駆動制御方法は、第１マーク検出手段によって前記マークを検出して第１パルス信号を出力する第１マーク検出工程と、前記第１マーク検出手段から前記無端移動部材の移動方向の上流側に所定間隔だけ離れて設けられ、かつ前記第１マーク検出手段と共通の固定部材に固定された第２マーク検出手段によって前記マークを検出して第２パルス信号を出力する第２マーク検出工程と、前記第１マーク検出工程で検出される第１パルス信号の周期を計測するパルス信号周期計測工程と、前記第１パルス信号と前記第２パルス信号の位相差を計測する位相差計測工程と、前記経時にマークのピッチに変動が生じる前記無端移動部材の作動の初めに、前記位相差計測工程で計測される位相差を初期位相差として記憶する初期位相差記憶工程と、前記固定部材の周囲温度を検知する温度検知工程と、前記初期位相差を取得する時点で前記温度検知工程で検知される温度を初期温度として記憶する初期温度記憶工程と、前記初期位相差記憶工程で記憶された初期位相差と、前記位相差計測工程で計測される位相差とに基づいて、前記パルス信号周期計測工程で計測される周期の補正を行い、第１補正パルス周期を出力する第１周期補正工程と、前記温度検知工程で検知される温度の前記初期温度記憶工程で記憶された初期温度からの温度変化と、前記固定部材の線膨張率と、第１マーク検出手段、第２マーク検出手段の間の前記所定間隔に基づいて、前記第１補正パルス周期を補正し、第２補正パルス周期を出力する第２周期補正工程と、前記第２補正パルス周期に基づいて前記駆動手段を制御する制御工程とを有することを特徴とする。

上記のように構成したことにより、画像形成装置において、温度変化が大きい環境でも、ベルト駆動の制御誤差の増加を抑えて、各色画像の重ねあわせの精度を高めて、色ずれの少ない高精度な出力画像が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例１は、２つのセンサでベルトのマークを検出して得たパルス信号の位相差初期値と計測位相差に基づいてパルス周期を補正し、温度変化と線膨張係数と目標速度から、センサ間隔の熱膨張による位相差の計測誤差量を計算し、位相差の計測誤差量で再補正したパルス周期に基づいて速度制御や位置制御を行う無端移動部材駆動制御装置である。

図１は、本発明の実施例１における無端移動部材駆動制御装置の概念図である。図２は、位置検出手段の概念図である。図１において、ベルト１は、各色の画像を重ね合わせる中間転写ベルト（無端移動部材）である。ベルト１には、移動方向に沿って所定間隔で複数のマークが設けられている。マークに代えて穴を設けてもよい。駆動手段２は、ベルトを駆動する手段であり、駆動力を発生するモータ３と、ベルトを駆動するローラ駆動ローラ４と、ギアなどから構成されている。マーク５は、ベルトに付けられたマークである。マーク検出手段Ａは、ベルトのマークの有無に対応した２値化信号を出力する手段である。マーク検出手段Ｂは、マーク検出手段Ａから所定の間隔（Ｌ）離れた上流側でマークを検出する手段である。

固定部材６は、マーク検出手段を固定する部材である。固定部材は、一体の共通固定保持部材でなくてもよい。複数の部材で構成されたフレームなどに２つのマーク検出手段を固定した場合であっても、複雑な固定部材の実効的な線膨張率を、実験などを求めることができるものであればよい。温度検知手段７は、固定部材の温度を検知する手段である。パルス周期計測手段８は、マーク検出手段Ａから出力される２値化信号のパルスの周期を測定する手段である。位相差計測手段９は、マーク検出手段Ａから出力される２値化信号とマーク検出手段Ｂから出力される２値化信号の位相差（各２値化信号の立ち上がりエッジ、もしくは立ち下がりエッジが計測されるタイミングのずれの時間）を計測する手段である。初期位相差記憶手段10は、位相差計測手段で計測した位相差の初期値を記憶する手段である。

