JP5661342B2

JP5661342B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5661342B2
Application number: JP2010132990A
Authority: JP
Inventors: 和文小沼; 馬場　久年; 久年馬場
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2030-06-10
Also published as: JP2011257637A

Description

本発明は、トナー像を搬送する搬送体に対して、像担持体からトナー像を転写して画像を形成する画像形成装置に関し、特に、搬送体に対するトナー像の転写位置の精度を高めることのできる画像形成装置に関する。

一般に、各色毎に像担持体（例えば、感光体ドラム又は感光体ベルト）を備えて、これら像担持体を搬送体（例えば、中間転写ベルト又は記録材搬送ベルト）に沿って配置した画像形成装置が知られている。この画像形成装置は所謂フルカラー画像を形成することができ、タンデム型の画像形成装置と呼ばれている。

タンデム型の画像形成装置においては、複数の像担持体にタイミングをずらしつつ、同時進行的にトナー像を形成する。そして、これらトナー像を中間転写ベルト等の搬送体に転写して重ね合わせ、フルカラー画像を形成している。このため、単位時間当たりの画像形成枚数を多くでき、高い生産性を実現することができる。

ところが、タンデム型の画像形成装置においては、搬送体の搬送速度の変動に起因して像担持体の副走査方向における倍率変動（部分倍率変動）が生じやすい。そして、各色の転写位置において倍率変動が異なると、転写の際のズレ量が大きくなりやすく、高精細なフルカラー画像の細部に色ずれ及び色ムラが目立つことがある。

さらに、像担持体から搬送体にトナー像を転写する際、搬送体が厚い場合は、トナー像が強く押圧されることになる。さらに、例えば、幅６０μｍ〜２００μｍ程度の線画像のようにその中央部のトナー像が高い凸形状をなしている場合においても、トナー像が転写部において強く押圧されることになる。そして、この押圧によって、トナー間の凝集力が増大してしまい、トナー像が搬送体に転写されず、像担持体上に残留してしまう所謂中抜けと呼ばれる画像欠陥が生じることがある。

上記の問題点に対処するため、像担持体の移動速度と搬送体の搬送速度との間に速度差をもたせる所謂スリップ・トランスファー・メカニズムを用いるようにしたものがある（例えば、特許文献１又は２参照）。そして、スリップ・トランスファー・メカニズムによって、中抜けに起因する画像欠陥を低減するようにしている。

一方、像担持体及び搬送体に予め形成された等間隔のマークを検出して、画像欠陥を低減するようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。ここでは、像担持体側のマーク検出信号が搬送体側のマーク検出信号を分周した分周信号と一致するように像担持体の駆動を制御している。

具体的には、特許文献３においては、像担持体に形成されたマークのピッチに対して、搬送体に形成されたマークのピッチを細かくする（例えば、１０００倍細かくする）。そして、搬送体側のマーク検出信号を１０００分周した分周信号に対して、像担持体側のマーク検出信号を一致させるように像担持体を制御駆動している。

これによって、搬送体の搬送速度が変動したとしても、像担持体の移動速度は搬送体の搬送速度に対して追従するという追従制御を行うことが可能となる。そして、この追従制御によって、副走査方向における画像の倍率変動を低減するようにしている。

また、特許文献３においては、各色の像担持体は個別に駆動制御されている。このため、各転写位置で搬送体の搬送速度が異なっていたとしても、色ずれの低減を図ることができる。

さらに、像担持体の移動速度と搬送体の搬送速度との間に任意の速度差をもたせたい場合には、搬送体側のマーク検出信号の分周率を変更して、例えば、１００１分周とすれば、像担持体の移動速度を０．１％遅くすることができる。

特開２００１−２６５０８１号公報特開２００４−２１９８７３号公報特開平１０−２９３４３５号公報

しかしながら、特許文献３に記載の像担持体側のマークのピッチは、像担持体の表面において２０ｍｍ程度である。このことは、例えば、像担持体の移動速度が周速３００ｍｍ／ｓであった場合、サンプリング周期は１５Ｈｚとなる。そして、制御帯域はその１０分の１程度となるので、１．５Ｈｚとなってしまい、十分な制御性能を得ることは困難である。

像担持体における制御帯域を上げるためには、検出系の遅れを少なくする必要がある。このためには、像担持体側のマークのピッチを細かくする必要がある。この場合、像担持体と搬送体との間のマークのピッチの比率が小さくなってしまい、精度の良く速度差の設定を行うことが困難となってしまう。

なお、搬送体側のマークのピッチも細かくして、精度の良く速度差をつけつつ、制御帯域を上げることができたとしても、数μｍ〜ｎｍ単位の高精度なマークを形成する必要があり、不可避的に製造コストが増大することになってしまう。

