JP5449469B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いたカラー複写機、カラープリンタ等の画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式を用いるフルカラーの画像形成装置として、各トナー色に対応する感光ドラムを１列に複数配置し、各々のトナー像を像担持体ベルト上（中間転写ベルト）に順次重ね合わせて所望の画像を得るタンデム型の画像形成装置が提案されている。

図９に従来例に係る画像形成装置の概略構成を示す。図９に示される画像形成装置には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー剤ごとに画像形成ユニット（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）が設けられ、各画像形成ユニット１においてトナー像が中間転写ベルト１８上に順次転写される。

中間転写ベルト１８上へのトナー像の転写は、各々の画像形成ユニット１に設けられる感光ドラム（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）と１次転写ローラ（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）のニップ部（１次転写部Ｎ）において行われる。

具体的には、１次転写バイアス電源（不図示）から各々の１次転写ローラ５に転写バイアスが印加され、静電気力によって感光ドラム２の表面から中間転写ベルト１８上にトナー像が転写される構成である。なお、感光ドラム２表面のトナー像は以下のプロセスにより形成される。

まず感光ドラム２に接触して設けられる帯電ローラ（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）によって、感光ドラム２の表面が一様に帯電される。そして画像情報に基づいて露光装置（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）から変調されたレーザ光が射出され、感光ドラム２の表面に静電潜像が形成される。

各々の感光ドラム２の表面に形成された静電潜像に対して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー剤を収容する現像ユニット（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）がトナー剤を供給し、静電潜像をトナー像として可視化する。そして１次転写部Ｎにおいてトナー像が中間転写ベルト１８上に転写される。なお、中間転写ベルト１８に転写されずに感光ドラム２の表面に残留したトナー剤は、クリーニングユニット（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ）においてクリーニングされる。

このようにして中間転写ベルト１８上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１８の移動に伴い、２次転写部Ｍ（２次転写対向ローラ１２と２次転写ローラ１４のニップ部）まで搬送され、シート材Ｐ上に転写される。なお、中間転写ベルト１８は、駆動ローラ１１、２次転写対向ローラ１２、テンションローラ１３によって移動可能に張架され、駆動ローラ１１が回転駆動することで図９中矢印方向に移動するように構成される。

２次転写部Ｍにおいてシート材Ｐにトナー像を転写する際は、まず、不図示の給送部から１枚ずつ搬送されてきたシート材Ｐを、２次転写部Ｍの手前側に設けられるレジストローラ２０において一旦待機させる。

その後、２次転写部Ｍに対するトナー像の到着タイミングに合わせてレジストローラ２０を回転させてシート材Ｐを２次転写部Ｍに送り込み、シート材Ｐの所望の位置にトナー
像を転写する。

しかし、シート材Ｐを２次転写部Ｍに送り込むタイミングと中間転写ベルト１８上のトナー像が２次転写部Ｍに搬送されるタイミングにずれが生じると、シート材Ｐの所望の位置にトナー像を転写することが困難になる。その結果、画像品質の低下を招くなどの不具合が生じてしまう。

そこで従来例に係る画像形成装置においては、中間転写ベルトの周長やトナー像の搬送速度が一定であることを前提として、感光ドラムへの静電潜像の書き出しタイミングを基準にトナー像が２次転写部Ｍに到達するまでの時間を算出する構成が採用されている。

すなわち、トナー像が２次転写部Ｍに到達するまでの時間を予め算出し、算出された時間を基にレジストローラがシート材Ｐを２次転写部に送り込むことで、トナー像の到着タイミングとシート材Ｐの搬送タイミングを合わせる構成を採用している。

しかし従来では、中間転写ベルトの周長が一定であるという前提のもと、トナー像が２次転写部Ｍに到着するまでの時間を算出する構成であるので、温湿度等の環境変化や経時変化によって中間転写ベルトの伸び縮みが生じた場合に対応することが困難であった。

すなわち、中間転写ベルトの周長が変化すると、中間転写ベルト上のトナー像が２次転写部に到着するまでの時間も変化してしまうので、トナー像の到着タイミングとシート材Ｐの搬送タイミングにずれが生じ、画像品質の低下を招いていた。

特にタンデム型の画像形成装置は、各トナー剤に対応した感光ドラムを１列に複数配置するので、周長の長い中間転写ベルトが用いられることが多い。この場合は、特に周長変化量が大きくなりがちであり、トナー像の到着タイミングとシート材Ｐの搬送タイミングが大きくずれる可能性が高い。

また、伸縮性の高い材質で構成される中間転写ベルトや、線膨張率の大きな材質で構成される中間転写ベルトを用いる場合も、周長変化量が大きくなり、トナー像の到着タイミングとシート材Ｐの搬送タイミングが大きくずれる可能性が高い。

そこで、中間転写ベルトの周長変化に対応して、トナー像の到着タイミングとシート材Ｐの搬送タイミングのずれを補正する構成を備える画像形成装置が提案されている（特許文献１）。

特許文献１には、中間転写ベルト上の１箇所に設けたマークと、該マークの通過を検知するセンサとを備え、センサによってマークの通過を検知することで中間転写ベルトの周長変化量を算出する構成が開示されている。

特開２００１−２１５８５７号公報

しかしながら、上記従来例に係る画像形成装置では以下に示す問題を生じる。

中間転写ベルト上の１箇所に設けたマークの通過を検知することで中間転写ベルトの周長変化量を算出する場合は、マークの通過直後にマークの検知を開始すると、その後マー
クが２回通過するまでに中間転写ベルトがほぼ２周分移動することになる。

