JP4965399B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、像担持体に担持される可視像を、無端移動する無端状のベルト部材、あるいはそのベルト部材の表面に保持している記録部材に転写する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus for transferring a visible image carried on an image carrier to an endless belt member that moves endlessly or a recording member held on the surface of the belt member.
中間転写ベルト、紙搬送ベルト等のベルト部材を用いて画像を形成する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置においては、そのベルト部材の高精度な駆動制御が高品位な画像を得るために必須である。このベルト部材の高精度な駆動制御ために、従来、ベルト部材を駆動する駆動ローラの回転速度を一定にするように駆動ローラの回転を制御する駆動制御方法が知られている。この駆動制御方法は、駆動源であるモータの回転角速度や、モータで発生する回転駆動力を駆動ローラに伝達させるギヤの回転角速度を一定に保持することにより、駆動ローラの回転速度を一定にする駆動制御方法である。しかしながら、上記従来のベルト部材の駆動制御方法では、ベルト部材の厚さ変動、特にベルト移動方向に沿った方向で厚さ変動がある場合、駆動ローラの回転角速度を一定にしてもベルトの移動速度を一定にできないという問題点があった。 An image forming apparatus that forms an image using a belt member such as an intermediate transfer belt or a paper conveyance belt is known. In such an image forming apparatus, high-precision drive control of the belt member is essential to obtain a high-quality image. In order to drive the belt member with high accuracy, a drive control method for controlling the rotation of the drive roller so as to keep the rotation speed of the drive roller driving the belt member constant is known. In this drive control method, the rotational speed of the driving roller is made constant by maintaining the rotational angular speed of the motor that is the driving source and the rotational angular speed of the gear that transmits the rotational driving force generated by the motor to the driving roller. This is a drive control method. However, in the conventional belt member drive control method, when the belt member has a thickness variation, particularly in the direction along the belt moving direction, the belt moving speed is maintained even if the rotational angular velocity of the driving roller is constant. There was a problem that could not be made constant.
上記ベルト部材の厚さ変動は、例えば、円筒金型を用いて遠心焼成方式で作成されたベルト部材にみられるベルト移動方向にわたる肉厚の偏りによって生じる。このようなベルト部材の厚さ変動がベルト部材に存在すると、ベルト部材を駆動する駆動ローラ上にベルト厚の厚い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が速くなり、反対にベルト厚の薄い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が遅くなる。そのため、ベルト移動速度に変動が生じる。 The variation in the thickness of the belt member is caused by, for example, an uneven thickness in the belt moving direction seen in a belt member produced by a centrifugal firing method using a cylindrical mold. When such a belt member thickness variation is present in the belt member, the belt moving speed increases when a belt portion having a thick belt is wound around a driving roller that drives the belt member, and on the contrary, a belt portion having a thin belt thickness is formed. When it is wound, the belt moving speed becomes slow. As a result, the belt moving speed varies.
特許文献1には、ベルト部材を張架しながらその無端移動に伴って従動回転する複数の従動ローラの1つに、回転検知手段たるエンコーダを設けたものを用いる画像形成装置が記載されている。この画像形成装置は、ユーザーのもとでの初期運転時やベルト部材が交換されたときなどといった所定のタイミングで、駆動ローラを一定の角速度で駆動させてベルト部材を無端移動させながら、エンコーダから送られてくる従動ローラの回転角速度信号または回転角変位を取得していく。これにより、ベルト部材の1周あたりにおけるベルト速度変動パターンが検出され、検出されたベルト速度変動パターンをRAMなどの記憶手段に記憶する。そして、画像を形成するときには、そのベルト速度変動パターンとは逆位相の駆動速度パターンで駆動ローラの駆動源であるベルト駆動モータを駆動することで、厚み変動に起因するベルト部材の速度変動を抑えるようになっている。
しかし、特許文献1に記載の画像形成装置においては、従動ローラの回転角速度信号または回転角変位を取得するにあたり、駆動ローラを一定の角速度で駆動させるテスト駆動を行う必要がある。よって、このようなテスト駆動中は、画像形成を行うことができず、テスト駆動が終わるまで、ユーザーを待たしてしまうという問題があった。
However, in the image forming apparatus described in
そこで、特許文献2には、画像形成動作中にベルト部材の1周あたりの速度変動パターンを検出しながら順次更新していくようにした画像形成装置が記載されている。この特許文献2では、次のような理由から、画像形成動作中でも、ベルト速度変動パターンを検出することができると記載されている。すなわち、従動ローラの回転角速度から駆動ローラの回転角速度を差し引くことで、駆動ローラを一定の角速度で駆動させたときの従動ローラの回転角速度を得ることができ、ベルト部材の1周あたりにおけるベルト速度変動パターンを検出することができる。このため、駆動ローラの角速度が変動していても、従動ローラの角速度変動と駆動ローラの角速度変動との差分値をとることで、駆動ローラを一定の角速度で駆動させたときの従動ローラの回転角速度、すなわち、ベルト部材の1周あたりにおけるベルト速度変動パターンを検出することができる。よって、駆動ローラの角速度を変動させて、ベルトを一定速度で回転駆動させる駆動調整を行う画像形成動作中でも、ベルト速度変動パターンを検出することができる。よって、ベルト速度変動パターンを検出するためのテスト駆動など行う必要がなくなり、装置のダウンタイムを削減することができる。
Therefore,
しかしながら、特許文献2においては、例えば、B5などの搬送方向の長さが短い用紙に画像を形成する場合、ベルト部材が一回転せずに、画像形成動作が終了する場合がある。この場合、ベルト部材の1周あたりにおけるベルト速度変動パターンを検出することができない。従って、ベルト部材が一回転するような画像形成動作が行われない限り、駆動速度パターンを更新することができない。その結果、画像形成動作が長期間に渡って停止している間にベルト部材の厚みが変化した場合、ベルト部材が一回転するような画像形成動作が行われるまで、ベルト移動速度の変動に起因する画像の乱れが生じてしまう。
However, in
また、ベルトの任意の位置を仮想基準位置にして、モータの累積回転角などに基づいて、ベルト部材の一周期を把握することで、仮想基準位置を基準としたベルト部材の1周分の速度変動パターンを検出し、仮想基準位置を基準にして、速度変動パターンに基づくベルト駆動モータの制御を行う場合は、実際のベルトの一周期と、モータの累積回転角などから把握したベルト一周期とに誤差がある。このため、ベルト部材が一回転する画像形成が長期に亘って行われなかった場合は、速度変動パターンを検出したときの仮想基準位置と、ベルト駆動モータの制御を行うときの仮想基準位置とに累計誤差が増大し、速度変動パターンを検出ときに基準とした仮想基準位置とベルト駆動モータの制御を行うときの仮想基準位置とが、大幅にずれ、正確なベルト駆動モータの制御ができなくなってしまう。 In addition, by setting an arbitrary position of the belt as a virtual reference position and grasping one cycle of the belt member based on the accumulated rotation angle of the motor, the speed of one rotation of the belt member based on the virtual reference position When detecting the fluctuation pattern and controlling the belt drive motor based on the speed fluctuation pattern based on the virtual reference position, the actual belt period and the belt period determined from the cumulative rotation angle of the motor, etc. There is an error. For this reason, when image formation in which the belt member makes one rotation is not performed for a long period of time, the virtual reference position when the speed fluctuation pattern is detected and the virtual reference position when the belt drive motor is controlled are set. The accumulated error increases, and the virtual reference position used as the reference when detecting the speed fluctuation pattern and the virtual reference position when controlling the belt drive motor are significantly different, making accurate belt drive motor control impossible. End up.
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ベルト部材が一回転するような画像形成動作が行われなくても、速度変動パターン更新処理を実施することのできる画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to perform the speed fluctuation pattern update process even if the image forming operation is not performed such that the belt member rotates once. An image forming apparatus is provided.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、可視像を担持する像担持体と、前記像担持体に形成する可視像の画像情報を取得する画像情報取得手段と、前記画像情報に基づく可視像を前記像担持体に形成する可視像形成手段と、駆動ローラ及び従動ローラに張架しながら無端移動せしめている無端状のベルト部材、あるいは前記ベルト部材の表面に保持している記録部材に、前記像担持体に担持される可視像を転写する転写手段と、前記従動ローラの回転角速度または回転角変位を検知する従動ローラ回転検知手段と、前記駆動ローラの回転角速度または回転角変位を検知する駆動ローラ回転検知手段と、前記従動ローラ回転検知手段による検知結果、及び記憶手段に記憶している前記ベルト部材の1周あたりにおける速度変動パターンのデータに基づいて前記駆動ローラの駆動源の駆動角速度または駆動角変位を調整する駆動調整処理を実施したり、前記画像情報に基づく可視像を形成するための画像形成動作中に検知した前記ベルト部材一回転分の従動ローラ回転検知手段の検知結果と、前記駆動ローラ回転検知手段の検知結果との差分値を演算し、その演算した差分値に基づいて前記速度変動パターンを検出し、前記記憶手段に記憶しているデータを検出結果に基づいて更新する速度変動パターン更新処理を実施したりする制御手段とを備える画像形成装置において、前記画像形成動作の時間が、前記ベルト部材が一回転する時間よりも短い場合、前記画像形成動作終了後も、前記ベルト部材が一回転するまで前記ベルト部材を無端移動せしめて前記速度変動パターン更新処理を実施できるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項2の画像形成装置において、前記画像形成動作が終了する前または終了時に、前記速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されたか否かを判断し、具備されていた場合には、前記画像形成動作終了後も、前記ベルト部材が一回転するまで前記ベルト部材を無端移動せしめるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の画像形成装置において、計時を行う計時手段を設けるとともに、前回の画像形成動作からの経過時間が所定時間に達したり、所定時間を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項2または3の画像形成装置において、計時を行う計時手段を設けるとともに、前回の前記速度変動パターン更新処理の実施時からの経過時間が所定時間に達したり、所定時間を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項2乃至4のいずれかの画像形成装置において、前記ベルト部材の回転回数を計数する計数手段を設けるとともに、前記ベルト部材の回転回数が所定数に達したり、所定数を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の画像形成装置において、前回の前記速度変動パターン更新処理の実施時からの前記ベルト部材の回転回数が所定数に達したり、所定数を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項2乃至6のいずれかの画像形成装置において、画像形成動作回数を計数する計数手段を設けるとともに、前回の前記速度変動パターン更新処理の実施時からの前記画像形成動作回数の増加数が所定数に達したり、所定数を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項2乃至7のいずれかの画像形成装置において、環境を検知する環境検知手段を設けるとともに、前回の前記速度変動パターン更新処理の実施時からの環境の変化量が所定量に達したり、所定量を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項2乃至8のいずれかの画像形成装置において、前記ベルト部材の交換を検知する交換検知手段を設けるとともに、前記画像形成動作が、前記ベルト部材が交換されたことを前記交換検知手段が検知してから最初の画像形成動作である場合、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項2乃至9のいずれかの画像形成装置において、前記画像形成動作が、装置の電源がONされてから最初の画像形成動作である場合、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項1乃至10のいずれかの画像形成装置において、前記記録部材の搬送方向の長さおよび可視像を記録する記録部材の枚数、作像モード、紙種に基づいて、前記画像形成動作の時間が、前記ベルト部材が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項1乃至11のいずれかの画像形成装置において、前記ベルト部材として、周方向における厚み偏差が25[℃]の環境下で3[μm]以上であるもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項1乃至12のいずれかの画像形成装置において、前記ベルト部材として、周方向のヤング率が5000[MPa]以下であるもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項1乃至13のいずれかの画像形成装置において、前記像担持体を複数備え、それら像担持体にそれぞれ可視像を形成するよう前記可視像形成手段を構成し、それら像担持体にそれぞれ担持される可視像を重ね合わせて転写するよう前記転写手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項14の画像形成装置において、上記複数の像担持体を、前記ベルト部材の搬送方向に並べて配置し、前記転写手段を各像担持体にそれぞれ担持される可視像を重ね合わせて前記ベルト部材に転写した後、記録部材に一括転写するよう構成したものにおいて、画像形成時に使用する像担持体に基づいて、前記画像形成動作の時間が、前記ベルト部材が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項16の発明は、請求項1乃至15いずれかの画像形成装置において、前記画像情報取得手段が取得した画像情報に基づいて、前記画像形成動作の時間が、前記ベルト部材が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the second aspect, it is determined whether or not the requirements for execution of the speed fluctuation pattern update processing are satisfied before or at the end of the image forming operation. In this case, the control means is configured to move the belt member endlessly until the belt member makes one rotation even after the image forming operation is completed.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the second aspect, a time measuring unit for measuring time is provided, and an elapsed time from the previous image forming operation has reached or exceeded a predetermined time. Based on the above, the control means is configured to determine that the implementation requirement is satisfied.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second or third aspect, a time measuring unit for measuring time is provided, and an elapsed time from the previous execution of the speed fluctuation pattern update processing reaches a predetermined time. The control means is configured to determine that the implementation requirement is satisfied based on the fact that a predetermined time has been exceeded.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to fourth aspects, a counting unit that counts the number of rotations of the belt member is provided, and the number of rotations of the belt member reaches a predetermined number. The control means is configured to determine that the implementation requirement is satisfied based on exceeding a predetermined number.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fifth aspect, the number of rotations of the belt member has reached a predetermined number or exceeded a predetermined number since the previous execution of the speed fluctuation pattern update process. Based on this, the control means is configured to determine that the implementation requirement is satisfied.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to sixth aspects, a counting unit that counts the number of image forming operations is provided, and the speed change pattern update process from the previous execution is performed. The control means is configured to determine that the implementation requirement is satisfied based on an increase in the number of image forming operations reaching a predetermined number or exceeding a predetermined number. is there.
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to seventh aspects, an environmental detection unit that detects an environment is provided, and an environmental change from the previous execution of the speed variation pattern update process is provided. The control means is configured to determine that the implementation requirement is satisfied based on whether the amount reaches a predetermined amount or exceeds a predetermined amount.
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to eighth aspects, an exchange detecting means for detecting the replacement of the belt member is provided, and the image forming operation is performed by replacing the belt member. In the first image forming operation after the replacement detection means detects that, the control means is configured to determine that the execution requirement is satisfied.
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the second to ninth aspects, when the image forming operation is a first image forming operation after the apparatus is turned on, the implementation requirement is The control means is configured to determine that it is provided.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to tenth aspects, the length of the recording member in the transport direction, the number of recording members for recording a visible image, an image forming mode, and a paper type Based on the above, the control means is configured to determine whether or not the time of the image forming operation is shorter than the time for the belt member to make one rotation.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, the belt member has a thickness deviation of 3 [μm] or more in an environment where the thickness deviation in the circumferential direction is 25 [° C.]. , Is used.
The invention of
The invention according to
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth aspect, the plurality of image carriers are arranged side by side in the conveying direction of the belt member, and the transfer unit is supported on each image carrier. In a configuration in which a visible image is superimposed and transferred to the belt member and then transferred to a recording member at a time, the time for the image forming operation is determined based on the image carrier used during image formation. The control means is configured to determine whether or not the time is shorter than the time for one rotation.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifteenth aspects, the belt member rotates once during the image forming operation based on the image information acquired by the image information acquiring means. The control means is configured to determine whether or not it is shorter than the time to be performed.
請求項1乃至16の発明によれば、画像形成動作の時間が、ベルト部材が一回転する時間よりも短い場合でも、速度変動パターン更新処理が実施できるので、ベルト部材が一回転するような画像形成動作が行われなくても、速度変動パターン更新処理を実施することができる。 According to the first to sixteenth aspects of the present invention, since the speed variation pattern update process can be performed even when the time of the image forming operation is shorter than the time for which the belt member makes one revolution, the image in which the belt member makes one revolution. Even if the forming operation is not performed, the speed variation pattern update process can be performed.
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ(以下、単にプリンタという)の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、M、C、Kと記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Yトナー像を生成するためのプロセスユニット6Yを例にすると、図2に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体1Y、ドラムクリーニング装置2Y、除電装置(不図示)、帯電装置4Y、現像器5Y等を備えている。画像形成ユニットたるプロセスユニット6Yは、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
Hereinafter, as an image forming apparatus to which the present invention is applied, an embodiment of an electrophotographic printer (hereinafter simply referred to as a printer) will be described.
