JP4568051B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の感光体と回動するベルトを備えた画像形成装置に関し、特にそのベルトに形成されたスケールをセンサで読み取り、その読み取った情報に基づいてベルトを駆動するモータをフィードバック制御する制御手段を備えた画像形成装置に関する。

近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、市場からの要求にともない、フルカラーの画像を形成可能なものが多くなってきている。このようなカラー画像を形成可能な画像形成装置には、例えば複数の感光体を並べて配置すると共にその各感光体に対応させて異なる色のトナーで現像をする現像装置をそれぞれ設け、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、その単色のトナー画像をベルト状あるいはドラム状の中間転写体上に順次転写していくことによりフルカラーの合成カラー画像を形成する、いわゆるタンデム型のものがある。

このタンデム型の画像形成装置には、図１７に示すように、一直線上にそれぞれ配置した各感光体９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ上のトナー画像を、矢示Ａ方向に回動するシート搬送ベルト９３上に担持されて搬送されるシートＰ上に各転写装置９２により順次転写していき、そのシートＰ上にフルカラーの画像を形成する直接転写方式のものと、図１８に示すように、複数の各感光体９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ上のトナー画像を矢示Ｂ方向に回動する中間転写ベルト９４上に順次重ね合わせていくように転写していき、その中間転写ベルト９４上の画像を２次転写装置９５によりシートＰ上に一括転写する間接転写方式のものとがある。

このようなタンデム型のカラー画像形成装置で、例えば図１８に示したように中間転写ベルトを使用しているものでは、各感光体上に形成した異なる色のトナー画像を中間転写ベルト上に重ね合わせてカラー画像を形成するため、その各色の画像の重ね合わせ位置が互いにずれてしまうと、画像上において色ずれや微妙な色合いに変化が生じてしまうようになるので画像品質が低下してしまう。したがって、その各色のトナー画像の位置ずれ（色ずれ）は重要な問題となる。

そこで、従来の転写ベルトを駆動する装置としては、例えば特許文献１〜３に記載されているようなものがある。
特開平１０−２３２５６６号公報 特開２００２−９１２６４号公報 特開平１１−２４５０７号公報

特許文献１に記載されている画像形成装置は、ベルト駆動ローラにより回動される転写ベルトに全周に亘って設けたスリットを第一検出手段であるセンサユニットで検出し、且つ転写ベルトを回転可能に支持するベルト駆動ローラの回転速度を第二エンコーダでコード化し、その第二エンコーダにより得たベルト駆動ローラの回転速度と、センサユニットで検出して第一エンコーダでコード化したベルト速度とを比較して転写ベルトの滑り量を演算し、その２つのエンコーダの位相差が０になるように、ベルト駆動ローラの回転速度を補正制御するようにしている。
特許文献２には、中間転写ベルトに周方向に沿って設けたスケールの切れ目を含まない部分をセンサで読み取り、その読み取った情報を基にして中間転写ベルトをフィードバック制御するようにしたものが記載されている。

特許文献３には、駆動ローラを１本含む５本の支持ローラ間に中間転写ベルト（転写ベルト）を回動可能に張架し、その中間転写ベルトの外周面に、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの４色のトナー画像を順次重ね合わせ状態に転写していくことによりフルカラーの画像を形成するカラー複写機が記載されている。

このカラー複写機の中間転写ベルトの内面には、微細且つ精密な目盛で形成したスケールを設けて、そのスケールを光学型の検出器（センサ）で読み取って中間転写ベルトの移動位置を正確に検知し、その検出した移動位置をフィードバック制御系によりフィードバック制御して中間転写ベルトを正確な移動位置になるように制御している。

しかしながら、特許文献１に記載のものは、スリットを検出してセンサユニットが出力した信号をコード化する第一エンコーダが汚れたり、傷付いたり、さらには経時劣化等により正常に機能しなくなったときには、それに替わる制御補正手段が無いため、転写ベルトの位置（速度）を補正制御することができなくなるという問題点があった。

また、特許文献２に記載のものも、スケールやそれを検知するセンサが汚れたり、損傷したり、さらには経時的な劣化等により検知不良となったときには、それに替わる制御ループがないので、中間転写ベルトの位置を補正制御することができなくなってしまうということがあった。

さらに、特許文献３に記載のものも、スケールが摩耗したり、それが傷ついたり、さらにはそこにトナー等が付着することにより汚れてしまったときには、そのスケールの目盛をセンサが読み取った際に誤検知を生じたりするため、正常なベルト位置制御ができなくなってしまうということがあった。

この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ベルト上のスケールが摩耗や傷付き、さらにはそこにトナー等が付着することにより汚れて劣化しても、ベルトを正確に駆動制御することができると共に、２色以上の合成カラー画像を形成してもその画像に色ずれが生じないようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、複数の感光体を備える画像形成装置であって、複数の目盛からなるスケールが形成された回動するベルトと、上記スケールを読み取って第１の出力信号を出力するセンサと、ベルトを駆動するモータと、上記第１の出力信号に基づいてそのモータの制御を行う第１のフィードバックループと、上記モータの回転に基づく第２の出力信号を出力する周波数発電機と、上記第１の出力信号に基づいて上記第１のフィードバックループの異常を判断する異常判断手段と、その異常判断手段が前記第１のフィードバックループが異常と判断しない場合は、上記第１のフィードバックループを用いて上記モータの制御を行う制御手段とを備えている。
そして、その制御手段は、上記異常手段が上記第１のフィードバックループが異常と判断した際には、上記複数の感光体を用いて画像を形成するカラー画像形成中の場合は上記第１のフィードバックループを用いて上記モータの制御を行い、上記複数の感光体のうちの１つのみを用いて画像を形成する単色画像形成中の場合は上記第２のフィードバックループに切り替えて上記モータの制御を行う。