すなわち、最初のマーク検知から次のマーク検知までに要する時間間隔から中間転写ベルトの周長変化量を算出するので、最初のマーク検知のタイミングによっては、中間転写ベルトの周長変化量を算出するまでに時間を要する。結果として、シート材へ画像形成を行うまでに時間を要することになる。

一方で、中間転写ベルト上に複数個のマークを配置すると、最初のマーク検知のタイミングを短縮することができる。しかしながら、最初のマーク検知から次のマーク検知までには中間転写ベルトを１周させなければならないので、この場合もシート材へ画像形成を行うまでに時間を要することになる。

また、中間転写ベルト上に複数個のマークを等間隔で配置し、少なくとも２個のマークの通過を検知して該マークの間隔を測定することで、中間転写ベルトの周長変化量を算出する構成も知られている。この構成によれば、任意のマーク間隔を検知すればよく、中間転写ベルトを１周させる必要がないので、より短時間で中間転写ベルトの周長変化量を算出することが可能になる。

しかし、この場合は測定したマーク間隔が、中間転写ベルト上のどのマーク間隔であるのかを特定することが困難である（通常は、中間転写ベルトの回転／停止タイミングは任意であり、中間転写ベルト上のどのマークを検知するかは特定できない）。

その結果、製造時のマークの貼り付け時のマーク間隔に誤差を含む場合、測定されたマーク間隔は誤差を含んだ値となる。そしてこの誤差が大きい場合には、実際に中間転写ベルトの周長が変化しない場合であっても誤って補正（シート材の到着タイミングの補正）を行ってしまう場合があり、画像形成のタイミングが合わないなど、画像品質を低下させる可能性がある。

また、より短時間で精度よく周長変化量を算出するために、製造時に複数のマークを高精度で等間隔となるように形成することが考えられるが、製造上の精度の追求は、製造コストの面からも好ましくない。

また上記従来例では、用いられる中間転写ベルトの材質が、温度変動による周長変化が小さな材質に限定されるなど、材料上の制約もあり、その結果製造コストの増加につながっていた。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、かつ短時間で精度よく中間転写ベルトの周長変化量を算出することで、画像不良のない良好な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、トナー像が一次転写され、回転移動する無端状のベルトと、前記ベルトの移動方向に沿って前記ベルトに配置される複数のマークと、前記マークを検知する検知手段と、転写部を前記ベルトと形成し、前記ベルトからシート材に画像を転写する転写手段と、前記転写部へシート材を搬送する搬送手段と、前記
検知手段の検知結果に基づいて前記搬送手段が前記転写部にシート材を搬送する搬送タイミングを制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記複数のマークのうち前記ベルトの移動方向に沿って配置される第１のマーク、第２のマーク、第３のマークは、前記第１のマークの先端から前記第２のマークの先端までの間隔と、前記第２のマークの先端から前記第３のマークの先端までの間隔が異なるように配置されており、前記制御部は、前記検知手段が前記第１のマークと前記第２のマーク、又は、前記第２のマークと前記第３のマークを検知した検知結果に基づいて前記搬送手段によるシート材の搬送を開始する開始タイミングを制御することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明にあっては、トナー像が一次転写され、回転移動する無端状のベルトと、前記ベルトの移動方向に沿って前記ベルトに配置される複数のマークと、前記マークを検知する検知手段と、転写部を前記ベルトと形成し、前記ベルトからシート材に画像を転写する転写手段と、前記転写部へシート材を搬送する搬送手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて前記搬送手段が前記転写部にシート材を搬送する搬送タイミングを制御する制御部と、を有する画像形成装置において、前記複数のマークは、前記複数のマークの個数をｎ、周長が変化する前の前記ベルトの周長をＬ、前記ベルトの線膨張率をａ、前記ベルトの温度変化をＴとしたときに、前記マーク間隔の差Ｓが、２×Ｌ×ａ×Ｔ／ｎより大きくなるように前記ベルト上に配置され、かつ、前記複数のマークのうち前記ベルトの移動方向に沿って配置される第１のマーク、第２のマーク、第３のマークは、前記第１のマークと前記第２のマークの間隔と前記第２のマークと前記第３のマークの間隔が異なるように配置されており、前記制御部は、前記検知手段が前記第１のマークと前記第２のマーク、又は、前記第２のマークと前記第３のマークを検知した検知結果に基づいて前記搬送タイミングを制御することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、かつ短時間で精度よく中間転写ベルトの周長変化量を算出することで、画像不良のない良好な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図 第１の実施の形態におけるマークの寸法を示す図 第１の実施の形態におけるマークの貼り付け位置を示す図 第１の実施の形態におけるマークの配置を示す図 第１の実施の形態における制御部の構成を示す図 第１の実施の形態における先端レジ補正制御のフローチャート図 第１の実施の形態において光学センサによってマークの通過を検知する際の検知光量を示す図 第１の実施の形態と比較例との比較結果 従来例に係る画像形成装置の概略構成図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第１の実施の形態）
図１〜図８を参照して本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。

[画像形成装置の全体構成]
図１は本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示すものである。なお、図９に示す従来例に係る画像形成装置と同一構成の部分には同一符号を付して説明を行うものとする。

本実施の形態に係る画像形成装置は、各トナー色に対応する感光ドラムを１列に複数配置し、各々のトナー像を像担持体ベルトとしての中間転写ベルトに順次重ね合わせて所望の画像を得るタンデム型の画像形成装置である。