First, the basic configuration of the printer will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the printer. In this figure, this printer includes four process units 6Y, 6M, 6C, and 6K for generating toner images of yellow, magenta, cyan, and black (hereinafter referred to as Y, M, C, and K). Yes. These use Y, M, C, and K toners of different colors as the image forming material, but the other configurations are the same and are replaced when the lifetime is reached. Taking a process unit 6Y for generating a Y toner image as an example, as shown in FIG. 2, a drum-shaped photosensitive member 1Y as a latent image carrier, a drum cleaning device 2Y, a charge eliminating device (not shown), and a charging device 4Y. And a developing
上記帯電装置4Yは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる像担持体としての感光体1Yの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体1Yの表面は、レーザ光Lによって露光走査されてY用の静電潜像を担持する。このYの静電潜像は、Yトナーと磁性キャリアとを含有するY現像剤を用いる現像器5YによってYトナー像に現像される。そして、後述する中間転写ベルト8上に中間転写される。ドラムクリーニング装置2Yは、中間転写工程を経た後の感光体1Y表面に残留したトナーを除去する。また、上記除電装置は、クリーニング後の感光体1Yの残留電荷を除電する。この除電により、感光体1Yの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色のプロセスユニット(6M,C,K)においても、同様にして感光体(1M,C,K)上に(M,C,K)トナー像が形成されて、ベルト部材としての中間転写ベルト8上に中間転写される。
The charging device 4Y uniformly charges the surface of the photoreceptor 1Y as an image carrier that is rotated clockwise in the drawing by a driving unit (not shown). The uniformly charged surface of the
上記現像器5Yは、そのケーシングの開口から一部露出させるように配設された現像ロール51Yを有している。また、互いに平行配設された2つの搬送スクリュウ55Y、ドクターブレード52Y、トナー濃度センサ(以下、Tセンサという)56Yなども有している。
The developing
現像器5Yのケーシング内には、磁性キャリアとYトナーとを含む図示しないY現像剤が収容されている。このY現像剤は2つの搬送スクリュウ55Yによって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、上記現像ロール51Yの表面に担持される。そして、ドクターブレード52Yによってその層厚が規制されてからY用の感光体1Yに対向する現像領域に搬送され、ここで感光体1Y上の静電潜像にYトナーを付着させる。この付着により、感光体1Y上にYトナー像が形成される。現像器5Yにおいて、現像によってYトナーを消費したY現像剤は、現像ロール51Yの回転に伴ってケーシング内に戻される。
In the casing of the developing
2つの搬送スクリュウ55Yの間には仕切壁が設けられている。この仕切壁により、現像ロール51Yや図中右側の搬送スクリュウ55Y等を収容する第1供給部53Yと、図中左側の搬送スクリュウ55Yを収容する第2供給部54Yとがケーシング内で分かれている。図中右側の搬送スクリュウ55Yは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、第1供給部53Y内のY現像剤を図中手前側から奥側へと搬送しながら現像ロール51Yに供給する。図中右側の搬送スクリュウ55Yによって第1供給部53Yの端部付近まで搬送されたY現像剤は、上記仕切壁に設けられた図示しない開口部を通って第2供給部54Y内に進入する。第2供給部54Y内において、図中左側の搬送スクリュウ55Yは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、第1供給部53Yから送られてくるY現像剤を図中右側の搬送スクリュウ55Yとは逆方向に搬送する。図中左側の搬送スクリュウ55Yによって第2供給部54Yの端部付近まで搬送されたY現像剤は、上記仕切壁に設けられたもう一方の開口部(図示せず)を通って第1供給部53Y内に戻る。
A partition wall is provided between the two
透磁率センサからなる上述のTセンサ56Yは、第2供給部54Yの底壁に設けられ、その上を通過するY現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤の透磁率は、トナー濃度と良好な相関を示すため、Tセンサ56YはYトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、Tセンサ56Yからの出力電圧の目標値であるY用Vtrefを格納したRAMを備えている。このRAM内には、他の現像器に搭載された図示しないTセンサからの出力電圧の目標値であるM用Vtref、C用Vtref、K用Vtrefのデータも格納されている。Y用Vtrefは、後述するY用のトナー搬送装置の駆動制御に用いられる。具体的には、上記制御部は、Tセンサ56Yからの出力電圧の値をY用Vtrefに近づけるように、図示しないY用のトナー搬送装置を駆動制御して第2供給部54Y内にYトナーを補給させる。この補給により、現像器5Y内のY現像剤中のYトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスユニットの現像器についても、M,C,K用のトナー搬送装置を用いた同様のトナー補給制御が実施される。
The above-described
先に示した図1において、プロセスユニット6Y,M,C,Kの図中下方には、潜像書込装置としての光書込ユニット7が配設されている。光書込ユニット7は、画像情報に基づいて発したレーザ光Lを、プロセスユニット6Y,M,C,Kにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。この露光により、感光体1Y,M,C,K上にY,M,C,K用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット7は、光源から発したレーザ光(L)を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。 In FIG. 1 shown above, an optical writing unit 7 as a latent image writing device is disposed below the process units 6Y, 6M, 6C, and 6K in the drawing. The optical writing unit 7 irradiates the respective photosensitive members in the process units 6Y, 6M, 6C, and 6K with the laser light L emitted based on the image information and exposes it. By this exposure, electrostatic latent images for Y, M, C, and K are formed on the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K. The optical writing unit 7 irradiates the photosensitive member through a plurality of optical lenses and mirrors while scanning laser light (L) emitted from a light source with a polygon mirror rotated by a motor.
光書込ユニット7の図中下側には、紙収容カセット26、これらに組み込まれた給紙ローラ27など有する紙収容手段が配設されている。紙収容カセット26は、シート状の記録体たる転写紙Pを複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の転写紙Pには給紙ローラ27を当接させている。給紙ローラ27が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Pが給紙路70に向けて送り出される。
On the lower side of the optical writing unit 7 in the figure, a paper storage means having a paper storage cassette 26, a
この給紙路70の末端付近には、レジストローラ対28が配設されている。レジストローラ対28は、転写紙Pを挟み込むべく両ローラを回転させるが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Pを適切なタイミングで後述の2次転写ニップに向けて送り出す。 A registration roller pair 28 is disposed near the end of the paper feed path 70. The registration roller pair 28 rotates both rollers so as to sandwich the transfer paper P, but temporarily stops rotating immediately after sandwiching. Then, the transfer paper P is sent out toward a later-described secondary transfer nip at an appropriate timing.
プロセスユニット6Y,M,C,Kの図中上方には、無端移動体たる中間転写ベルト8を張架しながら無端移動せしめる転写ユニット15が配設されている。転写手段であり且つ無端移動体ユニットである転写ユニット15は、中間転写ベルト8の他に、2次転写バイアスローラ19、クリーニング装置10などを備えている。また、4つの1次転写バイアスローラ9Y,M,C,K、駆動ローラ12、クリーニングバックアップローラ13、エンコーダローラ14なども備えている。中間転写ベルト8は、これら7つのローラに張架されながら、駆動ローラ12の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。1次転写バイアスローラ9Y,M,C,Kは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト8を感光体1Y,M,C,Kとの間に挟み込んでそれぞれ1次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト8の裏面(ループ内周面)にトナーとは逆極性(例えばプラス)の転写バイアスを印加する方式のものである。1次転写バイアスローラ9Y,M,C,Kを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト8は、その無端移動に伴ってY,M,C,K用の1次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体1Y,M,C,K上のY,M,C,Kトナー像が重ね合わせて1次転写される。これにより、中間転写ベルト8上に4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
Above the process units 6Y, 6M, 6C, and 6K, a
上記駆動ローラ12は、2次転写ローラ19との間に中間転写ベルト8を挟み込んで2次転写ニップを形成している。中間転写ベルト8上に形成された可視像たる4色トナー像は、この2次転写ニップで転写紙Pに転写される。そして、転写紙Pの白色と相まって、フルカラートナー像となる。2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト8には、転写紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、クリーニング装置10によってクリーニングされる。2次転写ニップで4色トナー像が一括2次転写された転写紙Pは、転写後搬送路71を経由して定着装置20に送られる。
The
定着装置20は、内部にハロゲンランプ等の発熱源を有する定着ローラ20aと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ20bとによって定着ニップを形成している。定着装置20内に送り込まれた転写紙Pは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ20aに密着させるようにして、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化せしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。
The fixing device 20 forms a fixing nip with a fixing roller 20a having a heat source such as a halogen lamp inside and a
定着装置20内でフルカラー画像が定着せしめられた転写紙Pは、定着装置20を出た後、排紙路72と反転前搬送路73との分岐点にさしかかる。この分岐点には、第1切替爪75が揺動可能に配設されており、その揺動によって転写紙Pの進路を切り替える。具体的には、爪の先端を反転前送路73に近づける方向に動かすことにより、転写紙Pの進路を排紙路72に向かう方向にする。また、爪の先端を反転前搬送路73から遠ざける方向に動かすことにより、転写紙Pの進路を反転前搬送路73に向かう方向にする。
The transfer sheet P on which the full-color image is fixed in the fixing device 20 exits the fixing device 20 and then reaches a branch point between the
第1切替爪75によって排紙路72に向かう進路が選択されている場合には、転写紙Pは、排紙路72から排紙ローラ対100を経由した後、機外へと配設されて、プリンタ筺体の上面に設けられたスタック50a上にスタックされる。これに対し、第1切替爪75によって反転前搬送路73に向かう進路が選択されている場合には、転写紙Pは反転前搬送路73を経て、反転ローラ対21のニップに進入する。反転ローラ対21は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Pをスタック部50aに向けて搬送するが、転写紙Pの後端をニップに進入させる直前で、ローラを逆回転させる。この逆転により、転写紙Pがそれまでとは逆方向に搬送されるようになり、転写紙Pの後端側が反転搬送路74内に進入する。
When the path to the
反転搬送路74は、鉛直方向上側から下側に向けて湾曲しながら延在する形状になっており、路内に第1反転搬送ローラ対22、第2反転搬送ローラ対23、第3反転搬送ローラ対24を有している。転写紙Pは、これらローラ対のニップを順次通過しながら搬送されることで、その上下を反転させる。上下反転後の転写紙Pは、上述の給紙路70に戻された後、再び2次転写ニップに至る。そして、今度は、画像非担持面を中間転写ベルト8に密着させながら2次転写ニップに進入して、その画像非担持面に中間転写ベルト8の第2の4色トナー像が一括2次転写される。この後、転写後搬送路71、定着装置20、排紙路72、排紙ローラ対100を経由して、機外のスタック部50a上にスタックされる。このような反転搬送により、転写紙Pの両面にフルカラー画像が形成される。
The reverse conveyance path 74 has a shape extending while curving from the upper side to the lower side in the vertical direction, and the first reverse conveyance roller pair 22, the second reverse
上記転写ユニット15と、これよりも上方にあるスタック部50aとの間には、ボトル支持部31が配設されている。このボトル支持部31は、Y,M,C,Kトナーを収容するトナー収容部たるトナーボトル32Y,M,C,Kを搭載している。トナーボトル32Y,M,C,Kは、互いに水平よりも少し傾斜した角度で並ぶように配設され、Y、M、C、Kという順で配設位置が高くなっている。トナーボトル32Y,M,C,K内のY,M,C,Kトナーは、それぞれ後述するトナー搬送装置により、プロセスユニット6Y,M,C,Kの現像器に適宜補給される。これらのトナーボトル32Y,M,C,Kは、プロセスユニット6Y,M,C,Kとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
A
図3は、本プリンタにおける電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、演算手段たる制御部200は、CPU201と、制御プログラムや各種データを記憶したROM202と、各種データを一時的に記憶するRAM203とを有している。この制御部200には、各周辺制御部との間で信号の授受を行うためのI/Oインターフェース204を介して光書込ユニット7、Tセンサ56Y,M,C,K、光書込ユニット7の制御を専用に司る光書込制御回路205、電源回路206、トナー補給回路207などが接続されている。また、ロータリーエンコーダ(以下、単にエンコーダという)170、中間転写ベルト8(8)を駆動する駆動ローラ(12)の駆動源となっているベルト駆動モータ162、機内温度を検知する温度センサ163なども接続されている。更には、第1端部フォトセンサ151、中央フォトセンサ152、第2端部フォトセンサ153、Yフォトセンサ154Y、Mフォトセンサ154M、Cフォトセンサ154C、Kフォトセンサ154K等を有する光学センサユニット150も接続されている。なお、これらフォトセンサは、何れも図示しない発光手段から発した光を被検対象面で反射せしめ、その反射光を図示しない受光手段で検知する反射型フォトセンサである。
FIG. 3 is a block diagram showing a part of an electric circuit in the printer. In the figure, a
光書込制御回路205は制御部200からI/Oインターフェース204を介して入力される指令に基づいて光書込ユニット7を制御する。また、電源回路206は制御部200からI/Oインターフェース204を介して入力される指令に基づいて、各プロセスユニットの帯電装置に高電圧を印加するととも、各現像装置の現像ローラにそれぞれ現像バイアスを印加する。
The optical
トナー補給回路207は、制御部200からI/Oインターフェース204を介して入力される指令に基づいて、各色の図示しないトナー搬送装置を制御する。これにより、図示しない各色のトナーボトル(図1の32Y,M,C,K)から各現像装置内の2成分現像剤へのトナー補給を制御する。
The
制御部200は各色毎のTセンサ56Y,M,C,Kの出力値に基づいて現像装置内の2成分現像剤のトナー濃度が基準レベルになるような指令をI/Oインターフェース204を介してトナー補給回路207へ出力する。
Based on the output values of the
本プリンタは、光書込ユニット(7)や各色のプロセスユニット(6Y,M,C,K)などからなる可視像形成手段としての作像装置の作像条件を調整するための作像条件調整処理を、所定時間経過毎などの所定のタイミングで実施するようになっている。そして、この作像条件調整処理において、後述するプロセスコントロール処理と、色ずれ補正処理とを行う。そして、これらの処理では、光書込制御回路205が制御部200からI/Oインターフェース204を介して入力される指令に基づいて光書込ユニット7などを制御したり、制御部200が各プロセスユニットや転写ユニットの駆動を制御したりする。これにより、作像性能検知用の階調パターン像や、複数のトナー像からなるパッチパターンを中間転写ベルト8上に形成する。
This printer has an image forming condition for adjusting the image forming condition of an image forming apparatus as a visible image forming unit comprising an optical writing unit (7) and process units (6Y, M, C, K) of respective colors. The adjustment process is performed at a predetermined timing such as every predetermined time. In this image forming condition adjustment process, a process control process and a color misregistration correction process described later are performed. In these processes, the optical
より詳しくは、作像条件調整処理におけるプロセスコントロール処理では、中間転写ベルト8上に作像性能検知用の階調パターン像を形成する。この作像性能検知用の階調パターン像としては、Y,M,C,K階調パターン像の4つが形成される。それぞれの階調パターン像は、予め定められた画素パターンからなる14個のY,M,C,K基準トナー像からなっている。そして、それぞれ14個のY,M,C,K基準トナー像は、互いに異なるトナー付着量になるように形成される。
More specifically, in the process control process in the image forming condition adjustment process, a gradation pattern image for image forming performance detection is formed on the
例えば、K階調パターン像SKを例にすると、これは、図4に示すように、段階的にトナー付着量が徐々に増えていくK基準トナー像SK1、SK2・・・・SK13、SK14という14個のK基準トナー像から構成されている。これらK基準トナー像は、中間転写ベルト8の進行方向に所定の間隔をおいて並ぶようにベルトおもて面に形成され、これらK基準トナー像に対する単位面積あたりのトナー付着量は、光学センサユニット150のKフォトセンサ154Kによって検知される。この検知結果は、出力値Vpi(i=1〜14)として、I/Oインターフェース204を介してRAM203に送られる。
For example, taking a K gradation pattern image SK as an example, this is referred to as K reference toner images SK1, SK2,... SK13, SK14 in which the toner adhesion amount gradually increases as shown in FIG. It consists of 14 K reference toner images. These K reference toner images are formed on the front surface of the belt so as to be arranged at a predetermined interval in the traveling direction of the
光学センサユニット150において、各フォトセンサ(153、154K,C、152、154M,Y、151)は、ベルト幅方向(ローラの回転軸線方向)に一直線上に並ぶように配設されている。上述したK基準トナー像は、中間転写ベルト8のおもて面のベルト幅方向において、Kフォトセンサ154Kの設置位置と同じ位置に形成されるため、Kフォトセンサ154Kによって検知される。Kと同様にして、Y,M,Cについても、それぞれ14個のY,M,C基準トナー像が、ベルト幅方向においてY,M,Cフォトセンサ154Y,M,Cの設置位置と同じ位置に形成されて、Y,M,Cフォトセンサ154Y,M,Cによって検知される。そして、Y,M,C基準トナー像に対するトナー付着量の検知結果であるY,M,Cフォトセンサ154Y,M,Cの出力値Vp1〜14がRAM203内に記憶される。
In the
制御部200は、RAM203に記憶されたこれら出力値と、ROM202内に格納されているデータテーブルとに基づいて、それぞれの出力値を単位面積当りのトナー付着量に換算し、トナー付着量データとしてRAM203に格納する。
Based on these output values stored in the
図5は、感光体の電位とトナー付着量との関係をxy座標にプロットしたグラフである。同図において、x軸には現像ポテンシャル(階調パターン像作像時の現像バイアス電圧と感光体1K,Y,M,Cの表面電位との差:単位V)を割り振り、y軸には単位面積当りのトナー付着量(mg/cm2)を割り振っている。 FIG. 5 is a graph in which the relationship between the potential of the photoreceptor and the toner adhesion amount is plotted on the xy coordinates. In the figure, the development potential (difference between the development bias voltage at the time of gradation pattern image formation and the surface potential of the photoreceptors 1K, Y, M, and C: unit V) is assigned to the x-axis, and the unit is assigned to the y-axis. The toner adhesion amount per area (mg / cm 2 ) is allocated.