従って、本発明の目的は、像担持体と搬送体との間のマークピッチの比率に拘わらず、表面速度を高精度に設定して、像担持体が搬送体に対して追従する追従制御を行うことができる画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による画像形成装置は、トナー像が担持される少なくとも１つの像担持体と、前記像担持体に当接して前記像担持体から前記トナー像が転写される搬送体と、前記像担持体の移動速度に応じた周波数の第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、前記搬送体の搬送速度に応じた周波数の第２の検出信号を出力する第２の検出手段と、ＰＬＬ制御を行って前記第１及び前記第２の検出信号の一方に同期した第１の周波数制御信号を出力する第１の信号同期回路と、前記第１の周波数制御信号を予め設定された第１の補正値で補正した第１の補正周波数制御信号に応じた周波数を有する第１の目標制御信号を生成する第１の目標生成手段と、前記第１及び前記第２の検出信号の他の一方と前記第１の目標制御信号とに応じて前記像担持体を駆動制御する駆動制御手段とを有し、前記第１の信号同期回路は、前記第１の周波数制御信号に基づく周期信号を出力する第１の発振器と、前記第１及び前記第２の検出信号の一方の位相と前記第１の発振器の出力信号の位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する第１の位相比較器とを有し、前記第１の位相比較器から出力される前記位相差に応じた信号に基づき前記第１及び前記第２の検出信号の一方の位相と前記第１の発振器の出力信号の位相とが同期するように前記第１の周波数制御信号を変更し、前記第１の発振器が出力する前記周期信号の発信周波数を制御することを特徴とする。
また、本発明による画像形成装置は、トナー像が担持される少なくとも１つの像担持体と、前記像担持体に画像データに応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像して前記トナー像を形成する現像手段と、前記像担持体に当接して前記像担持体から前記トナー像が転写される搬送体と、前記像担持体の移動速度に応じた周波数の第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、前記搬送体の搬送速度に応じた周波数の第２の検出信号を出力する第２の検出手段と、前記第１及び前記第２の検出信号の一方に同期した第１の周波数制御信号を出力する第１の信号同期回路と、前記第１及び前記第２の検出信号の他方に同期した第２の周波数制御信号を出力する第２の信号同期回路と、前記第１の周波数制御信号を予め設定された第１の補正値で補正した第１の補正周波数制御信号に応じた周波数を有する第１の目標制御信号を生成する第１の目標生成手段と、前記第２の周波数制御信号を予め規定された第２の補正値で補正した第２の補正周波数制御信号に応じた周波数を有する第２の目標制御信号を生成する第２の目標生成手段と、前記第１及び前記第２の検出信号の他の一方と前記第１の目標制御信号とに応じて前記像担持体を駆動制御する駆動制御手段とを有し、前記静電潜像形成手段は前記第２の目標制御信号に応じて制御されることを特徴とする。

さらに、本発明による画像形成装置は、トナー像が担持される少なくとも１つの像担持体と、前記像担持体に画像データに応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像して前記トナー像を形成する現像手段と、前記像担持体に当接して前記像担持体から前記トナー像が転写される搬送体と、前記像担持体の移動速度に応じた周波数の第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、前記搬送体の搬送速度に応じた周波数の第２の検出信号を出力する第２の検出手段と、前記第１及び前記第２の検出信号の一方に同期した周波数制御信号を出力する信号同期回路と、前記周波数制御信号を予め設定された補正値で補正した補正周波数制御信号に応じた周波数を有する目標制御信号を生成する目標生成手段とを有し、前記補正値は前記第１の検出信号の周波数と前記静電潜像を形成するピッチ間隔とに応じた値であり、前記静電潜像形成手段は前記目標制御信号に応じて制御されることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、像担持体と搬送体との間のマークピッチの比率に拘わらず、表面速度を高精度に設定して、像担持体が搬送体に対して追従する追従制御を行うことができるという効果がある。

本発明の実施の形態による画像形成装置の一例の構成を示す図である。図１に示す画像形成装置を構成する画像形成部の１つを説明するための図である。図１に示す画像形成装置で用いられる制御系（露光・駆動制御装置）の一例を説明するための図である。図３に示す中間転写ベルト信号同期回路及び制御目標生成器の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す画像形成装置で用いられる制御系（露光・駆動制御装置）の他の例を説明するための図である。図５に示す中間転写ベルト信号同期回路及び制御目標生成器の構成の一例を示すブロック図である。図５に示す中間転写ベルト信号同期回路及び制御目標生成器の構成の他の例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態による画像形成装置の一例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態による画像形成装置の一例の構成を示す図である。図示の例では、画像形成装置としてフルカラーの画像形成装置が示されているが、フルカラー画像形成装置に限らず、例えば、モノクロ又はモノカラーの画像形成装置についても本発明を適用できるものである。

図１を参照して、図示の画像形成装置１００は、例えば、フルカラーレーザビームプリンタであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（ＢＫ）の各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫを有している。そして、これら画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫは中間転写体（搬送体）である中間転写ベルト９に沿って配置されている。

画像形成部ＰＹでは、感光体ドラム（像担持体）１Ｙ上にイエロートナー像が形成される。そして、感光体ドラム１Ｙに担持されたイエロートナー像は、第１の転写部ＴＹにおいて、第１の転写装置５Ｙによって、感光体ドラム１Ｙに当接する中間転写ベルト（搬送体）９に一次転写される。

画像形成部ＰＭでは、感光体ドラム１Ｍ上にマゼンタトナー像が形成される。そして、マゼンタトナー像は第２の転写部ＴＭにおいて第２の転写装置５Ｍによって中間転写ベルト９に一次転写される。

ここで、第２の転写部ＴＭは、第１の転写部ＴＹよりも中間転写ベルト９の移動（搬送）方向下流側（搬送体搬送方向下流側）に位置する。

同様に、画像形成部ＰＣ及びＰＫでは、感光体ドラム１Ｃ及び１Ｋにそれぞれシアントナー像及びブラックトナー像が形成される。そして、シアントナー像及びブラックトナー像は、第３及び第４の転写部ＴＣ及びＴＫにおいて、第３及び第４の転写装置５Ｃ及び５Ｋによって中間転写ベルト９に一次転写される。一次転写の際には、前述のイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各トナー像は重ね合わされて中間転写ベルト９に転写される。

