JP4732028B2 - ベルト駆動制御装置、色ずれ検出方法、色ずれ検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

ベルト駆動制御装置、色ずれ検出方法、色ずれ検出装置及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明はベルト駆動制御装置、色ずれ検出方法、色ずれ検出装置及び画像形成装置に関する。
画像形成装置において、例えば特許文献7には、一定のパルスレートで駆動ローラを駆動して転写搬送ベルトを回動させるときに、転写搬送ベルト上のベルトマークによって検知される位置を基準として、既知である転写搬送ベルト全周方向にわたる厚さプロファイルによって発生するであろう速度変動Vhを打ち消すような速度プロファイルを事前に計測し、これに対して変調されたパルスレートで駆動モータ制御信号を生成し、これを元にモータを駆動し、駆動ローラを介して転写搬送ベルトを駆動することにより、最終的な転写搬送ベルトの速度Vbを変動のないものとするものが記載されている。
また、カラー画像形成装置において複数色の画像の位置ずれを検出する色ずれ検出方法は、例えば、特許文献1乃至特許文献5に開示されている。これらの色ずれ検出方法では、転写紙を支持し、複数の感光体ドラムの配列に沿って搬送されて該複数の感光体ドラム上の各色のトナー画像を転写紙に転写させる転写搬送ベルトの、幅方向両端のそれぞれの近くに、各色のトナーマークを所定の配列パターンで形成し、1対の光センサのそれぞれで転写搬送ベルト各端のトナーマークを読取ってその読取り信号に基づいてマーク配列(パターン)の各マークの位置を算出する。そして、各色画像の、副走査方向(転写搬送ベルト移動方向)の基準位置からのずれ量、主走査方向(転写搬送ベルトの幅方向)のずれ量、主走査ラインの有効ライン長のずれ量および主走査ラインのスキューを算出する。
特許文献6には、転写搬送ベルト上にブラックのレジストマーク、イエローのレジストマークを形成するとともにこれらと並行に平行線パターンを形成し、光電センサにより上記レジストマークの各直線部を検出して、それらの検出値からブラックの画像に対するイエローの画像の位置ずれ量を仮に検出し、上記光電センサによるレジストマークの検出結果により速度変動が検出された場合には、上記仮の位置ずれ量をその該当する検出区間の速度変動に基づき補正し、同様な処理をマゼンタ、シアンの位置ずれ量についても実行し、これらの補正した値に基づいてブラックを除く各色の画像の書込位置を補正して色ずれを補正する画像形成装置が記載されている。
特許文献8には、従動ローラの回転角変位又は回転角速度を検出し、その検出結果から、ベルトの周方向の周期的厚さ変動に対応した周波数を有する回転角速度の交流成分を検出し、この交流成分の振幅及び位相に基づいて駆動ローラの回転を制御するベルト駆動方法が記載されている。
特許文献9には、複数のマークセット群のベルト上の配置を360度/マークセット群個数としてベルトの厚さによる変動成分を除去して色ずれ補正精度に悪影響が及ばないようにする色ずれ検出方法が記載されている。
特許第2573855号公報 特開平11−65208号公報 特開平11−102098号公報 特開平11−249380号公報 特開2000−112205号公報 特開平11−231586号公報 特開2000−310897号公報 特開2004−123383号公報 特願2004-161416
カラー画像形成の代表的方法は、複数の感光体上に形成される色の異なるトナー画像を直接的に転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、複数の感光体上に形成される色の異なるトナー画像を中間転写搬送ベルトなどの中間転写体に重ねながら転写させ、しかる後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式がある。複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させ並べて配置することから、タンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー(以下Yという)、マゼンタ(以下Mという)、シアン(以下Cという)、ブラック(以下Kという)の各色に対して静電潜像の形成、現像などの電子写真プロセスを実行させて各色のトナー画像を形成し、この各色のトナー画像を直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式では走行中の中間転写体上に転写する。
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては直接転写搬送ベルトとして、転写紙を支持しながら走行する無端状ベルトを、中間転写方式にあっては、中間転写搬送ベルトとして感光体から画像を受け取り担持する無端状ベルトを採用するのが一般的である。そして、4個の感光体を含む作像ユニットを無端状ベルトの走行方向の一辺に並べて設置する。
上記タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を転写ユニットにより転写媒介体としての転写紙または中間転写搬送ベルトに精度よく重ねて転写することが色ズレの発生を防止する上で重要である。そのため、いずれの転写方式においても直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトの速度変動による色ずれを回避するために、転写ユニットの直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトに従動する複数個の従動軸のうちの一つにエンコーダを取り付け、このエンコーダの回転速度変動に応じて、直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトを駆動する駆動ローラの回転速度をフィードバック制御するのは有効な手段となっている。
ただし、上記の様に直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトの速度変動をフィードバック制御により低減しても、その速度変動を0にする事は難しい。従って、直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトのフィードバック制御を行って直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトの速度変動を少なくしつつ、色ずれ検出装置も合わせて実装することが画質向上には望ましい。
フィードバック制御を実現する最も一般的な方法として、比例制御(PI制御)がある。これは、エンコーダの目標角変位Ref(n)とエンコーダの検出角変位P(n−1)との差から位置偏差e(n)を演算し、その演算結果にローパスフィルタをかけて高周波ノイズを除去するとともに、制御ゲインをかけ、その結果に一定の標準駆動パルス周波数を加えて、駆動ローラに接続されている駆動モータの駆動パルス周波数を制御することで、常にエンコーダが目標角変位で駆動されるように制御する方法である。
実際のフィードバック制御としては、エンコーダの出力パルスの立上りエッジをカウントするエンコーダパルスカウンタと、制御周期(例えば1msなど)毎にカウントする制御周期カウンタを使用し、制御周期(1ms)間に移動する目標角変位の演算結果と、制御周期毎にエンコーダパルスカウンタのカウント値を取得することで得られる検出角変位との差から、位置偏差を取得することができる。
具体的な演算としては、エンコーダが取り付けられている従動軸のローラ径をφ15.615とすると、以下のようになる。
e(n)=θ0*q −θ1*ne 単位:rad
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]:制御周期当たりの移動角度(=2π*V*E-3/l5.565π [rad])
θ1[rad]:エンコーダ1パルス当たりの移動角度(=2π/p [rad])
q:制御周期タイマのカウント値
ne:制御周期毎のエンコーダパルスカウンタのカウント値
ここで、例えば制御周期1msでエンコーダとして分解能が1回転当たり300パルスであるものを使用し、無端状ベルト(直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルト)を162mm/sで移動するようにフィードバック制御をかけた場合を想定すると、以下のようになる。
θ0=2π*162*E-3/l5.615π=0.0207487〔rad〕
θ1=2π/p =2π/300=0.0209439[rad]
以上の演算を制御周期毎に行うことで位置偏差を取得し、フィードバック制御を行う。
しかし、この方法は、微小な無端状ベルトの厚さによって転写紙または中間転写搬送ベルトの搬送速度に変化が生じ、画像が理想位置からずれるという画像品質の低下とともに、複数の記録紙の間で画像に位置変動が発生し、記録紙間の繰り返し画像位置再現性が劣化するという問題があった。
これは、無端状ベルト駆動位置において、無端状ベルトの厚さ方向中央部で無端状ベルトの搬送速度が決定すると仮定した時、無端状ベルトの搬送速度Vは、
V = (R + B/2)×ω ・・・(1)
R:駆動ローラ半径、B:ベルト厚さ、ω:駆動ローラの角速度
となる。しかし、ベルト厚さBが変動すると、図20に示すように駆動ローラ702によって駆動される無端状ベルト701の厚さ実効線の位置が変化する。これは、ベルト駆動実効半径が変化することであり、(1)式の(R + B/2)が変化するため、駆動ローラ702の角速度ωが一定でもベルト701の搬送速度が変化することが分かる。すなわち、駆動ローラ702を角速度一定で回転させても、ベルト701の厚み変動があると、ベルト701の搬送速度は変化する。
図21はベルト駆動搬送系のモデルを示す。ベルト701は駆動ローラ702及び従動ローラ703、704に掛け渡されている。
まず、駆動ローラ702の駆動軸を一定角速度で回転させた時のベルト701の1周にわたる厚さ変動と搬送速度変動について概念的に示したものが図22である。ベルト701の厚い部分が駆動軸に巻き付いていると、図20に示すベルト駆動実効半径が増加してベルト搬送速度が増加する。逆に、ベルト701の薄い部分が駆動軸に巻き付いていると、ベルト搬送速度は低下する。
次に、図23はベルト701が一定搬送速度で搬送されていた時の従動軸でのベルト厚さ変動と、従動ローラ703の従動軸で検出したベルト搬送速度変動を示し、図24は従動ローラ703に取り付けられたエンコーダの主力パルスをカウントするエンコーダパルスカウンタのカウント値の例を示す。ベルト701が理想的に速度変動なく搬送されていても、ベルト701の厚い部分が従動ローラ703の従動軸に巻き付いていると、ベルトの従動実効半径が増加して従動ローラ703の従動軸の回転角速度が低下する。これは、ベルト701の搬送速度低下として検出される。また、ベルト701の薄い部分が従動ローラ703の従動軸に巻き付いていると、従動ローラ703の従動軸の回転角速度は増加して、ベルト搬送速度の増加として検出される。
このようにベルト厚さ変動が存在した場合、エンコーダなどにより従動軸の回転角変位でベルト搬送速度を検出すると、誤検出成分が発生する。そのため、たとえベルト701が一定速度で搬送されていても、ベルト701の厚さ変動により従動軸の回転角変位検出では、あたかもベルト701が速度変動しているように検出されてしまう。このため、従来の従動軸回転角変位でベルト搬送速度を検出するフィードバック制御では、ベルトの厚さ変動による速度変動を制御することができなかった。
このようなベルト厚さ変動によるベルトの速度変動を解決する手法が特許文献7に記載されている。特許文献7記載の手法の特徴は、一定のパルスレートで駆動ローラを駆動するときに、ベルト上のベルトマークによって検知される位置を基準として、既知であるベルト全周方向にわたる厚さプロファイルによって発生するであろう速度変動Vhを打ち消すような速度プロファイルを事前に計測し、これに対して変調されたパルスレートで駆動モータ制御信号を生成し、これを元にモータを駆動し、駆動ローラを介してベルトを駆動することにより、最終的なベルトの速度Vbを変動のないものとするものである。
しかし、特許文献7記載の手法では、速度プロファイルデータは制御周期毎のデータを必要とするため、制御周期を短周期で行う場合は大容量のメモリが必要となり、又制御周期を長周期にするとフィードバック制御自体が十分な効果を得られなくなる問題がある。これは例えばベルト周長が815mmで、ベルト駆動速度が125mm/s、制御周期が1msであった場合には、以下のようにベルト1周あたり6520回の制御が実行される。
815mm /( 125mm/s×1ms) = 6520. 回
又、1ポイント当たりのベルト厚みのデータサイズを16bitで表現しようとすると、以下のように100Kbit以上のメモリが必要となる。
6520回 × 16bit = 104320 bit
そのため、上記制御を実機で行う場合には、新たに速度プロファイルデータを格納するベルト厚みプロファイル格納用メモリを、不揮発性メモリとして用意する必要があり、仮に速度プロファイルデータを圧縮データとして不揮発性メモリに格納し、電源オン時に揮発性メモリに解凍したとしても、大容量のメモリが必要となる。そのため、通常のワークエリアとして使用しているメモリのほかに別途メモリが必要となり、大幅なコストアップとなり現実的でない。
更に特許文献7記載の手法では、ベルトの厚みプロファイルデータとして、ベルトの厚みそのものを計測する必要があり、そのための手段としてレーザ変位計を用いてベルトの厚さを計測している。又、その計測したデータは、製品出荷時もしくはサービスマンにより操作パネル等の入力手段から入力することとしている。
しかしながら、数μmのベルトの厚み変動を計測するには、高精度の計測手段が必要となると共に、計測結果のデータ管理及びデータ量が多いため、入力ミスが発生する恐れがある。
また、色ずれ検出装置においては、上述したように従来の従動軸回転角変位でベルト搬送速度を検出するフィードバック制御ではベルト厚さ変動によるベルトの速度変動を制御することができなかった為に、その変動分が色ずれ補正精度に悪影響を及ぼして画像劣化を引き起こしていた。すなわち、色ずれ補正のためのマークセットがベルトに描かれる時のベルトの速度とそのマークセットを検出する際のベルトの速度と実際に画像をベルトに描画する際のベルトの速度が異なってしまい、それが色ずれに至っていた。また、特許文献9記載の色ずれ検出方法に見られるように、複数のマークセット群の配置を360度/マークセット群個数としてベルト厚さ変動成分を除去して色ずれ補正精度に悪影響が及ばないようにしたりしていた。ただし、この場合はマークセットの全群の長さが長くなり、色ずれ補正時間が多少長くなったり、トナー消費が多少増えたりする事もあった。
また、色ずれ検出補正の実行タイミングが操作パネルからの指示による実行タイミングもしくは自動実行タイミングのいずれか一方だけしかできないと顧客が所望する画像品質を所望するタイミングで提供できないこともあった。
また、ベルトの厚みは、殆どの場合正弦波状の特性となっているため、外部治具などで高分解能な計測が可能な場合、外部治具でベルトの厚みの計測結果から従動軸回転角変位検出誤差のベルトマークを基準とする位相と最大振幅を算出して不揮発メモリに格納し、これを制御パラメータとして、実機上の操作パネルから入力することで、ベルト駆動モータのフィードバック制御を実現することも可能である。しかし、不揮発メモリに格納される位相と最大振幅値の算出が手動実行もしくは自動実行のいずれか一方だけしかできないと顧客が所望する画像品質を所望するタイミングで提供できないこともあった。特にベルトの経時変化により検出角変位誤差の位相・最大振幅値が変化してしまった際に、上記算出を行わないと色ずれ検出補正が逆に色ずれを悪化させてしまっていた。
本発明の目的は、ベルトの厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を安価な手法で行うことができ、色ずれ補正精度を向上させることができるベルト駆動制御装置、色ずれ検出方法、色ずれ検出装置及び画像形成装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、顧客が所望する画像品質を所望するタイミングで提供できる画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、無端状のベルトと、このベルトを回転させるベルト駆動手段と、前記ベルトに従動する少なくとも1つの従動ローラと、この従動ローラに取り付けられたエンコーダとを有していて、単位時間当たりの前記エンコーダの角変位量が一定となるように制御目標値を設定し、前記ベルト駆動手段の角変位量が前記制御目標値と同一となるように前記ベルト駆動手段を制御するベルト駆動制御装置において、前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、このマーク検出手段の出力信号を用いて前記ベルトの厚み変動で発生する前記エンコーダの検出角変位誤差を検出する検出角変位誤差検出手段と、該検出角変位誤差検出手段から得られる前記エンコーダの検出角変位誤差からその前記マークまでの位相と最大振幅を算出する第1の算出手段と、該第1の算出手段の算出結果が格納される不揮発性メモリと、電源オン時に、前記不揮発性メモリに格納された前記位相と前記最大振幅とを用いて、SIN関数もしくは近似式によって前記ベルトの一周期分の厚さ変動に対応した検出角変位誤差データを算出する第2の算出手段と、前記第2の算出手段によって算出された前記検出角変位誤差データが格納される揮発性メモリと、を有し、前記検出角変位誤差データが前記揮発性メモリに格納された後、前記ベルトを駆動する時に、前記マーク検出手段が前記マークを検知したタイミングに応じて、前記検出角変位誤差データを前記揮発性メモリから読み出して、前記制御目標値に読み出した前記検出角変位誤差データを加算して前記ベルト駆動手段を駆動制御するものである。