制御部200は、RAM203内に記憶されている電位データとトナー付着量データから、各色毎に、電位データとトナー付着量データとの関係(現像特性)が直線となる領域のものを選択し、これらのデータの平滑化処理を行う。そして、その平滑化処理後の電位データ及びトナー付着量データに対して最小二乗法を適用することによって各現像装置の現像特性の直線近似を行う。更に、各現像装置の現像特性の直線方程式y=ax+bを各色毎に求めた後、この直線方程式における傾きaに基づいて各プロセスユニット(6K,Y,M,C)における作像条件を調整する。作像条件を調整する方法としては、特開平9−211911号公報に記載されているように、感光体一様帯電電位や現像バイアスを調整する方法が挙げられる。また、二成分現像剤のトナー濃度を調整してもよい。
The
図4に示したように、プロセスコントロール処理においては、中間転写ベルト8の移動方向(副走査方向)に所定のピッチで並ぶ14個のK基準トナー像SK1、SK2・・・SK13、SK14からなるK階調パターン像SKが形成される。また、このK階調パターン像SKに対して主走査方向(ベルト幅方向)に隣り合うように、副走査方向(ベルト進行方向)に所定のピッチで並ぶ14個のY基準トナー像SY1、SY2・・・SY13、SY14からなるY階調パターン像SYが形成される。また、このY階調パターン像SYに対して主走査方向に隣り合うように、副走査方向に所定のピッチで並ぶ14個のM基準トナー像SM1、SM2・・・SM13、SM14からなるM階調パターン像SMが形成される。また、このM階調パターン像SMに対して主走査方向に隣り合うように、副走査方向に所定のピッチで並ぶ14個のC基準トナー像SC1、SC2・・・SC13、SC14からなるM階調パターン像SCが形成される。
As shown in FIG. 4, in the process control process, the image forming apparatus includes 14 K reference toner images SK1, SK2,... SK13, SK14 arranged at a predetermined pitch in the moving direction (sub-scanning direction) of the
また、作像条件調整処理における色ずれ補正処理では、中間転写ベルト8における幅方向の両端付近及び中央付近に、図6に示されるような位置ずれ検知用のパッチパターンを形成する。両端付近及び中央付近にそれぞれ形成されるこれら3つのパッチパターンは、それぞれ副走査方向に所定の間隔で並ぶ4つのY,M,C,K基準トナー像Sy、Sm、Sc、Skからなり、同色の基準トナー像がそれぞれ主走査方向に並ぶように形成される。
Further, in the color misregistration correction processing in the image forming condition adjustment processing, a patch pattern for detecting misregistration as shown in FIG. 6 is formed near both ends and the center of the
図中でベルト幅方向の手前側端部付近に形成されたパッチパターン内の各基準トナー像は、第1端部フォトセンサ151によって検知される。また、ベルト幅方向の中央付近に形成されたパッチパターン内の各基準トナー像は、中央フォトセンサ152によって検知される。また、ベルト幅方向の奥側端部付近に形成されたパッチパターン内の各基準トナー像は、第2端部フォトセンサ153によって検知される。各色の基準トナー像の形成タイミングが互いに適切であれば、各基準トナー像の検知間隔がそれぞれ等しくなるが、不適切であると、各色の基準トナー像の形成間隔が不均一になる。そして、検知間隔も不均一になる。また、光学系に光書込のスキューが生じていなければ、3つのパッチパターンの間において、それぞれ同色の基準トナー像が同じタイミングで検知されるが、スキューが生じていると検知タイミングが異なってくる。制御部200は、主走査方向や副走査方向における各色トナー像の検知間隔や検知タイミングのずれに基づいて、各感光体に対する光書込開始タイミングや光学系を調整して、各色トナー像の位置ずれを抑える。
In the drawing, each reference toner image in the patch pattern formed near the front side end in the belt width direction is detected by the
なお、上述した階調パターン像やパッチパターンを形成した際には、図1に示した2次転写バイアスローラ19を中間転写ベルト8から離間させて、階調パターン像やパッチパターンの2次転写バイアスローラ19への転位を回避するようになっている。 When the gradation pattern image or patch pattern described above is formed, the secondary transfer bias roller 19 shown in FIG. Dislocation to the bias roller 19 is avoided.
スキューずれの補正については、図示しない駆動機構により、光書込ユニット7の内部にある各色のレーザー光を折り返すためのミラーの傾きを調整することによってなされる。ミラーに傾きを付勢するための駆動源としてはステッピングモータが用いられている。 The skew deviation is corrected by adjusting the tilt of the mirror for turning back each color laser beam in the optical writing unit 7 by a driving mechanism (not shown). A stepping motor is used as a drive source for biasing the mirror.
また、各色トナー像の副走査方向(ベルト移動方向)の位置ずれの補正については、各感光体に対する光書込開始タイミングを調整することによってなされる。図7は、副走査方向における光書込開始タイミングの補正がなされる際における各種信号の発生タイミングを示すタイミングチャートである。同図において、副走査方向の画像領域信号である潜像書込みenable信号のオンオフ(立ち上がり、立ち下がり)は、画像の1ドットに相当する時間単位で調整される。即ち、潜像書込enable信号の補正分解能は1ドットに相当する時間である。この潜像書込enable信号は、ポリゴンミラーの反射面上での反射によって主走査方向(感光体の回転軸線方向)に往復走査される書込レーザー光を主走査方向の走査領域の端部付近で検知したことによって発せられる同期検知信号に基づいて調整される。例えば、感光体に対する光書込開始タイミングを副走査方向の1ドット分の時間だけ早くする、図7に示すように同期検知信号1つ分だけ潜像書込enable信号の立ち下がりタイミングが早められる。 Further, the correction of the positional deviation of each color toner image in the sub-scanning direction (belt moving direction) is performed by adjusting the optical writing start timing for each photoconductor. FIG. 7 is a timing chart showing generation timings of various signals when the optical writing start timing in the sub-scanning direction is corrected. In the figure, ON / OFF (rise and fall) of the latent image write enable signal, which is an image area signal in the sub-scanning direction, is adjusted in units of time corresponding to one dot of the image. That is, the correction resolution of the latent image writing enable signal is a time corresponding to one dot. This latent image write enable signal is written near the edge of the scanning area in the main scanning direction by writing laser light reciprocally scanned in the main scanning direction (rotation axis direction of the photosensitive member) by reflection on the reflecting surface of the polygon mirror. It adjusts based on the synchronous detection signal emitted by having detected by. For example, the optical writing start timing for the photosensitive member is advanced by one dot in the sub-scanning direction, and the falling timing of the latent image write enable signal is advanced by one synchronization detection signal as shown in FIG. .
図8は、副走査方向における光書込開始タイミングの補正がなされる際における各種信号の発生タイミングを示すタイミングチャートである。同図のタイミングチャートにおいても、各信号の補正分解能は1ドットになっている。このタイミングチャートにおいて、潜像書込クロックは上述の同期検知信号の立ち下がりエッジにより、各ラインともに正確に位相の合ったクロックが得られるように決定される。かかる潜像書込クロックに同期して光書込が開始されるが、主走査方向の潜像書込みenable信号もこのクロックに同期して生成される。上述のパッチパターン内の各基準トナー像の検知タイミングに基づいて、光書込開始タイミングが副走査方向に1ドット分の時間だけ早められる場合には、図8に示すように、1クロック分だけ書込enable信号を早めにアクティブにすれば良い。 FIG. 8 is a timing chart showing the generation timing of various signals when the optical writing start timing in the sub-scanning direction is corrected. Also in the timing chart of the figure, the correction resolution of each signal is 1 dot. In this timing chart, the latent image writing clock is determined so as to obtain a clock in which each line is accurately in phase by the falling edge of the synchronization detection signal. Optical writing is started in synchronization with the latent image writing clock, and a latent image writing enable signal in the main scanning direction is also generated in synchronization with this clock. If the optical writing start timing is advanced by one dot in the sub-scanning direction based on the detection timing of each reference toner image in the patch pattern, as shown in FIG. The write enable signal may be activated early.
また、基準色であるKに対して、Y,M,Cのパッチパターン内における各基準トナー像の主走査方向の倍率がずれていたときには、信号の周波数を非常に小さいステップで変更可能なクロックジェネレータ等のデバイスによって倍率が補正される。 Further, when the magnification in the main scanning direction of each reference toner image in the Y, M, and C patch patterns is deviated from the reference color K, the clock that can change the signal frequency in very small steps. The magnification is corrected by a device such as a generator.
図9は、中間転写ベルト8(図6の8)のループ内に配設される従動ローラとしてのエンコーダローラ14をその一端側に配設されたエンコーダ170とともに示す拡大構成図である。このエンコーダローラ14は、ステンレス等からなり、中間転写ベルト8の無端移動に伴って従動回転するものである。そのローラ部の両端からそれぞれ軸線濃厚に突出する軸部の一方(15a)は、図示のように、外側に向かうにしたがって3段階に細くなる構造になっている。両端の軸部はそれぞれ転写ユニットの支持板に設けられた軸受け169によって回転自在に支持されている。
FIG. 9 is an enlarged configuration diagram showing the
エンコーダローラ14の軸部14aを覆っている従動ローラ回転検知手段たるエンコーダ170は、軸部14aとともに回転するように軸部14aに固定された円盤状のコードホイール171、透過型フォトセンサ172、支持板173、カバー73等を有している。
An
支持板173は、ポリアセタール等の樹脂材料からなり、エンコーダローラ14の軸部14aにおける根元側の箇所に圧入(軽圧入)されている。コードホイール171は、この支持板173の片側端面(圧入方向の反対側の端面)に対して、図示しない両面テープを介して固定されている。軸部14aの先端部も軸受けによって回転自在に支持されており、これによってコードホイール171が固設された支持板173の位置決め精度が向上している。
The support plate 173 is made of a resin material such as polyacetal, and is press-fitted (lightly press-fitted) into the base side portion of the shaft portion 14 a of the
コードホイール171は、厚さ0.2mm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)などからなり、図10に示すように、その外縁部には放射状のスリット171aが形成されている。このスリット171aは、例えばフォトレジストを用いたパターン描画技術などによって形成されたものである。
The
透過型フォトセンサ172は、コードホイール171のスリット形成部を介して、自らの発光素子172aと受光素子172bとを対向させている。コードホイール171の回転に伴って、スリット形成部の各スリット171aが受光素子172aと発光素子172bとの間に位置して光を送受可能にしたり、両素子間にスリット171aが介在しなくなって光の送受がなされなくなったりが短周期で繰り返される。より詳しくは、両素子の間にスリット171a(図中の黒塗りの箇所)が介在するときには発光素子172aから射出された光が受光素子172bに受光されて、透過型フォトセンサ172からの出力電圧がHiレベルになる。これに対し、スリット171aが介在しないときには、発光素子172aからの光がスリット間の箇所に遮断されて、反射型フォトセンサ172からの出力電圧がLowレベルになる。従って、例えば、図11に示すようなエンコーダ出力信号の周波数に基づいて、エンコーダローラ14の回転角速度(以下、単に角速度という)が把握される。この把握は、図3に示した制御部200によって行われる。
The
制御部200は、エンコーダ170からの出力に基づいて得たエンコーダローラ14の角速度の検知結果を、ベルト駆動モータ162の駆動速度にフィードバックする。具体的には、エンコーダローラ14の角速度が制御目標値よりも遅いと判断した場合にはそれに応じてベルト駆動モータ162の回転速度を速める。この一方で、角速度が制御目標値よりも速いと判断した場合には、ベルト駆動モータ162の回転速度を遅める。このようなフィードバック制御により、中間転写ベルト8の移動速度の安定化が図られる。
The
より詳しくは、本プリンタのようなタンデム方式においては、中間転写ベルト8を一定速度で移動させる必要がある。しかし、実際には、ベルトの周方向の厚み変動により、そのベルト移動速度に変動が生じる。中間転写ベルト8のベルト移動速度が変動すると、実際のベルト移動位置が目標とするベルト移動位置からずれてしまい、感光体1Y,M,C,K上の各トナー像のベルト移動方向における先端位置が中間転写ベルト8上でずれて重ね合わせずれ(色ずれ)が発生する。また、ベルト移動速度が相対的に速い時に中間転写ベルト8上に転写されたトナー像部分は本来の形状よりもベルト周方向に引き延ばされた形状となり、逆に、ベルト移動速度が相対的に遅い時に中間転写ベルト8上に転写されたトナー像部分は本来の形状よりもベルト周方向に縮小された形状となる。この場合、最終的に記録紙上に形成された画像には、そのベルト周方向に対応する方向に周期的な画像濃度の変化(バンディング)が表れる。
More specifically, in a tandem system such as this printer, it is necessary to move the
そこで、以下、中間転写ベルト8を高い精度で一定速度に維持する構成及び動作について説明する。なお、以下の説明は、中間転写ベルト8に限られるものではなく、広く、駆動制御がなされるベルトについて同様であるので、ベルトとして説明する。
Therefore, the configuration and operation for maintaining the
図12は、中間転写ベルト8の主要部を示す断面模式図である。中間転写ベルト8は、従動ローラとしてのエンコーダローラ14に対してベルト巻付角θ1で巻き付いており、駆動ローラ12に対してベルト巻付角θ2で巻き付いている。中間転写ベルト8は、図中矢印Aの方向に無端移動する。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the
駆動ローラ12は、図示しない伝達機構を介してベルト駆動モータ(図3の162)からの回転駆動力が伝達されるようになっている。また、ベルト駆動モータにも、図示しないロータリーエンコーダが設けられている。このエンコーダとしては、モータの回転角やモータの駆動信号から駆動ローラ12の回転角速度または角変位を推測する。
The driving
制御部200は、エンコーダローラ14に設置されたエンコーダ170から送られてくる信号に基づいて中間転写ベルト8の回転周期で発生する変動成分を認識し、適切な目標値を生成してフィードバック制御を行う。認識方法としては、駆動ローラ12の回転角変位または回転角速度と、エンコーダローラ14の回転角変位又は回転角速度のサンプルリングを行う。サンプルリングされた駆動ローラ12の回転角変位または回転角速度とエンコーダローラ14の回転角変位又は回転角速度との差から求められる変動成分の振幅及び位相を求める。これをベルトの回転周期で発生する変動成分とし、この変動成分からベルト回転周期の搬送速度変動が発生しないような目標値を設定してフィードバック制御を行う。
The
次に、ベルトの厚さとベルトの移動速度との関係について説明する。
図13は、一般的に用いられるベルトの周方向におけるベルト厚み変動(ベルト厚み偏差分布)の一例を示すグラフである。このグラフの横軸は、ベルト1周分の長さ(ベルト周長)を2π[rad]の角度に置き換えたものである。縦軸は、ベルト周方向におけるベルト平均厚み(100μm)を基準(基準値0)としたベルト厚みの偏差値である。図13に示すベルト厚み変動は、ベルト厚み変動の周波数成分のうち、基本(一次)成分のみを示したものである。なお、後述するが、本実施形態においてはこのような一次成分のみの厚み変動からベルト駆動を制御するだけでなく、高次成分を考慮に入れて対応可能である。
Next, the relationship between the thickness of the belt and the moving speed of the belt will be described.
FIG. 13 is a graph showing an example of belt thickness variation (belt thickness deviation distribution) in the circumferential direction of a commonly used belt. The horizontal axis of this graph is obtained by replacing the length of one belt circumference (belt circumference) with an angle of 2π [rad]. The vertical axis represents a deviation value of the belt thickness based on the average belt thickness (100 μm) in the belt circumferential direction (reference value 0). The belt thickness variation shown in FIG. 13 shows only the basic (primary) component of the frequency components of the belt thickness variation. As will be described later, in the present embodiment, it is possible not only to control the belt drive from such a thickness variation of only the primary component, but also to take into account higher order components.