画像形成装置本体には、各トナー色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）に対応する画像形成部（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）が備えられている。各画像形成部１には、像担持体としての感光ドラム（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）が設けられる。本実施の形態における感光ドラム２は、アルミニウム等のドラム基体（不図示）上に感光層（不図示）が形成された有機感光体であり、駆動装置（不図示）によって所定のプロセススピードで図１中矢印方向に回転する。

感光ドラム２の周囲には、その回転方向に対して順に、帯電ローラ（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）、現像ユニット（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）、１次転写ローラ（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）、クリーニングユニット（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ）が設けられる。

また、帯電ローラ３と現像ユニット４の上方には、画像情報に基づいて感光ドラム２の表面にレーザ光を射出して感光ドラム２の表面に静電潜像を形成する露光ユニット（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）が設けられる。

また、感光ドラム２と１次転写ローラ５は、１次転写部Ｎにおいて中間転写ベルト１８（像担持体ベルト）を介して当接する。

中間転写ベルト８は、駆動ローラ１１、２次転写対向ローラ１２、テンションローラ１３等の複数のローラに移動可能に張架されており、駆動ローラ１１によって図１中矢印方向に移動する。テンションローラ１３は、ばね（不図示）によって図１中右方向に付勢支持されていて、これによって中間転写ベルト８に一定の張力をもたせている。

中間転写ベルト８としては、体積抵抗率が１×１０^８〜１×１０^１２Ω・ｃｍ程度のものが好ましく、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリイミド樹脂のものや、シリコーンゴムやヒドリンゴム等の弾性材料が用いられる。また、これらの材料にカーボンや導電性粉体を分散させて抵抗調整を行ったもの等を用いることも可能である。

本実施の形態においては、ポリイミドにカーボンを分散させて体積抵抗率を１×１０^９Ω・ｃｍに調整した、周長１０００ｍｍ、厚み０．１ｍｍの黒色の無端状ベルトを用いた。また、中間転写ベルト８のプロセス速度（画像形成速度）は１９０ｍｍ／ｓに設定した。

さらに、本実施の形態では、中間転写ベルト８上の側縁部の任意の位置に、中間転写ベルト８の移動方向に沿って複数のマークを形成した。また、これらのマーク間隔は全てが異なる間隔となるようにした。マークの貼り付け位置に関しては後述する。

そして、これらのマークの通過を検知する光学センサ２１（マーク検知手段）をテンションローラ１３の下流側に設けた。さらに光学センサ２１の検知結果から中間転写ベルト１８の周長変化量を算出し、トナー像の到着タイミングとシート材Ｐの搬送タイミングが合うように、シート材Ｐの搬送タイミングを補正する制御部２２を設けた。なお、本実施の形態における光学センサ２１は、発光部と受光部を備える反射型のものである。また、シート材の搬送タイミングの補正方法等に関しては後述する。

２次転写対向ローラ１２は、２次転写部Ｍにおいて中間転写ベルト８を介して２次転写ローラ１４に圧接する。なお、２次転写ローラ１４は、２次転写対向ローラ１２に対して接離可能に構成される。

また、２次転写部Ｍに搬送されるシート材Ｐは、２次転写部Ｍよりも手前に設けられるレジストローラ２０（シート材の搬送手段）に一旦停止させられる。そして中間転写ベルト８上に形成されたトナー像が２次転写部Ｍに到着するタイミングに合わせて、レジストローラ２０によって２次転写部Ｍへ搬送される。

また、中間転写ベルト１８の２次転写部Ｍよりも下流側には、中間転写ベルト８上に残留したトナー剤を除去して回収するベルトクリーニング装置１５が設けられる。

また、シート材Ｐの搬送経路において、２次転写部Ｍよりも下流側には、２次転写部Ｍにおいてシート材Ｐ上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置１６が設けられる。定着装置１６は定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂを備え、これらのローラのニップ部にシート材Ｐを挟み込むことで、シート材Ｐ上に画像を永久定着させるものである。

［画像形成プロセス］
上記で説明した構成によってシート材に画像を形成するまでのプロセスについて説明を行う。

画像形成動作開始信号が入力されると、シート材Ｐは給送カセット（不図示）から順次送り出されてレジストローラ２０まで搬送され、２次転写部Ｍの直前で一時待機する。

一方、画像形成動作開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転する感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの表面が帯電ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋによって一様に負極性に帯電される。

そして、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に基づいて露光装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋから変調されたレーザ光が射出され、一様に帯電された各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの表面を走査露光して静電潜像を形成する。

その後、感光ドラム２Ｙ上に形成された静電潜像に現像ユニット４Ｙがイエローのトナー剤を供給し、静電潜像をトナー像として可視像化する。このイエローのトナー像は、１次転写ローラ５Ｙに印加される１次転写バイアスによって、感光ドラム２Ｙの表面から中間転写ベルト８上に１次転写される。

イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト８は画像形成部１Ｍまで移動される。そして画像形成部１Ｍにおいても、感光ドラム２Ｍに形成されたマゼンタのトナー像が、１次転写ローラ５Ｍによって中間転写ベルト８上のイエローのトナー像上に重ね合わせて１次転写される。

以下、同様にして中間転写ベルト８上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部１Ｃ、１Ｋの感光ドラム２Ｃ、２Ｋで形成されたシアン、ブラックのトナー像が１次転写ローラ５Ｃ、５Ｋにより順次重ね合わせて１次転写される。その結果、中間転写ベルト８上には所望のフルカラー画像が形成される。