上記周波数発電機に代えて、上記モータのモータ軸に取り付けられ、該モータの回転に基く第２の出力信号を出力するエンコーダを設けてもよい。
あるいは、上記モータの回転によって回動するローラの外周に円周方向に形成されたスリットを検知して第２の出力信号を出力する第２のセンサを設けてもよい。
上記第１のフィードバックループは、上記第１の出力信号から上記ベルトの実際のベルト位置を検出して、その実際のベルト位置に応じて上記モータの制御を行うことができる。
上記第１のフィードバックループはまた、上記第１の出力信号から上記ベルトの実際のベルト速度を検出して、その実際のベルト速度に応じて上記モータの制御を行うようにしてもよい。

また、上記制御手段は、上記第２のフィードバックループで上記モータの制御を行っているときに上記異常判断手段が異常と判断しなくなった場合、カラー画像形成中でなければ上記第１のフィードバックループに切り替えて上記モータの制御を行うようにするとよい。

この発明によれば、ベルト上のスケールが摩耗や傷つき、さらにはトナー等が付着することにより汚れて劣化したときには、異常判断手段が上記第１のフィードバックループが異常と判断するが、その際制御手段は、カラー画像形成中の場合は上記第１のフィードバックループを用いてモータの制御を継続して行うので、制御ループの切換えによる色ずれが生じないようにすることができる。また、単色画像形成中の場合は上記第２のフィードバックループに切り替えて上記モータの制御を行うので、速やかに異常時に対応したモータの制御を行うことができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明による画像形成装置におけるベルト駆動装置の一例を制御系と共に示す概略構成図、図２は同じくそのベルト駆動装置を備えた画像形成装置であるカラー複写機の一例を示す全体構成図である。

この実施例によるベルト駆動装置２０は、図１に示すように多数の目盛からなるスケール５が全周（図１では一部のみ図示している）に亘って形成された矢示Ｃ方向に回動する無端状のベルトである中間転写ベルト１０と、スケール５を読み取るセンサ６と、そのセンサ６が読み取ったスケール５の情報から中間転写ベルト１０の実際のベルト位置を検出して、その実際のベルト位置に応じて中間転写ベルト１０のベルト位置を補正制御する正規位置制御ループＲ１と、その正規位置制御ループＲ１に異常が生じたときのための異常時制御ループＲ２とを設けている。

また、このベルト駆動装置２０は、正規位置制御ループＲ１と異常時制御ループＲ２との間の制御ループの切換タイミングを制御するループ切換タイミング制御手段として機能する制御装置７０を備えている。
そして、この実施例では、異常時制御ループＲ２を、中間転写ベルト１０を回転駆動するベルト駆動モータ７に付いている周波数発電機（ＦＧ：Frequency Generator）８の信号を基に中間転写ベルト１０のベルト位置を補正制御するループとしているが、その詳しい説明については後述する。

このベルト駆動装置２０は、図２に示す画像形成装置であるカラー複写機に搭載されて、中間転写装置を構成している。そして、このカラー複写機では、正規位置制御ループＲ１に異常が生じた場合に異常時制御ループＲ２に切換えるタイミングを、カラー画像形成工程中を除いたタイミングとしており、そのタイミング制御は図１に示した制御装置７０が行っている。

図２に示したカラー複写機は、中間転写ベルト１０を使用したタンデム型の電子写真装置であり、給紙テーブル２上に複写装置本体１を載置している。その複写装置本体１の上にはスキャナ３を取り付けると共に、その上に自動原稿給送装置（ＡＤＦ）４を取り付けている。

そして、複写装置本体１内の略中央に、中間転写ベルト１０を有するベルト駆動装置２０を設けている。中間転写ベルト１０は、駆動ローラ９と２つの従動ローラ１５，１６の間に張架されて図２で時計回り方向に回動するようになっている。また、この中間転写ベルト１０は、従動ローラ１５の左方に設けられているクリーニング装置１７により、その表面に画像転写後に残留する残留トナーが除去されるようになっている。

その中間転写ベルト１０の駆動ローラ９と従動ローラ１５の間に架け渡された直線部分の上方には、その中間転写ベルト１０の移動方向に沿って、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの４つの画像形成部１８を構成するドラム状の感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋ（以下、特定しない場合には単に感光体４０と呼ぶ）を、それぞれ図２で反時計回り方向に回転可能に設けている。そして、その各感光体上に形成された各画像（トナー画像）が、中間転写ベルト１０上に直接重ね合わせ状態に順次転写されていくようになっている。

そのドラム状の感光体４０の回りには、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４をそれぞれ設けている。そして、その感光体の上方に、露光装置２１を設けている。

一方、中間転写ベルト１０の下側には、その中間転写ベルト１０上の画像を記録材であるシートＰに転写する転写部となる２次転写装置２２を設けている。その２次転写装置２２は、２つのローラ２３，２３間に無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡したものであり、その２次転写ベルト２４が中間転写ベルト１０を介して従動ローラ１６に押し当たるようになっている。この２次転写装置２２は、２次転写ベルト２４と中間転写ベルト１０との間に送り込まれるシートＰに、中間転写ベルト１０上のトナー画像を一括転写する。

その２次転写装置２２のシート搬送方向下流側には、シートＰ上のトナー画像を定着する定着装置２５があり、そこでは無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられている。
なお、２次転写装置２２は、画像転写後のシートを定着装置２５へ搬送する機能も果たす。また、この２次転写装置２２は、転写ローラや非接触のチャージャを使用した転写装置であってもよい。
その２次転写装置２２の下側には、シートの両面に画像を形成する際にシートを反転させるシート反転装置２８を設けている。

このカラー複写機は、カラーのコピーをとるときは、自動原稿給送装置４の原稿台３０上に原稿をセットする。また、手動で原稿をセットする場合には、自動原稿給送装置４を開いてスキャナ３のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿給送装置４を閉じてそれを押える。

そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿給送装置４に原稿をセットしたときは、その原稿がコンタクトガラス３２上に給送される。また、手動で原稿をコンタクトガラス３２上にセットしたときは、直ちにスキャナ３が駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行を開始する。そして、第１走行体３３の光源から光が原稿に向けて照射され、その原稿面からの反射光が第２走行体３４に向かうと共に、その光が第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入射して、原稿の内容が読み取られる。