パルス周期補正手段11は、初期位相差記憶手段に保存した位相差の初期値と、位相差計測手段で計測する位相差から、パルス周期計測手段でのマーク検出手段Ａから出力される２値化信号のパルス周期の計測結果を補正する手段である。初期温度記憶手段12は、初期温度を記憶する手段である。温度変化計測手段13は、温度変化を計測する手段である。計測誤差計算手段14は、計測誤差を計算する手段である。計測誤差補正手段15は、計測誤差を補正する手段である。速度・位置制御手段16は、計測誤差補正手段で補正されたパルス周期の計測結果に基づく制御信号を用いて、速度制御又は位置制御を行う手段である。

上記のように構成された本発明の実施例１における無端移動部材駆動制御装置の機能と動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、無端移動部材駆動制御装置の機能の概要を説明する。無端移動部材駆動制御装置は、画像形成装置に備えるものである。電子写真方式の画像形成装置の場合、無端移動部材は、感光体ドラムや中間転写ベルトや紙搬送ベルトである。その駆動制御装置に、無端移動部材駆動制御装置を適用する。インクジェット方式の画像形成装置の場合、無端移動部材は紙搬送ベルトである。その駆動制御装置に、無端移動部材駆動制御装置を適用する。ノズルヘッドの制御にも適用できる。

ベルト１は、駆動手段２で駆動されて、矢印方向に動く。マーク検出手段Ａでマークを検出して２値化信号を出力する。マーク検出手段Ｂは、上流側でマークを検出して２値化信号を出力する。マーク検出手段Ａから出力される２値化信号のパルスの周期を、パルス周期計測手段８で測定する。マーク検出手段Ａから出力される２値化信号と、マーク検出手段Ｂから出力される２値化信号の位相差（各２値化信号の立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジが計測されるタイミングのずれの時間）を、位相差計測手段９で計測する。位相差計測手段９で計測した位相差の初期値を、初期位相差記憶手段10に記憶する。初期位相差記憶手段10に保存した位相差の初期値と、位相差計測手段９で計測した位相差に基づいて、パルス周期計測手段８の計測結果をパルス周期補正手段11で補正する。

温度検知手段７で測定した周囲温度（Ｔ）の初期値（Ｔ₀）を、初期温度記憶手段12に記憶する。固定部材６の周囲温度を温度検知手段７で測定し、ある時点からの温度上昇を算出する。ある時点というのは、位相差の初期値を記憶する時点が望ましい。周囲温度（Ｔ）の初期温度からの温度変化（ΔＴ）（＝Ｔ−Ｔ₀）は、温度変化計測手段13にて算出する。温度変化計測手段13で算出した温度変化（ΔＴ）と、固定部材６の線膨張係数（ａ）と、マーク検出手段Ａとマーク検出手段Ｂの間隔（Ｌ）から、計測誤差計算手段14で、固定部材６の熱膨張の大きさ（dＬ'）を算出する。
dＬ'＝ａ×ΔＴ×Ｌ

２値化信号のパルスの周期や、マーク検出手段Ａとマーク検出手段Ｂから出力される２値化信号の位相差は、波形のエッジ間の基準クロックのカウント数で計測する。dＬ'を移動する時間（dｔ）を、目標速度（ｖ）から求める。さらに、基準クロックのカウント数に変換して、計測誤差量とする。
dｔ＝dＬ'／ｖ

次に、計測誤差補正手段15にて、計測誤差計算手段14で計算された位相差の計測誤差量を用いて、パルス周期補正手段11で補正されたパルス周期の計測結果をさらに補正する。
Ｖ_real＝(Ｐ／Ｔ')(１＋((ΔＬ＋dＬ−dＬ')／Ｌ))
センサ間隔の熱膨張（dＬ）を、温度変化（ΔＴ）から予想したセンサ間隔の熱膨張（dＬ'）によって打ち消す。速度・位置制御手段16は、計測誤差補正手段15で補正されたパルス周期の計測結果に基づく制御信号を用いて、速度制御や位置制御を行う。