中間転写ベルト８上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ローラ８の移動に伴って２次転写部Ｍまで搬送される。

そして、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が２次転写部Ｍに到着するタイミングに合わせてレジストローラ２０がシート材Ｐを２次転写部Ｍに搬送し、シート材Ｐの所定の位置に、フルカラーのトナー像が一括して２次転写される。

本実施の形態では、中間転写ベルト８上に形成されたマークの通過を光学センサ２１が検知し、その検知結果に基づいて制御部２２が中間転写ベルトの周長変化量を算出する構成とした。さらに、算出された周長変化量に基づいて、制御部２２がレジストローラ２０の駆動を制御してシート材Ｐの搬送タイミングを補正する構成とした。

フルカラーのトナー像が形成されたシート材Ｐは定着装置１６に搬送され、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂの定着ニップで加熱、加圧されることで、シート材Ｐ上にトナー像が定着する。そしてトナー像が定着したシート材Ｐは外部に排出され、一連の画像形成動作が終了する。

なお、１次転写時において、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上に残留する残トナーは、それぞれクリーニングユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋによって除去されて回収され
る。また、２次転写後に中間転写ベルト８上に残った残トナーは、ベルトクリーニング装置１５によって除去されて回収される。

［マークの貼り付け位置］
図２〜図４を参照して、本実施の形態における中間転写ベルト８に対する周長変化量算出用のマークの貼り付け位置について説明する。

本実施の形態では、中間転写ベルト８の周長変化量を算出するために、中間転写ベルト８の側縁に中間転写ベルト８の移動方向に沿って４個のマークを貼り付けた。

この周長変化量算出用のマークは、光学センサ２１によってマークの通過が検知されやすいように中間転写ベルト８と区別がつきやすいものが好ましく、本実施の形態では８ｍｍ×８ｍｍの白色ＰＥＴからなるシール材をマークとして用いた。

また、本実施の形態では、４つのマークのそれぞれの間隔が全て異なるようにマークを配置した。さらに、各々のマーク間隔の差が、少なくとも中間転写ベルト８の周長変化に伴う各々のマーク間隔の変化量の２倍より大きくなるようにマークを配置した（数式１）。

ここで、マーク間隔の差をＳとし、マーク間隔の差Ｓが満たす条件を以下の数式１に示す。

（数１）
Ｓ＞２×Ｌ×ａ×Ｔ／ｎ

上記数式１において、Ｌ：周長が変化する前の中間転写ベルトの周長、ａ：中間転写ベルトの線膨張率、Ｔ：中間転写ベルトの温度変化、ｎ：中間転写ベルト上に形成されるマークの個数、である。

本実施の形態では、少なくとも２つのマークの通過を検知し、通過時間（ｓ）及び中間転写ベルト８の移動速度から得られるマーク間隔と、記憶手段Ｒに記憶されているマーク間隔とを比較することで、周長変化量を求める構成である。よって、記憶されているマーク間隔との比較を行うために、マークの通過を検知することで得られるマーク間隔が、中間転写ベルト８上のどのマーク間隔であるのかを特定する必要がある。

そこで本実施の形態では、中間転写ベルト８上に形成される４つのマーク間隔を全て異なる間隔とすることで、マークの通過検知によって得られるマーク間隔が、中間転写ベルト８上のどのマーク間隔であるのかを特定できるようにした。

しかし、マーク間隔を全て異なる間隔とするだけでは、マーク間隔の特定が困難となる場合も考えられる。この場合について、以下に例を挙げて説明する。

例えば、中間転写ベルト上に、マーク間隔Ｌ１：１０ｍｍ、マーク間隔Ｌ２：１１ｍｍが形成されているとする。これらのマーク間隔は、中間転写ベルトが周長変化を生じない状態におけるマーク間隔であって、画像形成装置内に設けられる記憶手段には、マーク間隔Ｌ１：１０ｍｍ、マーク間隔Ｌ２：１１ｍｍ、が記憶されているものとする。

その後、中間転写ベルトの周長が変化し、マーク間隔Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ２ｍｍずつ伸び、Ｌ１がＬ１´になり、Ｌ２がＬ２´になったとする。すなわち、中間転写ベルトの周長変化によって、マーク間隔Ｌ１´：１２ｍｍ、マーク間隔Ｌ２´：１３ｍｍが形成さ
れたとする。

この場合、周長変化後のマーク間隔Ｌ１´：１２ｍｍは、周長変化前のマーク間隔Ｌ１：１０ｍｍよりも、マーク間隔Ｌ２：１１ｍｍに近い（Ｌ１´−Ｌ２の方がＬ１´−Ｌ１よりも小さい）。なお、マーク間隔の特定は、記憶手段に記憶されるマーク間隔のうち、最も周長変化後のマーク間隔に近いものに特定される構成である。よって、周長変化後のマーク間隔Ｌ１´が周長変化前のマーク間隔Ｌ２に相当するマーク間隔である、と誤って特定される場合が考えられる。

このような問題を防ぐために、本実施の形態では、マーク間隔を全て異なるようにしつつ、マーク間隔の差が、少なくとも中間転写ベルト８の周長変化に伴うマーク間隔の変化量の２倍よりも大きくなるようにマークを配置した。上記数式１に表されるこの配置方法によれば、精度良くマーク間隔を特定することが可能になる。この根拠について以下説明する。