また、上述したスタートスイッチの押下により、中間転写ベルト１０が回動を開始する。さらに、それと同時に各感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋが回転を開始して、その各感光体上にイエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各単色画像を形成する動作を開始する。そして、その各感光体上に形成された各色の画像は、図２で時計回り方向に回動する中間転写ベルト１０上に重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。

一方、上述したスタートスイッチの押下により、給紙テーブル２内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、ペーパーバンク４３の中の選択された１つの給紙カセット４４からシートＰが繰り出され、それが分離ローラ４５により１枚に分離されて給紙路４６に搬送される。

そのシートＰは、搬送ローラ４７により複写機本体１内の給紙路４８に搬送され、レジストローラ４９に突き当たって一旦停止する。
また、手差し給紙の場合には、手差しトレイ５１上にセットされたシートＰが給紙ローラ５０の回転により繰り出され、それが分離ローラ５２により１枚に分離されて手差し給紙路５３に搬送され、レジストローラ４９に突き当たって一旦停止状態になる。

そのレジストローラ４９は、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、一旦停止状態にあったシートＰを中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に送り込む。そして、そのシートＰ上に２次転写装置２２によりカラー画像が転写される。

その画像が転写されたシートＰは、搬送装置としての機能も有する２次転写装置２２により定着装置２５へ搬送され、そこで熱と加圧力が加えられることにより転写画像が定着される。その後、そのシートＰは、切換爪５５により排出側に案内され、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されてそこにスタックされる。
また、両面コピーモードが選択されているときには、片面に画像を形成したシートＰを切換爪５５によりシート反転装置２８側に搬送し、そこで反転させて再び転写位置へ導き、今度は裏面に画像を形成した後に、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出する。

このカラー複写機は、図１で説明したように、正規位置制御ループＲ１を使用する制御では、中間転写ベルト１０上のスケール５をセンサ６で読み取った情報から中間転写ベルト１０の実際のベルト位置を検出して、その実際のベルト位置に応じて中間転写ベルト１０のベルト位置を補正制御するが、その中間転写ベルト１０のベルト位置検出系及び中間転写ベルト１０の駆動系について、図３及び図４をも参照して説明する。

図１に示したように、ベルト駆動モータ７の回転力は、中間転写ベルト１０を回動可能に張架すると共にそのベルトを駆動する駆動ローラ９に伝達される。
このようにして、ベルト駆動モータ７は、駆動ローラ９を回転させることにより中間転写ベルト１０を図１の矢示Ｃ方向に回動させるが、その間の回転力の伝達は直接であってもよいし、間にギヤを介したものであってもよい。

中間転写ベルト１０は、例えば弗素系樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリイミド樹脂等で形成するベルトであり、そのベルトの全層や、その一部を弾性部材で形成するようにした弾性ベルトを使用したりする。
その中間転写ベルト１０には、感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋの順に、そこに形成されている異なる色の単色画像（トナー像）が順次重ね合わせ状態に転写されていく。

なお、中間転写ベルト１０の内面（外面にしてもよい）には、前述したスケール５の目盛５ａを全周に亘って図３に示すように当間隔に形成しているが（図１には一部のみ図示）、そのスケール５のベルト幅方向の位置は、図３に示したように感光体の端部に対応する位置にしている。また、スケール５は、中間転写ベルト１０の全周でなく、その一部に形成するようにしてもよい。
また、図１に示したセンサ６の配設位置は、中間転写ベルト１０が直線状に張架された部分のベルト面のスケール５を検知できる位置であれば、いずれの場所であってもかまわない。

そのセンサ６は、一例を図４に示すように、例えば一対の発光素子６ａと受光素子６ｂを備えた反射型光学センサであり、発光素子６ａからスケール５に向けて照射した光の反射光を受光素子６ｂで受光し、その際にスケール５の目盛５ａとそれ以外の部分５ｂとで異なる反射光量を検出する。
すなわち、センサ６はスケール５の目盛５ａとそれ以外の部分５ｂとで異なる反射率の違いにより、ＨｉｇｈとＬｏｗの２値の信号を出力する。

ここで、例えばセンサ６のタイプが、受光素子６ｂが光を受光するとＨｉｇｈ信号を出力するタイプのものだとすると、スケール５の目盛５ａの反射率がそれ以外の部分５ｂよりも高くなるように形成されていれば、センサ６から出力される信号は図４のｔの範囲が、目盛５ａがセンサ６を通過している間の出力となる。
したがって、中間転写ベルト１０が回動するのに伴い、センサ６の検出範囲を通過する目盛５ａの有無により、センサ６の出力がＨｉｇｈ、Ｌｏｗを図示のように繰り返す。

それにより、その信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から次のＬｏｗからＨｉｇｈに変化するまでの周期（時間）Ｔを求めることにより、中間転写ベルト１０の表面の移動距離（ベルト位置）を検出することができる。
なお、これはあくまで中間転写ベルト１０のベルト位置を検出する方法の一例であり、中間転写ベルト１０に形成したスケールを検知することによりそのベルト位置を検出することができるものであれば、そこに使用するセンサやスケールの種類はいずれのものであってもよいし、その検出方法もいずれの検出方法を用いてもよい。

図２に示したカラー複写機は、上述したように、センサ６が読み取ったスケール５の情報から中間転写ベルト１０の実際のベルト位置を検出してその実際のベルト位置に応じて中間転写ベルト１０のベルト位置を補正制御するが、その制御は図１に示した制御装置７０が全て行う。
その制御装置７０は、各種判断及び処理機能を有する中央処理装置（ＣＰＵ）と、各処理プログラム及び固定データを格納したＲＯＭと、処理データを格納するデータメモリであるＲＡＭと、入出力回路（Ｉ/Ｏ）とからなるマイクロコンピュータを備えている。

その制御装置７０には、図５に示すようにメイン制御部７１と、モータ制御部７３とが設けられている。そして、そのモータ制御部７３には、センサ６がスケール５を検知して出力するスケール２値化信号である第１の出力信号により、中間転写ベルト１０のベルト位置情報が入力され、モータ制御部７３はその入力した情報により中間転写ベルト１０を駆動するベルト駆動モータ７の駆動を制御する。