図示のように、中間転写ベルト９は、駆動ローラ１３、テンションローラ１２、及びバックアップローラ１０に架設されて支持されている。駆動ローラ１３は、駆動モータＭ９にギア等（図示せず）を介して接続されており、駆動モータＭ９の回転がギアによって減速されて、駆動ローラ１３に伝達される。そして、駆動ローラ１３の回転によって、中間転写ベルト９が実線矢印Ｒ２方向に回転・移動（搬送）する。

中間転写ベルト９上に担持された４色のトナー像（つまり、カラートナー像）は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて、ここで、記録材（転写材）Ｐ上に二次転写される。記録材Ｐは、給紙カセット２０から給紙ローラ１４によってピックアップされ、分離装置１５によって１枚ずつ分離されてレジストローラ１６に送り出される。

レジストローラ１６は、中間転写ベルト９のトナー像に先頭を同期させて、記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ給送する。

カラートナー像が転写された後、記録材Ｐは定着装置１７に送られて、ここで加熱加圧を受ける。これによって、記録材Ｐ上のフルカラー画像が定着される。

中間転写ベルトクリーニング装置１８は、二次転写部Ｔ２を通過した後、中間転写ベルト９に残留する転写残トナーを除去する。

ところで、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、及び４Ｋで用いるトナーがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は同様の構成を有している。

よって、以下での説明では、画像形成部ＰＹについて説明することにする。なお、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫについては、画像形成部ＰＹにおける参照符号末尾のＹをＣ、Ｍ、及びＫに読み替えるものとする。

図２は、図１に示す画像形成装置を構成する画像形成部の１つ（画像形成部ＰＹ）を説明するための図である。

図２を参照して、画像形成部ＰＹにおいて、感光体ドラム１Ｙの周囲には、帯電装置２Ｙ、露光装置（静電潜像形成手段）３Ｙ、現像装置（現像手段）４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、及びクリーニング装置６Ｙが配置されている。

感光体ドラム１Ｙは、例えば、アルミニウム製シリンダー（図示せず）を備え、その外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層（ＯＰＣ）が塗布されている。そして、感光体ドラム１Ｙは、図中実線矢印Ｒ１方向に回転駆動する。

帯電装置２Ｙには、電源Ｄ３から負極性の電圧が印加される。そして、帯電装置２Ｙは、感光体ドラム１Ｙの表面に帯電粒子を照射して、感光体ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の電位に帯電する。

露光装置３Ｙは、イエローに係る分解色画像を展開した走査線画像データ（単に、画像データとも呼ぶ）をオン−オフ変調したレーザービームを回転ミラーで走査する。これによって、帯電した感光体ドラム１Ｙの表面に、例えば、６００ｄｐｉ（ドット／インチ）の解像度で静電潜像を書き込む。

現像装置４Ｙでは、例えば、トナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤を攪拌してトナーを負極性に帯電させる。帯電したトナーは、固定磁極４ｊの周囲において、感光体ドラム１Ｙとカウンタ方向に回転する現像スリーブ４ｓに穂立ち状態で担持され、感光体ドラム１Ｙを摺擦する。

電源Ｄ４は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブ４ｓに印加する。これによって、現像スリーブ４ｓよりも相対的に正極性となった感光体ドラム１Ｙ上の静電潜像にトナーを付着させて、静電潜像を反転現像してトナー像とする。

一次転写ローラ５Ｙは、感光体ドラム１Ｙとの間に中間転写ベルト９を挟持して、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト９との間に一次転写部ＴＹを形成する。

電源ＤＹは、正極性の直流電圧を一次転写ローラ５Ｙに印加して、負極性に帯電して感光体ドラム１Ｙに担持されたトナー像を、一次転写部ＴＹを通過する中間転写ベルト９へ一次転写させる。

クリーニング装置６Ｙは、クリーニングブレードを感光体ドラム１Ｙに摺擦して、一次転写部ＴＹを通過した後、感光体ドラム１Ｙの表面に残留した転写残トナーを除去する。

二次転写ローラ１１は、中間転写ベルト９を介してバックアップローラ１０に圧接しており、中間転写ベルト９と二次転写ローラ１１との間に二次転写部Ｔ２を形成する。

二次転写部Ｔ２は、中間転写ベルト９のトナー像に重ね合わせて記録材Ｐを挟持搬送して、記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を通過する過程で、中間転写ベルト９から記録材Ｐへトナー像（カラートナー像）を二次転写させる。

電源Ｄ２は、正極性の直流電圧を二次転写ローラ１１に印加して、バックアップローラ１０、中間転写ベルト９、記録材Ｐ、及び二次転写ローラ１１の直列回路に転写電流を流す。転写電流の一部が中間転写ベルト９のトナー載り部を流れて、中間転写ベルト９から記録材Ｐへのトナーの移動に関与することになる。

図３は、図１に示す画像形成装置で用いられる制御系（駆動制御装置）の一例を説明するための図である。なお、図３においては、画像形成部ＰＹに係る制御系が示されているが、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫに係る制御系も同様に構成される。

図３を参照して、まず、感光体ドラム１Ｙの駆動制御に関して説明する。図示のように、感光体ドラム１Ｙは駆動モータＭＹによって駆動されている。感光体ドラム１Ｙには等間隔に形成された感光体ドラム検出マーク２１１が備えられている。