温度検知手段７は、図１（ｂ）に示すように、サーミスタ（温度によって抵抗値が変化する素子）を用いた分圧回路で構成する。温度変化を電圧変化に変換して、変換した電圧信号をA/Dコンバータを介して演算装置に入力する。演算装置には、サーミスタの特性値と分圧回路の分圧比と測定電圧と温度との関係式をあらかじめ設定しておく。この関係式に基づいて温度を算出する。

次に、図２を参照しながら、相対位置検知方法を説明する。図２（ａ）に示すように、遮光部と反射部からなる縞状のマーク（スケール）が、矢印の方向に動くベルトに付けられている。マークは、ベルト以外の走行体や回転体の表面あるいは側面に付されていてもよい。マークを、光源と受光部からなる光電センサによって読み取る。光源からの光がマークによって反射された光か、マークを透過した光を、受光部で受光して光電変換し、電気信号に変換する。光源からの光は、図２（ｂ）に示すスリットで３つに分割されている。このようにして、マーク検出手段Ａとマーク検出手段Ｂは、ベルトに付されたマークを検出する。

ベルトなどの走行体が移動している場合には、マークの有無により、図２（ｅ）に示すように、連続的に変調されたアナログ交番信号が出力される。このアナログ交番信号から、図２（ｃ）に示すように、ハイパス・フィルタで正弦波信号成分のみを抽出する。正弦波信号成分は、図２（ｆ）に示すようになる。ハイパス・フィルタ通過後の正弦波信号を、図２（ｄ）に示すヒステリシス付きコンパレータ回路の２値化回路で基準信号と比較する。基準信号は、正弦波信号の振幅の中心電位である。２つの信号の相対的な大小関係より、２値化回路で２値化信号を得る。

上記のように、本発明の実施例１では、無端移動部材駆動制御装置を、ベルトのマークを２つのマーク検出手段で検出した２値化信号の位相差を求め、マーク検出手段の固定部材の周囲温度変化と固定部材の線膨張係数とマーク検出手段の間隔と目標速度から、固定部材の熱膨張による位相差の計測誤差量を計算し、位相差初期値と計測位相差に基づいて、パルス周期の計測結果を補正し、位相差の計測誤差量を用いて、補正されたパルス周期の計測結果をさらに補正し、補正されたパルス周期の計測結果に基づく制御信号を用いて、速度制御や位置制御を行う構成としたので、制御精度を高めて画像の色ずれを小さくできる。

本発明の実施例２は、２つのセンサでベルトのマークを検出して２つのパルス信号を得て、２つのセンサの共通固定部材の温度変化による影響を打ち消すように、パルス信号の一方を遅延させて、位相差初期値と計測位相差に基づいてパルス周期を補正し、補正したパルス周期に基づいて速度制御や位置制御を行う無端移動部材駆動制御装置である。

図３は、本発明の実施例２における無端移動部材駆動制御装置の概念図である。無端移動部材駆動制御装置の基本的な構成は、実施例１と同じである。しかし、マーク検出手段が温度補償付である点と、温度検出手段と温度変化による誤差を補正する手段が無い点が異なる。図４は、マーク検出手段と遅延回路の波形図である。

上記のように構成された本発明の実施例２における無端移動部材駆動制御装置の機能と動作を説明する。最初に、図３を参照しながら、無端移動部材駆動装置の機能の概要を説明する。ベルト１は、駆動手段２で駆動されて、矢印方向に動く。マーク検出手段Ａでマークを検出してパルス信号を出力する。マーク検出手段Ｂは、上流側でマークを検出してパルス信号を出力する。２つのマーク検出手段を共通の保持する固定部材の温度変化による影響を打ち消すように、２つのパルス信号のいずれかを遅延させる。