駆動ローラ12側でのベルト移動速度は、以下のようにして求める。
駆動ローラ12側でのベルト移動速度は、駆動ローラ12のベルト巻付角θ2の(1/2)上における中間転写ベルト8の中央部をベルト駆動位置Xと仮に設定し、このベルト駆動位置での速度とする。中間転写ベルト8の厚さが周方向に沿って正弦的に変化しているとき(サイン波)、駆動位置におけるベルト実効厚みBtは、下記の数1に示す式で表すことができる。この式中の「Bt0」は、中間転写ベルト8の平均厚みであり、「Bta」は厚さ変動の振幅値、「θb」はベルト厚さ回転角速度であり、αは、初期位相である。
The belt moving speed on the side of the driving
実効厚みBtは、ベルト材質が均一で、かつ、中間転写ベルト8の内周面と外周面との伸縮度の絶対値がほぼ一致する場合、そのベルト厚み方向の中央とベルト内周面との距離に相当する。多層構造のベルトなどにおいては、硬質な層と軟質な層との間で互いに伸縮性が異なる結果、ベルト厚み方向の中央からずれた位置とベルト内周面との距離がベルト実効厚みBtとなることもある。また、ベルト実効厚みBtは、駆動ローラ12に対するベルト巻付角によっても変化することがある。ベルト実効厚みBtは、ベルト厚み実効係数κdを用いると、下記の数2に示す式で表すことができる。ベルト厚み方向の中央とベルト内周面との距離がちょうどベルト実効厚みBtに等しい場合、ベルト厚み実効係数κdは0.5となる。
このようなベルト実効厚みBt’となった場合のベルト搬送速度Vbは、(駆動ローラ半径Rd+ベルト実効厚みBt’)×駆動ローラ回転角速度ωdより求められ、下記の数3に示す式で表すことができる。
上記数3から厚さ変動の振幅「Bta」があると、駆動位置におけるベルト搬送速度が変化することがわかる。
From
エンコーダローラ14側でのベルト移動速度は、以下のようにして求める。エンコーダローラ14のベルト巻付角θ1の(1/2)上における中間転写ベルト8の中央部をベルト従動位置Yと仮に設定し、このベルト従動位置での速度とする。上記ベルト駆動位置Xからベルト従動位置Yまでの距離は、ベルト一周の長さを2πラジアンとするとき、位相差τラジアンと表すことができる。すると、従動位置Yにおけるベルト実効厚みBt’’は、下記の数4に示す式で表すことができる。
ここで、κeはエンコーダローラ14側でのベルト厚み実効係数であり、駆動ローラ12とエンコーダローラ14とでベルト巻付き量が異なる構成が考えられるため、別の係数を設定した。そして、このようなベルト実効厚みBt''のベルトが巻付いている時の従動位置Yにおけるベルト搬送速度Vbは、下記の数5に示す式で表すことができる。この式中の「Re」は従動ローラ半径であり、ωeは、従動ローラ回転角速度である。
ここで、中間転写ベルト8の実効厚み(Bt)の変動におけるローラの回転角速度(ω)とベルトの速度(Vb)との関係を図14に基づき説明する。図14(a)は、ローラが一定の回転角速度(ω=定数)で回転している場合の各ベルト位置でのベルトの速度(Vb)の関係Aと、ベルトが一定速度(Vb=定数)で回転している場合の各ベルト位置でのローラの回転角速度(ω)の関係Bとを示した図である。なお。グラフEは、ベルト実効厚み(Bt)を示している。図14(a)のグラフAからわかるように、ローラが一定の回転角速度で回転している場合(ω=定数)、ベルトの速度(Vb)は、ベルトの実効厚み(Bt)が最大の部分で速度が最大となり、ベルトの厚みが最小の部分で速度が最小となっている。一方、ベルト速度を一定(Vb=一定)とした場合は、ローラの回転角速度(ω)は、ベルト実効の厚み(Bt)が最大の部分で速度が最小となり、ベルトの実効厚み(Bt)が最小の部分で速度が最大となっている(図14(a)のB参照)これは、数3や、数5からわかるように、ローラの回転角速度(ω)、ベルト速度(Vb)、ベルト実効厚み(Bt)との間には、Vb=Bt×ωの関係が成り立っているからである。
Here, the relationship between the rotational angular velocity (ω) of the roller and the belt velocity (Vb) in the variation of the effective thickness (Bt) of the
この図14(a)の結果から、以下のことが言える。駆動ローラ12を一定の角速度で回転させた場合、ベルトの速度は、ベルトの厚みの影響により図14(a)のAの波形のように変動する。一方、エンコーダローラ14の回転角速度は、上記速度変動の影響を受ける。厚み変動の影響を考慮しなければ、エンコーダローラ14の回転角速度は、上記速度変動と同様な波形となる。しかしながら、実際は、エンコーダローラ14の回転角速度は、ベルトの厚みの影響によって、図14(a)に示す波形Bのような変動成分が加わる。すなわち、エンコーダローラ14の回転角度は、図14(a)の波形Aと波形Bとが重畳されたような波形となる。
The following can be said from the results of FIG. When the driving
図14(b)は、図12に示したようにエンコーダローラ14と駆動ローラ12とがτ離れた場合の中間転写ベルト8の厚み変動における駆動ローラ12の速度および中間転写ベルト8の速度の関係、並びに、中間転写ベルト8の厚み変動におけるエンコーダローラ14の速度および中間転写ベルト8の速度の関係を示した図である。図14(b)のAは、駆動ローラ12を一定の回転角速度で回転した場合のベルト搬送速度を示したグラフである。Cは、駆動ローラ12を一定の回転角速度で回転した場合のエンコーダローラ14の回転角速度である。B’は、ベルトを一定の搬送速度で回転したときのエンコーダローラ14の回転角速度である。Ejは、図2に示す従動位置Yにおけるベルトの実効厚み変動である。Edは、図2に示す駆動位置Xにおけるベルトの実効厚み変動である。
FIG. 14B shows the relationship between the speed of the driving
図14(b)からわかるように、駆動ローラ12を一定の回転角速度で回転した場合のエンコーダローラ14の回転角速度であるCは、ベルトを一定の搬送速度で回転したときのエンコーダローラ14の回転角速度変動B’と、駆動ローラ12を一定の回転角速度で回転した場合のベルト搬送速度であるAとを重畳したものである。なお、ここでは、Re=Rd、κe=κd、α=0、τ=1.3ラジアンとしている。
As can be seen from FIG. 14B, C, which is the rotational angular velocity of the
また、図14(b)からわかるように、回転角速度であるCをエンコーダで検出する場合、位相差τがπrad(もしくはπの奇数倍)であれば、波形B’が波形Aと同一の曲線となる。その結果、波形B’と波形Aとの合成曲線である波形Cの振幅は最大(図の例では曲線Aの振幅の2倍)になる。すなわち、駆動ローラ12とエンコーダローラ14の距離がベルト厚み変動の周期の2分の1に設定できればエンコーダローラ14の回転角速度の検出感度が最大になる。また同様に、πに近い方が波形B’と波形Aとが同一曲線に近づくので検出感度が大きくなる。このことから、回転角速度を検出するエンコーダローラ14は、駆動ローラ12に対しベルト上での距離がπに近い(ベルト周期成分がベルト1周1周期の場合、もっとも距離が離れた)エンコーダローラ14を選択するのが好ましい。
As can be seen from FIG. 14B, when C, which is the rotational angular velocity, is detected by the encoder, if the phase difference τ is πrad (or an odd multiple of π), the waveform B ′ is the same curve as the waveform A. It becomes. As a result, the amplitude of the waveform C, which is a combined curve of the waveform B 'and the waveform A, is maximized (twice the amplitude of the curve A in the illustrated example). That is, if the distance between the driving
実際には、画像形成装置で機能性を持たせたベルト搬送経路を考慮すると、τをベルト厚み変動周期の丁度2分の1に設定することは難しいが、なるべくその近くに設定できると検出感度が高くなる。ベルト厚み変動が全体で2周期以上有る場合は、その変動周期において、前記の位相差τを丁度π、もしくはπの奇数倍に設定でき、高い検出感度を得ることができる。この関係をベルトの長さで表現すると、ベルト厚み変動の周期Tbに対応するベルト長さの2分の1、もしくはその奇数倍ということになる。 Actually, considering the belt conveyance path provided with functionality in the image forming apparatus, it is difficult to set τ to exactly one half of the belt thickness fluctuation period, but if it can be set as close as possible, the detection sensitivity Becomes higher. When there are two or more belt thickness fluctuations as a whole, the phase difference τ can be set to exactly π or an odd multiple of π in the fluctuation period, and high detection sensitivity can be obtained. To express this relationship by the length of the belt, the half belt length corresponding to the period T b of the belt thickness fluctuation, or that its odd multiple possible.
本実施形態においては、エンコーダローラ14の回転角速度の変動がB’となるように、駆動ローラ12の回転角速度を調整するものである。詳しくは、図14(b)の波形Cから、波形B´を求める。波形C、波形B’とも周期は、ベルト厚み変動の周期であり同じ周期を有している。波形CをKsin(θ+τ)とすると、波形B’は、ηKSin(θ+τ+T)で表すことができ、振幅の補正係数ηと位相補正値Τとがわかれば、波形Cから、波形B’を求めることができる。
In the present embodiment, the rotational angular velocity of the
以下に、駆動ローラを一定角速度で駆動したときのエンコーダローラ14の回転角速度(波形C)から、ベルトを一定の搬送速度で回転したときのエンコーダローラ14の回転角速度(波形B’)を算出する演算について説明する。
The rotational angular velocity (waveform B ′) of the
まず、エンコーダローラ14の回転角速度ωeは、上記数3と数5から下記の数6に示す式で表すことができる。
ベルト厚み変動Btaは、ローラ径Rよりも十分小さいとして近似することにより、下記の数7に示す式で表すことができる。
数7に示す従動ローラの回転角速度ωeのうち、変動成分Δωeは、下記の数8に示す式で表すことができる。
Δωeは、ベルト1周の厚み変動による変動成分であり、{}の中の2項に注目し、前者をA、後者をBとすると、Aは駆動位置におけるベルト変動成分を示しており、Bは従動位置におけるベルト変動成分をそれぞれ表わしている。なお、{}の外の分数の構成から、エンコーダローラ14の半径Reよりも、駆動ローラ12の半径Rdを大きくすることで、検出感度が高くなることが分かる。
Δωe is a fluctuation component due to a fluctuation in the thickness of one circumference of the belt, and paying attention to two terms in {}. Represents belt fluctuation components at the driven position. In addition, it can be seen from the configuration of fractions outside {} that the detection sensitivity is increased by making the radius Rd of the
ここで、駆動ローラ12を一定角速度で回転させた場合のエンコーダローラ14で検出されるデータ成分Cとすると、下記の数11に示す式で表すことができる。
A、Bは同じ周期を有する正弦波であるから、その和は同じ周期の単一の正弦波に合成されるので、Cは正弦関数で表現でき、K、βを定数とすると下記の数12に示す式で表すことができる。
A、B、Cはいずれも回転周期がベルトの回転周期と同じであるため、位相ベクトルで表現することができる。図15はA、B、Cの位相ベクトル成分図である。図15では、一般化する意味でベクトルAを0°としているが、ベクトルAに初期位相αを与えても、各ベクトルの振幅位相関係には影響ない。 Since A, B, and C all have the same rotation period as that of the belt, they can be expressed by phase vectors. FIG. 15 is a phase vector component diagram of A, B, and C. In FIG. 15, the vector A is set to 0 ° in a general sense, but even if the initial phase α is given to the vector A, the amplitude phase relationship of each vector is not affected.
駆動ローラ12を一定回転させたときのエンコーダローラ14の回転角速度変動(ベクトルC)から、目標値であるベルト一定速度の時のエンコーダローラ14の角速度変動(ベクトルB)への変換係数ηが補正係数となる。どちらも正弦関数であるため振幅に対して係数をかけて、位相操作を行うことによりベクトルCからベクトルBへ変換が可能である。つまり、図15に示したように、検出されたCのベクトル成分からBのベクトル成分へ変換するために、ベクトルの長さ(振幅値)を補正係数にて変換し、π−τ+βだけ位相を遅らせることにより変換できる。ここでβとは、AとCとの位相差である。
駆動ローラ12を一定回転させたときに従動ローラ側で検出される変動振幅を、ベルトが一定速度で搬送された時の従動ローラ側での変動振幅に変換する補正係数ηは下記の数15に示す式で表すことができる。
また、位相に対する補正値Τは
となる。
つまり、駆動ローラ12を一定回転させて検出されたベルト回転周期の変動データ(図14(b)の波形C)の変振幅及び位相数値に対して、振幅値は、補正係数ηをかけて、位相Tを加えた値が、ベルトが一定速度で回転させた場合のエンコーダローラ14の回転角速度の変動データ(図14(b)の波形B’)となる。これがベルト厚み変動に対応したベルトを一定速度で回転させるためのエンコーダローラ14の制御目標値となる。数13〜15は、ローラ径や位相差など、すべてベルト搬送機構の構成に関する数値で求められる。そのため、振幅の補正係数ηと位相補正値Tは、予め決定される定数である。ただし、ベルト厚み実効係数κは、ベルトの材質やベルトの巻付き角に応じて変化するものであり、駆動ローラ12側とエンコーダローラ14側のベルト厚み実効係数κを事前に把握する必要がある。このベルト厚み実効係数κは、ベルトの平均搬送速度と各ローラの平均回転角速度の関係を計測して求めることができる。ベルト厚み実効係数κは、ベルト材質やベルトの巻付き角が装置すべてに共通であれば、1つの装置において計測すれば他の装置に同じ数値を用いることができる。また、駆動ローラ12とエンコーダローラ14の半径Rを同一として、さらにベルト実効厚み係数κも同一となる構成にすることで、数13、数14が簡略化されることがわかる。そのことから、駆動側と従動側のκがほぼ同一となるように巻付き角を一致させるようにベルト搬送経路を設計することが好ましい。また、巻付き角がある角度を超える、つまり、駆動ローラ12側とエンコーダローラ14側の巻付き角を十分に持たせると、ベルト厚み実効係数κは、巻付き角に依らず、ベルト体の構造固有の値に安定することが実験から得られた。このことから、駆動と従動の両者の巻付き角を十分に持たせることで同様にκの比を1とすることが可能である。
The correction coefficient η for converting the fluctuation amplitude detected on the driven roller side when the driving
The correction value 補正 for the phase is
It becomes.
That is, the amplitude value is multiplied by the correction coefficient η with respect to the variable amplitude and the phase value of the fluctuation data (waveform C in FIG. 14B) detected by rotating the driving
これまで、理解の容易化を図るために駆動ローラ12の回転角速度を一定とした場合について説明してきたが、駆動ローラ12の回転角速度を一定にする必要はない。この理由を以下に説明する。以下の説明では、わかりやすくするため、駆動ローラ12の角速度を変動させて、ベルト速度を一定とした場合について説明する。ベルト速度が一定と仮定した場合、駆動ローラ12における回転角速度は、図14(b)に示した波形Aとπだけ位相がずれた波形となる。このときのエンコーダローラ14における回転角速度は、図14(b)に示した波形B’となる。駆動ローラ12における回転角速度(波形Aとπずれた波形)とエンコーダローラ14における回転角速度(波形B’)との差分は、図14(b)のCの波形(駆動ローラ12を一定回転させたときのエンコーダローラ14の回転角速度)となる。先の説明では、わかり易くするために、ベルト速度が一定と仮定した場合について説明したが、上述のように駆動ローラ12における回転角速度からエンコーダローラ14における回転角速度を差し引けば、図14(b)のCの波形(駆動ローラ12を一定回転させたときのエンコーダローラ14の回転角速度)が得られる。これは、従動軸側で検出される数9、10、12で表現されたベルト厚み変動に起因した変動成分の関係は、駆動ローラ12の回転角速度に依存しないためである。つまり、駆動ローラ軸の回転角速度が変動していても、エンコーダローラ軸の回転角速度から駆動ローラ軸の回転角速度を差し引くことによって、駆動ローラ軸を一定に回転させた時と同様にベルト厚み変動に起因した変動成分を得ることができる。
So far, in order to facilitate understanding, the case where the rotational angular velocity of the driving
以上、従動ローラ軸の回転角速度および駆動ローラ軸の回転角速度(角変位)の変動を計測したデータから、ベルト厚み変動によるエンコーダローラ14の回転角速度(角変位)変動を算出する。そして、この算出データから、ベルトが一定搬送速度となる従動ローラの制御目標値(角速度)を設定し、この目標値と従動ローラ側ロータリーエンコーダの出力値と比較して駆動制御する。これにより、駆動ローラの偏心等駆動系の回転変動によるベルト速度変動、ベルト厚み変動によるベルト速度変動、ベルトとローラの熱膨張によるベルト速度変動、スリップによるベルト速度変動などのベルトの周期変動を制御することが可能となる。
As described above, the rotation angular velocity (angular displacement) variation of the
また、変動成分を三角関数として近似し、展開したこの原理は、ローラ径やベルト周長などによらず、どのような構成においても適用することが可能である。 Further, this principle obtained by approximating and developing the fluctuation component as a trigonometric function can be applied to any configuration regardless of the roller diameter, the belt circumferential length, or the like.