また、図示のように、中間転写ベルト９には、その搬送方向に等間隔に予め中間転写ベルト検出マーク２１３が形成されている。

駆動制御装置は、駆動制御回路２００、感光体ドラムマーク検出器２１０、中間転写ベルトマーク検出器２１２、中間転写ベルト信号同期回路２２０、制御目標生成器２３０、感光体ドラム信号同期回路２４０、及び露光目標生成器２５０を有している。

感光体ドラムマーク検出器２１０は、感光体ドラム検出マーク２１１を検出して、感光体ドラム１Ｙの移動速度（回転速度）を示す矩形波状の感光体ドラム検出パルス（第１の検出信号）を出力する。そして、この感光体ドラム検出パルスは感光体ドラム信号同期回路２４０及び駆動制御回路２００に与えられる。

駆動制御回路２００には、制御目標生成器２３０から後述する目標パルスが与えられる。そして、駆動制御回路２００は、感光体ドラム検出パルスと目標パルスとの位相を比較する。駆動制御回路２００は、この比較結果に応じて、目標パルスと感光体ドラム検出パルスとの位相が一致するように駆動モータＭＹを駆動・制御する。つまり、駆動制御回路２００は目標パルスと感光体ドラム検出パルスとの位相差がゼロとなるように、駆動モータＭＹを駆動・制御することになる。

中間転写ベルトマーク検出器２１２は、中間転写ベルト検出マーク２１３を検出して、中間転写ベルト９の搬送速度を示す矩形波状の中間転写ベルト検出パルス（第２の検出信号）を出力する。この際、転写位置（一次転写位置）における速度変動を検出するため、中間転写ベルト位置検出器２１２は一次転写位置に配置することが望ましい。

図４は、図３に示す中間転写ベルト信号同期回路２２０及び制御目標生成器２３０の構成を示すブロック図である。

図４を参照すると、中間転写ベルト信号同期回路２２０（第１の発振手段）は、位相比較器２２１、フィルタ２２２、及び同期発振器２２３を有している。そして、これら位相比較器２２１、フィルタ２２２、及び同期発振器２２３によってＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）が構成される。

位相比較器２２１には、中間転写ベルト検出パルスが与えられるとともに、同期発振器２２３の出力パルス（同期発振器パルスと呼ぶ）が与えられる。位相比較器２２１は、中間転写ベルト検出パルスと同期発振器パルスとの位相を比較して、比較結果としてその位相誤差を示す位相誤差信号を出力する。

フィルタ２２２は、位相誤差信号においてその低周波域を増幅して、周波数制御値（第１の周波数制御信号）として出力する。同期発振器２２３は、周波数制御値に応じた周波数を有するパルスを同期発振器パルスとして位相比較器２２１に与える。

このようにして、中間転写ベルト信号同期回路２２０は、中間転写ベルト検出パルスに対してＰＬＬを行って、フィルタ２２２の出力である周波数制御値を制御目標生成器２３０に与える。

制御目標生成器２３０（第１の目標生成手段）は、係数乗算器２３０ｂ及び制御目標発振器２３１を有している。係数乗算器２３０ｂは、前述の周波数制御値を受け、この周波数制御値に、予め規定された周波数補正係数Ｇｔ（第１の補正値）を掛けて、補正周波数制御値（第１の補正周波数制御信号）とする。この補正周波数制御値は制御目標周波数制御値として制御目標発振器２３１に与えられる。そして、制御目標発振器２３１は、制御目標周波数制御値に応じた周波数を有する制御目標パルス（第１の目標制御信号）を目標パルスとして駆動制御回路２００に与える。

駆動制御回路（駆動制御手段）２００は、感光体ドラム検出パルスと制御目標パルスとに応じて、前述したようにして、感光体ドラム１Ｙの駆動制御を行う。

ところで、感光体ドラム信号同期回路２４０（第２の発振手段）は、図４で説明した中間転写ベルト信号同期回路２２０と同様の構成を有している。つまり、感光体ドラム信号同期回路２４０は、位相比較器、フィルタ、及び同期発振器を備えるＰＬＬを有している。そして、感光体ドラム信号同期回路２４０では、感光体ドラム検出パルスに同期して同期発振器が発振して、フィルタの出力が周波数制御値（つまり、第２の周波数制御信号）として露光目標生成器２５０（第２の目標生成手段）に与えられる。

また、露光目標生成器２５０は、図４で説明した制御目標生成器２３０と同様の構成を有している。つまり、露光目標生成器２５０は係数乗算器と露光目標発振器（ともに図示せず）とを有していることになる。そして、係数乗算器において、周波数制御値に、予め定められた露光周波数補正係数Ｇｅ（第２の補正値）を掛けて、露光目標周波数制御値（第２の補正周波数制御信号）を得て、この露光目標周波数制御値が露光目標発振器に与えられる。

露光目標発振器は、露光目標周波数制御値に応じた周波数を有する露光目標パルス（第２の目標制御信号）を生成して、この露光目標パルスを露光装置３Ｙに出力する。そして、露光装置３Ｙは、露光目標パルスに応じて感光体ドラム１Ｙを露光して、感光体ドラム１Ｙ上に静電潜像を形成する。

なお、上述の説明から明らかなように、感光体ドラム検出マーク２１１及び感光体ドラムマーク検出器２１０が第１の検出手段として機能する。また、中間転写ベルト検出マーク２１３及び中間転写ベルトマーク検出器２１２が第２の検出手段として機能する。