マーク検出手段Ａから出力される２値化信号のパルスの周期を、パルス周期計測手段８で測定する。マーク検出手段Ａから出力される２値化信号と、マーク検出手段Ｂから出力される２値化信号の位相差を、位相差計測手段９で計測する。位相差計測手段９で計測した位相差の初期値を、初期位相差記憶手段10に記憶する。初期位相差記憶手段10に保存した位相差の初期値と、位相差計測手段９で計測した位相差に基づいて、パルス周期計測手段８の計測結果をパルス周期補正手段11で補正する。速度・位置制御手段16は、パルス周期補正手段11で補正されたパルス周期に基づいて、速度制御や位置制御を行う。

次に、図４を参照しながら、マーク検出手段の動作について説明する。ベルト１には、所定の間隔でマーク５が形成されている。ベルト１のマーク形成領域に対向させて、マーク検出手段Ａを設置する。マーク検出手段Ａから物体の移動方向の上流側の所定の間隔（Ｌ）離れた位置に、マーク検出手段Ｂを設ける。マーク検出手段Ｂは、マーク検出手段Ａと共通の固定部材６で固定されている。マーク検出手段Ａで、ベルト１の移動に伴うマーク５の位置変化を検知して、電気信号の変化に変換して出力する。マーク検出手段Ｂも、ベルト１の移動に伴うマーク５の位置変化を検知して、電気信号の変化に変換して出力する。

図４（ａ）に示すように、マーク検出手段Ｂの信号を遅延手段で遅延させて、位相を遅らせる。遅延手段では、信号の遅延時間を決定する回路にサーミスタを用いる。マーク検出手段Ａとマーク検出手段Ｂから出力される信号の出力タイミングの時間差（位相の差）が、温度が上昇すると小さくなるようにする。温度が上昇して固定部材が膨張すると、マーク検出手段Ｂから出力される信号の位相が進む。これを打ち消すように、マーク検出手段Ｂから出力される信号を遅らせる。このようにして、遅延手段で、固定部材の熱膨張による計測誤差量を補正できる。サーミスタは、固定部材の温度特性と最もよく合うものを選択して用いる。

図４（ｂ）に示す遅延手段は、パルス信号を遅延させる遅延回路である。サーミスタとコンデンサで構成されるローパス・フィルタと、ローパス・フィルタの後段に接続された２値化回路を備える。サーミスタの抵抗値が温度上昇とともに増加する場合には、マーク検出手段Ｂの後段に遅延手段を接続する。サーミスタの抵抗値が温度上昇とともに減少する場合には、マーク検出手段Ａの後段に遅延手段を接続する。温度によりローパス・フィルタの時定数が変化して、ステップ応答が変化する。ローパス・フィルタの後段に接続された２値化回路の基準電圧に達するまでの時間が、温度によって変化するので、信号の出力タイミングの時間差（位相の差）を回路的に調整できる。

図４（ｃ）に示す遅延手段は、パルス信号を遅延させる遅延回路である。抵抗素子とコンデンサで構成されるローパス・フィルタと、ローパス・フィルタの後段に接続された２値化回路と、２値化回路の基準電圧を生成するための分圧回路とを備える。分圧回路は、サーミスタと抵抗素子で構成する。抵抗素子とコンデンサで構成されるローパス・フィルタによって、２値化信号の立ち上がりの応答を遅くする。この波形を２値化回路で、分圧回路で生成される基準電圧と比較する。温度によって基準電圧が異なる。基準電圧が異なると、基準電圧の大きさにローパス・フィルタ通過後の２値化信号のレベルが達するまでの時間が変化する。信号の出力タイミングの時間差（位相の差）を回路的に調整できる。ローパス・フィルタによって２値化信号の立ち上がりの応答を遅くするのは、基準電圧の変化による電気信号の出力タイミングの時間差（位相の差）の調整範囲を広くするためである。必要な調整範囲が確保できれば良い。