正規位置制御ループＲ１は、センサ６が中間転写ベルト１０上のスケール５を読み取った第１の出力信号から中間転写ベルト１０のベルト位置を検出し、その情報を基にしてベルト駆動モータ７をフィードバック制御する通常時に使用する第１のフィードバックループである。
また、異常時制御ループＲ２は、ベルト駆動モータ７に付いている周波数発電機（ＦＧ）８からのベルト駆動モータ７の回転に基づく信号である第２の出力信号をモータ制御部７３にフィードバックして、ベルト駆動モータ７の駆動を制御することにより中間転写ベルト１０のベルト位置を補正制御する異常時用の第２のフィードバックループである。

なお、異常時制御ループＲ２は、ベルト駆動モータ７に付いている周波数発電機８の信号をモータ制御部７３にフィードバックする他に、周波数発電機８の信号ではなく、図６に示すようにベルト駆動モータ７のモータ軸７ａにエンコーダ３８を取り付け、そのエンコーダ３８からの信号を第２の出力信号として図７に示すようにモータ制御部７３にフィードバックするようにしてもよい。
あるいは、図示の簡略化のため図６に合わせて記載しているように、中間転写ベルト１０を回動可能に支持する駆動ローラ９の一端側の外周にスリット３９を円周方向に形成すると共に、そのスリット３９を検出するセンサ４１をスリット３９の近傍に設け、そのセンサ４１からの信号を第２の出力信号として図８に示すようにモータ制御部７３にフィードバックするようにしてもよい。

次に、正規位置制御ループＲ１と異常時制御ループＲ２について図９を参照して更に詳しく説明する。
モータ制御部７３は、演算器７２に中間転写ベルト１０の目標位置に対応する目標カウント値（予め設定しておく）を入力し、それにより中間転写ベルト１０が目標位置にくるようにコントローラ７４を介してベルト駆動モータ７を駆動制御する。

それにより、中間転写ベルト１０が回動を開始し、それに伴ってベルト内面に全周に亘って設けているスケール５が移動する。そして、そのスケール５をセンサ６で読み取り、その読み取った第１の出力信号のパルスカウント値をモータ制御部７３内の演算器７２にフィードバックする。

そこで、演算器７２は、目標カウント値（目標位置に対応）とフィードバックされたパルスカウント値（実際のベルト位置に対応）とを比較し、それらが同じであるときは、そのままの目標位置を維持するように、コントローラ７４に対してベルト駆動モータ７を駆動するための信号を出力してベルト駆動モータ７の駆動を制御するが、フィードバックで得たベルト位置と目標位置とに補正を必要とする位置差があるときには、その位置差に応じた分だけベルト駆動モータ７の回転数を制御するための信号をコントローラ７４に出力し、ベルト位置を補正する。
なお、このベルト位置補正に関する詳しい説明は後述する。

上述したように、センサ６がスケール５を読み取った情報（第１の出力信号）は、モータ制御部７３に入力されるが、そのモータ制御部７３に入力される信号は、図４及び図５に示したように２値化したパルス信号である。
そして、モータ制御部７３では、予め設定した規定時間内にカウントした上記パルスのカウント値（周波数）を、目標のカウント値（モータ起動からの累積位置を示す周波数）と比較し、その差に応じてベルト駆動モータ７に与えるフィードバック量を制御する。

ところで、中間転写ベルト１０のベルト位置が一定であれば、その中間転写ベルト１０上のスケール５をセンサ６が検知して出力するアナログ信号（図４に示した振幅ｆ_１の信号）は一定となり、それを２値化したパルス信号も同様に一定となる。したがって、この場合には周波数は一定となる。

しかしながら、例えばスケール５の目盛５ａ上に図１０に示すように傷ＳＣがついたり、図１１に示すようにトナーＴｎ等が付着したりすることによりスケール５が劣化すると、上記周波数は規定の周波数（パルスカウント値）でなくなる。
そこで、この実施例によるカラー複写機では、上記のようにスケール５の劣化をセンサ６が検知して出力した第１の出力信号をモータ制御部７３が入力すると、その劣化の回数（状態）が予め設定した回数（機種ごとに実験等を行って決める）を超えたときに、正規位置制御ループＲ１から異常時制御ループＲ２に、使用する制御ループを切換えるようにしている。

次に、制御装置７０が有するマイクロコンピュータが行う中間転写ベルト１０の正規位置制御処理について図１２を参照して説明する。
図１に示した制御装置７０が有するマイクロコンピュータは、所定のタイミングで図１２に示すルーチンをスタートさせる。

まずステップ１で、ベルト駆動モータ７をＯＮにし、次のステップ２で目標位置を設定する。それにより、中間転写ベルト１０が目標位置になるように回動される（図９のモータ制御部７３が制御）。
次のステップ３では、ベルト駆動モータ７をＯＦＦにする信号を入力しているか否かを判断し、ＯＦＦ信号を入力していればステップ４へ進んでベルト駆動モータ７をＯＦＦにし、次のステップ５でベルト位置の累積をクリアし、この処理を終了してメインルーチンへリターンする。

また、ステップ３の判断で、ＯＦＦ信号を入力していなくてステップ６へ進んだときには、そこで正規位置制御ループＲ１が正常動作しているか否かを判断し、それが正常に動作していなければステップ６Ａに進む。
そこでは、カラー画像形成工程中であるか否かを判断し、カラー画像形成工程中であればステップ８に進むが、カラー画像形成工程中でなければステップ７へ進んで、ベルト駆動モータ９に付いている周波数発電機（ＦＧ）８からの第２の出力信号を基にして中間転写ベルト１０のベルト位置を補正制御する異常時制御ループＲ２へ制御ループの切換えを行い、その後メインルーチンにリターンする。

また、ステップ６の判断で、正規位置制御ループＲ１が正常動作していてステップ８に進んだとき、あるいはステップ６Ａの判断でカラー画像形成工程中であるためにステップ８に進んだときには、正規位置制御ループＲ１による制御動作を継続し、そこでフィードバックされるセンサ６からの第１の出力信号を入力し、ベルトの位置を累積し、目標位置Ｓを決定する。
次のステップ９では、センサ６の信号から中間転写ベルト１０の表面の実際の位置Ｓ′を検出する。そして、次のステップ１０で、目標位置Ｓと実際の位置Ｓ′との位置比較を行う。