ここで、前述の感光体ドラム検出マーク２１１と中間転写ベルト検出マーク２１３とのピッチ間隔の差の補正について説明する。また、感光体ドラム１Ｙの回転速度（移動速度）と中間転写ベルト９の搬送速度との速度差の設定に関して説明する。

前述の目標周波数補正係数Ｇｔとして、感光体ドラム検出マーク２１１と中間転写ベルト検出マーク２１３とのピッチ間隔の差を補正する値を設定する。

例えば、感光体ドラム１Ｙ及び中間転写ベルト９は、その表面速度が３００ｍｍ／ｓで駆動されているとする。また、感光体ドラム検出マーク２１１のピッチＰＤが感光体ドラム１Ｙの表面において５０μｍ間隔、中間転写ベルト位置検出マーク２１３のピッチＰＢが中間転写ベルト９の表面において６０μｍ間隔であるとする。そして、同期発振器２２３と制御目標発振器２３１は同等の発振器とし、周波数制御値が同一であれは、同一の周波数で発振するものとする。

目標周波数補正係数Ｇｔは、感光体ドラム検出マーク２１１のピッチＰＤと中間転写ベルト検出マーク２１３のピッチＰＢに基づいて、次の式（１）に応じて算出して設定する。

Ｇｔ＝ＰＢ／ＰＤ＝６０［μｍ］／５０［μｍ］＝１．２（１）
上記の条件（式（１））の場合、感光体ドラムマーク検出器２１０から出力される感光体ドラム検出パルスの周波数は６ｋＨｚとなる。また、中間転写ベルトマーク検出器２１２から出力される中間転写ベルト検出パルスの周波数は５ｋＨｚとなる。この際、同期発振器２２３の発振周波数も５ｋＨｚとなる。

一方、制御目標発振器２３１に入力される目標周波数制御値の周波数は、中間転写ベルト信号同期回路２２０から出力される周波数制御値（周波数５ｋＨｚ）に目標周波数補正係数Ｇとして設定された１．２を乗算した６ｋＨｚとなる。これによって、制御目標発振器２３１から出力される目標パルスを感光体ドラム１Ｙの駆動制御に用いることができることになる。

また、前述の点から、中間転写ベルト信号同期回路２２０から出力される周波数制御値の周波数は中間転写ベルトマーク検出器２１２から出力される中間転写ベルト検出パルスの周波数と同等である。

よって、中間転写ベルト９の搬送速度の変動によって、中間転写ベルト検出パルスの周波数が変動しても、この変動が制御目標発振器２３１から出力される目標パルスに反映されることになる。つまり、制御目標発振器２３１が出力する目標パルスは中間転写ベルト９の搬送速度の変動を示していることになる。

この結果、制御目標生成器２３０から出力される目標パルスに対して感光体ドラム検出パルスの位相を一致させるように制御すれば、感光体ドラム検出マーク２１１のピッチＰＤに拘わらず、感光体ドラム１Ｙの速度制御を行うことができる。

さらに、中間転写ベルト９の搬送速度に変動があったとしても、中間転写ベルト９の搬送速度と感光体ドラム１Ｙの移動速度とを正確に合わせつつ、感光体ドラム１Ｙを駆動することができる。

加えて、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト９との間に任意の速度差を設定したい場合には、目標周波数係数Ｇｔの値を変更すれば、任意の速度差を設定することができる。

例えば、中間転写ベルト９の搬送速度に対して、感光体ドラム１Ｙの移動速度を１％速くしたい場合には、目標周波数補正係数Ｇｔを１％増加させて、１．２１２に設定すればよい。

Ｇｔ＝１．２１２とすると、制御目標生成器２３０から出力される目標パルスの周波数は６．０６ｋＨｚとなる。この目標パルスに応じて、駆動制御回路２００が駆動モータＭＹを制御して感光体ドラム１Ｙを駆動すると、感光体ドラム検出パルスの周波数が６．０６ｋＨｚとなるように、感光体ドラム１Ｙが駆動制御されることになる。この結果、感光体ドラム１Ｙの移動速度は、表面速度で３０３ｍｍ／ｓとなる。

このようにして、目標周波数補正係数Ｇｔに両検出マークのピッチ誤差を吸収する値と、速度差相当の値とを設定することによって、両検出マークのピッチ間隔の比率に拘わらず、任意の速度差を設定することが可能となる。

露光周波数補正係数Ｇｅに関しては、感光体ドラム検出マーク２１１のピッチＰＤに対して、露光装置３Ｙによって露光する感光体ドラム１Ｙ上のピッチＰＥに基づいて設定する。

例えば、感光体ドラム１Ｙ及び中間転写ベルト９がともに表面速度３００ｍｍ／ｓで駆動され、感光体ドラム検出マーク２１１が感光体ドラム１Ｙの表面において５０μｍ間隔で形成されているとする。この場合、感光体ドラムマーク検出器２１０から出力される感光体ドラム検出パルスの周波数は６ｋＨｚとなる。

いま、露光装置３Ｙによって感光体ドラム１Ｙ上に２５μｍ間隔で静電潜像を形成するとする。この場合、露光目標パルスの周波数として、感光体ドラム検出パルスの２倍の周波数が必要となる。

そこで、露光周波数補正係数Ｇｅに”２”を設定すると、露光目標パルスの周波数は感光体ドラム検出パルスの周波数の２倍の１２ｋＨｚとなって、感光体ドラム１Ｙ上に２５μｍ間隔で静電潜像を形成することができる。