図４（ｄ）に示す遅延手段は、ハイパス・フィルタとヒステリシス付きコンパレータ回路（２値化回路）の間に設置するものである。遅延手段は、正弦波信号の振幅の大きさは変更せずに位相を調整するオールパス・フィルタである。オールパス・フィルタは、位相の調整に影響する抵抗素子として、サーミスタを使用する。サーミスタを使用することによって、温度に応じて位相を回路的に調整できる。

上記のように、本発明の実施例２では、無端移動部材駆動制御装置を、２つのセンサでベルトのマークを検出して２つのパルス信号を得て、２つのセンサの共通固定部材の温度変化による影響を打ち消すように、パルス信号の一方を遅延させて、位相差初期値と計測位相差に基づいてパルス周期を補正し、補正したパルス周期に基づいて速度制御や位置制御を行う構成としたので、制御精度を高めて画像の色ずれを小さくできる。

本発明の実施例３は、２つのセンサでベルトのマークを検出して２つのパルス信号を得て、２つのセンサの共通固定部材の温度変化による影響を打ち消すように、パルス信号の一方を遅延させて、位相差初期値と計測位相差に基づいてパルス周期を補正し、マーク検出手段の固定部材の周囲温度変化と固定部材の線膨張係数とマーク検出手段の間隔と目標速度から、固定部材の熱膨張による位相差の計測誤差量を計算し、補正されたパルス周期の計測結果を、位相差の計測誤差量を用いてさらに補正し、再補正されたパルス周期の計測結果に基づく制御信号を用いて、速度制御や位置制御を行う無端移動部材駆動制御装置である。

実施例３における無端移動部材駆動制御装置の基本的な構成は、実施例１と同じである。ただ、マーク検出手段の構成が、実施例２で説明した温度補償付きのものである点が異なる。

実施例２で説明したマーク検出手段は、温度補償付きであるが、必ずしもすべての温度範囲で誤差がゼロとなるわけではない。固定部材の温度特性とサーミスタの温度特性が完全に一致することはまずないので、多少の誤差は残る。そこで、温度補償しても残った誤差を、計算により求めて打ち消すようにする。この部分の基本的な構成は、実施例１と同じである。打ち消すべき誤差が、温度補償で残った誤差である点と、計算方法が異なる。温度補償で残った誤差については、実験などで求めてテーブルデータにしておく。このテーブルと測定温度とに基づいて、パルス周期補正手段11の出力値を再度補正する。

本発明の実施例３では、無端移動部材駆動制御装置を上記のように構成したので、制御精度を高めて画像の色ずれを小さくできる。

本発明の無端移動部材駆動制御装置は、複写機やプリンタやファクシミリ等の画像形成装置の無端ベルト部材やドラム状部材などの無端移動部材を駆動する制御装置として最適である。また、無端移動部材を駆動する制御装置を有するものであれば、画像形成装置以外にも適用できる。

本発明の実施例１における無端移動部材駆動制御装置の概念図である。本発明の実施例１における無端移動部材駆動制御装置で用いる位置検出手段の概念図である。本発明の実施例２における無端移動部材駆動制御装置の概念図である。本発明の実施例２における無端移動部材駆動制御装置で用いるマーク検出手段と遅延手段の波形図である。従来のタンデムカラー機の構成を示す概念図である。

符号の説明

１・・・ベルト、２・・・駆動手段、３・・・モータ、４・・・駆動ローラ、５・・・マーク、６・・・固定部材、７・・・温度検知手段、８・・・パルス周期計測手段、９・・・位相差計測手段、10・・・初期位相差記憶手段、11・・・パルス周期補正手段、12・・・初期温度記憶手段、13・・・温度変化計測手段、14・・・計測誤差計算手段、15・・・計測誤差補正手段、16・・・速度・位置制御手段、Ａ・・・マーク検出手段、Ｂ・・・マーク検出手段。