まず、中間転写ベルトの周長変化後のマーク間隔Ｌ１´が、周長変化前のマーク間隔Ｌ１に相当すると特定されるためには、本実施の形態におけるマーク間隔の特定方法によれば、少なくともＬ１´が、Ｌ２よりもＬ１に近い数値であることが求められる。つまり、以下の数式２を満たす必要がある。

（数２）
｜Ｌ１´−Ｌ１｜＜｜Ｌ１´−Ｌ２｜

そして上記数式２から以下の数式３が得られる。

（数３）
２Ｌ１´＜Ｌ１＋Ｌ２

一方、中間転写ベルトの周長変化に伴う各々のマーク間隔の変化量は、中間転写ベルトの周長変化量をマーク間隔の個数（＝マークの個数）で除することで求められ、以下の式になる（数式４）。

（数４）
マーク間隔の変化量＝Ｌ×ａ×Ｔ／ｎ

上記数式４において、Ｌ：周長が変化する前の中間転写ベルトの周長、ａ：中間転写ベルトの線膨張率、Ｔ：中間転写ベルトの温度変化、ｎ：中間転写ベルト上に形成されるマークの個数、である。

そしてＬ１´は、Ｌ１にマーク間隔の変化量（数式４）を足したものであるので、上記数式３、数式４から以下の数式５が得られる。

（数５）
Ｌ２−Ｌ１＞２×Ｌ×ａ×Ｔ／ｎ

すなわち、上記数式５より、マーク間隔の差（Ｌ２−Ｌ１）は、マーク間隔の変化量（Ｌ×ａ×Ｔ／ｎ）の２倍よりも大きな値とすれば、Ｌ１´はＬ２よりもＬ１に近い値となり、Ｌ１´がＬ１に相当する、と精度良く特定することが可能になる。

上記で挙げた例で説明すると、マーク間隔Ｌ１とマーク間隔Ｌ２の差（Ｌ２−Ｌ１）を
、各々の間隔の変化量（２ｍｍ）の２倍よりも大きな値とする。つまり、Ｌ２−Ｌ１が４ｍｍよりも大きな値となるようにマークを配置する。

例えば、マーク間隔Ｌ１：１０ｍｍ、マーク間隔Ｌ２：２０ｍｍとする。この場合は、マーク間隔の差（Ｌ２−Ｌ１）が１０ｍｍとなるので、マーク間隔の変化量の２倍（４ｍｍ）よりも大きい。すると、周長変化後にＬ１´：１２ｍｍ、Ｌ２´：２２ｍｍとなった場合でも、マーク間隔Ｌ１´：１２ｍｍは、周長変化前のマーク間隔Ｌ２：２０ｍｍよりも、マーク間隔Ｌ１：１０ｍｍに近い。よって、周長変化後のマーク間隔Ｌ１´がマーク間隔Ｌ１に相当するマーク間隔と特定することが可能になる。

このように本実施の形態では、マーク間隔の特定を精度良く行うために、４つのマーク間隔が全て異なるようにし、さらに、マーク間隔の差が、中間転写ベルトの周長変化に伴うマーク間隔の変化量の２倍以上となるようにマークを配置したことを特徴とする。

具体的には、図４に示すように中間転写ベルトの周方向α、β、γ、δの位置に４個のマークを配置し、各間隔が、Ｌ１：３０８ｍｍ、Ｌ２：２７５ｍｍ、Ｌ３：２３１ｍｍ、Ｌ４：１８６ｍｍのように、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４となるようにマークを配置した。

本実施の形態で用いる中間転写ベルト８の線膨張係数は３×１０^−５（／℃）であり、画像形成装置の使用環境下において想定される温度変動は、最大で６０℃である。

この場合の温度変動による中間転写ベルトの周長変化は、最大で１．８ｍｍとなり、４個のマークを配置する場合には、各マーク間隔で０．４５ｍｍ（＝１．８÷４ｍｍ）の変化量が想定される。よってマーク間隔の差を、０．４５ｍｍの２倍（＝０．９ｍｍ）よりも大きくなるようにマークを配置すれば、確実にどのマーク間隔かを特定することができる。

本実施の形態では、｜Ｌ１−Ｌ２｜＝３３ｍｍ、｜Ｌ２−Ｌ３｜＝４４ｍｍ、｜Ｌ３−Ｌ４｜＝４５ｍｍ、｜Ｌ４−Ｌ１｜＝１２２ｍｍであり、マーク間隔の変化量の２倍（０．９ｍｍ）に対し十分なマージンを確保している。よって、確実にベルト間隔を特定することができる。

[シート材の搬送タイミングの補正方法]
本実施の形態では、中間転写ベルト８上のマークの検知手段として設けられる光学センサ２１による検知結果をもとに、制御部２２が中間転写ベルト８の周長変化量を算出し、２次転写部Ｍへのシート材の搬送タイミングを補正する構成とした。

図５に示すように、制御部２２はＣＰＵ等で実現される時間検出部２２１と、演算部２２２と、モータ制御部２２３と、記憶手段Ｒと、から構成される。

時間検出部２２１は、光学センサ２１によってマークの通過を検知することでマークの通過時間を検出する。

演算部２２２は、予め設定された各マーク間の間隔を記憶しておくＥＥＰＲＯＭなどの記憶手段Ｒを有し、光学センサ２１による検知結果と、記憶手段Ｒに格納されているマーク間隔の情報を比較する。記憶手段Ｒには、製造時（出荷検査時などの校正時）などに、ある所定の条件において測定した各マーク間隔がそれぞれ記憶されている。