請求項2に係る発明は、請求項1記載のベルト駆動制御装置を像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、像担持体駆動系によって前記像担持体を回転させて転写駆動系により前記転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置の色ずれ検出方法において、前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成し、この複数のマークセットの各マークをセンサで検出して前記画像のずれ量を検出し、前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
1.基準色と他の色のマーク間隔
2.同色のマーク間隔
3.マークセット間の間隔
を、前記像担持体駆動系及び前記ベルト駆動系により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上を有する合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が前記複数色の画像のずれの補正可能な範囲以下となるように設定することを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1記載のベルト駆動制御装置を像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、像担持体駆動系によって前記像担持体を回転させて転写駆動系により前記転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置の色ずれ検出方法において、前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成し、この複数のマークセットの各マークをセンサで検出して前記画像のずれ量を検出し、前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
1.基準色と他の色のマーク間隔
2.同色のマーク間隔
3.マークセット間の間隔
を、前記像担持体駆動系及び前記ベルトにより発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上を有する合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が20μm以下となるように設定することを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1記載のベルト駆動制御装置を像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、像担持体駆動系によって前記像担持体を回転させて転写駆動系により前記転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置の色ずれ検出装置において、前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成するテストパターン形成手段と、前記複数のマークセットの各マークを検出するセンサと、このセンサの出力信号から前記画像のずれ量を検出する画像ずれ量検出手段とを有し、前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
1.基準色と他の色のマーク間隔
2.同色のマーク間隔
3.マークセット間の間隔
を、前記像担持体駆動系及び前記ベルト駆動系により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上を有する合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が前記複数色の画像のずれの補正可能な範囲以下となるように設定するものである。
請求項5に係る発明は、請求項1記載のベルト駆動制御装置を像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、像担持体駆動系によって前記像担持体を回転させて転写駆動系により前記転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置の色ずれ検出装置において、前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成するテストパターン形成手段と、前記複数のマークセットの各マークを検出するセンサと、このセンサの出力信号から前記画像のずれ量を検出する画像ずれ量検出手段とを有し、前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、1.基準色と他の色のマーク間隔
2.同色のマーク間隔
3.マークセット間の間隔
を、前記像担持体駆動系及び前記ベルトにより発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上を有する合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が20μm以下となるように設定するものである。
請求項6に係る発明は、請求項2または3記載の色ずれ検出方法において、前記マーク検出手段の検出信号を所定のピッチでデジタルデータに変換して、走査位置を特定してメモリに格納し、このメモリ上の、走査位置が隣接して特定の検出信号変化領域に属するデータ群の走査位置に基づいて前記各マークの分布情報を生成することを特徴とする。
請求項7に係る発明は、請求項4または5記載の色ずれ検出装置において、前記画像ずれ量検出手段は前記マーク検出手段の検出信号を所定のピッチでデジタルデータに変換して、走査位置を特定してメモリに格納し、このメモリ上の、走査位置が隣接して特定の検出信号変化領域に属するデータ群の走査位置に基づいて前記各マークの分布情報を生成するものである。
請求項8に係る発明は、請求項1記載のベルト駆動制御装置において、前記第2の算出手段によって、電源オン時に、前記不揮発性メモリに格納された前記位相と前記最大振幅とを用いて、SIN関数もしくは近似式によって算出された前記ベルトの一周期分の厚さ変動に対応した前記検出角変位誤差データを揮発性メモリに格納する時に、該検出角変位誤差データを間引いて前記揮発性メモリに格納することで前記揮発性メモリのメモリ容量を削減するものである。
請求項9に係る発明は、請求項1または8記載のベルト駆動制御装置において、前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている前記検出角変位誤差データを参照し、前記制御目標値に前記検出角変位誤差データを加算して前記ベルト駆動手段を駆動制御する時に、前記ベルト駆動手段の制御開始時には前記検出角変位誤差データをゼロから開始させることで、前記ベルト駆動手段の制御開始時の前記制御目標値の過渡変動を補正するものである。
請求項10に係る発明は、請求項1、8または9記載のベルト駆動制御装置において、前記不揮発性メモリに格納する値は、操作パネルから入力されるものである。
請求項11に係る発明は、請求項2、3または6記載の色ずれ検出方法において、前記不揮発性メモリに格納する値は、操作パネルから入力することを特徴とする。
請求項12に係る発明は、請求項1、8、9または10記載のベルト駆動制御装置を前記像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、請求項2、3、6または11記載の色ずれ検出方法にて色ずれを検出するものである。
請求項13に係る発明は、請求項12記載の画像形成装置であって4連タンデム方式であるものである。
請求項14に係る発明は、請求項12または13記載の画像形成装置において、前記ベルトは、中間転写搬送ベルトもしくは直接転写搬送ベルトであるものである。
請求項15に係る発明は、請求項12、13または14記載の画像形成装置において、請求項1記載の前記不揮発メモリに格納される前記位相と前記最大振幅値の算出実行は、操作パネルもしくは当該画像形成装置が接続されているパーソナルコンピュータより命令できるものである。
請求項16に係る発明は、請求項12、13、14または15記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の実行は、操作パネルもしくは当該画像形成装置が接続されているパーソナルコンピュータより命令される手動実行と、当該画像形成装置の決まった仕様に基づき行われる自動実行とを有するものである。
請求項17に係る発明は、請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、当該画像形成装置内の定着温度が所定温度未満または電源がオンした際とするものである。
請求項18に係る発明は、請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、当該画像形成装置内の潜像形成ユニットまたは現像ユニットが交換された際とするものである。
請求項19に係る発明は、請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、画像形成枚数が所定枚数に達した際とするものである。
請求項20に係る発明は、請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、当該画像形成装置内の温度が所定温度上昇した際とするものである。
請求項21に係る発明は、請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、前記不揮発メモリに格納される前記位相と前記最大振幅値の算出実行後とするものである。
請求項22に係る発明は、請求項15記載の画像形成装置において、前記不揮発メモリに格納される前記位相と前記最大振幅値の算出の自動実行タイミングは、当該画像形成装置の停止時間が所定時間経過した際とするものである。
本発明によれば、ベルト厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を安価な手法で行うことができ、色ずれ補正精度を向上させることができ、さらに顧客が所望する画像品質を所望するタイミングで提供できる。
本発明を画像形成装置である電子写真方式の直接転写方式によるカラーレーザプリンタ(以下「レーザプリンタ」という)に適用した一つの実施形態について図1、図2を用いて説明する。
図1は、本実施形態のレーザプリンタを示す。このレーザプリンタは、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像を形成するための4組のトナー像形成部1Y、1M、1C、1K(以下、各符号の添字Y、M、C、Kは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す)が、転写紙100の移動方向(図中の矢印Aに沿って直接転写搬送ベルトとしての無端状ベルト60が走行する方向)における上流側から順に配置されている。このトナー像形成部1Y、1M、1C、1Kは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kと、現像ユニット13とを備えている。各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの配置は、各感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kの回転軸が平行になるように、且つ、転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように設定されている。
本レーザプリンタは、上記トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの他に、露光手段としての光書込ユニット2、給紙カセット3,4、レジストローラ対5、転写紙100を担持して各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの転写位置を通過するように搬送する直接転写搬送ベルト60を有する転写ユニット6、ベルト定着方式の定着ユニット7、排紙トレイ8等を備えている。また、手差しトレイMF、トナー補給容器TCを備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースSの中に備えている。
各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kでは、感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kは、図示しない回転駆動部により回転駆動され、帯電手段としての帯電ローラ12により一様に帯電された後、光書込ユニット2によりY,M,C,Kの各色の画像データによりそれぞれ変調された複数のレーザ光で露光されて静電潜像が形成される。
光書込ユニット2は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を備え、Y,M,C,Kの各色の画像データによりそれぞれ変調された複数のレーザ光を各感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kの表面にそれぞれ走査しながら照射する。感光体ドラム11Y、11M、11C、11K上の静電潜像は、現像装置13により現像されてY,M,C,Kの各色のトナー像となる。この感光体ドラム11Y、11M、11C、11K上の各色のトナー像は描く転写位置で転写搬送ベルト60上の転写紙100へ転写ユニット6による転写電界で転写され、その後で感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kがクリーニング装置14によりクリーニングされ、更に除電器により除電されて次の静電潜像の形成に備える。
図2は、上記転写ユニット6の構成を示す。この転写ユニット6で使用した転写搬送ベルト60は、体積抵抗率が10〜1011Ωcmである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はPVDF(ポリフッ化ビニリデン)である。この転写搬送ベルト60は、各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kに接触対向する各転写位置を通過するように支持ローラ61〜68に掛け回されている。
これらの支持ローラ61〜68のうちの転写紙移動方向上流側の入口ローラ61は、電源80aから所定電圧が印加された静電吸着ローラ80と対向するように転写搬送ベルト60の外周面に当接するように配置されている。この2つのローラ61,80の間を通過して帯電される転写紙100は転写搬送ベルト60上に静電吸着される。ローラ63は、転写搬送ベルト60を摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて矢印方向に回転駆動される。
トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kに対向して転写搬送ベルト60の裏面に接触するように、転写バイアス印加部材67Y、67M、67C、67Kが設けられている。これらの転写バイアス印加部材67Y、67M、67C、67Kは、スポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源9Y、9M、9C、9Kからローラ心金に転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト60に転写電荷が付与され、各転写位置において転写搬送ベルト60と感光体ドラム11Y、11M、11C、11K表面との各間に所定強度の転写電界が形成される。また、転写が行なわれる領域での転写紙と感光体ドラム11Y、11M、11C、11Kとの接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ68が設けられている。
転写バイアス印加部材67Y、67M、67Cとその近傍に配置されるバックアップローラ68は、回転可能に揺動ブラケット93に一体的に保持され、回動軸94を中心として回動が可能である。この転写バイアス印加部材67Y、67M、67Cとバックアップローラ68は、カム軸97に固定されたカム96が矢印の方向に回動することで時計方向に回動する。入り口ローラ61と吸着ローラ80は、一体的に入口ローラブラケット90に支持され、軸91を回動中心として、図2の状態から時計方向に回動可能である。揺動ブラケット93に設けた穴95と、入り口ローラブラケット90に固植されたピン92が係合しており、入り口ローラ61と吸着ローラ80は揺動ブラケット93の回動と連動して回動する。これらのブラケット90、93の時計方向の回動により、バイアス印加部材67Y、67M、67Cとバックアップローラ68は感光体ドラム11Y,11M,11Cから離され、入口ローラ61と吸着ローラ80も下方に移動する。これにより、ブラックのみの画像の形成時に感光体11Y,11M,11Cと転写搬送ベルト60の接触を避けることが可能となっている。
一方、転写バイアス印加部材67Kとその隣のバックアップローラ68は、出口ブラケット98に回転可能に支持され、出口ローラ62と同軸の軸99を中心として回動可能になっている。転写ユニット6を当該レーザプリンタの本体に対して着脱する際に、図示していないハンドルの操作により転写バイアス印加部材67Kとその隣のバックアップローラ68を時計方向に回動させてブラック画像形成用の感光体11Kから離間させるようになっている。