また、駆動ローラ12とエンコーダローラ14との回転角速度によって、ベルトの周期変動を制御する原理について説明したが、角速度ではなく回転角変位(位置)でも同様の原理が適用される。これは、角速度を積分したものが角変位となるからである。数式では、sin関数がcos関数に変換され、振幅が変わり、定常偏差が発生する。しかし、本理論で重要な点は、波形A、B、Cの振幅と位相の関係であり、角速度でも、角変位でも波形A、B、Cの振幅と位相の関係は変化しない。つまり、波形A、B、Cが角変位でも、上記と同様の数式で表現された振幅補正係数ηと位相補正値Tが求められるからである。
Although the principle of controlling the periodic fluctuation of the belt by the rotational angular velocity of the driving
また、ここでは、ベルト周期変動をベルト1周期の基本波成分が支配している場合で、変動を正弦波として近似し、その振幅と位相値から、ベルト1周分の目標基準信号を正弦波として算出する原理を説明した。しかし、実際には、使用するベルトの周期変動が基本波として近似するには誤差が大きい場合がある。その時には、基本波の半分の周期をもつ第2高調波成分や同様に基本波の1/nの周期を持つ第n高調波成分を扱い、ベルト周期変動を近似すればよい。これは、周期関数をフーリエ級数展開するものと同様である。そして、それぞれの高調波成分に対して、同様の振幅補正、位相補正を行えばよい。ただし、位相差τに関しては、それぞれの高調波成分の周期に合わせて変換する必要がある。 Also, here, the belt cycle variation is governed by the fundamental wave component of one belt cycle, the variation is approximated as a sine wave, and the target reference signal for one round of the belt is obtained as a sine wave from its amplitude and phase value. The principle of calculation is explained. However, in practice, there may be a large error in approximating the periodic fluctuation of the belt used as a fundamental wave. At that time, the second harmonic component having a half period of the fundamental wave or the nth harmonic component having a 1 / n period of the fundamental wave may be handled to approximate the belt period fluctuation. This is the same as the one in which the periodic function is expanded by Fourier series. Then, the same amplitude correction and phase correction may be performed for each harmonic component. However, the phase difference τ needs to be converted in accordance with the period of each harmonic component.
次に、本プリンタのベルト駆動制御について説明する。図16は、図3に示した制御部200におけるベルト駆動制御系の電気回路を示すブロック図である。図3では、便宜上、この電気回路の図示を省略していたが、制御部200は、この図16に示す電気回路を備えている。この電気回路は、モータ駆動部615と、コントローラ部614とを備えている。モータ駆動部615には、サーボアンプ603、ループフィルタとチャージポンプとを備えた出力制御部604が設けられている。コントローラ部614には、比較器605、目標基準信号生成部606、目標関数演算部607、ベルト周期変動検出部608が設けられている。
Next, belt drive control of the printer will be described. FIG. 16 is a block diagram showing an electric circuit of a belt drive control system in the
コントローラ部614は、CPU、またはDSPの処理能力やコスト等をふまえて、ソフトで処理する部分とハードで処理する部分を適宜選択することができる。例えば、コントローラ部614をすべてCPU、又はDSPでデジタル処理し、モータ駆動部615への出力の時にD/A変換するように構成しても良い。また、目標関数演算部607までをCPU、又はDSPでデジタル処理し、目標基準信号生成部606では、607からの信号に応じてパルス出力周波数を変調する回路で構成し、605はエンコーダの出力パルスと位相比較を行うようというPLL制御系とするように構成しても良い。さらに、すべてを回路で構成するようにしてもよい。CPU又はDSP等でデジタル処理領域を多くすることで、環境、経時変化やノイズの影響を受けにくくなるが、高コスト、量子化離散化ノイズなどが発生してしまう。このようなことを考慮して、ソフトで処理を行う部分、ハードで処理を行う部分を適宜選択することが好ましい。
The
モータ駆動部615は、ベルト駆動モータ162によって、駆動ローラ12をベルトが安定した速度で搬送されるように回転させるための制御を行うものである。モータ駆動部615は、サーボベルト駆動モータ162を含めたサーボアンプ603やループフィルタ+チャージポンプ604を位相比較器として、公知のPLL制御系で構成している。また、ベルト駆動モータ162は、サーボモータに限らず、ステッピングモータや振動波モータとしても良い。ベルト駆動モータ162をステッピングモータや振動波モータとした場合、それに伴いモータ駆動部615の制御ブロックは若干変更する。図17は、ベルト駆動モータ162をステッピングモータや振動波モータとした場合の制御部のブロック図である。図17に示す、モータ駆動部615’では、サーボアンプ603、ループフィルタ+チャージポンプ604に替わり、モータドライバ603’と駆動パルス生成部604‘の構成となる。このモータ駆動部615’は、コントローラ部614から出力される信号に応じて、駆動パルス生成部604’で駆動パルス列が出力される。それをモータドライバ603’が受けて、駆動電流をモータの各相に流す。また、駆動パルス生成部604’は、比較器605からの制御目標信号とエンコーダ出力信号との差分を駆動パルスに変換する機能をもっている。しかし、比較器605からの信号は、目標値との偏差であるため、その偏差が小さくなるようにモータを駆動する機能も駆動パルス生成部604’は併せもっている。具体的には、駆動パルス生成部604’にPID制御器などを組み込み、制御対象のベルトが目標速度に対して、偏差やオーバーシュート、発振が無いように調整してから駆動パルス列が出力されるようにしている。
The
また、モータ駆動部615は、駆動入力信号として駆動ローラ12の回転角速度情報をコントローラ部614に送信している。ベルト駆動モータ162がステッピングモータの場合は、駆動入力信号として、モータ駆動信号がコントローラ部614に送信される。ステッピングモータの場合は、モータ駆動パルス列に応じてステップ駆動するので、モータ駆動信号から容易に駆動ローラ12の回転角速度を推測することができる。また、ベルト駆動モータ162がDCサーボモータの場合は、サーボモータに内蔵されているモータ軸の回転数を検出するMRセンサの信号を駆動入力信号としてコントローラ部614に送信する。駆動入力信号は、これに限らず、例えば、駆動ローラ12にロータリーエンコーダを設けて、このロータリーエンコーダの出力信号を駆動入力信号としても良い。
Further, the
エンコーダローラ14の同軸上に設けられたエンコーダ170は、エンコーダローラ14の回転角に応じた波形を出力する。出力された波形は、エンコーダ回転検出部610を介してコントローラ部614に送られる。コントローラ部614がアナログ処理の場合、エンコーダ出力をパルス波形として、コントローラ部614に送れば良い。コントローラ部614がデジタル処理の場合は、エンコーダ回転検出部610でエンコーダの検知内容(回転速度検出または回転角変位検出)に応じた処理が行われる。エンコーダの検知内容が回転角速度検出の場合、エンコーダ出力波形の周期を計測し、回転角速度をエンコーダ回転検出部610で算出してからコントローラ部614へ信号を送信する。また、エンコーダ出力波形(パルス波)をカウントし、任意の時間内に計測されたパルスカウント値から回転角速度を算出して、コントローラ部614へ信号を送信するようにしても良い。
The
一方、エンコーダの検知内容が回転角変位検出の場合、エンコーダ出力波形(パルス波)をカウントして回転角変位をエンコーダ回転検出部610で算出してからコントローラ部614へ駆動出力信号を送信する。または、回転角速度結果をエンコーダ回転検出部610で積分して、コントローラ部614へ駆動出力信号を送信するようにしても良い。
On the other hand, when the detected content of the encoder is rotation angle displacement detection, the encoder output waveform (pulse wave) is counted, the rotation angle displacement is calculated by the encoder
エンコーダの検知内容を角速度と角変位のどちらにするかについては、制御対象としているベルトの周期に応じて決めるとよい。画像形成装置で用いられる中間転写ベルト8などの無端状ベルトとそれを駆動するベルト駆動モータ162や伝達機構18、駆動ローラ12などの駆動系部品の回転周期は、0.1〜5[Hz]が多い。図1で示した画像形成装置の中間転写ベルト8は、約800[mm]の無端状ベルトを160[mm/sec]で搬送するので、回転周期は0.2[Hz]である。このようなベルト回転周期の変動を検出して適切に制御する場合、角速度を検出するよりも角変位を検出する方が変動としては大きくなり、制御性能を高くすることができる。それは、角速度は、ベルト一周期のベルトの速度変動を検出するものであるが、角変位は、ベルト一周期あたりのローラの移動量(回転量)であるからである。例えば、図1の画像形成装置では、ローラの半径が16[mm]で、ベルト平均厚みが100[μm]、ベルトの厚みが±10[μm]変化するものが多い。エンコーダローラ14が一定速度で回転した場合とベルトが一定速度で回転した場合とを比較すると、速度変動率は、±0.16[%]であるが、角変位量は、±20[μm]以上となる。このような理由から、本実施形態においては、回転角変位情報を検出する方が適している。ただし、ベルトの回転に対し比較的高い周波数の駆動系回転体に対して、より高精度に制御するために速度フィードバック系を併せて構成してもよい。
Whether the detection content of the encoder is angular velocity or angular displacement may be determined according to the cycle of the belt to be controlled. The rotation period of the endless belt such as the
このように、エンコーダ回転検出部610からコントローラ部614へ送られた信号は、ベルト周期変動検出部608または比較器605に送られる。後述する駆動出力信号である場合は、ベルト周期変動検出部608に送られ、後述するフィードバック制御を行うために検出された信号である場合は、比較器605に送られる。
In this way, the signal sent from the encoder
ベルト周期変動検出部608は、駆動入力信号と駆動出力信号とからベルトの仮想ホームポジション信号を基準としたベルトの1周あたりにおける速度変動パターンであるベルト周期変動を検出する。このベルト周期変動検出部608の出力値は、先述したベルト回転周期変動の基本波及び高調波成分の振幅と位相数値である。
The belt cycle
上記仮想ホームポジション信号は、ベルトの1回転周期で発生するように設定された信号である。仮想ホームポジション信号は、例えば、駆動ローラ12の径や駆動伝達系の減速比などを考慮して、ベルト1周回分に相当するモータの累積回転角を設定する。そして、モータの累積回転角が、この設定された値となったら仮想ホームポジション信号が発生するようにする。また、エンコーダローラ14の径を考慮して、ベルト1周回分に相当する従動ローラの累積回転角を設定する。エンコーダローラ14に設置されたエンコーダ170で回転角を検出して、設定した累積回転角になったときに仮想ホームポジション信号が発生するようにしてもよい。さらに、ベルトが設定された平均速度で搬送されている場合は、ベルト回転周期に相当する時間間隔のクロック信号を設定してもよい。この仮想ホームポジション信号を基準に累積回転角や経過時間を管理することで、現在のベルトの位相を認識することができる。
The virtual home position signal is a signal set so as to be generated in one belt rotation cycle. The virtual home position signal sets the cumulative rotation angle of the motor corresponding to one rotation of the belt in consideration of, for example, the diameter of the
図18は、ベルト周期変動検出部608の回路構成を示すブロック図である。このベルト周期変動検出部608も、図3に示した制御部200内に設けられている。ベルト周期変動検出部608は、変換部803、比較器804、周期変動サンプル部805、変動振幅・位相検出部806が設けられている。変換部803は、ベルト駆動モータ162から出力された駆動入力信号を従動軸の回転角速度として変換する部分である。例えば、駆動入力信号がモータ駆動信号の場合は、モータが減速器を介して駆動ローラに接続されている場合には、減速比を考慮して、モータ駆動信号を駆動ローラ回転角に変換する。さらに、駆動ローラと従動ローラの径比を考慮して、従動軸回転角相当に変換する。また、仮に駆動入力信号802と出力信号807がそれぞれ速度情報と位置情報といったように異なる情報である場合には、駆動出力信号を駆動入力信号に一致させるように、変換部803に積分器又は微分器が付加される。比較器804は、駆動出力信号807と変換部803で変換された駆動入力信号802とを比較し、その差分が周期変動サンプル部805に出力される。この周期変動サンプル部805に出力される差分情報は、上述したようにベルト厚み変動に起因した変動成分である。周期変動サンプル部805は、ベルト1周期のベルト厚み変動に起因した変動成分をメモリに記憶する部分である。周期変動サンプル部805は、ベルト仮想ホームポジション信号を検知するとメモリにベルト厚み変動に起因した変動成分の記憶を開始する。そして、再びベルト仮想ホームポジション信号を検知した時点でメモリにベルト厚み変動に起因した変動成分の記憶を停止する。これにより、ベルト1周期分のベルト変動成分がメモリに記憶される。
FIG. 18 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the belt cycle
変動振幅・位相検出部806は、メモリに記憶されたベルト1周期分の変動成分から基本波及び高調波の振幅と位相を検出する部分である。変動振幅、位相の検出手法としては、変動値のゼロクロス、又はピーク値から既定周期の変動成分の振幅と位相を検出する手法や直交検波による既定周期成分の検出手法がある。これらの手法は、CPU又はDSPの演算負荷やメモリ等のハード構成と、変動振幅、位相検出部806に入力される情報のSN比から選択する。ゼロクロス、又はピーク値から検出する手法は、演算負荷も少ないがノイズの影響を受けやすい。直交検波による手法は、演算負荷は大きいがノイズの影響は受け難い。このようにして、ベルト周期成分の振幅と位相が検出される。
The fluctuation amplitude /
図1に示す画像形成装置に用いられる中間転写ベルト8などの搬送ベルトにおいては、エンコーダで検出されるデータにベルトの周期(厚み)変動以外に様々な変動成分が重畳している。例えば、駆動系歯車の偏心や歯の累積ピッチ誤差などに起因した伝達誤差による変動成分や駆動ローラとベルト間のスリップによる変動成分、駆動ローラの偏心、ベルトに接触するクリーニングブレードやローラ、転写材による負荷変動による変動成分、さらに、エンコーダローラ14やエンコーダの取付け偏心による変動成分などである。これらの変動成分がベルト周期変動成分を検出するのに無視できない場合、先述した図18の構成だけでは不十分である。このため、ベルト厚み変動成分以外の変動を除去する機能が必要となる。
In the conveyance belt such as the
図19は、上記のようなベルトの厚み変動以外に様々な変動成分を除去して、高精度にベルト厚み変動の交流成分を検出することができるフィルタ部900を備えたベルト変動検出部809の回路構成を示すブロック図である。図中点線で示したベルト周期変動検出部809は、少なくとも図16のベルト周期変動検出部608と同等の機能を有している。フィルタ部900は、フィルタ1(901)、フィルタ2(902)、DC除去部903を有している。比較器804から出力されたベルト変動成分は、フィルタ1(901)、フィルタ2(902)、DC除去部903を通過して周期変動サンプル部805に送られる。フィルタ1(901)は、高周波のノイズ成分を除去することを目的に設計されている。フィルタ1(901)は、ベルトの回転変動が0.1〜5Hzであるときに、100Hz以上の信号を除去する。このとき、折返し成分が発生しないように、また、ベルト回転変動周辺の信号が変化しないようにすることが望まれる。このような条件を満たすフィルタとしては、FIRローパスフィルタが挙げられる。このようにフィルタ1(901)により高周波ノイズを除去することで、低価格なロータリーエンコーダを使用することができる。高周波ノイズには、ロータリーエンコーダを使用して回転量を検出した場合に発生する量子化ノイズがあり、分解能の低いロータリーエンコーダを使用した場合に高周波ノイズが顕著に表れ、ベルト周期変動検出に問題となる。しかし、本実施形態では、フィルタ1(901)で高周波ノイズを除去するので、分解能の低いロータリーエンコーダによる検出が可能となり低価格でかつ高精度な回転検出が実現できる。
FIG. 19 shows a belt fluctuation detecting unit 809 including a
フィルタ2(902)は、回転系の周期変動成分を除去することを目的に設定している。フィルタ2(902)は、ベルト厚み変動である0.2Hz以下だけの信号にするためのローパスフィルタであり、FIRローパスフィルタが設定される。フィルタ2(902)で除去する変動は、主に、駆動ローラ12やその伝達機構18の回転体(18a、18b)、エンコーダローラ14の偏心により発生する周期変動である。これらの周期変動が同一又は整数比の関係である場合、フィルタ2の設計が容易で、より効率良く除去することが可能となる。また、エンコーダローラ14から駆動ローラ12に向かってベルトが搬送される搬送経路上に別のローラがある場合、そのローラの偏心に起因して、その回転周期で発生する変動成分もロータリーエンコーダで検出される。この変動成分をフィルタ2で除去する上でも同様に回転周期が駆動ローラ12などの周期変動成分と同一又は整数比の関係であるとよい。
The filter 2 (902) is set for the purpose of removing the periodic fluctuation component of the rotating system. The filter 2 (902) is a low-pass filter for making a signal of only 0.2 Hz or less, which is a belt thickness variation, and an FIR low-pass filter is set. The fluctuations removed by the filter 2 (902) are mainly periodic fluctuations caused by the eccentricity of the driving
フィルタ1(901)、フィルタ2(902)を通過した後のベルト変動成分の一例を、図20に示す。横軸は時間で、縦軸には変動値を回転角ラジアンで示している。また、ベルト搬送スピードを一定としている。1001はフィルタ1(901)、フィルタ2(902)を通過していないベルト変動成分である。1003はベルト仮想ホームポジション信号の出力タイミング(ベルト一周期)を示している。図20からわかるように、フィルタ1(901)、フィルタ2(902)を通過したベルト変動成分1002は、ノイズが除去されて滑らかな正弦関数となっていることがわかる。
An example of the belt fluctuation component after passing through the filter 1 (901) and the filter 2 (902) is shown in FIG. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the fluctuation value in rotation angle radians. Further, the belt conveyance speed is constant.