Claims

移動方向全体にわたって所定間隔で複数のマークが連続して設けられ、かつ経時に該マークのピッチに変動が生じる無端移動部材と、
前記無端移動部材を駆動する駆動手段と、
前記マークを検出して第１パルス信号を出力する第１マーク検出手段と、
前記第１マーク検出手段から所定間隔だけ離れた前記無端移動部材の移動方向の上流側に設けられて前記マークを検出して第２パルス信号を出力する第２マーク検出手段と、
前記第１マーク検出手段と前記第２マーク検出手段を固定する共通の固定部材と、
前記第１マーク検出手段により検出される第１パルス信号の周期を計測するパルス信号周期計測手段と、
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号の位相差を計測する位相差計測手段と、
前記経時にマークのピッチに変動が生じる無端移動部材の作動の初めに、前記位相差計測手段により計測される位相差を初期位相差として記憶する初期位相差記憶手段と、
前記固定部材の周囲温度を検知する温度検知手段と、
前記初期位相差を取得する時点で前記温度検知手段により検知される温度を初期温度として記憶する初期温度記憶手段と、
前記初期位相差記憶手段に記憶された初期位相差と、前記位相差計測手段により計測される位相差とに基づいて、前記パルス信号周期計測手段により計測される周期の補正を行い、第１補正パルス周期を出力する第１周期補正手段と、
前記温度検知手段により検知される温度の前記初期温度記憶手段に記憶された初期温度からの温度変化と、前記固定部材の線膨張率と、第１マーク検出手段、第２マーク検出手段の間の前記所定間隔に基づいて、前記第１補正パルス周期を補正し、第２補正パルス周期を出力する第２周期補正手段と、
前記第２補正パルス周期に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と
を有することを特徴とする無端移動部材駆動制御装置。
前記制御手段は、設定された速度又は位置を目標として前記無端移動部材を移動させるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の無端移動部材駆動制御装置。
請求項１又は２に記載の無端移動部材駆動制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
移動方向全体にわたって所定間隔で複数のマークが連続して設けられ、かつ経時に該マークのピッチに変動が生じる無端移動部材の駆動を制御する無端移動部材駆動制御方法であって、
第１マーク検出手段によって前記マークを検出して第１パルス信号を出力する第１マーク検出工程と、
前記第１マーク検出手段から前記無端移動部材の移動方向の上流側に所定間隔だけ離れて設けられ、かつ前記第１マーク検出手段と共通の固定部材に固定された第２マーク検出手段によって前記マークを検出して第２パルス信号を出力する第２マーク検出工程と、
前記第１マーク検出工程で検出される第１パルス信号の周期を計測するパルス信号周期計測工程と、
前記第１パルス信号と前記第２パルス信号の位相差を計測する位相差計測工程と、
前記経時にマークのピッチに変動が生じる無端移動部材の作動の初めに、前記位相差計測工程で計測される位相差を初期位相差として記憶する初期位相差記憶工程と、
前記固定部材の周囲温度を検知する温度検知工程と、
前記初期位相差を取得する時点で前記温度検知工程で検知される温度を初期温度として記憶する初期温度記憶工程と、
前記初期位相差記憶工程で記憶された初期位相差と、前記位相差計測工程で計測される位相差とに基づいて、前記パルス信号周期計測工程で計測される周期の補正を行い、第１補正パルス周期を出力する第１周期補正工程と、
前記温度検知工程で検知される温度の前記初期温度記憶工程で記憶された初期温度からの温度変化と、前記固定部材の線膨張率と、第１マーク検出手段、第２マーク検出手段の間の前記所定間隔に基づいて、前記第１補正パルス周期を補正し、第２補正パルス周期を出力する第２周期補正工程と、
前記第２補正パルス周期に基づいて前記駆動手段を制御する制御工程と
を有することを特徴とする無端移動部材駆動制御方法。