駆動ローラ63に巻き付けられた転写搬送ベルト60の外周面にはブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置85が接触するように配置され、このクリーニング装置85により転写搬送ベルト60上に付着したトナー等の異物が除去される。
転写搬送ベルト60の走行方向で駆動ローラ63より下流には、転写搬送ベルト60の外周面を押し込む方向にローラ64が設けられ、転写搬送ベルト60の駆動ローラ83への巻き付け角を確保している。転写搬送ベルト60のループ内におけるローラ64より更に下流には、押圧部材としてのばね69でベルトにテンションを与えるテンションローラ65が設けられている。
図1中の一点鎖線は、転写紙100の搬送経路を示している。給紙カセット3、4あるいは手差しトレイMFから給送された転写紙100は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対5が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対5により所定のタイミングで送出された転写紙100は、転写搬送ベルト60により担持され、各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kに向けて搬送されてトナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの各転写ニップを通過する。
各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの感光体ドラム11Y、11M、11C、11K上に形成された各色のトナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙100に重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙100上に転写される。この各色トナー像の重ね合わせ転写により、転写紙100上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙100は、定着ユニット7でフルカラートナー像が定着された後、切換ガイドGの回動姿勢に対応して、第1の排紙方向Bまたは第2の排紙方向Cに向かう。転写紙100は、第1の排紙方向Bから排紙トレイ8上に排出される場合には画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態で排紙トレイ8にスタックされる。一方、転写紙100は、第2の排紙方向Cに排出される場合には、図示していない別の後処理装置(ソータ、綴じ装置など)に向け搬送され、またはスイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対5に搬送される。
このタンデム方式のレーザプリンタでは、各色のトナー画像を精度よく重ねることが色ズレの発生を防止する上で重要である。しかしながら、転写ユニット6で使用している駆動ローラ63、入り口ローラ61、出口ローラ99、転写搬送ベルト60は部品製造時に数十μm単位の製造誤差が発生する。この誤差により各部品が一回転する時に発生する変動成分が転写搬送ベルト60上に伝達され、転写紙100の搬送速度が変動することで、各感光ドラム11Y,11M,11C,11K上のトナーが転写紙100に転写されるタイミングに微妙なずれが生じ、副走査方向に色ずれが発生してしまう。特に本実施形態のように1200×1200DPI等の微小ドットで画像を形成する装置では、数μmのタイミングのずれが色ずれとして目立ってしまう。
本実施形態では、右下ローラ66の軸上にエンコーダを取り付け、このエンコーダの回転速度を検出して駆動ローラ63の回転をフィードバック制御することで転写搬送ベルト60を一定速度で走行するようにしている。
図3は転写ユニット6の主要部品の構成を示す。駆動ローラ63は、タイミングベルト303を通して転写駆動モータ302の駆動ギアと接続され、駆動モータ302が回転駆動されることで駆動モータ302の駆動速度に比例した速度で回転する。駆動ローラ63が回転することによって転写搬送ベルト60が駆動され、転写搬送ベルト60が駆動されることによって右下ローラ66が転写搬送ベルト60に従動して回転する。本実施形態では、右下ローラ66の軸上にエンコーダ301が配置され、右下ローラ66の回転速度をエンコーダ301で検出することで駆動モータ302の速度制御を行っている。これは、前述したように転写搬送ベルト60の速度変動で色ずれが発生するので、転写搬送ベルト60の速度変動を最小限とするために行っている。
図4は右下ローラ66とエンコーダ301の詳細を示す。エンコーダ301はディスク401、発光素子402、受光素子403、圧入ブッシュ404、405から構成されている。ディスク401は右下ローラ66の軸上に圧入ブッシュ404、405を圧入することで固定され、右下ローラ66の回転と同時に回転するようになっている。又、ディスク401は、円周方向に数百単位の分解能で光を透過するスリットを有し、その両側に発光素子402と受光素子403を配置されて発光素子402からの光をディスク401のスリットを介して受光素子403で受光することで、右下ローラ66の回転量に応じてパルス状のON/OFF信号を得ている。このパルス状のON/OFF信号を用いて右下ローラ66の移動角(以下角変位と称す)を検出することで、駆動モータ302の駆動量を制御している。
転写搬送ベルト60の表面の非画像形成領域には転写搬送ベルト60の基準位置を管理するためのマーク304が取り付けられており、その近傍に取り付けられているセンサ305で、マーク304の有無を検出している。これは、後述する様に転写搬送ベルト60の厚みムラによって、右下ローラ66の実行駆動半径が変化してしまい、実際は転写搬送ベルト66の速度が一定であるにもかかわらず、エンコーダ301が速度変動しているように検出してしまうのを防止するためであり、あらかじめ計測しておいた転写搬送ベルト60のベルト厚み変動で生じる検出角変位誤差を制御目標値に加算し、その加算結果を制御目標値として転写搬送モータ302のフィードバック制御をすることで、ベルト60を一定速度で搬送させる。このときの実際のベルト60の位置と検出角変位誤差の位置を対応させるためにマーク304を取り付けている。
フィードバック制御の比例制御演算では、前述したように制御周期毎の目標角変位と検出角変位の差に制御ゲインをかけて、駆動モータ302の駆動速度を制御するため、前記ベルト厚みによる検出角変位誤差が大きいと、より増幅して駆動モータ302を駆動してしまう。そのため、ベルト厚み量によって転写搬送ベルト60の速度変動が発生し、色ずれが発生する。
つまり、前述したように、駆動モータを一定速度で駆動した時に、転写搬送ベルトが理想的に速度変動なく搬送されていても、ベルトの厚い部分が従動軸に巻き付いていると、ベルトの従動実効半径が増加して、一定時間あたりの従動軸の回転角変位量が低下し、これがベルト搬送速度低下として検出される。また、ベルトの薄い部分が従動軸に巻き付いていると、従動軸の回転角変位量が増加し、これがベルト搬送速度の増加として検出される。
これは、駆動モータ302を一定速度で駆動した時の挙動を示しているが、逆を言い換えるとエンコーダ301のパルスをカウントしたカウント値を一定タイミングでサンプリングした結果が図5(c)のようになると、右下ローラ66は一定速度で回転していることになる。そのため、本実施形態では、図5(a)に示すように、制御周期毎の目標角変位を生成し、目標角変位のようにエンコーダ301が制御されることで、ベルト60の速度を一定にすることを特徴としている。
これはμm単位の実際の転写搬送ベルト60の厚みを計測してそれを制御パラメータとするのではなく、ベルト60の厚みの影響で発生するrad単位のエンコーダ301の検出角変位誤差を制御パラメータとしている。
前記のように駆動モータ302を一定速度で駆動した時のエンコーダ301の出力結果から制御パラメータを生成するので、実機でも制御パラメータを生成することが可能であるため、ベルト60の厚みを計測するための計測装置が必要なく、非常に安価に構成することが可能となる。
又、後述するようにベルト60の厚みは、殆どの場合正弦波状の特性となっているため、外部治具などで高分解能な計測が可能な場合、外部治具で計測結果からベルトマーク304での位相と最大振幅を算出し、これを上記制御パラメータとして、実機上の操作パネルから入力することで、駆動モータ302のフィードバック制御を実現することも可能である。
尚、実際のエンコーダ301の出力結果には、ベルト60の厚みによる検出角変位誤差だけではなく、駆動ローラ63及びその他の構成要素の変動・回転偏芯成分が重畳して出力される。そのため、その中から従動ローラ66の影響成分のみを抽出する処理が行われ、その抽出した結果を検出角変位誤差の制御パラメータとしている。
図5(b)は、本発明の実施形態において回転体駆動方法としてのベルト駆動制御方法を実施するための回転体駆動装置としてのベルト駆動制御装置を示す。以下、本実施形態のベルト駆動制御装置について説明する。
図5において、エンコーダ301の目標角変位Ref(n)とエンコーダ301の検出角変位P(n−1)との差e(n)は、制御コントローラ部501に入力される。この制御コントローラ部501は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ502と、比例要素(ゲインKp)503とで構成されている。制御コントローラ部501では、転写駆動モータ302の駆動に用いる標準駆動パルス(定常駆動パルス)周波数に対する補正量が求められ、演算部504に与えられる。演算部504では、一定の標準駆動パルス周波数Refp_c(Rfpc)に上記補正量が加えられ、駆動パルス周波数f(n)が決定される。
又、目標角変位Ref(n)は、転写搬送ベルト60の厚さ変動で生じる検出角変位誤差を加算した制御目標値が生成され、この制御目標値とエンコーダ301の検出角変位P(n−1)との差e(n)をとることで、その差分の変位量の演算を行う。尚、転写搬送ベルト60の厚さ変動で生じる検出角変位誤差の加算は、転写搬送ベルト60の回転によって検出されるマークセンサ305の出力のタイミングに応じて、周期的に繰り返されるように行われる。パルス出力器505は、演算部504から出力されたパルス状の制御信号に基づいて動作して転写駆動モータ302にパルス状の駆動電圧を印加し、転写駆動モータ302を演算部504から出力される所定の駆動周波数で駆動制御する。
図6は、本実施形態における転写駆動モータ302の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示す。この制御系は、エンコーダ301の出力信号に基づいて転写駆動モータ302の駆動パルスをデジタル制御する制御系である。この制御系は、CPU601、RAM602、ROM603、IO制御部604、転写モータI/F部606、ドライバ607、検出用IO部(検出IO部)608から構成されている。
CPU601は、外部装置610から入力される画像データの受信及び制御コマンドの送受信制御をはじめ、本レーザプリンタ全体の制御を行っている。ワーク用として用いるRAM601及びプログラムを格納するROM603、IO制御部604は、バスを介して相互に接続され、CPU601からの指示によりデータのリードライト処理及び各負荷を駆動するモータ、クラッチ、ソレノイド、センサ等605の制御など各種の動作を実行する。
転写モータIF部606は、CPU601からの駆動指令により、ドライバ607(上記パルス出力器505に相当)を介して転写駆動モータ302に対して駆動パルス信号の駆動周波数を指令する指令信号を出力する。この周波数に応じて転写モータ302が回転駆動されるため、転写駆動モータ302の駆動速度制御の可変が可能となる。エンコーダ305の出力信号は、検出用IO部608に入力される。検出用IO部608は、エンコーダ305の出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。検出用IO部608では、エンコーダ305の出力パルスを計数するカウンタを備え、このカウンタのカウントした数値に、あらかじめ定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて右下ローラ66(ディスク401)の軸の角変位に対応するデジタル数値に変換する。このディスク401の角変位に対応するデジタル数値の信号は、バスを介してCPU601に送られる。
転写モータIF部606は、CPU601から送られてきた駆動周波数の指令信号に基づいて、当該駆動周波数を有するパルス状の制御信号を生成する。ドライバ607は、パワー半導体素子(例えばトランジスタ)等で構成されている。このドライバ607は、転写モータIF部606から出力されたパルス状の制御信号に基づいて動作し、転写駆動モータ302にパルス状の駆動電圧を印加する。この結果、転写駆動モータ302は、CPU601から出力される所定の駆動周波数で駆動制御される。これにより、ディスク401の角変位が目標角変位に従うように転写駆動モータ302が追値制御され、右下ローラ66が所定の角速度で等角速度回転する。ディスク401の角変位は、エンコーダ301と検出用IO部608により検出され、CPU601に取り込まれて上記制御が繰り返される。
RAM602は、ROM603に格納されているプログラムを実行する際のワークエリアとして使用される機能の他に、CPU601にてマークセンサ305、エンコーダ301の出力に基づいて事前に計測しておいた、転写搬送ベルト60の厚さ変動に対応した、ベルトマーク304からのベルト60一周分の検出角変位誤差データが格納される。尚、RAM602は揮発性メモリであるため、CPU601は図示しないEEPROMなどの不揮発性メモリに、マークセンサ305、エンコーダ301の出力から求めた図7のような当該ベルト60の厚さ変動に対応した検出角変位誤差(または操作パネルあるいは当該レーザプリンタが接続されているパーソナルコンピュータ(以下パソコンという)より入力(命令)された検出角変位誤差)の位相・振幅パラメータ(検出角変位誤差のマーク304までの位相と最大振幅のデータ)を格納しておき、電源オン時もしくは転写駆動モータ302の起動時にSIN関数もしくは近似式を用いて、ベルト60の一周期分の厚さ変動に対応した検出角変位誤差データを算出してRAM602上に展開する。
実際のベルト60の厚みは、その製造工程に左右される要素が大きいが、殆どの場合SIN状となっていて、特にベルト1周分の全ての検出角変位誤差データを持っておく必要もなく、CPU601は計測時にベルト60の厚さ変動に対応した検出角変位誤差の基準位置(マーク304の位置)からの位相と振幅を算出し、このデータからエンコーダ305の検出角変位誤差データを算出しても十分に同等のデータとして扱える。
そのため、制御周期毎の検出角変位誤差データを不揮発性メモリに格納しておく必要がなく、上記位相・振幅パラメータのみでベルト厚みによる検出角変位誤差データを生成するため、揮発性メモリのみのエリアだけ用意すれば制御可能となる。CPU601によるベルト60の厚みによる検出角変位誤差データの生成は、電源オン時もしくは転写駆動モータ302起動時に以下の演算式によって生成される。
Δθ[rad]:右下ローラ66の従動軸の回転角速度変動値〔=b*sin(2*π*ft+τ)〕
CPU601は上記Δθを不揮発性メモリの値よりベルトマーク304からの制御時間に応じて演算し、揮発性メモリであるRAM602に順次に格納する。
実際に転写モータ302を駆動する時には、CPU601はベルトマーク検知センサ305がベルトマーク304を検知したタイミングに応じて、RAM602の参照アドレスを切り替えてRAM602から検出角変位誤差データを読み出す。CPU601はその読み出したデータを、前述の制御目標角変位に加算することで、ベルト厚みの影響を受けずにフィードバック制御を行う。
又、ベルト60の厚みによる速度変動のピーク値のみ下げる場合には、制御周期毎のベルト60の厚みによる検出角変位誤差データは必要ない。そのため、メモリエリアを削減するには、CPU601は、例えば図18(または図19)に示すようにベルト60の1周当たり50(または100あるいは20)ポイント程度の制御目標プロファイルデータを生成し、各ポイントに転写搬送ベルト60が到達した時にその厚みプロファイルデータを更新することでも、ベルト60の厚みによる速度変動のピーク値を十分に低下させることは可能である。
図8、図9は本制御を実現する上でのタイミングチャートを示す。まず、検出用IO部608は、エンコーダパルスカウンタ1のカウント値をエンコーダ301の出力パルスのA相出力の立上りエッジによりインクリメントする。また、本制御の制御周期は1msであり、検出用IO部608は、制御周期タイマによりCPU601への割込みをかける毎に制御周期タイマカウンタのカウント値をインクリメントする。検出用IO部608は、制御周期タイマのスタートを、駆動モータ302のスルーアップおよびセトリング終了後に初めてエンコーダ301の出力パルスの立上りエッジを検出した時点で行い、かつ制御周期タイマカウンタのカウント値をリセットする。
また、検出用IO部608は、制御周期タイマによるCPU601への割込みをかける毎に、エンコーダパルスカウンタ1のカウント値:neの取得および制御周期タイマカウンタのカウント値:qの取得およびインクリメントを行う。又、検出用IO部608は、エンコーダパルスカウンタ2をエンコーダパルスカウンタ1と同様に、エンコーダ301の出力パルスのA相出力の立上りエッジによりインクリメントし、ベルトマークセンサ305からマーク検出信号が入力された時の最初のエンコーダ301の出力パルスの立ち上がりエッジでリセットする。そのため、エンコーダパルスカウンタ2は実質的にベルト60上のマーク304からの移動距離をカウントし、このカウント値に応じてベルト60の一周分の制御目標プロファイルのデータが格納されるRAM602の参照アドレスを切り替える。