しかしながら、上記2つのフィルタでも除去できない成分が存在する。この除去しきれない成分としては、DC成分が挙げられる。図20に示すように、2つのフィルタを通したベルト変動成分1002は、ベルト一周を一周期とする基本波形となっていないことがわかる。すなわち、基準となるホームポジション位置1003(図12中左側)では、2つのフィルタで除去されたベルト変動成分1002は、0ラジアンから始まっている。しかし、次に検出されベルト一周を示すホームポジション位置(図20中右側)では、ベルト変動成分1002は、0ラジアンとなっていない。つまり、この波形のずれ量(図20中の1004)がDC成分である。
However, there are components that cannot be removed by the two filters. Examples of the component that cannot be removed include a DC component. As shown in FIG. 20, it can be seen that the
このDC成分は、定常的なスリップや駆動ローラ12、エンコーダローラ14径の誤差により平均速度が異なることによって発生する。このDC成分は、後の振幅、位相検出に影響を与えるので除去するのが好ましい。この波形のずれ量を検出して除去するのがDC成分除去903である。
This DC component is generated due to the difference in average speed due to steady slip and errors in the diameters of the
また、この他に上記2つのフィルタで除去できない変動成分としてランダムなスリップなどのランダムな変動成分がある。このランダムな変動成分は、一般的に同期加算と呼ばれる手法で、除去することができる。具体的には、ベルトホームポジションを基準にベルト複数周回分のベルト変動成分をサンプリングしてこのサンプリングしたデータを平均化することで除去することが可能である。つまり、ベルトホームポジション信号を基準にベルト複数周回分のサンプリングされたベルト変動成分を加算して平均することで、ランダムに発生する変動成分は減少し、ベルト1回転周期のベルト変動成分は強調される。これによって、さらに高精度な振幅、位相検出が可能となる。この同期加算の処理は周期変動サンプル部805で行うことができる。
In addition, there are random fluctuation components such as random slips as fluctuation components that cannot be removed by the two filters. This random fluctuation component can be removed by a method generally called synchronous addition. Specifically, it is possible to remove the belt fluctuation component by sampling the belt fluctuation components for a plurality of belt rotations based on the belt home position and averaging the sampled data. That is, by adding and averaging the belt fluctuation components sampled for a plurality of rotations of the belt with the belt home position signal as a reference, the randomly generated fluctuation components are reduced, and the belt fluctuation components in one rotation cycle of the belt are emphasized. The This makes it possible to detect the amplitude and phase with higher accuracy. This synchronous addition process can be performed by the
比較器804から出力されたベルト変動成分は、フィルタ部900を通過してベルト変動成分以外の変動成分が除去されて周期変動サンプル部805に入力され、ベルト一周期のベルト変動成分がメモリに記憶される。
The belt fluctuation component output from the
また、フィルタ部900を通過したベルト変動成分をダウンサンプルしてメモリに記憶してもよい。フィルタ部900を通過したベルト変動成分は、滑らかな正弦関数となっているので、ダウンサンプルを行っても精度良くベルト厚み成分に対応した交流成分の振幅と位相を抽出することが可能である。一般的に0.2Hzあたりのベルト厚み周期成分を検出するには、10倍の周期20[Hz]くらいのサンプリングで十分である。そこで、まず、比較器の出力までを100[Hz]以上の短い周期でサンプリングを行い、変動に対して位相遅れの少なく、高精度な検出を行う。そして、フィルタ部900でフィルタ処理を行った後、20[Hz]にダウンサンプルして出力する。フィルタ部900を通過した後のベルトの変動成分は、他の変動成分が除去されて、図20に示すような滑らかな正弦波形となっているため、ダウンサンプルしてデータを保存したとしても、この波形を精度よく再現することが可能である。このため、変動振幅、位相検出部806で、ベルト周期変動成分の基本波及び高調波の振幅と位相が検出するときに使用するメモリ容量を少なくすることができる。
Further, the belt fluctuation component that has passed through the
また上記のように、100[Hz]以上の短い周期でサンプリングを行い、この短い周期でサンプリングしたベルト変動成分をフィルタ処理することで、低分解能なロータリーエンコーダであっても、高い精度で周期変動を検出することが可能となる。例えば、ロータリーエンコーダの分解能がベルト上に換算して100[μm]程度のロータリーエンコーダでも500[Hz]でサンプリングして上記フィルタ処理を行うことで数[μm]程度の精度で周期変動を検出することが可能となる。 In addition, as described above, sampling is performed with a short period of 100 [Hz] or more, and the belt fluctuation component sampled with this short period is filtered, so that even a low-resolution rotary encoder can perform periodic fluctuation with high accuracy. Can be detected. For example, even if the rotary encoder has a resolution of about 100 [μm] converted on the belt, sampling is performed at 500 [Hz] and the above filter processing is performed, thereby detecting a period variation with an accuracy of about several [μm]. It becomes possible.
図20に示したフィルタ部900のフィルタ1(901)、フィルタ2(902)、DC除去(903)は、高精度にベルト厚み変動による角速度変動や角変位変動を検出するために付加される処理であり、使用される装置との関係によりどの処理を付加するかを選択することが可能である。また、フィルタ1とフィルタ2の機能を併せもつ1つのフィルタで構成してもよい。また、フィルタは、説明したFIRフィルタに限らず、移動平均を用いた簡易なローパスフィルタで構成することも可能である。
The filter 1 (901), filter 2 (902), and DC removal (903) of the
目標関数演算部607は、ベルト周期変動検出部608で得られたベルト厚み変動の基本波及び高調波成分の振幅および位相数値と、数15の振幅補正係数ηおよび数16の位相補正値Tとを用いて、ベルト搬送速度を一定にするための従動ローラの目標回転変動を演算する部分である。ここで演算された目標回転変動と同じように従動ローラの回転角速度を変動させることで、ベルト搬送速度を一定にすることができる。この目標回転変動は、仮想ホームポジション信号を検知する度に設定される。目標回転変動の算出は、まず、仮想ホームポジション信号を検知したら、時間計測を開始する。そして、仮想ホームポジション信号を再び検知したら、時間計測を停止する。この計測された時間を一周期(基本波の場合)とするSin波を基準とし、ベルト周期変動検出部608で得られた振幅に振幅補正係数ηを乗算して、目標回転変動(目標関数)の振幅値を決定する。また、計測された時間を一周期(基本波の場合)とするSin波を基準とし、ベルト周期変動検出部608で得られた位相に位相補正値Tを加算して目標回転変動(目標関数)の位相値を決定する。これにより、基本波の目標回転変動(目標関数)が生成される。高調波成分においても同様に、計測された時間をn周期とするSin波をそれぞれ基準とし、ベルト周期変動検出部608で得られた振幅に振幅補正係数ηを乗算し、ベルト周期変動検出部608で得られた位相に位相補正値Tを加算して高調波成分の目標回転変動(目標関数)が生成される。そして、基本波の目標関数と、高調波成分の目標関数とを加算して目標回転変動(目標関数)が生成される。
The target
これまで、画像形成毎に目標回転変動(目標関数)を演算する例について説明したが、装置にあるCPU、またはDSPの処理能力、メモリ容量に応じて、予め目標回転変動(目標関数)を演算して、数値をテーブル化して保存しておき、画像形成毎に読み出すようにしてもよい。 So far, an example of calculating the target rotation fluctuation (target function) for each image formation has been described. Then, the numerical values may be stored in a table and read out every image formation.
目標基準信号生成部606は、後述する比較器605でフィードバックされるエンコーダ出力信号と比較するための制御目標値である基準信号を目標回転変動(目標関数)に基づき生成する部分である。目標基準信号生成部606で生成される基準信号は、エンコーダ回転検出部610からフィードバックされる出力信号によって異なる。
図21は、エンコーダ回転検出部610から比較器605へフィードバックされるエンコーダ出力信号が回転角変位情報である場合の目標基準信号の生成工程を示したものである。図21に示す、グラフ701は目標関数演算部607から出力されたエンコーダローラ14の目標回転変動(目標関数)である。なお、目標関数は式705である。式705は、1次成分(基本波)のみの場合で、振幅をa1、位相をb1としている。ωbは、ベルトの回転角速度で、tはベルト仮想ホームポジションを検出してからの径過時間を表している。一方、グラフ702は平均目標角変位であり、ベルトの所望の動きを示している。グラフ702の傾きが従動ローラの目標平均速度となっている。そして、グラフ701のエンコーダローラ14の目標回転変動(目標関数)と、グラフ702の平均目標角変位とを加算器703で加算して、グラフ704に示す目標基準信号が生成される。各グラフ縦軸は変位情報でここでは回転角ラジアンとしている。また、横軸は時間である。CPUまたはDSPでのデジタル処理の場合、これらはすべて量子化された離散データとして扱うが、説明のため曲線としている。目標基準信号がグラフ702の平均目標角変位のみであると、ベルト厚み変動に起因した周期変動分を適切に制御することができない。しかし、本実施形態では、目標関数演算部607で算出されたグラフ701の目標回転変動(目標関数)を平均目標角変位と合成して、この合成したものを目標基準信号としている。これにより、ベルト厚み変動があってもベルトを一定速度で搬送する制御が可能となる。なお、エンコーダ回転検出部610から比較器605へフィードバックされるエンコーダ出力信号が回転角速度情報である場合も同様である。すなわち、平均目標角変位が、平均目標回転角速度となり、この平均目標回転角速度と目標回転変動(目標関数)とを合成して目標基準信号が生成される。なお、このとき、各グラフ縦軸が速度情報となる。
The target reference
FIG. 21 shows a target reference signal generation step when the encoder output signal fed back from the encoder
また、上記のような目標信号の生成は、ベルトを一定速度だけでなく間欠送りさせる場合にも有効である。仮に、ベルトを一定速度ではなく、大きく変化させる(例えば加速、減速)ことを目標としている場合、平均目標角変位を示すグラフ702は、直線ではなく、その目標の動きが設定されたグラフが生成される。この生成されたグラフ702と目標回転変動(目標関数)の位相が一致するように合成すれば、ベルトの速度が大きく変化する場合の目標基準信号が生成される。
The generation of the target signal as described above is also effective when the belt is intermittently fed as well as at a constant speed. If the target is to change the belt greatly instead of a constant speed (for example, acceleration or deceleration), the
このように求められた目標基準信号とフィードバックされたエンコーダ回転検出信号との差分が比較器605で算出され、そのデータがモータ駆動部615の出力制御部604に送られる。そして、出力制御部604でその値に応じて出力が調整され、モータの駆動トルクが調節される。こうして、ベルトを所望の速度で搬送することが可能となる。
A difference between the target reference signal thus obtained and the encoder rotation detection signal fed back is calculated by the
以上の基本的な構成を備える本プリンタにおいては、各色のプロセスユニット6Y,M,C,Kや光書込ユニット7が、像担持体たる各色の感光体1Y,M,C,Kに可視像たるY,M,C,Kトナー像を形成する可視像形成手段として機能している。また、転写ユニット15が、複数の感光体にそれぞれ担持されるトナー像を、駆動ローラ12の回転駆動に伴って無端移動せしめているベルト部材としての中間転写ベルト8に重ね合わせて転写する転写装置として機能している。
In the printer having the above basic configuration, the process units 6Y, M, C, and K for each color and the optical writing unit 7 are visible on the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K for each color as an image carrier. It functions as a visible image forming means for forming Y, M, C, and K toner images. Further, the
本プリンタにおいて、モノクロ画像を出力する場合、図1に示したY,M,C用のプロセスユニット6Y,M,Cによる画像形成は行われない。にもかかわらず、それらを駆動すると、それらの部材を無駄に消耗してしまう。そこで、本プリンタは、モノクロ画像を出力する場合には、転写ユニット15の4つの1次転写バイアスローラ9Y,M,C,Kのうち、9Y,M,Cの3本を支持している図示しないサブフレームの揺動動作により、中間転写ベルト8の張架姿勢を変化させる。これにより、中間転写ベルト8を、Y,M,C用の感光体1Y,M,Cから離間させる。かかる構成では、サブフレームの揺動機構やこれの駆動系が、中間転写ベルト8に当接する当接部材である感光体1Y,M,Cを中間転写ベルト8に接離させる接離手段として機能している。
In this printer, when a monochrome image is output, image formation by the Y, M, and C process units 6Y, 6M, and 6C shown in FIG. 1 is not performed. Nevertheless, when they are driven, these members are wasted. In view of this, the printer supports three of 9Y, M, and C among the four primary transfer bias rollers 9Y, M, C, and K of the
先に示した図3において、I/Oユニット204には、外部のパーソナルコンピュータから送られてくる画像情報を受け入れるための図示しない画像情報取得手段としての画像情報入力部が接続されている。制御部200や、光書込制御回路205は、この画像情報に基づいて光書込ユニット、プロセスユニット、転写ユニットなどを駆動して、画像を形成する。このようにして画像を形成している間に、制御部200は、上述した仮想ホームポジションに基づいて中間転写ベルト8が一周する毎のタイミングを把握するとともに、各周回毎にベルト1周あたりの速度変動パターンを検出していき、周期変動サンプル部805内の速度変動パターンのデータを更新する速度変動パターン更新処理を実施する。
In FIG. 3 shown above, the I /
以下に、図22に基づいて具体的に説明する。
図22は、A3用紙4枚にカラー画像を形成するときのシーケンス図である。
図22に示すように、制御部200は、外部のパーソナルコンピュータから画像情報が送られてくると、感光体ドラムなど、プロセスユニット内の回転体を回転駆動させる。また、中間転写ベルト8が一定速度で回転するよう、前回の画像形成動作中に検出した速度変動パターンから演算した目標回転変動(目標関数)に基づいて生成された目標基準信号とフィードバックされるエンコーダ出力信号とに基づいてベルト駆動モータ162の駆動速度を調整する。そして、接離手段のモータ(一次転写接離モータ)を駆動させ、1次転写バイアスローラ9Y,M,Cを揺動させて、中間転写ベルト8を感光体1Y,M,Cに当接させる。
Below, it demonstrates concretely based on FIG.
FIG. 22 is a sequence diagram when a color image is formed on four A3 sheets.