上記の露光目標パルスは、感光体ドラム検出パルスの周波数変動に伴って周波数が変動する。このため、感光体ドラム１Ｙの移動速度が変化しても、その変化に同期して、露光目標パルスの周波数が変更される。

よって、露光目標パルスに基づいて、露光装置３Ｙが露光を行なえば、感光体ドラム１Ｙの移動速度が変動したとしても、感光体ドラム１Ｙ上には等間隔に静電潜像を形成することができることになる。

前述のように、感光体ドラム１Ｙは中間転写ベルト９に対して、任意の速度差をもった状態で同期して駆動されている。このため、感光体ドラム１Ｙ上に等間隔で形成された静電潜像は現像装置４Ｙで現像された後、トナー像は中間転写ベルト９上に等間隔に転写されることになる。この結果、副走査方向に関して倍率変動が低減された画像を形成することができる。

上述の例においては、イエローの画像形成部１Ｙについて説明したが、他の色（シアン、マゼンタ、及びブラック）の画像形成部１Ｍ、１Ｃ、及び１Ｋについても同様にして駆動制御を行うことができる。

なお、上述の例では、感光体ドラム検出マーク２１１を感光体ドラム１Ｙ上に等間隔に形成する例で説明したが、必ずしも等間隔に限定されない。例えば、感光体ドラム１Ｙに等角度間隔で感光体ドラム検出マーク２１１を形成するようにしてもよい。

さらに、感光体ドラム１Ｙに直接感光体ドラム検出マーク２１１を形成する必要はなく、例えば、感光体ドラム１Ｙに同期して駆動される別の部材に感光体ドラム検出マーク２１１を設けるようにしてもよい。

加えて、感光体ドラムマーク検出器２１０は、感光体ドラム検出マーク２１１を検出できればよく、光学式のセンサ、磁気式のセンサ、及び静電式のセンサ等どのようなセンサを用いてもよい。

上述の例では、感光体ドラム検出パルスは感光体ドラム検出マーク２１１の移動に同期する矩形波信号（パルス）であるが、必ずしも矩形波信号、つまり、パルスに限定するものではない。例えば、パルス状の信号の代わりに、正弦波信号を用いるようにしてもよい。

また、上述の例で用いた同期発振器２２３及び制御目標発振器２３１等の発振器として、例えば、電圧制御式発振器（ＶＣＯ）又は数値制御式発振器（ＮＣＯ）等の指令値（制御値）に応じて発振周波数が変更可能な発振器であれば、どのような発振器を用いるようにしてもよい。

但し、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト９との間に任意の速度差を設けたい場合には、発振器の分解能が両検出マークのピッチ間隔の差の補正及び速度差変更の分解能となるので、高分解能の発振器であることが望ましい。

さらに、上述の例では、露光装置３Ｙはレーザービームを回転ミラーで走査するようにしたが、露光装置３Ｙは必ずしもこれに限定されない。例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源を主走査方向に複数並べて露光を行うようにしてもよい。

なお、レーザービームを回転ミラーで走査する場合には、走査されたレーザービームの通過を検出するレーザービーム検出器を設ける。そして、露光目標パルスとレーザービーム検出器の検出信号との位相が一致するように、回転ミラーを制御するようにすることになる。

また、ＬＥＤ等の光源を主走査方向に複数並べた場合には、露光目標パルスに基づいて光源の発光を制御することになる。

図５は、図１に示す画像形成装置で用いられる制御系（駆動制御装置）の他の例を説明するための図である。なお、図５においては、画像形成部ＰＹに係る制御系が示されているが、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫに係る制御系も同様に構成される。

図５を参照して、図示の駆動制御装置において、図３に示す駆動制御装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。図５に示す駆動制御装置においては、中間転写ベルト検出マーク２１３の代わりに、テンションローラ１２にテンションローラ検出マーク２１３ａが形成されている。

具体的には、図示のように、テンションローラ１２の側面にテンションローラ１２の中心を基点として所定の角度間隔（例えば、等角度間隔）でテンションローラ検出マーク２１３ａが形成される。そして、テンションローラマーク検出器２１２ａによってテンションローラ検出マークが検出される。これによって、テンションローラマーク検出器２１２ａはテンションローラ１２の回転速度を検出することになる。

テンションローラマーク検出器２１２ａは中間転写ベルト信号同期回路２２０に接続されている。いま、テンションローラ１２と中間転写ベルト９との間に滑りがなく、テンションローラ１２の回転速度の変動が中間転写ベルト９の搬送速度の変動と等価であるとする。つまり、テンションローラ１２の回転速度を検出することは、中間転写ベルト９の搬送速度を検出していることに相当する。

テンションローラ１２の回転速度を検出するようにすれば、汎用的な位置検出器を用いることができ、中間転写ベルト９の搬送速度の変動を直接検出する検出器に比べてそのコストを低減することが可能である。

なお、図５に示す例では、テンションローラ１２の回転速度を検出するようにしたが、例えば、駆動ローラ１３にテンションローラ位置検出マーク２１３ａと同様の検出マークを形成して、駆動ローラ１３の回転速度を検出するようにしてもよい。

さらには、図３で説明したように、図５に示す例においても、中間転写ベルト検出マーク２１３を、中間転写ベルトマーク検出器２１２で検出して、中間転写ベルト信号同期回路２２０に与えるようにしてもよい。