その後ステップ１１で、その目標位置Ｓと実際の位置Ｓ′とが同じでないか（Ｓ≠Ｓ′）を判断し、それらが同じであって、その間に位置差がなければ（許容できる位置の差）、中間転写ベルト１０は目標位置Ｓと同じ位置でベルト表面が回転していると判断できるので、そのまま目標位置Ｓで制御を継続してステップ２へ戻り、再びそのステップ２以降の処理及び判断を繰り返す。

また、ステップ１１の判断で、目標位置Ｓと実際の位置Ｓ′とが同じでないときには（ＹＥＳの判断）ステップ１２に進んで、そこで目標位置Ｓと中間転写ベルト１０の実際の位置Ｓ′とのベルト表面における位置差Ｓ″を計算する。

そして、次のステップ１３で、その位置差Ｓ″がＳ″＞０であるか否かを判断し、Ｓ″＞０であれば（ＹＥＳの判断）目標位置Ｓよりも、中間転写ベルト１０の実際の位置Ｓ′の方が遅れていると判断できるので、ステップ１４へ進んで、目標位置Ｓに位置差Ｓ″を加えた位置Ｓ１になるように、ベルト駆動モータ７の回転数を制御し、その後ステップ２へ戻る。

また、ステップ１３の判断で位置差Ｓ″がＳ″＞０でないときには（ＮＯの判断）、位置差Ｓ″はＳ″＜０であって中間転写ベルト１０の実際の位置Ｓ′のベルト表面位置が目標位置Ｓよりも進んでいると判断できるので、ステップ１５へ進んで、そこで目標位置（基本位置）Ｓから位置差Ｓ″を差し引いた位置Ｓ２になるように、ベルト駆動モータ７の回転数を制御し、その後ステップ２へ戻る。

そして、そのステップ２以降の処理及び判断を繰返すことにより、中間転写ベルト１０の表面の実際の位置Ｓ′が目標位置Ｓになるように補正制御する。
そして、ステップ３でベルト駆動モータ７をＯＦＦにする信号の入力を判断すると、ステップ４へ進んでベルト駆動モータ７をＯＦＦにし、次のステップ５でベルト位置の累積をクリアし、この処理を終了してメインルーチンへリターンする。

なお、図１２のステップ６Ａにおけるカラー画像形成工程とは、感光体４０を２つ以上使用して画像形成する工程であり、ステップ６ＡでＮＯの判断をした場合にステップ７へ進むカラー画像形成工程中以外とは、感光体４０を１つのみ使用して行うモノクロ画像形成、イエロー単色、シアン単色、マゼンダ単色の各画像を形成する工程のことである。
そして、この感光体４０を１つのみ使用して行うときには、制御ループの切換えはどのタイミングでも行う。すなわち、画像形成中のタイミングであっても制御ループの切換えを行う。

また、上記のカラー画像形成工程であるか否かの判断は、ユーザが操作パネルで「カラー」または「白黒」を指定した際に画像形成装置の中央処理装置（ＣＰＵ）が入力する信号により判断する。
あるいは、このカラーの画像形成装置は、図２に示したように自動原稿給送装置（ＡＤＦ）４を設けており、自動原稿給送装置４を使用して複数枚の原稿を読み込んだときには、その読込終了と同時に読み込んだ原稿がカラー画像であるか否かを画像形成装置の中央処理装置が判断するようになっていて、それがカラーであるか否かによって画像形成の線速を変更するようになっているので、その際にモータ制御部７３（図５等を参照）に送信される線速条件から、カラー画像形成中か否かを判断するようにしてもよい。

ところで、中間転写ベルト１０に設けるスケール５は、それをベルトの内側に設けてもよいし、外側に設けてもよい。
この実施例のように、ベルトの内側に設けた場合の利点としては、それが汚れにくくなると共に、そこに異物も付着しにくくなるということがある。さらに、スケール５が傷つきにくくなったり、そのスケール５を読み取るセンサ６もベルトの内側に配設するようになるため、それが汚れにくくなるということもある。

一方、スケール５をベルトの内側に設けた場合の欠点としては、センサ６にあまり大きなものを使用できなくなることや、そのセンサを配設する方向や距離等についての制約が生じること等が挙げられる。
逆に、スケール５をベルトの外側に設けた場合の利点としては、それを読み取るセンサ６の配置に関して制約が少なくなることがあるが、その反面スケール５が汚れやすくなったり、そこに異物が付着しやすくなったり、さらに傷がつきやすくなったりする欠点が生じる。

この実施例によるベルト駆動装置２０では、図１に示したようにスケール５を中間転写ベルト１０の内側に設けているが、やはり経時となると目盛５ａ（図３及び図４参照）に細かな傷がついたり、トナー等の異物が付着することにより汚れて反射面の反射率が低下したりする。そのようになると、その目盛５ａを検知してセンサ６が出力するパルスの周波数は異常になりやすい。

中間転写ベルト１０のベルト位置が一定に制御されていれば、その中間転写ベルト１０上のスケール５を読み取ってセンサ６が出力するパルス信号の周波数は一定となる。すなわち、予め設定した規定時間内にカウントされる上記パルス信号のカウント値は一定になる。

しかしながら、図１０に示したようにスケール５の目盛５ａの一部に傷ＳＣがついたり、図１１に示すように目盛５ａの一部にトナーＴｎの塊等の異物が付着したりすることによりスケール５が劣化したりすると、センサ６から図示のように振幅ｆ_１で本来は規則正しく出力されるはずのアナログ出力信号の一部が出なくなる。
また、本来は１パルスであるところが２パルスになってしまったりする。このようになると、２値化のデジタル信号（パルス）出力の周波数も変化して、基準の周波数（傷や汚れ等が無いときの周波数）と異なる異常状態になる。