As shown in FIG. 22, when image information is sent from an external personal computer, the
このように、カラー画像が中間転写ベルト8上に形成される状態となったら、この画像情報に基づいて光書込ユニット、プロセスユニットなどを駆動して画像形成動作を開始する。また、これと同時に速度変動パターン更新処理を実施する。具体的には、仮想ホームポジション信号を発信して、ベルト1周あたりの速度変動パターンを検出していく。ベルト1周あたりの速度変動パターンを検出したら、周期変動サンプル部805内の速度変動パターンのデータを更新する。速度変動パターンのデータが更新されたら、速度変動パターン更新処理を終了して、更新した速度変動パターンに基づいて目標回転変動(上記グラフ701)を演算する演算処理を実施する。そして、演算処理を実施して新たに目標回転変動が演算されたら、この新たに演算された目標回転変動に基づき生成された目標基準信号に基づいて、駆動速度を調整する。
When a color image is thus formed on the
図22に示すように、画像形成動作時間が、中間転写ベルト8が1周する時間よりも長い場合は、画像形成動作中に周期変動サンプル部805内の速度変動パターンのデータを更新して、新たな目標回転変動(目標関数)を演算することができる。しかし、例えば、B5用紙など、用紙搬送方向の長さが短い用紙1枚に画像を形成するなどの場合は、画像形成動作時間が、中間転写ベルト8が1周する時間よりも短くなる。このような場合においては、ベルト1周あたりの速度変動パターンの検出することができないため、周期変動サンプル部805内の速度変動パターンのデータを更新して、新たな目標回転変動(目標関数)を演算することができない。このため、画像形成動作が長期間に渡って停止している間に環境などが大きく変化してベルトの厚みが変化しているときに、画像形成動作時間が短い動作しか行われなかった場合は、目標回転変動(目標関数)が更新されず、ベルト移動速度に変動に起因する画像の乱れを補正することができない。
As shown in FIG. 22, when the image forming operation time is longer than the time required for the
特に、頻繁に行われるモノクロ画像をA4用紙一枚のみ出力する画像形成動作における画像形成動作時間が、中間転写ベルト8が1周する時間よりも短い場合は、長期にわたり目標回転変動(目標関数)が更新されないおそれがあり、ベルト移動速度に変動に起因する画像の乱れを長期にわたり補正することができないおそれがある。
In particular, when the image forming operation time in the image forming operation for outputting only one A4 sheet of monochrome images that is frequently performed is shorter than the time for which the
そこで、制御手段としての制御部200は、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短い場合は、画像形成動作終了後も、中間転写ベルト8が一回転するまで中間転写ベルト8を無端移動せしめて速度変動パターン更新処理を実施できるようにした。
Therefore, when the time for the image forming operation is shorter than the time for which the
図23は、制御部200によって実施される制御フローを示すフローチャートである。同図において、制御部200は、パーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報を受信すると(ステップ1でYES:以下、ステップをSと記す)、画像情報(モノクロ/カラー)・画像形成枚数・画像を形成する用紙の種類(サイズ、紙厚)、作像モード(1200[dpi]で行う高品位モード/速度優先モード)などから画像形成時間を演算し、画像形成動作時間を演算する。演算の結果、画像形成動作時間が、中間転写ベルト8が1回転する時間よりも長い場合(S2でNO)は、先の図22を用いて説明したように、画像形成動作中に速度変動パターン更新処理を行う。そして、画像形成処理が終了したら、中間転写ベルト8や感光体などの各プロセスの駆動を停止して速度変動パターン更新処理を強制終了する(S3〜S5、S13)。
FIG. 23 is a flowchart showing a control flow executed by the
一方、画像形成動作時間が、中間転写ベルト8が1回転する時間よりも短い場合(S2でYES)は、制御部200は、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されているか否かをチェックする(S6)。具体的には、制御部200は、次に掲げる要件a〜要件gの何れか1つが具備されていれば、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されていると判断する。
On the other hand, when the image forming operation time is shorter than the time for which the
[要件a]
先に図3に示したように、本プリンタは、機内温度を検知する環境検知手段としての温度センサ163を有している。この温度センサ163によって得られる機内温度について、前回の速度変動パターン更新処理実施時からの温度変化量が所定量に達したり、所定量を超えたりしている場合には、実施要件が具備されたと判断される。
[Requirement a]
As shown in FIG. 3, the printer has a
[要件b]
制御部200は、内部に図示しない計時手段としての計時回路を有している。そして、この計時回路による計時機能に基づいて、前回の速度変動パターン更新処理実施時からの経過時間が所定時間に達したり、所定時間を超えたりしていることを検知した場合には、実施要件が具備されたと判断する。
[Requirement b]
The
[要件c]
制御部200は、中間転写ベルトが一回転するごとに、RAM200bに記憶している中間転写ベルト回転回数計数用のカウンタの値を1つずつカウントアップする。そして、中間転写ベルト回転回数計数用のカウンタの値が所定数(本実施形態では、5回転)に達したり、所定数を超えたりしていることを検知した場合に、実施要件が具備されたと判断する。なお、カウント値は、所定数に達したら、リセットする。また、速度変動パターン更新処理を実施した場合に、カウント値をリセットするように制御部200を構成して、前回の速度変動パターン更新処理を実施してから中間転写ベルト回転回数が所定数に達したり、所定数を超えたりしていることを検知した場合に実施要件が具備されたと判断するようにしてもよい。
[Requirement c]
The
[要件d]
制御部200は、記録紙1枚に対する画像形成動作を終えるごとに、RAM200bに記憶している画像形成動作回数計数用のカウンタの値を1つずつカウントアップする。また、速度変動パターン更新処理を実施した場合には、RAM200b内に記憶している速度変動パターン更新処理累積動作回数を、その時のカウント値と同じ値に更新する。そして、画像形成動作回数計数用のカウンタの値と、速度変動パターン更新処理累積動作回数との差、即ち、前回の速度変動パターン更新処理の実施時からの画像形成動作回数の増加数、が所定数に達したり、所定数を超えたりしていることを検知した場合に、実施要件が具備されたと判断する。
[Requirement d]
The
[要件e]
制御部200は、装置の電源がONになったときに、起動フラグを立てておき、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されているかの判断時に、起動フラグが立っている場合、すなわち、これから行う画像形成動作が、装置の電源がONされてから最初の画像形成動作である場合は、実施要件が具備されたと判断する。なお、この起動フラグは、装置の電源がONされてから最初の画像形成処理終了後、消去される。
[Requirement e]
The
[要件f]
制御部200は、中間転写ベルト8を備える転写ユニットが交換されたときに、交換フラグを立てておき、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されているかの判断時に、交換フラグが立っている場合、すなわち、これから行う画像形成動作が、中間転写ベルト8が交換されてから最初の画像形成動作である場合は、実施要件が具備されたと判断する。なお、この交換フラグは、転写ユニットが交換されてから最初の画像形成処理終了後、消去される。転写ユニットが交換されたか否かを検知する交換検知手段は、例えば、装置本体内設けたプッシュスイッチと、転写ユニットに設けた上記スイッチを押すプッシュ手段とで構成する。転写ユニットが装置本体内に装着されているときは、プッシュ手段でスイッチを押して、スイッチがON状態にされている。転写ユニットを交換するために転写ユニットを装置本体から取り外すと、プッシュ手段がスイッチから離れた、スイッチがOFF状態となり、転写ユニットが交換されたことを検知する。
[Requirement f]
The
[要件g]
制御部200は、計時回路の計時機能に基づいて、前回の画像形成動作からの経過時間が所定時間に達したり、所定時間を超えたりしたことを検知した場合は、実施要件が具備されたと判断する。
[Requirement g]
Based on the timing function of the timing circuit, the
制御部200は、上記要件a〜要件gの何れの要件も具備していない場合(S6でNO)は、速度変動パターン更新処理を実施せずに、画像形成処理のみを行って終了する(S7、S8、S13)。
If the
一方、上記要件a〜要件gの何れかの要件が具備されていた場合(S6でYES)は、図24のシーケンス図に示すように、画像形成処理が終了しても、速度変動パターン更新処理が終了するまで、感光体や中間転写ベルト8などの駆動を停止させずに駆動させる。そして、速度変動パターン更新処理が終了したら、各プロセスの駆動停止して、終了する(S9〜S13)。
On the other hand, if any one of the above requirements a to g is satisfied (YES in S6), as shown in the sequence diagram of FIG. Until the operation is completed, the photoconductor and the
このように、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短い場合でも、速度変動パターン更新処理が実施できるので、中間転写ベルト8が一回転するような画像形成動作が行われなくても、速度変動パターン更新処理を実施することができる。よって、画像形成動作が行われているのもかかわらず、長期にわたり速度変動パターン更新処理が行われずに、長期にわたり中間転写ベルト8の速度変動に起因する画像の乱れ生じるのを防止することができる。また、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されているときのみ、画像形成処理が終了しても、中間転写ベルト8を回転させて、中間転写ベルト81周あたりの速度変動パターンの検出を行うようにすることによって、常に、速度変動パターン更新処理の実施するものに比べて、感光体や中間転写ベルト8の磨耗を抑制することができる。
As described above, even when the time for the image forming operation is shorter than the time for which the
図23においては、画像形成処理の前に、画像形成動作時間が中間転写ベルト81回転時間よりも長いか否かや、速度変動パターン更新処理実施要件が具備されているか否かを判断しているが、少なくとも画像形成処理が終了する終了時に、上述の処理が終わっていればよい。よって、画像形成処理の前に、画像形成動作時間が中間転写ベルト81回転時間よりも長いか否かや、速度変動パターン更新処理実施要件が具備されているか否かを判断を画像形成処理中や終了時に行ってもよい。 In FIG. 23, before the image forming process, it is determined whether or not the image forming operation time is longer than the rotation time of the intermediate transfer belt 81 and whether or not the requirement for executing the speed variation pattern update process is provided. However, at least when the image forming process ends, the above-described process may be completed. Therefore, before the image forming process, it is determined whether the image forming operation time is longer than the rotation time of the intermediate transfer belt 81 and whether or not the speed fluctuation pattern update process execution requirement is satisfied. It may be done at the end.
図25は、画像形成処理終了時に速度変動パターン更新処理実施要件が具備されているか否かを判断するようにしたときの制御フローを示すフローチャートである。
図に示すように、パーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報を受信したら(S21のYES)、画像形成処理を開始するとともに、速度変動パターン更新処理を開始する(S22、S23)。画像形成処理中に、ベルト速度変動が検出できたら、更新フラグを立てておき、画像形成終了時に、この更新フラグが立っているか否かを検知して、速度変動パターン更新処理が、少なくとも一度は、実行されているか検知する(S25)。更新フラグが立っていた場合(S25のYES)、速度変動パターン更新処理が少なくとも一度は実行されているので、更新フラグを消すとともに、各プロセスの駆動を停止して(S27)、終了する。
FIG. 25 is a flowchart showing a control flow when it is determined whether or not the speed variation pattern update process execution requirement is provided at the end of the image forming process.
As shown in the figure, when image information sent from a personal computer or the like is received (YES in S21), an image forming process is started and a speed variation pattern update process is started (S22, S23). If belt speed fluctuation can be detected during the image forming process, an update flag is set, and at the end of image formation, it is detected whether or not this update flag is set, and the speed fluctuation pattern update process is performed at least once. It is detected whether it is executed (S25). If the update flag is set (YES in S25), the speed variation pattern update process has been executed at least once, so the update flag is turned off and the driving of each process is stopped (S27) and the process is terminated.
一方、更新フラグが立っていない、すなわち一度も速度変動パターン更新処理が終了していない時(S25のNO)は、上述した要件a〜gの速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されているか否かをチェックする(S26)。制御部200は、上記要件a〜要件gの何れの要件も具備していない場合(S26でNO)は、速度変動パターン更新処理を強制終了するとともに、各プロセスの駆動停止する(S27)。
On the other hand, when the update flag is not raised, that is, when the speed fluctuation pattern update process has never been completed (NO in S25), is the above-described requirement for executing the speed fluctuation pattern update process a to g satisfied? It is checked whether or not (S26). If the
一方、上記要件a〜要件gの何れかの要件が具備されていた場合(S26でYES)は、速度変動パターン更新処理が終了するまで、感光体や中間転写ベルト8などのプロセス駆動を停止させずに駆動させる。そして、速度変動パターン更新処理が終了したら、各プロセスの駆動停止して、終了する。
On the other hand, if any of the requirements a to g is satisfied (YES in S26), the process driving of the photosensitive member, the
また、上述では、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されているときのみ、画像形成処理が終了しても、中間転写ベルト8を回転させて、中間転写ベルト81周あたりの速度変動パターンの検出を行うようにしているが、画像形成処理を行った場合は、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されているか否かにかかわらず、かならず速度変動パターンが更新されるようにしてもよい。このように構成することで、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されているか否かの判断が不要になり、制御を簡素化することができる。
Further, in the above description, only when the execution requirements for the speed fluctuation pattern update process are satisfied, even if the image forming process is completed, the
また、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されていない場合は、画像形成動作時間が中間転写ベルト81回転時間よりも短いか否かにかかわらず、速度変動パターン更新処理を行わないようにしてもよい。 In addition, when the execution requirement for the speed fluctuation pattern update process is not provided, the speed fluctuation pattern update process is not performed regardless of whether the image forming operation time is shorter than the rotation time of the intermediate transfer belt 81 or not. Also good.
本プリンタでは、中間転写ベルト8として、遠心成型法によって製造された安価なものを用いている。遠心成型法では、ベルトの周方向の厚み偏差を3[μm]程度に留めるのが限界であるが、かかる中間転写ベルト8であっても、ベルト駆動モータのフィードバック制御によってベルトを安定した速度で移動させることができる。
In this printer, as the
また、本プリンタでは、感光体や記録紙との密着性を向上させて良好な1次転写や2次転写を実現する目的から、中間転写ベルト8として、ヤング率が5000[MPa]以下である比較的柔らかいものを用いている。かかるベルトは、温度変化に伴う厚み変化量が比較的大きくなるが、各周回毎にベルトの速度変動パターンを検出及び更新していくことで、ベルトの厚み変動にかかわらず、中間転写ベルト8を安定した速度で移動させることができる。
Further, in this printer, the Young's modulus of the
これまで、各感光体に形成した各色トナー像をベルト部材としての中間転写ベルト8に重ね合わせて1次転写した後、記録紙に一括2次転写するプリンタについて説明してきた。かかる構成の代わりに、各感光体に形成した各色トナー像をベルト部材としての紙搬送ベルトの表面に保持している記録紙に直接重ね合わせて転写する構成を備える画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。
Up to this point, a description has been given of a printer in which each color toner image formed on each photoconductor is primary-transferred on the
以上、本実施形態の画像形成装置は、可視像を担持する像担持体たる感光体と、感光体に形成する可視像の画像情報を取得する画像情報取得手段たる画像情報入力部と、画像情報に基づく可視像を感光体に形成する光書込ユニット(7)や各色のプロセスユニット(6Y,M,C,K)などからなる可視像形成手段たる作像装置とを備えている。また、駆動ローラ及び従動ローラに張架しながら無端移動せしめている無端状のベルト部材たる中間転写ベルト8、あるいはベルト部材たる紙搬送ベルトの表面に保持している記録部材たる記録紙に、感光体に担持される可視像を転写する転写手段たる転写ユニット15を備えている。また、従動ローラの回転角速度または回転角変位を検知する従動ローラ回転検知手段たるエンコーダ170と、駆動ローラの回転角速度または回転角変位を検知する駆動ローラ回転検知手段たるモータ駆動部615やロータリエンコーダとを備えている。また、エンコーダ170による検知結果たるエンコーダ回転検出信号、及び記憶手段たるメモリに記憶しているベルト部材の1周あたりにおける速度変動パターンのデータに基づいて駆動ローラの駆動源たるベルト駆動モータの駆動角速度または駆動角変位を調整する駆動調整処理を実施する制御手段たる制御部200を備えている。また、制御部200は、画像情報に基づく可視像を形成するための画像形成動作中に検知したベルト部材一回転分のエンコーダ回転検出信号と、駆動ローラ回転検知手段の検知結果たる駆動入力信号との差分値を演算し、その演算した差分値に基づいて速度変動パターンを検出し、記憶手段に記憶しているデータを検出結果に基づいて更新する速度変動パターン更新処理を実施する。また、制御部は、画像形成動作の時間が、ベルト部材が一回転する時間よりも短い場合、画像形成動作終了後も、ベルト部材が一回転するまでベルト部材を無端移動せしめて速度変動パターン更新処理を実施できるように制御する。これにより、画像形成動作の時間が、ベルト部材が一回転する時間よりも短い場合でも、速度変動パターン更新処理が実施できるので、ベルト部材が一回転するような画像形成動作が行われなくても、速度変動パターン更新処理を実施することができる。また、画像形成動作中に速度変動パターン更新処理が実施できるので、ユーザーを待たせてしまうことを防止することができる。
As described above, the image forming apparatus of the present embodiment includes a photoconductor that is an image carrier that carries a visible image, an image information input unit that is an image information acquisition unit that acquires image information of a visible image formed on the photoconductor, And an optical writing unit (7) for forming a visible image based on the image information on the photosensitive member, and an image forming device as a visible image forming means including process units (6Y, M, C, K) for each color. Yes. In addition, the
また、制御部200は、画像形成動作が終了する前に、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されたか否かを判断し、具備されていた場合には、画像形成動作終了後も、中間転写ベルト8が一回転するまで中間転写ベルト8を無端移動せしめるよう制御する。これにより、速度変動パターン更新処理が必要ないときは、画像形成動作が終了した時点で中間転写ベルト8の駆動を停止することができるため、無駄な中間転写ベルト8の駆動を防止でき、中間転写ベルト8や感光体などの磨耗を抑制することができる。
Further, the
また、制御部200は、計時手段としての計時回路の計時機能に基づいて、前回の画像形成動作からの経過時間が所定時間に達したり、所定時間を超えたりしたことを検知した場合は、実施要件が具備されたと判断する。このように構成することで、画像形成動作が長期間に渡って停止することによって環境変化やベルトに癖がついて中間転写ベルト8の厚みが変化した可能性が高い場合に、速度変動パターン更新処理を行うことができ、中間転写ベルト8の速度変動による画像の乱れを次の画像形成動作時に生じさせてしまうのを抑制することができる。
Further, when the
また、制御部200は、計時回路の計時機能に基づいて、前回の前記速度変動パターン更新処理の実施時からの経過時間が所定時間に達したり、所定時間を超えたりしたのを検知した場合は、実施要件が具備されたと判断する。かかる構成では、環境変化などによって中間転写ベルト8の厚みが変化した可能性が高い場合に、速度変動パターン更新処理を行うことができ、中間転写ベルト8の速度変動による画像の乱れを次の画像形成動作時に生じさせてしまうのを抑制することができる。
In addition, when the
また、制御部200は、中間転写ベルト8の回転回数を計数する計数手段としてのカウンタに基づいて、中間転写ベルト8の回転回数が所定数に達したり、所定数を超えたりした場合は、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されたと判断する。かかる構成においても、中間転写ベルト8の伸びに伴って中間転写ベルト8の厚みが変化した可能性が高い場合に、速度変動パターン更新処理を行うことができ、中間転写ベルト8の速度変動による画像の乱れを次の画像形成動作時に生じさせてしまうのを抑制することができる。
Further, based on a counter serving as a counting unit that counts the number of rotations of the
また、ベルト仮想ホームポジション信号は、先述したようにモータの累積回転角やロータリンエンコーダの累積回転角、設定したベルト回転周期クロックを基に発生する信号から、ベルトの一周期を求めている。しかしながら、ローラ径の誤差などの部品精度により、実際のベルト一周期と、上記ベルト仮想ホームポジションの信号から求めたベルトの一周期に誤差が生じる場合がある。例えば、仮想ホームポジション信号が6秒毎に出力しているのに対し、実際のベルトが6.1秒周期で回転している場合、周回毎に0.1秒の誤差が累積される。その結果、フィードバック制御を行うとき、基準となる仮想ホームポジションと、速度変動パターンを更新するときに基準とした仮想ホームポジションとの位置が、ベルトの回転周期ごとにずれていき、上記速度パターンで正確なフィードバック制御ができなくなってしまう。しかし、上述のように、中間転写ベルト8の回転回数が所定数(本実施形態では、5回転)に達したり、所定数を超えたりした場合に速度変動パターン更新処理を実施することで、ベルトの周回ごとに累積された位相ずれをリセットすることができる。
Further, as described above, the belt virtual home position signal obtains one cycle of the belt from the signal generated based on the cumulative rotation angle of the motor, the cumulative rotation angle of the rotary encoder, and the set belt rotation cycle clock. However, an error may occur between the actual belt period and the belt period obtained from the belt virtual home position signal due to component accuracy such as an error in the roller diameter. For example, when the virtual home position signal is output every 6 seconds while the actual belt rotates at a cycle of 6.1 seconds, an error of 0.1 seconds is accumulated for each lap. As a result, when feedback control is performed, the position of the reference virtual home position and the reference virtual home position when updating the speed fluctuation pattern are shifted every belt rotation cycle, and the above speed pattern is used. Accurate feedback control will not be possible. However, as described above, when the number of rotations of the