図示の例では、テンションローラマーク検出器２１２ａからテンションローラ検出パルスが中間転写ベルト検出パルスとして中間転写ベルト信号同期回路２２０に与えられることになる。そして、中間転写ベルト信号同期回路２２０は、図４に関連して説明したように、周波数制御値を制御目標生成器２３０ａに与える。

さらに、図５においは、中間転写ベルト信号同期回路２２０から露光目標生成器２５０に周波数制御値が与えられる。中間転写ベルト９に対して感光体ドラム１Ｙが同期して駆動されていると、中間転写ベルト９及び感光体ドラム１Ｙの速度変動は等しい。このため、中間転写ベルト信号同期回路２２０で生成される周波数制御値を用いても、感光体ドラム１Ｙ上に等間隔に静電潜像を形成することができることになる。

そして、図５に示す構成においては、図３に示す感光体ドラム信号同期回路２４０が不要となり、回路規模を縮小できるという利点がある。

図６は、図５に示す中間転写ベルト信号同期回路２２０及び制御目標生成器２３０ａの構成の一例を示すブロック図である。

図６において、制御目標生成器２３０ａは、制御目標発振器２３１、目標周波数補正値発生器２３２、及び加算器２３３を有している。そして、目標周波数補正値発生器２３２は予め規定された目標周波数補正値（第１の補正値）を発生する。加算器２３３によって、周波数制御値と目標周波数補正値とが加算され、補正周波数制御値（第１の補正周波数制御信号）とされる。この補正周波数制御値は制御目標周波数制御値として制御目標発振器２３１に与えられる。

制御目標発振器２３１は制御目標周波数制御値に応じた周波数を有する制御目標パルスを、駆動制御の目標パルスとして駆動制御回路２００に与える。そして、駆動制御回路２００は、図３に関連して説明したようにして、制御目標パルスと感光体ドラムマーク検出器２１０から出力される感光体ドラム検出パルスとに応じて駆動モータＭＹを駆動制御することになる。

ここで、前述の目標周波数補正値の設定について説明するとともに、感光体ドラムＭＹと中間転写ベルト９との間の速度差の設定について説明する。

目標周波数補正値として、例えば、感光体ドラム検出パルスとテンションローラ検出パルス（つまり、中間転写ベルト検出パルス）との周波数差を補正する値が設定される。

いま、感光体ドラム１Ｙ及び中間転写ベルト９が、表面速度３００ｍｍ／ｓでもとに駆動されているとする。感光体ドラム検出マーク２１１が感光体ドラム１Ｙの表面において５０μｍ間隔、テンションローラ検出マーク２１３ａが中間転写ベルト９の表面に換算して６０μｍ間隔で形成されているものとする。

この際、感光体ドラム検出パルスの周波数は６ｋＨｚ、テンションローラ検出パルスの周波数は５ｋＨｚとなる。そして、同期発振器２２３の発振周波数も５ｋＨｚとなる。

同期発振器２２３の発振周波数に対して、目標周波数補正値として＋１ｋＨｚ相当の値を設定する。これによって、制御目標発振器２３１の発振周波数は６ｋＨｚとなって、制御目標パルスを感光体ドラム１Ｙの駆動制御に用い、駆動モータＭＹを制御するようにすればよい。

また、中間転写ベルト信号同期回路２２０から制御目標発信器２３０ａに入力される周波数制御値は、テンションローラ検出パルスの周波数と同等である。よって、中間転写ベルト９の搬送速度の変動、つまり、テンションローラ１２の回転速度の変動に起因するテンションローラ検出パルスの周波数変動が制御目標パルスの周波数に反映される。この結果、制御目標パルスは中間転写ベルト９の搬送速度の変動を示していることになる。

そして、制御目標生成器２３０ａによって生成された制御目標パルスに対して感光体ドラム検出パルスの位相を一致させるようにすれば、両検出マークのピッチ間隔に拘わらず、中間転写ベルト９に追従して感光体ドラム１Ｙの制御が行うことができる。

そして、中間転写ベルト９の搬送速度に変動があったとしても、中間転写ベルト９の搬送速度に感光体ドラム１Ｙの移動速度を追従させて正確な駆動制御を行うことができることになる。

さらに、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト９との間に任意の速度差を設定したい場合には、目標周波数補正値を変更するようにすればよい。

例えば、中間転写ベルト９に対して、感光体ドラム１Ｙを１％速く駆動する際には、目標周波数補正値を＋１．０６［ｋＨｚ］増加させればよい。これによって、制御目標パルスの周波数は６．０６ｋＨｚとなる。

周波数６．０６ｋＨｚの制御目標パルスに応じて感光体ドラム１Ｙを駆動制御すると、感光体ドラム１Ｙの移動速度は、表面速度で３０３ｍｍ／ｓとなって、感光体ドラム検出パルスの周波数は６．０６ｋＨｚとなる。

このようにして、目標周波数補正値によって両検出マークのピッチ誤差を吸収するとともに、速度差を設定することができる。そして、両検出マークのピッチ間隔の比率に拘わらず、任意の速度差を設定することが可能となる。

加えて、図６に示す例では、図４に示す例に比べて、係数乗算器２３０ｂが不要となり、加算器２３３は係数乗算器２３０ｂに比べて回路規模が小さいから、制御目標生成器２３０ａ自体の回路規模を縮小することができるという利点がある。