そして、光学センサ２１がマークの通過を検知し、それによって得られるマーク間隔が中間転写ベルト８上のどの部分の間隔であるのかを特定するとともに、中間転写ベルト８
の周長変化量を演算する。

さらに、算出されたベルト周長変化量から、トナー画像の到着タイミング（画像形成部から２次転写部Ｍに到着するタイミング）と、シート材Ｐの搬送タイミング（レジストローラ２０から２次転写部Ｍに搬送するタイミング）のずれ量を演算する。

そして演算によって得られるずれ量をもとにシート材の搬送タイミングを補正する。具体的には、モータ制御部２２３が上記演算部２２２による演算結果に基づいて、レジストローラ２０の駆動を制御する。

図６にシート材の搬送タイミングを補正するまでのフローチャートを示す。以下、図６を参照して、シート材Ｐの搬送タイミングを補正する先端レジ補正制御の手順について説明する。

（ｓｔａｒｔ）
「先端レジ補正制御実行要求」により先端レジ補正制御が開始される。補正制御の実行のタイミングとしては、例えば、電源オンによる立ち上げ時や、プリント開始信号により画像形成が行われる前回転時、連続印字時、その他濃度補正制御実行時など、任意の時点が挙げられる。

（Ｓｔｅｐ１）
マークの通過タイミングを測定する。中間転写ベルト８の定常回転中にマークが検知手段である光学センサ２１の位置を通過する際の通過時間をカウントし、マーク通過時間を測定する。

図７は、４つのマーク（α、β、γ、δ）を計５回検知した場合の検知結果を示すものである。図７からわかるように、各マークが光学センサ２１の位置を通過する際に光学センサの検知光量が上がることで、マークの通過を確認することができる。そしてマークの通過に要する時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）を測定する。

（Ｓｔｅｐ２）
マークの通過に要する時間からマークの間隔を求め、得られたマーク間隔と記憶手段Ｒに記憶されているマーク間隔と比較して、その差分から中間転写ベルト８の周長変化量を計算する。

具体的には、記憶手段Ｒに記憶されている各マーク間の間隔（マークαとマークβの間隔：Ｔαβ、マークβとマークγの間隔：Ｔβγ、マークγとマークδの間隔：Ｔγδ、マークδとマークαの間隔：Ｔδα）を比較対象とする。そして、記憶手段Ｒに記憶されている各マーク間隔のうち、周長変化後のマーク間隔（Ｔ１２とする）に最も近いもの（Ｔｘ）を特定する。その後、以下の数式６により、ベルトの周長変化量Ｔｄｉｆを計算する。

（数６）
Ｔｄｉｆ＝（Ｔ１２−Ｔｘ）×（Ｔαβ＋Ｔβγ＋Ｔγδ＋Ｔδα）／Ｔｘ

（Ｓｔｅｐ３）
上記結果より、２次転写部Ｍに対するトナー画像の到着タイミングとシート材Ｐの到達タイミングのずれ量を計算し、レジストローラ２０の回転開始タイミングを変更してシート材Ｐの搬送タイミングを補正する。

なお、本実施の形態では、中間転写ベルト８に一定張力を持たせるべく、テンションローラ１３を移動可能に付勢支持しているため、ベルトの周長変化量Ｔｄｉｆが、そのままトナー画像の到着タイミングのずれ量となる。したがって、このＴｄｉｆ分をレジストローラ２０の回転開始タイミングとして考慮することで、シート材Ｐの搬送タイミングを補正できる。

[比較例との比較結果]
本実施の形態における先端レジ補正制御の効果を確認すべく、比較例１、２を設け、本実施の形態との比較結果を図８に示す。ここでは、本実施の形態、比較例１、比較例２の各々の場合において、中間転写ベルトの周長変化量を算出するまでの時間、画像不具合の発生、の２点について確認した。

比較例１は、中間転写ベルト上にマークを複数個設け、中間転写ベルトを１周させて同一のマークを２回検知することで中間転写ベルトの周長変化量を算出する構成である。

比較例２は、中間転写ベルト上に等間隔に複数のマークを設け、そのうちの２つのマークを検知することで中間転写ベルトの周長変化量を算出する構成である。ただし、従来例においても説明したように、マーク間隔には製造時の誤差が含まれ、ここでは本実施の形態との差異をより明確にすべく、マーク間隔の誤差が最大の中間転写ベルトを用いた。

また、本実施の形態、比較例１、比較例２ともに、中間転写ベルトの速度（Ｒｅｆ．速度）を１９０ｍｍ／ｓとして画像形成を行った。

その結果、図８に示されるように、比較例１では得られる画像は問題ないレベルであるものの、中間転写ベルトの周長変化量の算出に時間を要してしまう。また、比較例２では、中間転写ベルトの周長変化量の算出時間を速くできるものの、色ずれ等の画像不具合が発生した。一方で、本実施の形態では、中間転写ベルトの周長変化量の算出時間を速くできるとともに、良好な画像を得ることができた。

比較例１の構成によると、マークの通過を検知するには中間転写ベルトを１周させなければならないので、中間転写ベルトの周長変化量を検知するには少なくとも中間転写ベルトを１周させる分の時間を要することになる。よって本実施の形態のように、複数のマークのうちの少なくとも２つのマークの検知を行えばよい場合と比較すると、中間転写ベルトの周長変化量を算出するに要する時間が長くなってしまう。