特に、前回の速度変動パターン更新処理の実施時からの中間転写ベルトの回転回数が所定数に達したり、所定数を超えたりした場合は、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されたと判断するよう、制御部200を構成すれば、速度変動パターン更新処理の実施回数を減らせることが可能となり、中間転写ベルト8や感光体などの磨耗を抑制することができる。
In particular, if the number of rotations of the intermediate transfer belt has reached a predetermined number or exceeded the predetermined number since the previous speed fluctuation pattern update process, it is determined that the requirements for executing the speed fluctuation pattern update process are satisfied. If the
また、制御部200は、画像形成動作回数を計数する計数手段としてのカウンタに基づいて、前回の速度変動パターン更新処理の実施時からの画像形成動作回数の増加数が所定数に達したり、所定数を超えたりした場合は、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されたと判断する。かかる構成においても、中間転写ベルト8の伸びに伴って中間転写ベルト8の厚みが変化した可能性が高い場合に、速度変動パターン更新処理を行うことができ、中間転写ベルト8の速度変動による画像の乱れを次の画像形成動作時に生じさせてしまうのを抑制することができる。
Further, the
また、制御部200は、環境を検知する環境検知手段たる温度センサ163に基づいて、前回の速度変動パターン更新処理の実施時からの温度変化量が所定量に達したり、所定量を超えたりしたことを検知した場合は、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されたと判断する。かかる構成では、温度変化に伴って中間転写ベルト8の厚みが変化した可能性が高い場合に、速度変動パターン更新処理を行うことができ、中間転写ベルト8の速度変動による画像の乱れを次の画像形成動作時に生じさせてしまうのを抑制することができる。
In addition, the
また、制御部200は、中間転写ベルト8の交換を検知する交換検知手段が、中間転写ベルト8が交換されたことを検知してから最初の画像形成動作である場合は、速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されたと判断する。かかる構成では、中間転写ベルト8の交換に伴って中間転写ベルト8の厚みが変わった場合に、速度変動パターン更新処理を行うことができ、中間転写ベルト8の速度変動による画像の乱れを次の画像形成動作時に生じさせてしまうのを抑制することができる。
In addition, when the replacement detection unit that detects replacement of the
また、制御部200は、画像形成動作が、装置の電源がONされてから最初の画像形成動作である場合、実施要件が具備されたと判断する。かかる構成においても、画像形成動作が長期間に渡って停止することによって環境変化や中間転写ベルト8に癖がついて中間転写ベルト8の厚みが変化した可能性が高い場合に、速度変動パターン更新処理を行うことができ、中間転写ベルト8の速度変動による画像の乱れを次の画像形成動作時に生じさせてしまうのを抑制することができる。
In addition, when the image forming operation is the first image forming operation after the power of the apparatus is turned on, the
また、制御部200は、記録紙の搬送方向の長さおよび可視像を記録する記録紙の枚数に基づいて、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短いか否かを判断することにより、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短いか否かを正確に判断することができる。
In addition, the
また、実施形態に係る画像形成装置においては、中間転写ベルト8として、周方向における厚み偏差が25[℃]の環境下で3[μm]以上であるもの、を用いている。かかる構成では、中間転写ベルト8として、安価な遠心成型法によるものを用いたとしても、ベルトを安定した速度で移動させることができる。
In the image forming apparatus according to the embodiment, an
また、実施形態に係るプリンタにおいては、中間転写ベルト8として、周方向のヤング率が5000[MPa]以下であるもの、を用いている。かかる構成では、各感光体とベルトとの密着性や、記録紙とベルトとの密着性を向上させて、転写抜けや転写不良のない良好な画像を形成しつつ、中間転写ベルト8を安定した速度で移動させることができる。
In the printer according to the embodiment, the
また、感光体を複数備え、それら感光体にそれぞれ可視像を形成するよう作像装置を構成し、それら感光体にそれぞれ担持される可視像を重ね合わせて転写するよう転写ユニットを構成することで、カラー画像を形成することができる。 In addition, a plurality of photoconductors are provided, an image forming device is configured to form a visible image on each of the photoconductors, and a transfer unit is configured to superimpose and transfer the visible images respectively carried on the photoconductors. Thus, a color image can be formed.
また、複数の感光体を、中間転写ベルト8の搬送方向に並べて配置し、転写ユニットを各感光体にそれぞれ担持される可視像を重ね合わせて中間転写ベルト8に転写した後、記録紙に一括転写するよう構成したものにおいて、画像形成時に使用する感光体に基づいて、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、制御部を構成した。感光体に形成された画像が中間転写ベルト8に転写されてから、記録紙に2次転写されるまでに中間転写ベルト8によって搬送される距離は、感光体の配置位置によって異なる。すなわち、中間転写ベルト8移動方向上流側に配置された感光体によって形成された画像ほど、2次転写されるまでの時間が長くなり、画像形成終了時間が長くなる。従って、中間転写ベルト8移動方向最上流側に配置された感光体を用いて画像を形成する場合は、画像形成動作が終了したときに、中間転写ベルト8が一回転しているが、中間転写ベルト8移動方向最下流側に配置された感光体のみを用いて画像を形成する場合は、画像形成動作が終了したときに、中間転写ベルト8が一回転していない場合がある。よって、画像形成時に使用する感光体に基づいて、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、制御部を構成することによって、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短いか否かを正確に判断することができる。
Also, a plurality of photoconductors are arranged side by side in the conveyance direction of the
また、画像情報入力部が取得した画像情報に基づいて、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、制御部を構成した。例えば、カラー画像の場合は、Y、M、C、K色の4色のトナー像をそれぞれ形成して、記録紙に重ね合わせるため、モノクロ画像などの単色画像に比べて画像形成時間が長くなる。よって、画像情報入力部が取得した画像情報に基づいて、カラー画像かモノクロ画像かなどの画像情報に基づいて、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、制御部を構成することによって、画像形成動作の時間が、中間転写ベルト8が一回転する時間よりも短いか否かを正確に判断することができる。
Further, the control unit is configured to determine whether the time of the image forming operation is shorter than the time for which the
6Y,M,C,K:プロセスユニット(可視像形成手段の一部)
7:光書込ユニット(可視像形成手段の一部)
8:中間転写ベルト(ベルト部材)
12:駆動ローラ
14:エンコーダローラ(従動ローラ)
15:転写ユニット(転写手段)
170:エンコーダ(回転速度検知手段)
200:制御部(制御手段)
6Y, M, C, K: Process unit (part of visible image forming means)
7: Optical writing unit (part of visible image forming means)
8: Intermediate transfer belt (belt member)
12: Driving roller 14: Encoder roller (driven roller)
15: Transfer unit (transfer means)
170: Encoder (Rotation speed detection means)
200: Control unit (control means)
Claims (16)
前記像担持体に形成する可視像の画像情報を取得する画像情報取得手段と、
前記画像情報に基づく可視像を前記像担持体に形成する可視像形成手段と、
駆動ローラ及び従動ローラに張架しながら無端移動せしめている無端状のベルト部材、あるいは前記ベルト部材の表面に保持している記録部材に、前記像担持体に担持される可視像を転写する転写手段と、
前記従動ローラの回転角速度または回転角変位を検知する従動ローラ回転検知手段と、
前記駆動ローラの回転角速度または回転角変位を検知する駆動ローラ回転検知手段と、
前記従動ローラ回転検知手段による検知結果、及び記憶手段に記憶している前記ベルト部材の1周あたりにおける速度変動パターンのデータに基づいて前記駆動ローラの駆動源の駆動角速度または駆動角変位を調整する駆動調整処理を実施したり、前記画像情報に基づく可視像を形成するための画像形成動作中に検知した前記ベルト部材一回転分の従動ローラ回転検知手段の検知結果と、前記駆動ローラ回転検知手段の検知結果との差分値を演算し、その演算した差分値に基づいて前記速度変動パターンを検出し、前記記憶手段に記憶しているデータを検出結果に基づいて更新する速度変動パターン更新処理を実施したりする制御手段とを備える画像形成装置において、
前記画像形成動作の時間が、前記ベルト部材が一回転する時間よりも短い場合、前記画像形成動作終了後も、前記ベルト部材が一回転するまで前記ベルト部材を無端移動せしめて前記速度変動パターン更新処理を実施できるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying a visible image;
Image information acquisition means for acquiring image information of a visible image formed on the image carrier;
Visible image forming means for forming a visible image based on the image information on the image carrier;
A visible image carried on the image carrier is transferred to an endless belt member that is endlessly moved while being stretched around a driving roller and a driven roller, or a recording member that is held on the surface of the belt member. Transcription means;
Driven roller rotation detecting means for detecting a rotation angular velocity or a rotation angle displacement of the driven roller;
Drive roller rotation detection means for detecting the rotation angular velocity or rotation angle displacement of the drive roller;
The drive angular velocity or the drive angular displacement of the drive source of the drive roller is adjusted based on the detection result by the driven roller rotation detection means and the data of the speed fluctuation pattern per circumference of the belt member stored in the storage means. The detection result of the driven roller rotation detecting means for one rotation of the belt member detected during the image forming operation for performing drive adjustment processing or forming a visible image based on the image information, and the driving roller rotation detection A speed fluctuation pattern update process that calculates a difference value with the detection result of the means, detects the speed fluctuation pattern based on the calculated difference value, and updates the data stored in the storage means based on the detection result In an image forming apparatus provided with a control means for performing
When the time of the image forming operation is shorter than the time of one rotation of the belt member, the belt member is moved endlessly until the belt member makes one rotation after the image forming operation is completed, and the speed variation pattern is updated. An image forming apparatus characterized in that the control means is configured so that processing can be performed.
前記画像形成動作が終了する前または終了時に、前記速度変動パターン更新処理の実施要件が具備されたか否かを判断し、具備されていた場合には、前記画像形成動作終了後も、前記ベルト部材が一回転するまで前記ベルト部材を無端移動せしめるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2.
Before or at the end of the image forming operation, it is determined whether or not the requirements for execution of the speed variation pattern update process are satisfied. If it is included, the belt member after the image forming operation is completed. An image forming apparatus characterized in that the control means is configured to move the belt member endlessly until one rotation is made.
計時を行う計時手段を設けるとともに、前回の画像形成動作からの経過時間が所定時間に達したり、所定時間を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2.
The above control is provided so as to determine that the implementation requirement has been provided based on the fact that the time measuring means for measuring time is provided and the elapsed time from the previous image forming operation has reached or exceeded the predetermined time. An image forming apparatus comprising a means.
計時を行う計時手段を設けるとともに、前回の前記速度変動パターン更新処理の実施時からの経過時間が所定時間に達したり、所定時間を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2 or 3,
It is determined that the implementation requirement has been provided based on the fact that a time measuring means for measuring time is provided and the elapsed time from the previous execution of the speed fluctuation pattern update processing has reached or exceeded the predetermined time. An image forming apparatus comprising the control unit as described above.
前記ベルト部材の回転回数を計数する計数手段を設けるとともに、前記ベルト部材の回転回数が所定数に達したり、所定数を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2,
A counting means for counting the number of rotations of the belt member is provided, and it is determined that the implementation requirement is satisfied based on whether the number of rotations of the belt member reaches a predetermined number or exceeds a predetermined number. An image forming apparatus comprising the control means.
前回の前記速度変動パターン更新処理の実施時からの前記ベルト部材の回転回数が所定数に達したり、所定数を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5.
Based on the fact that the number of rotations of the belt member since the previous execution of the speed fluctuation pattern update process has reached a predetermined number or exceeded a predetermined number, it is determined that the execution requirement is provided, An image forming apparatus comprising a control means.
画像形成動作回数を計数する計数手段を設けるとともに、前回の前記速度変動パターン更新処理の実施時からの前記画像形成動作回数の増加数が所定数に達したり、所定数を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 6,
A counting means for counting the number of image forming operations is provided, and the increase in the number of image forming operations since the previous execution of the speed variation pattern update process has reached or exceeded a predetermined number. The image forming apparatus is characterized in that the control means is configured to determine that the implementation requirement is satisfied.
環境を検知する環境検知手段を設けるとともに、前回の前記速度変動パターン更新処理の実施時からの環境の変化量が所定量に達したり、所定量を超えたりしたことに基づいて、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 7,
An environment detecting means for detecting the environment is provided, and the implementation requirement is based on whether the amount of change in the environment from the previous execution of the speed fluctuation pattern update process reaches a predetermined amount or exceeds a predetermined amount. An image forming apparatus, characterized in that the control means is configured to determine that it is provided.
前記ベルト部材の交換を検知する交換検知手段を設けるとともに、前記画像形成動作が、前記ベルト部材が交換されたことを前記交換検知手段が検知してから最初の画像形成動作である場合、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 8,
When the replacement detection means for detecting replacement of the belt member is provided, and the image forming operation is the first image forming operation after the replacement detection means detects that the belt member has been replaced, An image forming apparatus, characterized in that the control means is configured to determine that the requirement is satisfied.
前記画像形成動作が、装置の電源がONされてから最初の画像形成動作である場合、前記実施要件が具備されたと判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 2 to 9,
An image forming apparatus comprising: the control unit configured to determine that the execution requirement is satisfied when the image forming operation is an initial image forming operation after the apparatus is turned on.
前記記録部材の搬送方向の長さおよび可視像を記録する記録部材の枚数、作像モード、紙種に基づいて、前記画像形成動作の時間が、前記ベルト部材が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
Based on the length of the recording member in the conveying direction and the number of recording members that record a visible image, the image forming mode, and the paper type, the time for the image forming operation is shorter than the time for the belt member to make one revolution. An image forming apparatus characterized in that the control means is configured to determine whether or not.
前記ベルト部材として、周方向における厚み偏差が25[℃]の環境下で3[μm]以上であるもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
An image forming apparatus using the belt member having a thickness deviation of 3 [μm] or more in an environment of 25 [° C.] in a circumferential direction.
前記ベルト部材として、周方向のヤング率が5000[MPa]以下であるもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 12,
An image forming apparatus using the belt member having a Young's modulus in the circumferential direction of 5000 [MPa] or less.
前記像担持体を複数備え、
それら像担持体にそれぞれ可視像を形成するよう前記可視像形成手段を構成し、
それら像担持体にそれぞれ担持される可視像を重ね合わせて転写するよう前記転写手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
A plurality of the image carrier,
The visible image forming means is configured to form a visible image on each of the image carriers,
An image forming apparatus, wherein the transfer means is configured to superimpose and transfer the visible images respectively carried on the image carriers.
上記複数の像担持体を、前記ベルト部材の搬送方向に並べて配置し、前記転写手段を各像担持体にそれぞれ担持される可視像を重ね合わせて前記ベルト部材に転写した後、記録部材に一括転写するよう構成したものにおいて、
画像形成時に使用する像担持体に基づいて、前記画像形成動作の時間が、前記ベルト部材が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 14.
The plurality of image carriers are arranged side by side in the conveying direction of the belt member, and the transfer means superimposes the visible images carried on the respective image carriers and transfers them to the belt member, and then onto the recording member. In what is configured to batch transfer,
The control means is configured to determine whether or not the time for the image forming operation is shorter than the time for the belt member to make one rotation based on an image carrier used for image formation. Image forming apparatus.
前記画像情報取得手段が取得した画像情報に基づいて、前記画像形成動作の時間が、前記ベルト部材が一回転する時間よりも短いか否かを判断させるように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The control means is configured to determine whether the time of the image forming operation is shorter than the time for the belt member to make one rotation based on the image information acquired by the image information acquisition means. An image forming apparatus.
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