このような周波数の異常が発生すると、図５に示した制御装置７０のモータ制御部７３は、通常は上記２値化のパルス信号に基づいてベルト駆動モータ７を制御しているので、そのベルト駆動モータ７を定速で駆動することができなくなる。その結果、中間転写ベルト１０を正確なベルト位置に補正制御できなくなるので、カラー画像を形成した場合に色ずれ等が発生するようになる。

しかしながら、この実施の形態によるベルト駆動装置２０及びそれを備えたカラー複写機では、図１に示した制御装置７０が、スケール５の目盛５ａ（図３，図４）の劣化状態をセンサ６からの信号により判断すると共に、その目盛の劣化を判断したときにはその劣化していると判断した回数（予め設定する閾値となる回数）を超えたとき、あるいは異常な劣化状態と判断したときに、制御ループを正規位置制御ループＲ１から異常時制御ループＲ２に切換える。

すなわち、制御装置７０は、センサ６がスケール５を読み取って出力した出力値の周波数（パルスのカウント値）を、予め設定した基準の周波数と比較することにより上記スケール５の劣化（スケール５の傷つきや汚れ摩耗等）を判断する。そして、その劣化を判断した回数（状態であってもよい）を既定値と比較し、そこで異常な劣化と判断したときに、正規位置制御ループＲ１から異常時制御ループＲ２に切換える。
なお、上記の異常な劣化状態とは、例えば図１３に示すように、スケール５の複数の目盛５ａに亘ってトナーＴｎ等の汚れが長く付着することにより、センサ６の出力（パルス）間隔が予め設定した所定時間よりも図示のように長くなる場合である。あるいは、スケール５を検知するセンサを後述するように２つ設けている場合には、その２つのセンサ間のパルス差分（図１６のαを参照）を規定値と比較して、それが長かった場合である。

図１４は中間転写ベルト１０の異常時制御処理に関するルーチンを示すフロー図である。
図１に示した制御装置７０が有するマイクロコンピュータは、所定のタイミングで図１４に示すルーチンをスタートさせる。
まずステップ２１で、制御ループの切換え判断の処理、すなわちカラー画像の画像形成工程中を除いたタイミングのときにのみ制御ループを正規位置制御ループＲ１から異常時制御ループＲ２に切換えるようにする処理を行う。

これは、使用する制御ループを正規位置制御ループＲ１から異常時制御ループＲ２に切換えると、制御に使用する検知信号がスケール５をセンサ６が検知した第１の出力信号から、ベルト駆動モータ７の周波数発電機８からの第２の出力信号（ＦＧ信号）に切換わるため、その信号が切換わった瞬間に中間転写ベルト１０に位置変動が発生する恐れがあるからである。

次のステップ２２では、目標位置を設定する。それにより、中間転写ベルト１０が目標位置になるように回動される。
次のステップ２３からステップ２６までは、図１２で説明したステップ３からステップ６までと同様な判断及び処理を行う（但し、ステップ２５はモータ位置の累積をクリア）。
そして、そのステップ２６の判断で、正規位置制御ループＲ１が正常動作しているか否かを判断し、それが正常に動作していなければステップ２７に進むが、正常に動作していればステップ２８に進む。

そのステップ２８では、カラー画像形成工程中であるか否かを判断する。そこでカラー画像形成工程中であればステップ２７に進むが、カラー画像形成工程中でなければステップ２９へ進んで、スケール５を検知することによりセンサ６が出力した第１の出力信号を使用してフィードバック制御を行う正規位置制御ループＲ１で、ベルト位置の補正制御を行ってメインルーチンへリターンする。

また、ステップ２６の判断で、正規位置制御ループＲ１が正常動作していなくてステップ２７に進んだとき、あるいはステップ２８の判断でカラー画像形成工程中であるためにステップ２７に進んだときには、異常時制御ループＲ２による制御動作を継続し、そこでベルト駆動モータ７に付いている周波数発電機（ＦＧ）８からフィードバックされる第２の出力信号であるＦＧ信号入力し、そのＦＧ信号からモータの位置を累積し、次のステップ２８ＡでそのＦＧ信号からベルト駆動モータ７の実際の位置Ｆ′を検出する。

さらに、次のステップ２９で、ベルト駆動モータ７の目標位置Ｆと実際の位置Ｆ′との位置比較を行う。次のステップ３０では、その目標位置Ｆと実際の位置Ｆ′とが同じでないか（Ｆ≠Ｆ′）を判断し、それらが同じであって、その間に位置差がなければ（許容できる位置の差）、ベルト駆動モータ７は目標位置Ｆと同じ位置でベルト駆動モータ軸も回転していると判断できるので、そのまま目標位置Ｆで制御を継続してステップ２２へ戻り、再びそのステップ２２以降の処理及び判断を繰り返す。

また、ステップ３０の判断で、目標位置Ｆと実際の位置Ｆ′とが同じでないときには（ＹＥＳの判断）ステップ３１に進んで、そこで目標位置Ｆとベルト駆動モータ７の実際の位置Ｆ′との位置差Ｆ″を計算する。
そして、次のステップ３２で、その位置差Ｆ″がＦ″＞０であるか否かを判断し、Ｆ″＞０であれば（ＹＥＳの判断）、目標位置Ｆよりも、ベルト駆動モータ７の実際の位置Ｆ′の方が遅れていると判断できるので、ステップ３３に進んで、目標位置Ｆに位置差Ｆ″を加えた位置Ｆ１になるように、ベルト駆動モータ７の回転数を制御し、その後ステップ２２へ戻る。

また、ステップ３２の判断で位置差Ｆ″がＦ″＞０でないときには（ＮＯの判断）、位置差Ｆ″はＦ″＜０であってベルト駆動モータ７の実際の位置Ｆ′が目標位置Ｆよりも進んでいると判断できるので、ステップ３４へ進んで、そこで目標位置（基本位置）Ｆから位置差Ｆ″を差し引いた位置Ｆ２になるように、ベルト駆動モータ７の回転数を制御し、その後ステップ２２へ戻る。