CPU601は、検出用IO部608の各カウンタのカウント値をもとに、次に示すようにベルト60の位置偏差の演算を行う。
e(n)=θ0*q +(Δθ−Δθ0)−θ1*ne 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]当たりの移動角度(=2π*V*E-3/lπ[rad])
Δθ[rad]:右下ローラ66の従動軸の回転角速度変動値〔=b*sin(2*π*ft+τ)〕(テーブル参照値)
Δθ0[rad]:駆動モータ302起動後の最初に取得するΔθ値
θ1[rad]:エンコーダ301の1パルス当たりの移動角度(=2π/p [rad])
q:制御周期タイマのカウント値
V:ベルト線速[mm/s]
l:右下ローラ66の径〔mm〕
b:ベルト60の厚みで変動する振幅〔rad〕
τ:ベルト60の厚み変動のベルトマーク304での位相〔rad〕
f:ベルト60の厚み変動の周期〔Hz〕
本実施形態においては、エンコーダ301の取り付けてある従動ローラ66の径はφ15.515[mm]であり、かつ、ベルト60の厚みは0.1[mm]である。従動ローラ66はベルト60による摩擦により回転駆動されるが、実質的にベルト60の厚みの約1/2の厚みが従動ローラ66を回転させる際の芯線であるとすると、ベルト60駆動実効半径lは
l=15.515+0.1=15.615[mm]となる。また、本実施形態では、エンコーダ301の分解能pは、エンコーダ301の1回転当たり300パルスのものとする。
又、本実施形態では、CPU601は、駆動モータ302起動後の最初に取得するΔθ値をΔθ0とし、算定式“(Δθ−Δθ0)”でΔθから駆動モータ302起動後の最初に取得したΔθ0を減算することで、図25に示すようにフィードバック制御開始時の急激な速度変動を緩和させている。尚、CPU601は、Δθ0としては、転写モータ302回転中には同じ値を使用し、転写モータ302起動ごとに更新する。
次に、CPU601は、ベルト60の急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算した位置偏差に対して以下の仕様のフィルタ演算を図5に示す位置コントローラ部501のフィルタ502で行う。
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
本フィルタ演算のブロック図を図10に示し、そのフィルタ係数一覧を図11に示す。本フィルタは、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
CPU601は、以下のプログラム演算をフィードバック制御実行中に制御周期タイマによる割込みがかかるたびに行う。
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)
図12は本フィルタの振幅特性を示し、図13は本フィルタの位相特性を示す。
次に、CPU601は、制御対象に対する制御量を求める。CPU601は、図5に示すように、まず位置コントローラ部501の比例要素503でのPID制御では、
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 ・・・(2)
ここで、(2)式を双一次変換(S=(2/T) * (1−Z-1)/(1+Z-1) )すると、次式を得る。
G(Z)=(b0+b1*Z-1+b2*Z-2)/(1−a1*Z-1−a2*Z-2)・・・(3)
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
(3)式をブロック図として表すと、図14に示すようになる。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14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(PID制御の一般式)のようになる。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

w(n)=a1 *w(n−1)+a2*w(n−2)+e'(n) ・・・(4)
f(n)=b0*w(n)+b1*w(n−1)+b2*w(n−2)・・・(5)
今、位置コントローラ501の比例要素503での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14における各係数は以下のようになり、(4)、(5)式は(6)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) ・・・(6)
また、F0(S)に対応する離散データ:f0(n)は、本実施形態の場合一定であり、
f0(n)=6105[Hz]
である。よって、転写駆動モータ302に対して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)+6105 [Hz]・・・(7)
図15はエンコーダパルスカウンタ1の動作フローチャートを示す。
まず、検出用IO部608は、エンコーダ301からのパルス入力が転写駆動モータ302のスルーアップ及びセトリング後の最初のパルス入力であるか否かを判定し(ステップ:STEP1)、それが肯定の判定(YES)ならば、エンコーダパルスカウンタ1をゼロにクリアし(STEP2)、制御周期カウンタをゼロにクリアし(STEP3)、制御周期タイマによる割込みを許可し(STEP4)、制御周期タイマをスタートし(STEP5)、リターンする。また、検出用IO部608は、STEP1の判定が否定の判断(NO)であった場合には、エンコーダパルスカウンタ1をインクリメントし(STEP6)、リターンする。
図16はエンコーダパルスカウンタ2の動作フローチャートを示す。
まず、検出用IO部608は、エンコーダ301からのパルスが入力した時に、ベルトマークセンサ305の出力が高レベルHから低レベルLになったか否かを判定し(STEP1)、YESならばエンコーダパルスカウンタ2をゼロにクリアする(STEP2)。又、検出用IO部608は、STEP1の判定でNOであった場合、エンコーダパルスカウンタ2をインクリメントし(STEP3)、リターンする。
図17は上記制御周期タイマによる割込み処理のフローチャートを示す。
検出用IO部608は、まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし(STEP1)、次いでエンコーダパルスカウント値:neを取得する(STEP2)。検出用IO部608は、更にエンコーダパルスカウント値:neによりテーブルデータを参照してΔθの値を取得し(STEP3)、テーブル参照アドレスをインクリメントする(STEP4)。検出用IO部608は、これらの値を用いて、上述のように位置偏差を求める演算を行い(STEP5)、この演算で得られた位置偏差に対してフィルタ演算を上述のように行い(STEP6)、フィルタ演算の結果をもとに制御量の演算(比例演算)を上述のように行い(STEP7)、実際に転写駆動モータ302としてのステッピングモータの駆動パルスの周波数を変更し(STEP8)、リターンする。
以上の制御によって、ベルト60の厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を、安価な手法で行うことが可能となる。
次に、本実施形態において色ずれ検出補正方法を実施するための色ずれ検出補正装置について説明する。
図26に示すように、「色合わせ」を実施する時には、本実施形態の転写搬送ベルト60上にテストパターンが形成される。すなわち、転写搬送ベルト60の移動方向と直交する幅方向xの後端部(リア)には、ブラック(Bk)のスタートマークMsrを先頭に、マークピッチdの4ピッチ分4dの空きの後に、8セットのマークセットMtr1〜Mtr8が、転写搬送ベルト60の1周長以内に、セットピッチ(定ピッチ)7d+A+cで順次に形成される。
このレーザプリンタでは、リア側テストパターンとしては、スタートマークMsrと8セットのマークセットMtr1〜Mtr8が転写搬送ベルト60のリアの1周長以内に形成され、スタートマークMsrと8セットのマークセットMtr1〜Mtr8は合計65個のマークからなる。
第1マークセットMtr1は、主走査方向x(転写搬送ベルト60の幅方向)に平行なマーク群からなる直交マーク群としての、
ブラック(Bk)の第1直交マークAkr、
イエロー(Y)の第2直交マークAyr
シアン(C)の第3直交マークAcr、
マゼンタ(M)の第4直交マークAmr、
ならびに、主走査方向xに対して45゜の角度をなすマーク群からなる斜交マーク群としての、
Bkの第1斜交マークBkr、
Yの第2斜交マークByr、
Cの第3斜交マークBcr、
Mの第4斜交マークBmr、
を含んでいる。
各マークAkr〜Amr、Bkr〜Bmrは副走査方向(転写搬送ベルト60の移動方向)にマークピッチdをおいて配列される。第2〜8マークセットMtr2〜Mtr8は、第1マークセットMtr1と同じであり、各マークセットMtr1〜Mtr8は副走査方向(転写搬送ベルト60の移動方向)に空きcをおいて配列される。
転写搬送ベルト60のフロントには、同様にBkのスタートマークMsfを先頭に、マークピッチdの4ピッチ分4dの空きの後に、8セットのマークセットMtf1〜Mtf8が、転写搬送ベルト60の1周長以内に、セットピッチ(定ピッチ)7d+A+cで順次に形成される。
本実施形態のレーザプリンタでは、フロント側テストパターンとしては、スタートマークMsfと8セットのマークセットMtf1〜Mtf8が転写搬送ベルト60の1周長以内に形成され、スタートマークMsfと8セットのマークセットMtf1〜Mtf8は合計65個のマークからなる。
第1マークセットMtf1は、主走査方向x(転写搬送ベルト60の幅方向)に平行なマーク群からなる直交マーク群としての、
Bkの第1直交マークAkf、
Yの第2直交マークAyf
Cの第3直交マークAcf、
Mの第4直交マークAmf、
ならびに、主走査方向xに対して45゜の角度をなすマーク群からなる斜交マーク群としての、
Bkの第1斜交マークBkf、
Yの第2斜交マークByf、
Cの第3斜交マークBcf、
Mの第4斜交マークBmf、
を含んでいる。
各マークAkf〜Amf、Bkf〜Bmfは副走査方向(転写搬送ベルト60の移動方向)にマークピッチdをおいて配列される。第2〜8マークセットMtf2〜Mtf8は、第1マークセットMtf1と同じであり、各マークセットMtf1〜Mtf8は副走査方向(転写搬送ベルト60の移動方向)に空きcをおいて配列される。これらのテストパターンに含まれる各マークMsr、Akr〜Amr、Bkr〜Bmrに付した記号の末尾のrはリア側のものであることを示し、各マークMsf、Akf〜Amf、Bkf〜Bmfに付した記号の末尾のfは転写搬送ベルト60の移動方向と直交する幅方向xの前端部(フロント)側のものであることを示す。また、このフロント側及びリヤ側の第1マークセット乃至第8マークセットを一つのマークセット群と呼ぶ。
図37は、一例として感光体ドラム11k,11y,11c,11mの周面の偏心による、マーク形成位置の、基準位置に対するずれ量と、転写搬送ベルト60の1周長と、それに感光体ドラム11k,11y,11c,11mから転写されるマークセットを、直線展開して示す。このレーザプリンタでは、感光体ドラム11k,11y,11c,11mの略7周長が転写搬送ベルト60の1周長であり、感光体ドラム11k,11y,11c,11mの6周に渡ってリヤ側、フロント側の各8セットのマークセットが、感光体ドラム群11k,11y,11c,11mから転写搬送ベルト60に転写される。スタートマークは、8セットのマークセットの前に形成されるので、スタートマークと8セットのマークセットを合わせて65個のマークが全体として感光体ドラムの7周に渡ってフロントとリアにそれぞれ形成される。但し、転写搬送ベルト60の1周に渡って8セットのマークセットを必ずしも書く必要はない。
また、図37は駆動系より発生する変動をどのようにパターン配置すればその駆動ムラをキャンセルできるかを分りやすく説明したもので、図38に示す8個の変動成分のうち、本レーザプリンタの像担持体駆動系としての感光体ドラム11k,11y,11c,11m駆動系及び転写駆動系としての転写搬送ベルト60駆動系により発生する8つの駆動ムラ周波数の波(変動成分)からなる合成波の内、7つの駆動ムラ周波数の変動成分を振幅なしとし、1つの駆動ムラ周波数の変動成分のみに振幅を与えた場合を考えた一例である。
色ずれ補正の時間は、顧客にとっては待ち時間となり、また、トナー消費量を少なくしたいので、短い方がより良いのは当然であり、8セットのマークセットの全長が短かいに越した事は無い。但しこの場合は、後述する不具合に注意する必要がある。
すなわち、単にマークパターン全長だけを短くしてしまうと、転写搬送ベルト60の1周期変動により間違った補正量を算出してしまう。従来はこの為マークパタ−ン全長を短くする事が困難であった。
本発明の実施形態では、転写搬送ベルト60の1周期変動を除去できる様になったので、マークパターンの全長を転写搬送ベルト60の周長よりも短く設定しても不具合は発生しなくなった。
上述した不具合は、図79(a)を見ると分りやすい。図79(a)の場合、色ずれ補正を転写搬送ベルト60の一回転周期の中で最もプラス側の変動が大きい箇所で行っている。この場合は、転写搬送ベルト60が早いと判断してしまい、それに基づいて補正値を決定する。従って、この状況で決めた補正値をもって、画像形成を行う時に画像作成領域が最もマイナス側の変動が大きい箇所にて色ずれ補正を行うと、色ずれがもっとも悪い状態となる。
上述した不具合を回避する為に、特許文献9の一実施形態においては図79(b)に示すように色ずれ補正のマークセットを配置した。すなわち、1回の色ずれ補正動作内に所定個数のマークを1群としたマークセット群を少なくとも2群以上形成し、各群のマークセットの間隔の書き出しタイミングは全群のマークセットの長さから求められる周波数よりも低い一回転周波数の波を対象として、360度/マークセットの群個数だけ位相がずれるように複数のマークセットを配置した。このため、色ずれ補正精度を向上させることができ、且つ、コストアップを抑えることができている。しかしながら、マークパターン全長は複数のマークセット群を必要とする為、長い物となっていた。
また、最終的に画像形成に反映する補正値の算出では、図79(b)に示すようにマークセットを配置し、色ずれ補正1にて求めた補正量aと色ずれ補正2にて求めた補正量bから(a+b)/2として画像形成時に使用する補正量を求め、すなわち、各マークセットからそれぞれ得られた算出値を平均化して求めて画像形成時に使用する補正量を求め、例えば、色ずれ補正を4回行った場合には、その4回の色ずれ補正にて求めた補正量a、b、c、dから(a+b+c+d)/4として画像形成時に使用する補正量を求める必要があった。
このようにすることで、色ずれ補正時における転写搬送ベルト一回転周期の変動をキャンセルできることとなるが、転写搬送ベルト厚み変動による周期ムラが取れればこの様な平均処理を含む補正量を求める計算も要らなくなる。
図27は、ユニット装着検知用のマイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dおよび光センサ20r,20fと、それらの検出信号を読み込む電気回路を示す。マーク検出ステージで、ROM,RAM,CPUおよび検出データ格納用FIFOメモリ等を主体とするマイクロコンピュータ(以下MPUという)41(のCPU)が、D/Aコンバータ37r,37fに、光センサ20r,20fの発光ダイオード(LED)31r,31fの通電電流値を指定する通電データを与え、D/Aコンバータ37r,37fがそれをアナログ電圧に変換してLEDドライバ32r,32fに与える。これらのドライバ32r,32fは、D/Aコンバータ37r,37fからのアナログ電圧に比例する電流をLED31r,31fに通電する。
LED31r,31fが発生した光は、図示しないスリットを通って転写搬送ベルト60にあたり、その大部分が転写搬送ベルト60を透過して、転写搬送ベルト60の裏面に摺接・回転する出口ローラ62により反射され、その反射光が転写搬送ベルト60を透過して更に図示しないスリットを通ってフォトトランジスタ33r,33fに当たる。これにより、トランジスタ33r,33fのコレクタ/エミッタ間が低インピーダンスになって、トランジスタ33r,33fのエミッタ電位が上昇する。
転写搬送ベルト60上の上記マークがLED31r,31fに対向する位置に到来すると、そのマークがLED31r,31fからの光を遮断するので、トランジスタ33r,33fのコレクタ/エミッタ間が高インピーダンスになって、トランジスタ33r,33fのエミッタ電圧すなわち光センサ20r,20fの検出信号のレベルが低下する。
したがって、上述のように、移動する転写搬送ベルト60上にテストパターンを形成すると、光センサ20r,20fの検出信号が高低に変動する。この検出信号の高レベルはマークなしを、検出信号の低レベルはマークありを意味する。このように、光センサ20r,20fは、転写搬送ベルト60上のリヤ側の各マーク、フロントリヤ側の各マークを検出するマーク検出手段を構成する。
光センサ20r,20fの検出信号は、高周波ノイズ除去用の低域通過フィルタ34r,34fを通して、更にレベル校正用の増幅器35r,35fでレベルが0〜5Vに校正されて、A/Dコンバータ36r,36fに印加される。
図35は、増幅器35rからの校正された検出信号SGUを示す。検出信号Sdr、Sdfは、再度図27を参照すると、A/Dコンバータ36r,36fに与えられ、しかも、増幅器38r,38fを通してウィンドウコンパレータ39r,39fに与えられる。