比較例２は、本実施の形態と同様に、複数のマークのうちの２つのマークの通過を検知する構成であるので、中間転写ベルトの周長変化量の算出時間を短縮することが可能になる。しかし上記でも説明したように、検知されるマーク間隔に製造時の誤差が含まれるため、制御部が誤って先端レジ補正制御を行う可能性がある。よって、本実施の形態と比較すると、精度良く中間転写ベルトの周長変化量を算出することが出来ない。

これに対し、本実施の形態は、中間転写ベルト上のマーク間隔が全て異なるようにし、さらにマーク間隔の差が、少なくとも中間転写ベルトの周長変化に伴うマーク間隔の変化量の２倍よりも大きな値となるようにマークを配置した。

その結果、中間転写ベルトを１周させることなく、短時間でかつ精度よく中間転写ベルトの周長変化量を算出し、画像不良のない良好な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。

なお、マーク間隔の差は、装置速度などのスペックにもよるが、中間転写ベルトの周長
ばらつき、マーク貼り付け位置のばらつきなどの製造上の誤差を考慮して、マージンをより多く（本実施の形態においては、２０ｍｍ以上）持たせることが好ましい。

このように構成することによって、製造上の誤差を吸収除去することができ、より確実に中間転写ベルト上のどの間隔を検知したのかを特定することができる。その結果、より安定した性能（検知精度）を確保することができ、より確実なレジ先端補正制御によって、安定した画像品質を提供することが可能となる。また、部品の寸法精度等を緩和できるため、部材などの低コスト化も図ることが可能となる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。なお、[画像形成装
置の全体構成]、[画像形成プロセス]、[シート材の搬送タイミングの補正方法]に関して
は、第１の実施の形態と何ら異なるものではないのでその説明は省略する。ここでは、本実施の形態の特徴である［マークの貼り付け位置］について説明する。

第１の実施の形態では、α、β、γ、δの位置に４個のマークを配置し、各間隔を、Ｌ１：３０８ｍｍ、Ｌ２：２７５ｍｍ、Ｌ３：２３１ｍｍ、Ｌ４：１８６ｍｍのように、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４となるように構成した。

これに対して本実施の形態では、Ｌ１：３０８ｍｍ、Ｌ２：１８６ｍｍ、Ｌ３：２７５ｍｍ、Ｌ４：２３１ｍｍとし、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ４＞Ｌ２となるようにマークを配置した。

このように本実施の形態では、各マーク間隔を中間転写ベルトの周回方向に対して大→小→大→小の順となるように、すなわち、隣り合うマーク間隔の大きさが小さくなる場合と、大きくなる場合とが交互に繰り返すようにマークを配置した。この構成によれば、より短時間で中間転写ベルトの周長変化量を算出することが可能となる。

例えば、各マーク間隔を大きい順（あるいは小さい順）に順序よく並べて配置した場合などは、間隔の大きい部分が連続する。このため、中間転写ベルトの停止位置（検知開始時期）によっては、２個のマーク検知の際に連続した間隔の大きい部分を検知する場合があり、この場合の検知時間は、他の組み合わせの場合に比べ長くなる。

これに対し、本実施の形態では、マーク間隔の大きな部分が連続しないよう、大小大小の順にバランスよくマーク間隔を配置しているため、２個のマーク検知の際は、必ず大と小の組み合わせとなる。このため、連続した間隔の大きい部分を検知する場合に比べ、検知時間をより短くすることが可能となる。

また、本実施の形態においても、実際に先端レジ補正制御を行って効果を確認したところ、短時間で精度よくベルト周長変化量を算出でき、画像不具合のない良好な画像を得ることができた。

（その他の実施の形態）
第１の実施の形態、第２の実施の形態においては、中間転写ベルトの材料として、比較的伸びにくく線膨張係数の小さなポリイミド（ＰＩ）を用いたが、中間転写ベルトの材料はこれに限られるものではなく、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いてもよい。ＰＶＤＦは、ＰＩと比較すると線膨張係数が大きな材料である。

ここでは、導電剤を混合することにより体積抵抗率を１×１０^８〜１×１０^１１Ω・ｃｍに調整した無端状のＰＶＤＦを中間転写ベルトに用いる場合について説明を行う。また、テンションローラ１３の両端に加えられた付勢手段（付図示）に片側２０Ｎ、総圧４０
Ｎを加えることにより、所定のテンションを与えるものとした。なお、本実施の形態における中間転写ベルトの引張弾性率は７００ＭＰａである。

また、本実施の形態では、第１の実施の形態と同じく、α、β、γ、δの位置に４個のマークを配置し、各間隔は、Ｌ１：３０８ｍｍ、Ｌ２：２７５ｍｍ、Ｌ３：２３１ｍｍ、Ｌ４：１８６ｍｍのように、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４となるように構成した。しかし、第２の実施の形態のように、隣り合うマーク間隔の大きさが小さくなる場合と、大きくなる場合とが交互に繰り返すようにマークを配置してもよい。

また、第１の実施の形態、第２の実施の形態と同様に、２個のマーク検知により、短時間、かつ精度よく、中間転写ベルトの周長変化量を算出し、先端レジ補正制御を行うものとする。

本実施の形態で用いられるＰＶＤＦの線膨張係数は１０×１０^−５（／℃）である。そして、画像形成装置の使用環境下で想定される温度変動は最大で６０℃であり、この温度変動による中間転写ベルトの周長の最大変化量は６ｍｍである。