そして、そのステップ２２以降の処理及び判断を繰返すことにより、ベルト駆動モータ７の実際の位置Ｆ′が目標位置Ｆになるように補正制御する。そして、ステップ２３でベルト駆動モータ７をＯＦＦにする信号の入力を判断すると、ステップ２４へ進んでベルト駆動モータ７をＯＦＦにし、次のステップ２５でモータ位置の累積をクリアし、この処理を終了してメインルーチンへリターンする。

このように、この実施例では、正規位置制御ループＲ１から異常時制御ループＲ２への切換と、その逆の異常時制御ループＲ２から正規位置制御ループＲ１への切換は、カラーの画像形成工程中には行わないようにし、その制御ループの切換えタイミングはカラーの画像形成工程中を除いたタイミングとしている。

このようにすることで、２色以上のトナー画像を重ね合わせて合成カラー画像を得る場合には、制御に使用する検知信号が正規位置制御ループＲ１の場合にはスケール５からの信号であり、異常時制御ループＲ２の場合にはベルト駆動モータ７の周波数発電機８の信号であってスケール５からの信号と異なるために、その制御ループを切換えたタイミングのときに中間転写ベルト１０に位置変動が発生して中間転写ベルト１０上に転写される画像に色ずれが生じやすいが、制御ループの切換えタイミングを上記のタイミングにすることで、色ずれのないカラー画像を得ることができる。

そして、この制御は、全て図１に示した制御装置７０が行う。すなわち、この実施例では、その制御装置７０が、第１のフィードバックループである正規位置制御ループＲ１と第２のフィードバックループである異常時制御ループＲ２を用いて駆動モータ７の制御を行う制御手段として機能する。
そして、この制御装置７０は、正規位置制御ループＲ１に異常が生じた場合に、単色画像形成中であれば異常時制御ループＲ２に切換えた後、その異常が生じた正規位置制御ループＲ１が正常な状態に戻った場合には、カラー画像形成中でなければ異常時制御ループＲ２から正規位置制御ループＲ１に切換える制御も行う。
すなわち、その制御装置７０は、単色画像形成時には正規位置制御ループＲ１から異常時制御ループＲ２への切換えと、その異常時制御ループＲ２から正規位置制御ループＲ１への切換えを画像形成中のタイミングであっても行う手段としても機能する。

このように、この実施例では、単色画像作成中には正規位置制御ループＲ１と異常時制御ループＲ２との間の制御ループの切換えを、画像形成中のタイミングであっても行うようにしている。このようにしても、単色画像作成時（例えば黒一色時）には、中間転写ベルト１０上には１色（単色）の画像だけが転写されるだけであって、そこには重ね合わせの合成画像が形成されるわけではないので、色ずれの心配がない。したがって、単色画像作成時には、スケールの異常を判断したときには、すぐに制御ループを異常時制御ループＲ２に切換えるようにしている。

以上、述べたように、この実施例による画像形成装置は、基本的には正規位置制御ループＲ１に異常が生じたときに、その正規位置制御ループＲ１から異常時制御ループＲ２に切換えを行なう。しかし、画像形成装置をオンしたときに既に正規位置制御ループＲ１に異常が検出されれば、正規位置制御ループＲ１に入ることなく、ベルト駆動モータ７の立ち上げ後にすぐに異常時制御ループＲ２に入る。つまり、中間転写ベルト１０上のスケール５の劣化状況によっては、正規位置制御ループＲ１から異常時制御ループＲ２へ切換えない場合もある。

図１５は中間転写ベルトに形成したスケールを読み取るセンサを２つ設けたベルト駆動装置の実施例を示す図１と同様な概略構成図、図１６は同じくその２つのセンサの出力波形を示す波形図であり、図１と対応する部分には同一の符号を付してある。
この実施例によるベルト駆動装置を備えた画像形成装置は、感光体４０Ｃ，４０Ｍ間（それ以外の感光体４０間であってもよい）にセンサ６Ａ，６Ｂを中間転写ベルト１０の移動方向に互いの位置をずらして配置している。そのセンサ６Ａ，６Ｂは、同じタイプで同じ性能のセンサである。したがって、そのセンサ６Ａ，６Ｂが、中間転写ベルト１０上のスケール５をそれぞれ検出して出力する第１の出力信号の波形は、図１６に示すようになる。

そして、この実施例では、センサ６Ａ，６Ｂがそれぞれ出力するパルスの差αの値を一定にするように制御装置７０′が制御することにより、中間転写ベルト１０の実際のベルト速度を等速にするように制御している。
このように、中間転写ベルト１０の駆動制御は、図１等で説明した中間転写ベルト１０のベルト位置を補正制御するだけでなく、中間転写ベルト１０の実際のベルト速度を検出して、その速度変動を等速にする補正制御を行うようにしてもよい。

なお、図１５では異常時制御ループＲ２は、ベルト駆動モータ７に付いている周波数発電機８からの信号を第２の出力信号として制御装置７０′（より詳しくはモータ制御部）にフィードバックするようにした例を示したが、その異常時制御ループＲ２は図６で説明したようにベルト駆動モータ７のモータ軸７ａにエンコーダ３８を取り付け、そのエンコーダ３８からの信号を第２の出力信号として制御装置７０′のモータ制御部にフィードバックするようにしてもよい。
あるいは、図６に合わせて記載したように、中間転写ベルト１０を回動可能に支持する駆動ローラ９の一端側の外周にスリット３９を円周方向に形成すると共に、そのスリット３９を検出するセンサ４１をスリット３９の近傍に設け、そのセンサ４１からの信号を第１の出力信号として制御装置７０′のモータ制御部にフィードバックするようにしてもよい。