A/Dコンバータ36r,36fは、内部の入力側にサンプルホールド回路を備えているとともに、出力側にデータラッチ(出力ラッチ)を備え、MPU41からA/D変換指示信号Scr,Scfが与えられると、その時の増幅器35r,35fからの検出信号Sdr,Sdfの電圧をホールドしてデジタルデータに変換してデータラッチに保持する。したがって、MPU41は、検出信号Sdr,Sdfの読取りが必要な時には、A/D変換指示信号Scr,ScfをA/Dコンバータ36r,36fに与えて検出信号Sdr,Sdfのレベルをあらわすデジタルデータすなわち検出データDdr,Ddfを読み込むことができる。
ウィンドウコンパレータ39r,39fは、増幅器38r,38fからの検出信号が2V以上3V以下の範囲内にある時には低レベルLのレベル判定信号Swr,Swfを発生し、増幅器38r,38fからの検出信号が2V以上3V以下の範囲を外れているときには高レベルHのレベル判定信号Swr,Swfを発生する。MPU41は、これらのレベル判定信号Swr,Swfを参照することによって、検出信号Sdr,Sdfが該範囲内か否かを直ちに認識することができる。また、MPU41はマイクロスイッチ69a〜69d、79a〜79dからその開閉状態を示す信号を取り込む。
図28は、MPU41のプリンタエンジン制御、すなわちプリント制御の概要を示す。MPU41は、電源がオンして動作電圧が印加されると、入出力ポートの信号レベルを待機状態のものに設定し、内部のレジスタ,タイマなども待機状態に設定する(ステップm1)。なお、以降においては、カッコ内にステップナンバー又はステップ記号を示す時には、「ステップ」という語は省略して、ナンバー又は記号のみを記す。
MPU41は、初期化(m1)を完了すると、本レーザプリンタの機構各部および電気回路の状態を読み取って画像形成に支障がある異常があるか正常であるをチェックし(m2,m3)、異常がある場合にはマイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dの開閉状態をチェックする(m21)。マイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dのいずれかが閉(オン)である時は、該閉のマイクロスイッチに対応するユニット(潜像形成ユニット又は現像ユニット)の装着が無いか、あるいは該ユニットが新品ユニットに交換された直後の本レーザプリンタ電源オン時の状態である。ここに、マイクロスイッチ69a〜69dは、各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの帯電ローラ12,感光体ドラム11Y、11M、11C、11K,クリーニング装置を含む4つの潜像担持ユニットの本レーザプリンタ本体に対する装着の有無をそれぞれ検知するスイッチであり、マイクロスイッチ79a〜79dは各トナー像形成部1Y、1M、1C、1Kの現像装置13の本レーザプリンタ本体に対する装着の有無をそれぞれ検知するスイッチである。
マイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dがいずれの状態であるかを確認するために、MPU41は、感光体ドラム11k,11y,11c,11m上にそれぞれ画像を形成する4つの上記作像系を一時的に駆動してマイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dの開閉状態をチェックする(m22,m23)。これにより、転写搬送ベルト60が転写紙搬送方向に駆動されると共に、感光体ドラム11k,11y,11c,11mおよびそれに接触する帯電ローラ12,・・・ならびに現像装置13の現像ローラが回転し、ユニット(潜像形成ユニット又は現像ユニット)が新品ユニットに交換された直後であつた場合には、閉であったマイクロスイッチが開(ユニット装着あり)に切換わる。ユニットの装着が無かった場合には、マイクロスイッチは閉に留まる。
MPU41は、作像系を駆動した結果、閉であったマイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dのいずれかが開に切換った場合には、たとえばBk潜像形成ユニットの着脱を検知するマイクロスイッチ69dが閉(PSd=L)から開(PSd=H)に切換ると、Bk潜像形成ユニットにあてたプリント積算数レジスタ(不揮発メモリ上の一領域)をクリア(Bkプリント積算数を0に初期化)し、レジスタFPCに、ユニット交換があつたことを示す「1」を書きこむ(m24)。
MPU41は、マイクロスイッチが開に切換わらなかったときには、ユニットの装着が無いと見なして、それをあらわす異常を操作表示ボード(操作パネル)に報知させる(m4)。なお、MPU41は、その他の異常があると、それを操作表示ボードに表示させる(m4)。MPU41は、異常が無くなるまで、状態読取り、異常チェック、異常報知(m2〜m4)を繰返す。
MPU41は、異常がないと、定着ユニット7への通電を開始し、定着ユニット7の定着温度が定着可能温度であるか否かをチェックして定着可能温度でないと、操作表示ボードに待機表示を行わせ、定着可能温度であるとプリント可能表示を操作表示ボードに行わせる(m5)。
また、MPU41は、定着温度が60℃以上であるかをチェックして(m6)、定着ユニット7の定着温度が60℃未満であると、長時間休止(不使用)後のレーザプリンタ電源オン(例えば朝一番の電源オン:休止中の機内環境の変化が大きい)と一応見なして色合わせ実行を操作表示ボードに表示させ(m7)、MPU41のレジスタ(メモリの一領域)RCnに、その時の不揮発メモリに保持しているカラープリント枚数積算数PCnを書込み(m8)、MPU41のレジスタRTrにその時の機内温度を書込んで(m9)、「調整」(m25)を実行し、それが終わると、レジスタFPCをクリアする(m26)。「調整」(m25)の内容は、図29(a)以下を参照して後述する。
MPU41は、定着ユニット7の定着温度が60℃以上であったときには、前回のレーザプリンタの電源オフからの経過時間が短いと見なすことができる。この場合には、前回の電源オフ直前から現在までの機内環境の変化は小さいと推察できる。しかし、いずれかの色の、潜像形成ユニットあるいは現像ユニット13の交換があったか否か、すなわち、上述のステップm24で、ユニット交換を表す情報が生成されている(FPC=1である)か否かをチェックする(m10)。MPU41は、ユニット交換を表す情報が生成されている(FPC=1である)と、すなわちユニットの交換があった場合には、上述のステップm7〜m9を実行して後述の「色合わせ」(ステップm25の調整及びステップm26)を実行する。
MPU41は、ユニット(潜像形成ユニット又は現像ユニット)の交換が無かったときには、操作表示ボードを介したオペレータの入力および本レーザプリンタに接続されたパソコンPCのコマンドを待ち、その読み取りを行う(m11)。MPU41は、操作表示ボードまたはパソコンPCを介して「色合わせ」指示がオペレータから与えられると(m12)、上述のステップm7〜m9を実行して後述の「色合わせ」(ステップm25の調整及びステップm26)を実行する。
MPU41は、定着ユニット7の定着温度が定着可能温度で、しかも各部がレディである時に、操作表示ボードからコピースタート指示(プリント指示)があると、或いは、システムコントローラ26から、パソコンPCからの印刷コマンドに対応したプリントスタート指示があると、作像系に指定枚数の画像形成を行わせする(m13,m14)。
MPU41は、この画像形成において、1枚の転写紙の画像形成を終えて転写紙を排出するたびに、それがカラー画像形成であるときには、不揮発メモリに割り当てているプリント総枚数レジスタ,カラープリント積算数レジスタPCn,ならびに、Bk,Y,CおよびM各色のプリント積算数レジスタのそれぞれのデータを1つインクレメントする。MPU41は、画像形成がモノクロ画像形成であった時には、プリント総枚数レジスタ,モノクロプリント積算数レジスタおよびBkプリント積算数レジスタのそれぞれのデータを1つインクレメントする。
なお、Bk,Y,CおよびM各色のプリント積算数レジスタのデータは、それぞれ、潜像担持ユニットが新品に交換された時に、0をあらわすデータに初期化(クリア)される。
MPU41は、1枚の画像形成を行うたびに、ペーパトラブル等の異常の有無をチェックすると共に、指定枚数の画像形成を終えると、現像濃度,定着温度,機内温度、その他各部の状態を読み込み(m15)、異常があるか否かをチェックする(m16)。MPU41は、異常があるとそれを操作表示ボードに表示し(m17)、異常が無くなるまでステップm15〜m17を繰返す。
MPU41は、画像形成を開始できる状態すなわち正常であると、そのときの機内温度が、前回の色合わせのときの機内温度(レジスタRTrのデータRTr)から5℃を超える温度変化があったか否かをチェックする(m18)。MPU41は、前回の色合わせのときの機内温度(レジスタRTrのデータRTr)から5℃を超える温度変化があると、上述のステップm7〜m9を実行して後述の「色合わせ」(ステップm25の調整及びステップm26)を実行する。
MPU41は、前回の色合わせのときの機内温度(レジスタRTrのデータRTr)から5℃を超える温度変化がないときには、カラープリント積算数レジスタPCnの値が前回の色合わせのときのカラープリント積算数レジスタPCnの値RCn(レジスタRCnのデータ)よりも200枚以上多いか否かをチェックし(m19)、カラープリント積算数レジスタPCnの値が前回の色合わせのときのカラープリント積算数レジスタPCnの値RCn(レジスタRCnのデータ)よりも200枚以上多いと、上述のステップm7〜m9を実行して後述の「色合わせ」(ステップm25の調整及びステップm26)を実行する。MPU41は、カラープリント積算数レジスタPCnの値が前回の色合わせのときのカラープリント積算数レジスタPCnの値RCn(レジスタRCnのデータ)より200枚以上も多くはないと、定着ユニット7の定着温度が定着可能温度であるかをチェックして定着ユニット7の定着温度が定着可能温度でないと、待機表示を操作表示ボードに行わせ、定着ユニット7の定着温度が定着可能温度であるとプリント可表示を操作表示ボードに行わせ(m20)、「入力読み取り」(m11)に進む。
MPU41は、上述の図28に示す制御フローにより、(1)定着ユニット7の定着温度が60℃未満で電源オンになったとき、(2)Bk,Y,CおよびMのユニット(潜像形成ユニット又は現像ユニット)のいずれかが新品に交換された時、(3)操作表示ボードまたはパソコンより色合わせ指示があったとき、(4)指定枚数のプリントアウトを完了し、しかも機内温度が前回の色合わせのときの機内温度から5℃を超える変化をしているとき、および、(5)指定枚数のプリントアウトを完了し、しかもカラープリント積算数PCnが、前回の色合わせのときの値RCnよりも200以上多くなっているときに、上記「調整」(m25)を実行する。(1)、(2)、(4)、(5)の実行は自動実行といい、(3)の実行は手動実行という。
電源のオン/オフに依存しない計時手段としてのタイマー(図示せず)は本実施形態の機械停止時間を計測し、MPU41はそのタイマーで計測した機械停止時間が20時間以上続いた際には機械停止時間が20時間続いた後に電源がオンされた時、上記位相及び最大振幅値の計測を自動的に行い、その結果を上記不揮発メモリに格納する。
MPU41は、その位相及び最大振幅値の計測結果を上記不揮発メモリに格納した後、上記「調整」(m25)の実施を自動的に行い、これも自動実行という。
図29(a)は、上記「調整」(m25)の内容を示す。上記「調整」(m25)では、MPU41は、まず「プロセスコントロール」(m27)で、帯電,露光,現像および転写等の作像条件をすべて基準値に設定し、転写搬送ベルト10上のリアr又はフロントfにBk,Y,CおよびMの像を形成して光センサ20r又は20fでその像濃度を検出し、それが基準値となるように、電源から帯電ローラ12への印加電圧,書込みユニット2の露光強度および現像ユニット13の現像バイアスを調整し設定する。次に、MPU41は、「色合わせ」(CPA)を実行する。
図29(b)は、「色合わせ」(CPA)の内容を示す。この「色合わせ」(CPA)では、MPU41は、先ず、「テストパターンの形成と計測」(PFM)にて、上記「プロセスコントロール」(m27)で設定した作像条件(パラメータ)で、書込みユニット2に図示しないテストパターン信号発生器からテストパターン信号を与えさせて転写搬送ベルト60上のリアr,フロントfのそれぞれに、図26に示すようにテストパターンとしてのスタートマークMsr,Msfならびに8セットのマークセットを形成させ、光センサ20r,20fにそのテストパターンの各マークを検出させ、そのマーク検出信号Sdr,SdfをA/Dコンパータ36r,36fでデジタルデータすなわちマーク検出データDdr,Ddfに変換させて読みこむ。
そして、MPU41は、そのマーク検出データDdr,Ddfからテストパターンの各マークの中心点の、転写搬送ベルト60上の位置(分布)を算出する。更に、MPU41は、リア側8セットのマークセットの平均パターン(マーク位置の平均値群)と、同様なフロント側8セットのマークセットの平均パターンを算出する。この「テストパターンの形成と計測」(PFM)の内容は、図30以下を参照して後述する。
MPU41は、上記平均パターンを算出すると、その平均パターンに基づいてBk,Y,CおよびMの作像ユニット(上記作像系)のそれぞれによる作像のずれ量を算出し(DAC)、その算出した作像のずれ量に基づいて作像のずれをなくするための調整を行う(DAD)。
図30は、上記「テストパターンの形成と計測」(PFM)の内容を示す。この「テストパターンの形成と計測」(PFM)では、MPU41は、テストパターン信号発生器から書込みユニット5にテストパターン信号を与えさせて作像系に図26に示すように、例えば125mm/secで定速駆動している転写搬送ベルト60のリア側rおよびフロント側fの表面のそれぞれに同時に、例えばマークのy方向の幅wが1mm、x方向の長さ(マークセットのy方向最後尾のマークのx方向の長さ)Aが例えば20mm、ピッチdが例えば6mm、マークセット間の間隔cが例えば9mmの、スタートマークMsr,Msfならびに8セットのマークセットの形成を開始させ、スタートマークMsr,Msfが光センサ20r,20fの直下に到来する直前のタイミングを測るための、時限値がTw1のタイマTw1をスタートさせ(1)、該タイマTw1がタイムオーバ(タイムアップ)するのを待つ(2)。MPU41は、タイマTw1がタイムオーバすると、今度は、転写搬送ベルト60のリアおよびフロントそれぞれで8セットのマークセットの最後のものが光センサ20r,20fを通過し終わるタイミングを測るための、時限値がTw2のタイマTw2をスタートさせる(3)。
既に述べたように、光センサ20r,20fの視野にBk,Y,C又はMのマークが存在しないときには光センサ20r,20fからの検出信号Sdr,Sdfは高レベルH(5V)であり、光センサ20r,20fの視野にマークが存在するときには光センサ20r,20fからの検出信号Sdr,Sdfは低レベルL(0V)であり、転写搬送ベルト60の定速移動により、検出信号Sdrが図34に示すようなレベル変動を生ずる。図35(a)は、そのレベル変動の一部分を拡大して示す。図35(a)において、マーク検出信号のレベルが低下している下降域はマークの先端エッジ領域に対応し、マーク検出信号のレベルが上昇している上昇域はマークの後端エッジ領域に対応し、これらの下降域と上昇域との間がマークの幅wの領域である。
図30に示すように、MPU41は、ステップ4では、光センサ20r,20fの視野にスタートマークMsr,Msfが到来して検出信号Sdr,SdfがHからLに変化する過程で、図27のウィンドウコンパレータ39r又は39fからの検出信号Swr又はSwfが、検出信号Sdr又はSdfが2〜3Vにあることを表すLになるのを待つ。すなわち、MPU41は、光センサ20r,20fの視野にスタートマークMsr,Msfのすくなくとも一方のエッジ領域が到来したか否かを監視する。
MPU41は、光センサ20r,20fの視野にスタートマークMsr,Msfのすくなくとも一方のエッジ領域が到来すると、時限値がTsp(たとえば50μsec)のタイマTspをスタートさせてそれがタイムオーバすると、図31に示す「タイマTspの割込み」(TIP)を許可して実行させる(5)。次に、MPU41は、サンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値Nosを0に初期化し、MPU41内のFIFOメモリに割り当てたrメモリ(リア側マーク読取りデータ記憶領域)およびfメモリ(フロント側マーク読取りデータ記憶領域)の書込みアドレスNoarおよびNoafをスタートアドレスに初期化する(6)。MPU41は、タイマTw2がタイムオーバするのを待ち、すなわち、8セットのテストパターンのすべてが光センサ20r,20fの視野を通過し終わるのを待つ(7)。
ここで、図31を参照して上記「タイマTspの割込み」(TIP)の内容を説明する。この「タイマTspの割込み」(TIP)の処理は、時限値がTspのタイマTspがタイムオーバする度に実行する。MPU41は、この処理の最初には、タイマTspをスタートし(11)、A/Dコンバータ36r,36fにA/D変換を指示し(12)、すなわち、指示信号Scr,Scfを一時的にA/D変換指示レベルLとする。そして、MPU41は、A/D変換指示回数であるサンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値Nosを1つインクレメントする(13)。
これにより、Nos×Tspは、スタートマークMsr又はMsfの先端エッジを検出してからの経過時間(=スタートマークMsr又はMsfを基点とする、転写搬送ベルト60の表面に沿う転写搬送ベルト60移動方向yの、光センサ20r,20fによる現在の転写搬送ベルト60上の検出位置)を表す。