すなわち各マーク間隔の差を、１．５ｍｍ（６ｍｍ÷４）の２倍よりも大きくなるようにマークを配置すればよい。本実施の形態では、｜Ｌ１−Ｌ２｜＝３３ｍｍ、｜Ｌ２−Ｌ３｜＝４４ｍｍ、｜Ｌ３−Ｌ４｜＝４５ｍｍ、｜Ｌ４−Ｌ１｜＝１２２ｍｍであり、上記した必要な差分に対し、十分なマージンを確保している。

そしてこの構成で実際に中間転写ベルトの周長変化量を算出し、先端レジ補正制御を行った結果、画像不具合のない良好な画像を得ることができた。

このように線膨張係数が大きな材料でも、マーク間隔が全て異なるようにし、マーク間隔の差が中間転写ベルトの周長変化に伴うマーク間隔の変化量の２倍よりも大きくなるようにマークを配置すれば、短時間で精度良くマーク間隔を特定することができる。

よって、線膨張係数の大小に関わらず、中間転写ベルトを構成することが出来るので、材料選択の幅が広がり、製造コストの削減を達成することができる。なお、本実施の形態では、記憶手段Ｒに予めマーク間隔を記憶させていたが、装置本体の使用環境、通紙枚数などの使用状況に応じて、各マーク間隔のデータを逐次書き換える構成であってもよい。

１ 画像形成部
２ 感光ドラム
３ 帯電ローラ
４ 現像ユニット
５ １次転写ローラ
６ クリーニングユニット
７ 露光ユニット
８ 中間転写ベルト
１４ ２次転写ローラ
１６ 定着装置
２０ レジストローラ
２１ 光学センサ
２２ 制御部
Ｍ ２次転写部

Claims (10)

1. トナー像が一次転写され、回転移動する無端状のベルトと、
   前記ベルトの移動方向に沿って前記ベルトに配置される複数のマークと、
   前記マークを検知する検知手段と、
   転写部を前記ベルトと形成し、前記ベルトからシート材に画像を転写する転写手段と、
   前記転写部へシート材を搬送する搬送手段と、
   前記検知手段の検知結果に基づいて前記搬送手段が前記転写部にシート材を搬送する搬送タイミングを制御する制御部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記複数のマークのうち前記ベルトの移動方向に沿って配置される第１のマーク、第２のマーク、第３のマークは、前記第１のマークの先端から前記第２のマークの先端までの間隔と、前記第２のマークの先端から前記第３のマークの先端までの間隔が異なるように配置されており、
   前記制御部は、前記検知手段が前記第１のマークと前記第２のマーク、又は、前記第２のマークと前記第３のマークを検知した検知結果に基づいて前記搬送手段によるシート材の搬送を開始する開始タイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１のマーク、前記第２のマーク、前記第３のマークは、全て同じサイズのマークであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数のマークとは、前記第１のマーク、前記第２のマーク、前記第３のマークと第４のマークであり、前記第１のマーク、前記第２のマーク、前記第３のマーク、前記第４のマークは、前記ベルトの移動方向に沿って順に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１のマークと前記第２のマークのマーク間隔をＬ１、前記第２のマークと前記第３のマークのマーク間隔をＬ２、前記第３のマークと前記第４のマークのマーク間隔をＬ３、前記第４のマークと前記第１のマークのマーク間隔をＬ４とすると、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３＞Ｌ４が成立することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記複数のマークの各マーク間隔を予め記憶しておく記憶部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. トナー像を担持する像担持体と、前記ベルトの移動方向において、前記像担持体よりも下流側で、且つ、前記転写手段よりも上流側の位置で前記ベルトの内周面に接触し、前記ベルトにテンションを付与するためのテンションローラと、を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記ベルトの移動速度を変更することなく、前記制御部によって前記開始タイミングを制御することで、前記像担持体から前記ベルトに一次転写されたトナー像の先端が前記転写部に到達するタイミングと、シート材の先端が前記転写部に到達するタイミングのずれを小さくすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記搬送手段は、前記制御部に回転駆動が制御されるレジストローラであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記ベルトが一回転する前に、前記検知手段が、前記ベルトの移動方向に関して、隣接する前記複数のマークの先端から先端までを検知した検知結果に基づいて前記ベルトの周長変化量を算出することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. トナー像が一次転写され、回転移動する無端状のベルトと、
    前記ベルトの移動方向に沿って前記ベルトに配置される複数のマークと、
    前記マークを検知する検知手段と、
    転写部を前記ベルトと形成し、前記ベルトからシート材に画像を転写する転写手段と、
    前記転写部へシート材を搬送する搬送手段と、
    前記検知手段の検知結果に基づいて前記搬送手段が前記転写部にシート材を搬送する搬送タイミングを制御する制御部と、
    を有する画像形成装置において、
    前記複数のマークは、前記複数のマークの個数をｎ、周長が変化する前の前記ベルトの周長をＬ、前記ベルトの線膨張率をａ、前記ベルトの温度変化をＴとしたときに、前記マーク間隔の差Ｓが、２×Ｌ×ａ×Ｔ／ｎより大きくなるように前記ベルト上に配置され、かつ、前記複数のマークのうち前記ベルトの移動方向に沿って配置される第１のマーク、第２のマーク、第３のマークは、前記第１のマークと前記第２のマークの間隔と前記第２のマークと前記第３のマークの間隔が異なるように配置されており、
    前記制御部は、前記検知手段が前記第１のマークと前記第２のマーク、又は、前記第２のマークと前記第３のマークを検知した検知結果に基づいて前記搬送タイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。

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