この発明は、複数の感光体と回動するベルトを備えた画像形成装置、特にベルト上に２色以上のカラー画像を重ね合わせるカラーの画像形成装置への適用に有用である。

この発明による画像形成装置におけるベルト駆動装置の一例を制御系と共に示す概略構成図である。 同じくそのベルト駆動装置を備えた画像形成装置であるカラー複写機の一例を示す全体構成図である。 ベルト位置検出用のスケールが全周に亘って設けられた中間転写ベルトの一部を示す平面図である。 中間転写ベルトに設けたスケールを読み取るセンサとそのセンサが出力するセンサ出力を示す概略図である。 図２のカラー複写機の中間転写ベルトの位置制御系を示すブロック図である。 ベルト駆動モータのモータ軸にエンコーダを取り付けるようにした例と中間転写ベルトを回動可能に支持する駆動ローラの一端側にスリットを形成するようにした例を説明するための斜視図である。 同じくそのエンコーダからの信号をモータ制御部にフィードバックするようにした例を示すブロック図である。 図６の駆動ローラの一端側に形成したスリットを検出したセンサからの信号をモータ制御部にフィードバックするようにした例を示すブロック図である。 図２のカラー複写機が有する２つのフィードバックループを説明するためのブロック図である。

スケールの目盛の１つに傷がついた状態のときのセンサ出力を説明するための図である。 同じくスケールの目盛の１つにトナーによる汚れができた状態のときのセンサ出力を説明するための図である。 図１のベルト駆動装置が有する制御装置のマイクロコンピュータが行う中間転写ベルトの正規位置制御処理に関するルーチンを示すフロー図である。 スケールの異常な劣化状態を説明するための図である。 図１のベルト駆動装置が有する制御装置のマイクロコンピュータが行う中間転写ベルトの異常時制御処理に関するルーチンを示すフロー図である。 中間転写ベルトに形成したスケールを読み取るセンサを２つ設けたベルト駆動装置の実施例を示す図１と同様な概略構成図である。 同じくその２つのセンサの出力波形を示す波形図である。 従来の直接転写方式の画像形成装置の一例を画像形成部のみ示す構成図である。 従来の間接転写方式の画像形成装置の一例を画像形成部のみ示す構成図である。

符号の説明

５：スケール ５ａ：目盛 ６，６Ａ，６Ｂ，４１：センサ ７：ベルト駆動モータ ７ａ：モータ軸 ８：周波数発電機 １０：中間転写ベルト（無端状のベルト） ２０：ベルト駆動装置 ３８：エンコーダ ３９：スリット ７０：制御装置（ループ切換タイミング制御手段） Ｒ１：正規位置制御ループ Ｒ２：異常時制御ループ

Claims (6)

1. 複数の感光体を備える画像形成装置であって、
   複数の目盛からなるスケールが形成された回動するベルトと、
   前記スケールを読み取って第１の出力信号を出力するセンサと、
   前記ベルトを駆動するモータと、
   前記第１の出力信号に基づいて前記モータの制御を行う第１のフィードバックループと、
   前記モータの回転に基づく第２の出力信号を出力する周波数発電機と、
   前記第２の出力信号に基づいて前記モータの制御を行う第２のフィードバックループと、
   前記第１の出力信号に基づいて前記第１のフィードバックループの異常を判断する異常判断手段と、
   該異常判断手段が前記第１のフィードバックループが異常と判断しない場合は、前記第１のフィードバックループを用いて前記モータの制御を行う制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記異常手段が前記第１のフィードバックループが異常と判断した際には、前記複数の感光体を用いて画像を形成するカラー画像形成中の場合は前記第１のフィードバックループを用いて前記モータの制御を行い、前記複数の感光体のうちの１つのみを用いて画像を形成する単色画像形成中の場合は前記第２のフィードバックループに切り替えて前記モータの制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 複数の感光体を備える画像形成装置であって、
   複数の目盛からなるスケールが形成された回動するベルトと、
   前記スケールを読み取って第１の出力信号を出力するセンサと、
   前記ベルトを駆動するモータと、
   前記第１の出力信号に基づいて前記モータの制御を行う第１のフィードバックループと、
   前記モータのモータ軸に取り付けられ、該モータの回転に基く第２の出力信号を出力するエンコーダと、
   前記第２の出力信号に基づいて前記モータの制御を行う第２のフィードバックループと、
   前記第１の出力信号に基づいて前記第１のフィードバックループの異常を判断する異常判断手段と、
   該異常判断手段が前記第１のフィードバックループが異常と判断しない場合は、前記第１のフィードバックループを用いて前記モータの制御を行う制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記異常手段が前記第１のフィードバックループが異常と判断した際には、前記複数の感光体を用いて画像を形成するカラー画像形成中の場合は前記第１のフィードバックループを用いて前記モータの制御を行い、前記複数の感光体のうちの１つのみを用いて画像を形成する単色画像形成中の場合は前記第２のフィードバックループに切り替えて前記モータの制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 複数の感光体を備える画像形成装置であって、
   複数の目盛からなるスケールが形成された回動するベルトと、
   前記スケールを読み取って第１の出力信号を出力する第１のセンサと、
   前記ベルトを駆動するモータと、
   前記第１の出力信号に基づいて前記モータの制御を行う第１のフィードバックループと、
   前記モータの回転によって回動するローラの外周に円周方向に形成されたスリットを検知して第２の出力信号を出力する第２のセンサと、
   前記第２の出力信号に基づいて前記モータの制御を行う第２のフィードバックループと、
   前記第１の出力信号に基づいて前記第１のフィードバックループの異常を判断する異常判断手段と、
   該異常判断手段が前記第１のフィードバックループが異常と判断しない場合は、前記第１のフィードバックループを用いて前記モータの制御を行う制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記異常手段が前記第１のフィードバックループが異常と判断した際には、前記複数の感光体を用いて画像を形成するカラー画像形成中の場合は前記第１のフィードバックループを用いて前記モータの制御を行い、前記複数の感光体のうちの１つのみを用いて画像を形成する単色画像形成中の場合は前記第２のフィードバックループに切り替えて前記モータの制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記第１のフィードバックループは、前記第１の出力信号から前記ベルトの実際のベルト位置を検出して、その実際のベルト位置に応じて前記モータの制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１のフィードバックループは、前記第１の出力信号から前記ベルトの実際のベルト速度を検出して、その実際のベルト速度に応じて前記モータの制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記第２のフィードバックループで前記モータの制御を行っているときに前記異常判断手段が異常と判断しなくなった場合、カラー画像形成中でなければ前記第１のフィードバックループに切り替えて前記モータの制御を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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