MPU41は、ウィンドウコンパレータ39rからの検出信号SwrがL(光センサ20rがマークのエッジ部を検出中で、2V≦Sdr≦3V)であるか否かをチェックし(14)、ウィンドウコンパレータ39rからの検出信号SwrがLであると、rメモリのアドレスNoarに、書込みデータとして、サンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値NosおよびA/D変換データDdr(光センサ20rのマーク検出信号Sdrのデジタル値)を書込み(15)、rメモリの書込みアドレスNoarを1つインクレメントする(16)。
MPU41は、ウィンドウコンパレータ39rからの検出信号SwrがH(Sdr<2V又は3V<Sdr)であるときには、rメモリへのデータの書込みはしない。これは、メモリへの書込みデータ量を低減し、しかも、後のデータ処理を簡易にするためである。
次に同様に、MPU41は、ウィンドウコンパレータ39fからの検出信号SwfがL(光センサ20fがマークのエッジ部を検出中で、2V≦Sdf≦3V)であるか否かをチェックし(17)、ウィンドウコンパレータ39fからの検出信号SwfがLであると、fメモリのアドレスNoafに、書込みデータとして、サンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値NosおよびA/D変換データDdf(光センサ20fのマーク検出信号Sdfのデジタル値)を書込み(18)、fメモリの書込みアドレスNoafを1つインクレメントする(19)。
このような割込み処理がTsp周期で繰返して実行されるので、光センサ20r,20fのマーク検出信号Sdr,Sdfが図35の(a)に示すように高,低に変化するとき、MPU41内のFIFOメモリに割り当てたrメモリおよびfメモリには、図35の(b)に示す、2V以上3V以下の範囲内の、検出信号Sdr,SdfのデジタルデータDdr,Ddfのみが、サンプリング回数値Nosと共に格納される。Tsp周期でサンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値Nosが1つインクレメントされ、転写搬送ベルト60が定速移動するので、サンプリング回数値Nosは検出したスタートマークを基点とする転写搬送ベルト60上の表面に沿う各マークのy方向位置を示す。
なお、図35の(b)に示す、2V以上3V以下の範囲内の、マーク検出信号のレベルが低下している下降域の中心位置aと、その次の上昇している上昇域の中心位置bの中間点Akrpが1つのマークAkrのy方向の中心位置であり、同様に、それらの次に現われるマーク検出信号のレベルが低下している下降域の中心位置cと、その次の上昇している上昇域の中心位置dの中間点Ayrpが、もう1つのマークAyrのy方向の中心位置である。後述のマーク中心点位置の算出CPA(図32,図33)では、これらのマーク中心位置Akrp,Ayrp,・・・を算出する。
図30を再度参照するに、MPU41は、テストパターン中の最後の第8セットのマークセットの最後のマークが光センサ20r,20fを通過した後に、タイマTw2がタイムオーバすると、タイマTspの割り込みを禁止する(7,8)。これにより、図31に示すTsp周期の、検出信号Sdr,SdfのA/D変換が停止する。MPU41は、その内部のFIFOメモリのrメモリおよびfメモリの検出データDdr,Ddfに基づいて、マークの中心位置を算出し(CPA)、リアrおよびフロントfそれぞれの、8セットのマークセットのそれぞれの検出したマーク中心点位置の分布の適否を検証して、不適な検出パターン(マークセット)は削除し(SPC)、適正な検出パターンの平均パターンを求める(MPA)。
図32および図33は、上記「マーク中心点位置の算出」(CPA)の内容を示す。ここでは「リアrのマーク中心点位置の算出」(CPAr)および「フロントfのマーク中心点位置の算出」(CPAf)を実行する。
「リアrのマーク中心点位置の算出」(CPAr)では、MPU41は、先ず、その内部のFIFOメモリに割り当てたrメモリの読出しアドレスRNoarを初期化して、中心点番号レジスタNocのデータを、第1エッジを意味する1に初期化する(21)。次いで、MPU41は、1エッジ領域内サンプル数レジスタCtのデータCtを1に初期化し、下降回数レジスタCdおよび上昇回数レジスタCuのデータCdおよびCuを0に初期化する(22)。次いで、MPU41は、エッジ域データ群先頭アドレスレジスタSadに、読出しアドレスRNoarを書込む(23)。以上が、第1エッジ領域のデータ処理のための準備処理である。
MPU41は、次に、rメモリのアドレスRNoarからデータ(y位置Nos:N・RNoar,検出レベルDdr:D・RNoar)を読出してその次のアドレスRNoar+1からもデータ(y位置Nos:N・(RNoar+1),検出レベルDdr:D・(RNoar+1))を読出し、その読み出した両データのy方向位置の差(N・(RNoar+1)−N・RNoar)がE(例えばE=w/2=例えば1/2mm相当値)以下(同一エッジ領域上)であるか否かをチェックし(24)、その読み出した両データのy方向位置の差がE以下であると、上記読み出した両データの検出レベル差(D・RNoar−D・(RNoar+1))が0以上であるか否かを判断することにより、マーク検出データDdrが下降傾向であるか、上昇傾向であるかをチェックし(25)、マーク検出データDdrが下降傾向であると下降回数レジスタCdのデータCdを1つインクレメントし(27)、マーク検出データDdrが上昇傾向であると上昇回数レジスタCuのデータCuを1つインクレメントする(26)。
次に、MPU41は、1エッジ内サンプル数レジスタCtのデータCtを1つインクレメントする(28)。そして、MPU41は、rメモリ読出しアドレスRNoarがrメモリのエンドアドレスであるか否かをチェックし(29)、rメモリ読出しアドレスRNoarがrメモリのエンドアドレスになっていないと、メモリ読出しアドレスRNoarを1つインクレメントして(30)上述の処理(24〜30)を繰返す。
読出しデータのy位置(Nos)が次のエッジ領域のものに変わると、ステップ24でチェックする、前後メモリアドレスの各位置データの位置差(N・(RNoar+1)−N・RNoar)がEより大きくなり、MPU41は、ステップ24から図33のステップ31に進む。ここでは、1つのマークエッジ(先端エッジ又は後端エッジ)領域のサンプリングデータのすべての、下降,上昇傾向のチェックを終えたことになる。
そこで、MPU41は、このときの1エッジ内サンプル数レジスタCtのサンプル数データCtが、1エッジ領域内(2V以上3V以下の範囲内)の相当値であるか否かをチェックし、すなわち、F≦Ct≦Gであるか否かをチェックする(31)。ここに、Fは、正常に形成されたマークの先端エッジ又は後端エッジを検出した場合の、検出信号Sdrが2V以上3V以下にある間の、rメモリへのサンプル値Ddrの書込み回数の下限値(設定値)、Gは正常に形成されたマークの先端エッジ又は後端エッジを検出した場合の、検出信号Sdrが2V以上3V以下にある間の、rメモリへのサンプル値Ddrの書込み回数の上限値(設定値)である。
MPU41は、CtがF≦Ct≦Gであると、読取りとデータ格納が正常に行われた1つのマークエッジのデータの正誤チェックを完了し、その結果が「適正」であるということになるので、このマークエッジに関して得た検出データ群が、エッジ領域(2V以上3V以下)の全体として、下降傾向か上昇傾向かをチェックする(32,34)。このレーザプリンタでは、MPU41は、下降回数レジスタCdのデータCdが、それと上昇回数レジスタCuのデータCuとの和Cd+Cuの70%以上である(Cd≧0.7(Cd+Cu)である)と、メモリのエッジNo.Noc宛てのアドレスに、下降を意味する情報Downを書込み(33)、上昇回数レジスタCuのデータCuがCd+Cuの70%以上である(Cu≧0.7(Cd+Cu)である)と、メモリのエッジNo.Noc宛てのアドレスに、上昇を意味する情報Upを書込む(34、35)。更に、MPU41は、当該エッジ領域のy位置データの平均値すなわちエッジ領域の中心点位置(図35の(b)のa,b,c,d,・・・)を算出して、メモリのエッジNo.Noc宛てのアドレスに書込む(36)。
次に、MPU41は、エッジNo.Nosが130以上になったか否か、すなわち、スタートマークMsrおよび8セットのマークセットのすべての、先端エッジ領域および後端エッジ領域の、各マークの中心位置算出を完了したか否かをチェックする。MPU41は、この各マークの中心位置算出を完了していると、或いは、rメモリから格納データの読出しをすべて完了してステップ39でrメモリ読出しアドレスRNoarがrメモリのエンドアドレスであると、エッジ中心点位置データ(ステップ36で算出したy位置データ)に基づいて、マーク中心点位置を算出する(39)。
すなわち、MPU41は、メモリのエッジNo.Noc宛てのアドレスのデータ(下降/上昇データ&エッジ中心点位置データ)を読出して先行の下降エッジ領域の中心点位置とその直後の上昇エッジ領域の中心点位置との位置差がマークのy方向幅w相当の範囲内であるか否かをチェックし、先行の下降エッジ領域の中心点位置とその直後の上昇エッジ領域の中心点位置との位置差がマークのy方向幅w相当の範囲を外れていると、これらのデータを削除する。MPU41は、先行の下降エッジ領域の中心点位置とその直後の上昇エッジ領域の中心点位置との位置差がマークのy方向幅w相当の範囲内であると、これらのデータの平均値を求めてこれを、1つのマークの中心点位置として、先頭からのマークNo.宛てにメモリに書込む。マーク形成,マーク検出および検出データ処理のすべてが適正であると、リアrに関して、スタートマークMsrおよび8セットのマークセット(1マークセット8マーク×8セット=64マーク)、合わせて65個のマークの中心点位置データが得られ、メモリに格納される。
次に、MPU41は、上述の「リアrのマーク中心点位置の算出」CPArと同様に「フロントfのマーク中心点位置の算出」CPAfを実行し、メモリ上の測定データを処理する。フロントfに関して、マーク形成,測定および測定データ処理のすべてが適正であると、スタートマークMsfおよび8セットのマークセット(64マーク)、合わせて65個のマーク中心点位置データが得られ、メモリに格納される。
図30を再度参照するに、上述のようにマーク中心点位置を算出すると(CPA)、MPU41は、次の「各セットのパターンの検証」(SPC)で、メモリに書きこんだマーク中心点位置データ群が図26に示すマーク分布相当の中心点分布であるか否かを検証する。ここで、MPU41は、メモリに書きこんだマーク中心点位置データ群について、図26に示すマーク分布相当から外れるデータをセット単位で削除し、図26に示すマーク分布相当の分布パターンとなるデータセット(1セットは8個の位置データ群)のみを残す。すべて適正な場合には、メモリに書きこんだマーク中心点位置データ群は、リアr側に8セット、フロントf側にも8セットのデータが残る。
次に、MPU41は、リアr側のデータセットの、先頭のセット(第1セット)の中の第1マークの中心点位置に、第2セット以降の各セットの中の第1マークの中心点位置データを変更し、第2〜8マークの中心点位置データも、その変更した差分値分変更する。すなわち、MPU41は、第2セット以降の各セットにおける各マークの中心点位置データ群について、各セットの先頭マークの中心点位置を第1セットの先頭マークの中心点位置に合わせるようにy方向にシフトした値に変更する。MPU41は、フロントf側の第2セット以降の各セットの中の中心点位置データも同様に変更する。
次に、MPU41は、「平均パターンの算出」(MPA)で、リアr側の全セットの、各マークの中心点位置データの平均値Mar〜Mhr(図36参照)を算出し、また、フロントf側の全セットの、各マークの中心点位置データの平均値Maf〜Mhf(図36参照)を算出する。これらの平均値は、図36に示すように分布する仮想の、平均位置マーク
MAkr(Bkのリア側直交マークの代表),
MAyr(Yのリア側直交マークの代表),
MAcr(Cのリア側直交マークの代表),
MAmr(Mのリア側直交マークの代表),
MBkr(Bkのリア側斜交マークの代表),
MByr(Yのリア側斜交マークの代表),
MBcr(Cのリア側斜交マークの代表)、および、
MBmr(Mのリア側斜交マークの代表)、ならびに、
MAkf(Bkのフロント側直交マークの代表),
MAyf(Yのフロント側直交マークの代表),
MAcf(Cのフロント側直交マークの代表),
MAmf(Mのフロント側直交マークの代表),
MBkf(Bkのフロント側斜交マークの代表),
MByf(Yのフロント側斜交マークの代表),
MBcf(Cのフロント側斜交マークの代表)、及び、
MBmr(Mのフロント側斜交マークの代表)
の中心点位置を示す。
以上が、図30以降に示す「テストパターンの形成と計測」(PFM)の内容である。
図29(b)を再度参照し、図36を参照すると、図29(b)に示すずれ量算出(DAC)では、MPU41は、次のように作像ずれ量を算出する。MPU41は、Yの作像ずれ量の算出(Acy)を具体的に次のように行う。
MPU41は、Y画像の作像の副走査ずれ量dyyを、リアr側のBk直交マークMAkrとY直交マークMAyrの中心点位置の差(Mbr−Mar)の基準値d(図26参照)に対するずれ量として
dyy=(Mbr−Mar)−d
なる演算で求める。
MPU41は、Y画像の作像の主走査ずれ量dxyを、リアr側の直交マークMAyrと斜交マークMByrの中心点位置の差(Mfr−Mbr)の基準値4d(図26参照)に対するずれ量である
dxyr=(Mfr−Mbr)−4d
と、フロントf側の直交マークMAyfと斜交マークMByfの中心点位置の差(Mff−Mbf)の基準値4d(図26参照)に対するずれ量である
dxyf=(Mff−Mbf)−4d
との平均値として、
dxy=(dxyr+dxyf)/2
=(Mfr−Mbr+Mff−Mbf−8d)/2。
なる演算で求める。
MPU41は、Y画像の作像のスキューdSqyを、リアr側の直交マークMAyrとフロントf側の直交マークMAyfの中心点位置の差として
dSqy=(Mbf−Mbr)
なる演算で求める。MPU41は、Y画像の作像の主走査線長のずれ量dLxyを、リアr側の斜交マークMByrとフロントf側の斜交マークMByfの中心点位置の差(Mff−Mfr)から、スキューdSqy=(Mff−Mfr)を減算した値として
dLxy=(Mff−Mfr)−dSqy
=(Mff−Mfr)−(Mbf−Mbr)。
なる演算で求める。
MPU41は、他のCおよびMの画像の作像ずれ量(副走査ずれ量dyc,dym、主走査ずれ量dxc,dxm、スキューdSqc,dSqm、主走査線長のずれ量dLxc,dLxm)を、上記Yの画像の作像ずれ量に関する算出と同様にして算出する(Acc,Acm)。MPU41は、Bkの画像の作像ずれ量(主走査ずれ量dxk、スキューdSqk、主走査線長のずれ量dLxk)も上記Yの画像の作像ずれ量に関する算出と大略同様にして算出するが、このレーザプリンタでは、副走査方向yの色あわせはBkを基準にしているので、Bkに関しては、副走査方向の位置ずれ量dykの算出は行わない(Ack)。
図29(b)に示すずれの調整(DAD)では、MPU41は、次のように、各色の作像ずれ量を調整する。MPU41は、Yのずれ量調整(Ady)を具体的に次のように行う。
MPU41は、副走査ずれ量dyyの調整では、Yトナー像形成のための画像露光(露光ユニット5の露光による潜像形成)の開始タイミングを、基準のタイミング(y方向)から、上記算出したずれ量dyyに相当する分ずらして設定する。
MPU41は、主走査ずれ量dxyの調整では、Yトナー像形成のための画像露光(露光ユニット2の露光による潜像形成潜像形成)の、ライン先頭をあらわすライン同期信号に対する、露光ユニット2の変調器への、ライン先頭の画像データの送出タイミング(x方向)を、基準のタイミングから、上記算出したずれ量dxy分ずらして設定する。
書込みユニット2は、感光体ドラム11yに対向してY画像データで変調したレーザビームを反射して感光体ドラム11yに投射する、x方向に延びるミラーのリアr側は支点で支持され、該ミラーのフロントf側が、y方向に摺動可のブロックで支持されている。MPU41は、書込みユニット2の上記ブロックをパルスモータとスクリューを主体とするy駆動機構で、y方向に往復駆動してスキューdSqyを調整でき、「スキューdSqyの調整」では上記y駆動機構のパルスモータを駆動して上記ブロックを基準のy位置から、上記算出したスキューdSqyに相当する分駆動する。
MPU41は、主走査線長のずれ量dLxyの調整では、感光体ドラム上の主走査ラインに画素単位で画像データを割りつける画素同期クロックの周波数を、基準周波数×Ls/(Ls+dLxy)に設定する。Lsは基準ライン長である。MPU41は、他のCおよびMの作像ずれ量の調整を上記Yの作像ずれ量の調整と同様に行う(Adc,Adm)。MPU41は、Bkの作像ずれ量の調整も大略上記Yの作像ずれ量の調整と同様に行うが、このレーザプリンタでは、副走査方向yの色あわせはBkを基準にしているので、Bkに関しては、副走査方向の位置ずれ量dykの調整は行わない(Adk)。次回の「色合わせ」まで、このように調整した条件でカラー画像形成を行う。
次に、本発明の一実施形態について説明する。この実施形態では、上記レーザプリンタにおいて、各マークセットにおいて、r側のBkの第1直交マークAkrとYの第2直交マークAyrとが逆に配置されてBkの第1斜交マークBkrとYの第2斜交マークByrとが逆に配置され、f側のBkの第1直交マークAkfとYの第2直交マークAyfとが逆に配置されてBkの第1斜交マークBkfとYの第2斜交マークByfとが逆に配置される。
図2、図3に示すように、転写搬送ベルト60は、入口ローラ61、出口ローラ62、駆動ローラ63、転写搬送ベルト60を押し込むローラ64、テンションローラ65及び右下ローラ66に架け渡され、駆動ローラ63はタイミングベルト303を介して転写駆動モータ302の駆動ギアと接続される。右下ローラ66にはエンコーダ301が取り付けられ、転写駆動モータ制御部が上記実施形態と同様にエンコーダ301からのパルス信号に基づいて転写駆動モータ302のフィードバック制御を行って転写搬送ベルト60の移動速度を設定速度に制御する。この時(色ずれ補正実行時)、転写駆動モータ制御部は、上記実施形態と同様に上述した方法により、転写搬送ベルト60の厚みムラによって発生する速度変動を安定化した制御をもって駆動する。
転写搬送ベルト60は、駆動モータ302により駆動ローラ63が回転駆動されることで回転駆動される。転写器67k,67y,67c,67mは電源より転写バイアスが印加される転写ローラが用いられる。感光体ドラム11k,11y,11c,11mは、図示しないアイドラギヤを介して駆動モータとしてのドラムモータに接続され、このドラムモータにより回転駆動される。図示しないエンコーダが感光体ドラム11k,11y,11c,11mまたはドラムモータに取り付けられ、駆動モータ制御部がそのエンコーダからのパルス信号に基づいてドラムモータのフィードバック制御を行って感光体ドラム11k,11y,11c,11mの回転速度を設定速度に制御する。
本実施形態では、マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
1.同じマークセット内での基準色Bkと他の色Y、C、Mの各マークの間隔ma
2.同じマークセット内での同色の各マークの間隔mb
3.各マークセットの間隔L
を、感光体ドラム11k,11y,11c,11mを駆動する像担持体駆動系、及び転写搬送ベルト60を駆動する転写駆動系及び転写搬送ベルト、感光体ベルト等の一回転変動ムラにより発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上の波からなる合成波に対して色ずれ量を算出する際の該合成波による算出誤差が画像ずれの補正可能な範囲以下となるように設定するのもであり、一例として20μm以下となるように設定している。この為、色ずれ補正精度が20μm以下となる。
ここに、20μmは600DPIにおいて1ドット40μmの半分であり、20μmより大きな色ずれ量は上記調整により補正される。20μm以下の色ずれ量は上記調整では補正されない色ずれ量である。
このマーク間隔の設定では、パソコンにて、図38に示すように、像担持体駆動系としての感光体ドラム11k,11y,11c,11m(OPCドラム)、ドラムモータ、上記アイドラギヤ、転写駆動系としての駆動ローラ63、転写駆動モータ(単独モータ)302、右下ローラ66、出口ローラ62、入口ローラ61の各駆動ムラ周波数の波が正弦波
Asin(2πf+θ)
A:振幅,f:周波数,θ:位相
であると仮定してこれらを全て合わせてシミュレーションの基となる合成波を作成した。
また、転写搬送ベルト60に関しては、駆動モータ制御部は、上述した転写搬送ベルト60の厚みムラによって発生する速度変動を安定化する制御によって変動成分をキャンセルする。従って、転写搬送ベルト60の厚みムラによって発生する速度変動は図38に示す複数の変動成分の中には入れないで計算しても問題ない。
本発明の実施例では、上記実施形態において、感光体駆動系から発生する回転変動や転写作像駆動系から発生する回転変動を考慮してマーク間隔を決定している。
但し、特許文献9記載のもののようにマークパターン全長よりも長い周期の駆動ムラとして転写搬送ベルトの回転周期を想定し、また、マークセットの群個数を2個として、360度/2個=180度だけ転写搬送ベルト60周期に対して位相がずれるように第1群のマークセットと第2群のマークセット(r側の8セットのマークセットとf側の8セットのマークセットと)の転写搬送ベルト60回転方向の間隔を空る必要はなく、マークセット群は1個で充分である。ただし、より補正精度を向上させる為に複数のマークセット群を描画してもまったく問題ない。すなわち、1群のマークセットの長さから求められる周波数よりも低い一回転周波数の波となる転写搬送ベルト60の周期の波を考慮しなくても良い事を示している。
本実施例では、第1群のマークセットだけ転写搬送ベルト上に作像させている。具体的には、転写搬送ベルト60の周長815mm、各パターン群(マークセット)の間隔は転写搬送ベルト60の周長の約35%に当たる285mmである。
また、転写搬送ベルト60の平均厚さtは0.1mmであり、転写搬送ベルト60の一周内の厚み偏差は転写搬送ベルト60の厚さtの20%以下としている。
この場合、像担持体駆動系としての感光体ドラム11k,11y,11c,11m(OPCドラム)、ドラムモータ、上記アイドラギヤの各駆動ムラ周波数の波をそれぞれ正弦波A1〜A3であると仮定してこれらをαA1+βA2+γA3なる演算で合成し、転写駆動系としての駆動ローラ63、転写駆動モータ(単独モータ)302、右下ローラ66、出口ローラ62、入口ローラ61の各駆動ムラ周波数の波をそれぞれ正弦波A4〜A8であると仮定してこれらをη(A4+A5+A6+A7+A8)なる演算で合成して合成波を得た。
ここに、上記正弦波A1〜A8の各周波数、片側振幅は図38(a)に示すように設定されている。係数α、β、γは例えば各色毎に図38(b)に示すように設定し、ηは例えば図38(c)に示すように1に設定した。
次に、パソコンにて、上記合成波に転写搬送ベルト60上のテストパターンを当てはめてシミュレーションにより図38(d)に示すように各マークセット内でのマーク間隔である、各直交マーク(横マーク)の間隔、各斜交マーク(斜マーク)の間隔maを2.5mm〜5.5mmの範囲で0.5mmずつに変化させ、各マークセット内でのマーク間隔である、直交マーク(横マーク)と斜交マーク(斜マーク)との間隔mbを17.5mm〜35mmの範囲で0.5mmずつ変化させ、各マークセットの間隔Lを35mm〜70mmの範囲で1.0mmずつ変化させながら、Y,Bk(K),C,M各色の作像のずれ量(転写搬送ベルト60上に転写されるY,Bk,C,M各色のトナー像のずれ量、色ずれ補正精度を計算した。
ここに、本実施例は、プロセス線速が125mm/sであり、ma=3.000mmが0.024secに相当し、mb=32.300mmが0.2584secに相当し、L=61.300mmが0.4904secに相当する。また、A1〜A8は位相θを0とした。さらに、上記合成波における、同じマークセット内の各直交マークの間隔ma、各斜交マークの間隔maのずれ量(合成波における各直交マークの間隔ma、各斜交マークの間隔maに相当する各時間での変化量)を算出することで、最初の計算結果を得た。
図76は同じマークセット内の各直交マーク(横マーク)の間隔を3.0mmとし、同じマークセット内の直交マーク(横マーク)と斜交マーク(斜マーク)との間隔を17.5mmとして各マークセットの間隔を35mm〜70mmの範囲で1.0mmずつ変化させながら作像のずれ量(色ずれ補正精度)を計算した結果を示す。この計算では、OPCドラム、ドラムモータ、上記アイドラギヤ、駆動ローラ63、転写駆動モータ(単独モータ)302、右下ローラ66、出口ローラ62、入口ローラ61の各位相θは0である。
上記最初の計算結果のうち色ずれ補正精度が20μm以下となる、ma,mb,Lの各組み合わせのものを抽出してこれらの各組み合わせのものについて、パソコンにて、上記合成波に転写搬送ベルト60上のテストパターンを当てはめてシミュレーションにより右下ローラ66、OPCドラムによるA6、A1の各位相θを0度から330度まで30度刻みで変化させながら、同様に色ずれ補正精度を計算して第2の計算結果を得た。図39〜図74は右下ローラ66によるA6の各位相(右下0度、右下30度、右下60度・・・)における第2の計算結果の一部を示す。図39〜図74において、縦軸は色ずれ補正精度[μm]で、横軸は同じマークセット内の各直交マーク(横マーク)の間隔、同じマークセット内の斜交マーク(斜マーク)の間隔(Bkの直交マークとYの直交マーク(Y−K横)の間隔、Bkの直交マークとCの直交マーク(C−K横)の間隔、Bkの直交マークとMの直交マーク(M−K横)の間隔、Bkの斜交マークとYの斜交マーク(Y−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとCの斜交マーク(C−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとMの斜交マーク(M−K斜)の間隔)のずれ量[mm]を示す。
次に、上記第2の計算結果のうち、ma,mb,Lが右下ローラ66、OPCドラムの各位相の組み合わせ全てで色ずれ補正精度が20μm以下となるものを抽出してこれらのものについて、パソコンにて、上記合成波に転写搬送ベルト60上のテストパターンを当てはめてシミュレーションにより入口ローラ62によるA8の位相を0度から330度まで90度刻みで変化させながら、同様に色ずれ補正精度を計算して第2の計算結果を得た。
この第2の計算、第3の計算で右下ローラ66、入口ローラ61、OPCドラムによるA1、A6、A8の各位相を変化させたのは、右下ローラ66、OPCドラムはそのA6、A1の振幅が大きいためであり、入口ローラ61はそのA8が右下ローラ66に影響を及ぼし且つ各色間で位相が合わない周波数であるためである。
図77は第3の計算結果の一部を示し、図75は第3の計算結果であるBkの直交マークとYの直交マーク(Y−K横)の間隔、Bkの直交マークとCの直交マーク(C−K横)の間隔、Bkの直交マークとMの直交マーク(M−K横)の間隔、Bkの斜交マークとYの斜交マーク(Y−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとCの斜交マーク(C−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとMの斜交マーク(M−K斜)の間隔のずれ量の分布、最大値max、最小値min、平均値avの例を示す。図75は第3の計算結果から作成した各色マークの基準位置に対するずれ量を示す。図775において、OPC位相、右下ローラ位相、入口位相はそれぞれA1の位相、A6の位相、A8の位相である。
第3の計算結果から、基準色Bkと他の色Y、C、Mの各マークの間隔、つまり、Bkの直交マークとYの直交マーク(Y−K横)の間隔、Bkの直交マークとCの直交マーク(C−K横)の間隔、Bkの直交マークとMの直交マーク(M−K横)の間隔、Bkの斜交マークとYの斜交マーク(Y−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとCの斜交マーク(C−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとMの斜交マーク(M−K斜)の間隔の全て(各間隔の最大値)が右下ローラ66、入口ローラ61、OPCドラムによるA1、A6、A8の各位相の組み合わせすべてで20μmを越えない条件を算出し、この条件に合うマークセット内でのマーク間隔ma、mb及びマークセット間の間隔Lとしての、
1.基準色Bkと他の色Y、C、Mの各マークの間隔ma
2.同色の各マークの間隔mb
3.マークセット間の間隔L
を設定した。
つまり、書込みユニット2にテストパターン信号を与える上述のテストパターン信号発生器は、Bkの直交マークとYの直交マーク(Y−K横)の間隔、Bkの直交マークとCの直交マーク(C−K横)の間隔、Bkの直交マークとMの直交マーク(M−K横)の間隔、Bkの斜交マークとYの斜交マーク(Y−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとCの斜交マーク(C−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとMの斜交マーク(M−K斜)の間隔の全て(各間隔の最大値)が右下ローラ66、入口ローラ61、OPCドラムによるA1、A6、A8の各位相の組み合わせすべてで20μmを越えないような、マークセット内でのマーク間隔ma、mb及びマークセット間の間隔Lとしての、
1.基準色Bkと他の色Y、C、Mの各マークの間隔ma
2.同色の各マークの間隔mb
3.マークセット間の間隔L
を有するテストパターンを転写搬送ベルト60上に形成するためのテストパターン信号を生成するように構成した。
なお、この実施形態では、像担持体駆動系としてのOPCドラム、ドラムモータ、上記アイドラギヤ、転写駆動系としての駆動ローラ63、転写駆動モータ302、右下ローラ66、出口ローラ62、入口ローラ61の各駆動ムラ周波数の波が正弦波であると仮定してこれら8波を全て合わせてシミュレーションの基となる合成波を作成したが、この合成波は8波に限定する必要はない。
また、ここで取り上げた8波形の要素(OPCドラム、ドラムモータ、上記アイドラギヤ、駆動ローラ63、転写駆動モータ302、右下ローラ66、出口ローラ62、入口ローラ61)も限定する必要はない。
この実施例では、マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間でのマーク間隔としての、基準色と他の色のマーク間隔、同色のマーク間隔、マークセット間の間隔を、像担持体駆動系(OPCドラム、ドラムモータ、上記アイドラギヤ)及び転写駆動系(駆動ローラ63、転写駆動モータ302、右下ローラ66、出口ローラ62、入口ローラ61)により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上の波からなる合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が複数色の画像のずれの補正可能な範囲以下となるように設定するので、実際に多々ある変動要因を考慮し、起こっている転写搬送ベルト上での変動に近い状態でテストパターンの配置を考えることで、色ずれ検出の信頼性を高くし、テストパターンのマーク配列による誤差を極力少なくして色ずれ補正精度を向上させることができる。
本実施例では、感光体駆動系から発生する回転変動や転写作像駆動系から発生する回転変動を考慮してマーク間隔を決定し、マークパターン全長よりも長い周期の駆動ムラとしての転写搬送ベルトの駆動ムラは、その速度変動を安定化する制御を行なった状態でマークセットを描画している。このようにすることで、色ずれに多大な影響を及ぼす低周波成分の転写搬送ベルト周期変動を色ずれ補正時にキャンセルすることが可能となると共にマークセットを1群だけ描画すれば従来と同等の色ずれ補正精度が得られるようになるので、補正時間の短縮、トナー消費量の低減が可能となる。
本実施例では、操作パネルまたはパソコンによる色合わせ指示で色ずれ検出補正の実行を行う手動実行を可能とし、顧客が望むときに色ずれ検出補正を実行することで色ずれの無い画像を所望のタイミングで得られるようにすることができる。
また、色ずれ検出補正の実行を本実施例の画像形成装置に設定した所定のタイミングで自動的に実行するので、顧客の手を煩わすこと無く、絶えず良好な画像を得られるようにすることができる。
次に、転写搬送ベルト60の厚さに関してであるが、従来では転写搬送ベルト60の平均厚さtは0.1mmであり、転写搬送ベルト60の一周内の厚み偏差は転写搬送ベルト60の厚さtの10%以下(0.01mm以下)としていた。発明者の検討によれば、転写搬送ベルトの厚みムラによる速度変動を安定化する制御技術を搭載しない場合には、この厚み偏差と色ずれ量は、4連タンデム型フルカラー複写機においては、密接に相関があり(図81参照)、厚み偏差が10%以上となると色ずれは容認できるレベルには無くなる。図81は転写搬送ベルト60の厚み偏差とその影響による色ずれ量の関係を表したものである。この図81から、転写搬送ベルト60の厚み偏差が大きいと、色ずれ量が増加し、転写搬送ベルト60の厚み偏差が小さいと、色ずれ量が減少することが分る。
しかしながら、転写搬送ベルト60の厚み偏差を抑えるには、コスト上昇が必須となる(歩留まりの悪化、型精度アップによる型費上昇等による)。転写搬送ベルト60は、画像形成装置内の部品費で考えると、上位に位置するものである。また、転写搬送ベルト60は、市場においても交換される頻度が比較的高い部品でもある。これらのことから、転写搬送ベルト60のコストアップは極力避けたいところである。
本発明においては、転写搬送ベルト60の厚み偏差は理論上は何%でも構わない。ただ、その厚み偏差をsin波で近似している為、実際の物とは多少異なり近似誤差が生じる。従って、上記実施例では、転写搬送ベルト60の厚み偏差を転写搬送ベルト60の平均厚さの20%以下と設定し、且つ、転写搬送ベルトの厚みムラによる速度変動を安定化する制御技術を搭載し、コストと画質の両立を図った。ただし、転写搬送ベルトの厚み偏差及び、検出角変位誤差の最大振幅、位相は経時変化を伴うものであり、その経時変化を見込んで適切なタイミングで上記位相及び上記最大振幅値を更新する必要がある。図82は転写搬送ベルトの放置時間と厚み偏差変動量の関係を表す。そこで、本発明の上記実施形態においては、機械停止時間が20時間を越えた際には、上記位相及び上記最大振幅値の算出を自動的に行うようにしている。しかしながら、この20時間という値は、これに限ったものではなく、画像形成装置の特性に合わせて設定すれば良い。
以上の実施形態及び実施例においては、転写搬送ベルト60上に感光体ドラム11Y,11M,11C,11Kが複数並べて配設されるタンデム方式のプリンタにおける転写ユニット6に本発明を適用したが、本発明が適用可能なプリンタ及びベルト駆動制御装置はこの構成に限るものではない。複数のローラに張架された無端状ベルトをそのローラのうちの少なくとも1以上のローラで回転駆動するベルト駆動制御装置を有するプリンタや、そのベルト駆動制御装置であればいずれにも適用可能である。
又、上記実施例では転写搬送ベルト60で転写紙を搬送し、転写紙上に感光体ドラム1111Y,11M,11C,11K上の4色のトナー像を重ねて転写する直接転写方式に適用したが、転写搬送ベルト60上に感光体ドラム1111Y,11M,11C,11K上の4色のトナー像を重ねて転写してフルカラー画像を形成し、このフルカラー画像を転写紙に転写する中間転写方式に本発明を適用することが可能である。上記実施例では、露光光源ではレーザ光源を用いているが、これに限ったものではなく、露光光源は例えばLEDアレイ等でも良い。
本発明によれば、無端状ベルトに柔道する従動ローラに取り付けたエンコーダを用いて無端状ベルトの速度を制御する際に、ベルトの厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を、安価な手法で行い、且つ、その制御状態下において、色ずれ検出・補正を行う為、従来よりも色ずれ補正精度を向上させる事ができ、それによって高画質な画像を得る事が可能となる。
本発明の一実施形態であるレーザプリンタを示す断面図である。 同実施形態における転写ユニットの構成を示す正面図である。 同実施形態における転写ユニットの主要部品の構成を示す斜視図である。 同実施形態における右下ローラとエンコーダの詳細を示す斜視図である。 同実施形態におけるベルト駆動制御装置を示すブロック図、エンコーダのベルト厚み変動で生じる検出角変位誤差及び制御目標値とその和を示す図である。 同実施形態における転写駆動モータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。 同実施形態におけるベルトの厚さ変動に対応した検出角変位誤差を示す図である。 同実施形態の制御タイミングを示すタイミングチャートである。 同実施形態の制御タイミングを示すタイミングチャートである。 同実施形態のフィルタ演算を示すブロック図である。 同実施形態のフィルタ係数一覧を示す図である。 同実施形態のフィルタの振幅特性を示す特性図である。 同実施形態のフィルタの位相特性を示す特性図である。 同実施形態におけるPID制御の式を示す図である。 同実施形態におけるエンコーダパルスカウンタ1の動作フローを示すフローチャートである。 同実施形態におけるエンコーダパルスカウンタ2の動作フローを示すフローチャートである。 同実施形態における制御周期タイマによる割込み処理フローを示すフローチャートである。 同実施形態におけるプロファイルデータの例を示す図である。 同実施形態におけるプロファイルデータの他の例を示す図である。 無端状ベルトの一部及び駆動ローラの例を示す正面図である。 ベルト駆動搬送系のモデルを示す正面図である。 駆動ローラの駆動軸を一定角速度で回転させた時のベルトの1周にわたるベルト厚さ変動とベルト搬送速度変動について概念的に示す図である。 ベルトが一定搬送速度で搬送されていた時の従動軸でのベルト厚さ変動と、従動ローラの従動軸で検出したベルト搬送速度変動を示す図である。 エンコーダパルスカウンタのカウント値の例を示す図である。 上記実施形態のフィードバック制御開始時の急激な速度変動を緩和させる様子を示す図である。 上記実施形態の転写搬送ベルトを示す平面図である。 上記実施形態のプロセスコントローラの一部分を示すブロック図である。 同プロセスコントローラのマイクロコンピュータのプリント制御フローを示すフローチャートである。 同プリント制御フローの「調整」と「色合わせ」を示すフローチャートである。 同「色合わせ」における「テストパターンの形成と計測」を示すフローチャートである。 同「テストパターンの形成と計測」における割り込み処理を示すフローチャートである。 図30の「マーク中心点位置の算出」の一部を示すフローチャートである。 図30の「マーク中心点位置の算出」CPAの他の一部を示すフローチャートである。 上記転写搬送ベルトに形成されるカラーマークの分布を示す平面図、および、上記カラー画像形成装置における光センサ20rのカラーマーク検出信号Sdrのレベル変化を示すタイムチャートである。 (a)は図33に示す検出信号Sdrのタイムチャートの一部を拡大して示すタイムチャート、(b)は(a)に示す検出信号の内、そのA/D変換データがFIFOメモリに書込まれる範囲のみを摘出して示すタイムチャートである。 図30に示す「平均パターンの算出」MPAによって算出される平均値データMar,・・・と、それらが中心点位置となる仮想マークMAkr,・・・、すなわち平均値データ群で表されるマーク列を示す平面図である。 上記実施形態における転写搬送ベルトの1周長に形成するテストパターンの分布を、感光体ドラムの回転角度対応のマーク形成位置ずれと共に示す図である。 本発明の一実施形態のマーク配置を決めるための合成波作成条件を示す図である。 同実施形態のマーク配置を決めるための第2の計算結果の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同実施形態のマーク配置を決めるための第3の計算結果であるマーク間隔のずれ量の分布、最大値max、最小値min、平均値avの例を示す図である。 同実施形態のマーク配置を決めるための最初の計算結果を示す図である。 上記第3の計算結果の一部を示す図である 上記第3の計算結果から作成した各色マークのずれ量を示す図である。 上記実施形態の転写搬送ベルト一周変動時における、色ずれ補正実行タイミングと通紙タイミングを示す図である。 上記実施形態における転写搬送ベルトの位置変動(位置ずれ量)をsin波で表す図である。 上記実施形態における転写搬送ベルトの厚み偏差とその影響による色ずれ量の関係を表す図である。 上記実施形態における転写搬送ベルトの放置時間と厚み偏差変動量の関係を表す図である。
符号の説明
2 書込みユニット
11Y、11M、11C、11K 感光体ドラム
12 帯電ローラ
13 現像ユニット
63 駆動ローラ
60 転写搬送ベルト
67Y、67M、67C、67K 転写器
65 テンションローラ
66 従動ローラ
20r,20f 光センサ
41 MPU
62a 回転軸
69a〜69d マイクロスイッチ
79a〜79d マイクロスイッチ
301 エンコーダ
302 転写搬送モータ
305 マークセンサ

Claims (22)

  1. 無端状のベルトと、このベルトを回転させるベルト駆動手段と、前記ベルトに従動する少なくとも1つの従動ローラと、この従動ローラに取り付けられたエンコーダとを有していて、単位時間当たりの前記エンコーダの角変位量が一定となるように制御目標値を設定し、前記ベルト駆動手段の角変位量が前記制御目標値と同一となるように前記ベルト駆動手段を制御するベルト駆動制御装置において、
    前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、
    このマーク検出手段の出力信号を用いて前記ベルトの厚み変動で発生する前記エンコーダの検出角変位誤差を検出する検出角変位誤差検出手段と、
    該検出角変位誤差検出手段から得られる前記エンコーダの検出角変位誤差からその前記マークまでの位相と最大振幅を算出する第1の算出手段と、
    該第1の算出手段の算出結果が格納される不揮発性メモリと、
    電源オン時に、前記不揮発性メモリに格納された前記位相と前記最大振幅とを用いて、SIN関数もしくは近似式によって前記ベルトの一周期分の厚さ変動に対応した検出角変位誤差データを算出する第2の算出手段と、
    前記第2の算出手段によって算出された前記検出角変位誤差データが格納される揮発性メモリと、
    を有し、
    前記検出角変位誤差データが前記揮発性メモリに格納された後、前記ベルトを駆動する時に、前記マーク検出手段が前記マークを検知したタイミングに応じて、前記検出角変位誤差データを前記揮発性メモリから読み出して、前記制御目標値に読み出した前記検出角変位誤差データを加算して前記ベルト駆動手段を駆動制御することを特徴とするベルト駆動制御装置。
  2. 請求項1記載のベルト駆動制御装置を像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、像担持体駆動系によって前記像担持体を回転させて転写駆動系により前記転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置の色ずれ検出方法において、
    前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成し、この複数のマークセットの各マークをセンサで検出して前記画像のずれ量を検出し、
    前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
    1.基準色と他の色のマーク間隔
    2.同色のマーク間隔
    3.マークセット間の間隔
    を、前記像担持体駆動系及び前記ベルト駆動系により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上を有する合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が前記複数色の画像のずれの補正可能な範囲以下となるように設定することを特徴とする色ずれ検出方法。
  3. 請求項1記載のベルト駆動制御装置を像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、像担持体駆動系によって前記像担持体を回転させて転写駆動系により前記転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置の色ずれ検出方法において、
    前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成し、この複数のマークセットの各マークをセンサで検出して前記画像のずれ量を検出し、
    前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
    1.基準色と他の色のマーク間隔
    2.同色のマーク間隔
    3.マークセット間の間隔
    を、前記像担持体駆動系及び前記ベルトにより発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上を有する合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が20μm以下となるように設定することを特徴とする色ずれ検出方法。
  4. 請求項1記載のベルト駆動制御装置を像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、像担持体駆動系によって前記像担持体を回転させて転写駆動系により前記転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置の色ずれ検出装置において、
    前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成するテストパターン形成手段と、前記複数のマークセットの各マークを検出するセンサと、このセンサの出力信号から前記画像のずれ量を検出する画像ずれ量検出手段とを有し、
    前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
    1.基準色と他の色のマーク間隔
    2.同色のマーク間隔
    3.マークセット間の間隔
    を、前記像担持体駆動系及び前記ベルト駆動系により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上を有する合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が前記複数色の画像のずれの補正可能な範囲以下となるように設定することを特徴とする色ずれ検出装置。
  5. 請求項1記載のベルト駆動制御装置を像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、像担持体駆動系によって前記像担持体を回転させて転写駆動系により前記転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置の色ずれ検出装置において、
    前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成するテストパターン形成手段と、前記複数のマークセットの各マークを検出するセンサと、このセンサの出力信号から前記画像のずれ量を検出する画像ずれ量検出手段とを有し、
    前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
    1.基準色と他の色のマーク間隔
    2.同色のマーク間隔
    3.マークセット間の間隔
    を、前記像担持体駆動系及び前記ベルトにより発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上を有する合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が20μm以下となるように設定することを特徴とする色ずれ検出装置。
  6. 請求項2または3記載の色ずれ検出方法において、前記マーク検出手段の検出信号を所定のピッチでデジタルデータに変換して、走査位置を特定してメモリに格納し、このメモリ上の、走査位置が隣接して特定の検出信号変化領域に属するデータ群の走査位置に基づいて前記各マークの分布情報を生成することを特徴とする色ずれ検出方法。
  7. 請求項4または5記載の色ずれ検出装置において、前記画像ずれ量検出手段は前記マーク検出手段の検出信号を所定のピッチでデジタルデータに変換して、走査位置を特定してメモリに格納し、このメモリ上の、走査位置が隣接して特定の検出信号変化領域に属するデータ群の走査位置に基づいて前記各マークの分布情報を生成することを特徴とする色ずれ検出装置。
  8. 請求項1記載のベルト駆動制御装置において、前記第2の算出手段によって、電源オン時に、前記不揮発性メモリに格納された前記位相と前記最大振幅とを用いて、SIN関数もしくは近似式によって算出された前記ベルトの一周期分の厚さ変動に対応した前記検出角変位誤差データを揮発性メモリに格納する時に、該検出角変位誤差データを間引いて前記揮発性メモリに格納することで前記揮発性メモリのメモリ容量を削減することを特徴とするベルト駆動制御装置。
  9. 請求項1または8記載のベルト駆動制御装置において、前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている前記検出角変位誤差データを参照し、前記制御目標値に前記検出角変位誤差データを加算して前記ベルト駆動手段を駆動制御する時に、前記ベルト駆動手段の制御開始時には前記検出角変位誤差データをゼロから開始させることで、前記ベルト駆動手段の制御開始時の前記制御目標値の過渡変動を補正することを特徴とするベルト駆動制御装置。
  10. 請求項1、8または9記載のベルト駆動制御装置において、前記不揮発性メモリに格納する値は、操作パネルから入力されることを特徴とするベルト駆動制御装置。
  11. 請求項2、3または6記載の色ずれ検出方法において、前記不揮発性メモリに格納する値は、操作パネルから入力することを特徴とする色ずれ検出方法。
  12. 請求項1、8、9または10記載のベルト駆動制御装置を前記像担持体もしくは転写媒介体の少なくとも一方の駆動制御に用い、請求項2、3、6または11記載の色ずれ検出方法にて色ずれを検出することを特徴とする画像形成装置。
  13. 請求項12記載の画像形成装置であって4連タンデム方式であることを特徴とする画像形成装置。
  14. 請求項12または13記載の画像形成装置において、前記ベルトは、中間転写搬送ベルトもしくは直接転写搬送ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
  15. 請求項12、13または14記載の画像形成装置において、請求項1記載の前記不揮発メモリに格納される前記位相と前記最大振幅値の算出実行は、操作パネルもしくは当該画像形成装置が接続されているパーソナルコンピュータより命令できることを特徴とする画像形成装置。
  16. 請求項12、13、14または15記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の実行は、操作パネルもしくは当該画像形成装置が接続されているパーソナルコンピュータより命令される手動実行と、当該画像形成装置の決まった仕様に基づき行われる自動実行とを有することが特徴とする画像形成装置。
  17. 請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、当該画像形成装置内の定着温度が所定温度未満または電源がオンした際とすることを特徴とする画像形成装置。
  18. 請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、当該画像形成装置内の潜像形成ユニットまたは現像ユニットが交換された際とすることを特徴とする画像形成装置。
  19. 請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、画像形成枚数が所定枚数に達した際とすることを特徴とする画像形成装置。
  20. 請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、当該画像形成装置内の温度が所定温度上昇した際とすることを特徴とする画像形成装置。
  21. 請求項16記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出補正の自動実行タイミングは、前記不揮発メモリに格納される前記位相と前記最大振幅値の算出実行後とすることを特徴とする画像形成装置。
  22. 請求項15記載の画像形成装置において、前記不揮発メモリに格納される前記位相と前記最大振幅値の算出の自動実行タイミングは、当該画像形成装置の停止時間が所定時間経過した際とすることを特徴とする画像形成装置。
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