ところで、図５に示す駆動制御装置においては、中間転写ベルト９の搬送速度が定常速度に対して大きく変動すると、誤差を生じることがある。さらに、中間転写ベルト信号同期回路２２０に対する入力に対して制御目標生成器２３０ａの出力周波数が数倍又は数分の１となる際にも誤差が生じやすい。

図７は、図５に示す中間転写ベルト信号同期回路及び制御目標生成器の構成の他の例を示すブロック図である。

図７にはおいては、図６に示す中間転写ベルト信号同期回路２２０の構成が異なるので、ここでは参照符号として”２２０ａ”を付す。また、図７において、図６に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図７に示す中間転写ベルト信号同期回路２２０ａには、新たに分周器２２４が備えられ、同期発振器２２３の出力は、分周器２２４を介して位相比較器２２１に帰還されている。この結果、テンションローラ検出パルスの周波数に対して、数倍の発振周波数を生成することが可能となる。

この結果、制御目標生成器２３０ａに入力される周波数制御値を、制御目標発振器２３１の出力周波数に近くとすることが可能となって、上述の誤差を低減することできる。

なお、上述の例では、制御目標生成器２３０ａは目標周波数補正値発生器２３２及び加算器２３３を有しているが、必ずしもこの構成に限定するものではない。例えば、図４で説明したように、目標周波数補正係数Ｇｔを用いるようにしてもよい。そして、図４において、制御目標生成器２３０の代わりに、図６に示す制御目標生成器２３０ａを用いるようにしてもよい。

加えて、例えば、中間転写ベルト信号同期回路２２０ａに制御目標パルスとして中間転写ベルト検出パルス又はテンションローラ検出パルスを与える。そして、図１で説明したように、感光体ドラム信号同期回路２４０を備えて、感光体ドラム検出パルスを感光体ドラム信号同期回路２４０に与えるようにしてもよい。この際には、感光体ドラム信号同期回路の出力が、露光目標生成器２５０に与えられることになる。

このように、本発明の実施の形態によれば、感光体ドラムと中間転写ベルトとの間のマークピッチ間隔の比率に拘わらず、その表面速度を高精度に設定して、感光体ドラムが中間転写ベルトに対して追従する追従制御を行うことができる。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を画像形成方法として、この画像形成方法を、画像形成装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。

さらに、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを画像形成プログラムとして、この画像形成プログラムを、画像形成装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。

また、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種のコンピュータに読み取り可能な記録媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理ようにしてもよい。

９中間転写ベルト（搬送体）
１２テンションローラ
２００駆動制御回路
２１０感光体ドラム位置検出器
２１１感光体ドラム位置検出マーク
２１２中間転写ベルト位置検出器
２１３中間転写ベルト位置検出マーク
２２０中間転写ベルト信号同期回路
２３０制御目標生成器
２４０感光体ドラム信号同期回路
２５０露光目標生成器

Claims

トナー像が担持される少なくとも１つの像担持体と、
前記像担持体に当接して前記像担持体から前記トナー像が転写される搬送体と、
前記像担持体の移動速度に応じた周波数の第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、
前記搬送体の搬送速度に応じた周波数の第２の検出信号を出力する第２の検出手段と、
ＰＬＬ制御を行って前記第１及び前記第２の検出信号の一方に同期した第１の周波数制御信号を出力する第１の信号同期回路と、
前記第１の周波数制御信号を予め設定された第１の補正値で補正した第１の補正周波数制御信号に応じた周波数を有する第１の目標制御信号を生成する第１の目標生成手段と、
前記第１及び前記第２の検出信号の他の一方と前記第１の目標制御信号とに応じて前記像担持体を駆動制御する駆動制御手段とを有し、
前記第１の信号同期回路は、前記第１の周波数制御信号に基づく周期信号を出力する第１の発振器と、前記第１及び前記第２の検出信号の一方の位相と前記第１の発振器の出力信号の位相を比較し、位相差に応じた信号を出力する第１の位相比較器とを有し、前記第１の位相比較器から出力される前記位相差に応じた信号に基づき前記第１及び前記第２の検出信号の一方の位相と前記第１の発振器の出力信号の位相とが同期するように前記第１の周波数制御信号を変更し、前記第１の発振器が出力する前記周期信号の発信周波数を制御することを特徴とする画像形成装置。
トナー像が担持される少なくとも１つの像担持体と、
前記像担持体に画像データに応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像して前記トナー像を形成する現像手段と、
前記像担持体に当接して前記像担持体から前記トナー像が転写される搬送体と、
前記像担持体の移動速度に応じた周波数の第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、
前記搬送体の搬送速度に応じた周波数の第２の検出信号を出力する第２の検出手段と、
前記第１及び前記第２の検出信号の一方に同期した第１の周波数制御信号を出力する第１の信号同期回路と、
前記第１及び前記第２の検出信号の他方に同期した第２の周波数制御信号を出力する第２の信号同期回路と、
前記第１の周波数制御信号を予め設定された第１の補正値で補正した第１の補正周波数制御信号に応じた周波数を有する第１の目標制御信号を生成する第１の目標生成手段と、
前記第２の周波数制御信号を予め規定された第２の補正値で補正した第２の補正周波数制御信号に応じた周波数を有する第２の目標制御信号を生成する第２の目標生成手段と、
前記第１及び前記第２の検出信号の他の一方と前記第１の目標制御信号とに応じて前記像担持体を駆動制御する駆動制御手段とを有し、
前記静電潜像形成手段は前記第２の目標制御信号に応じて制御されることを特徴とする画像形成装置。
前記第１の補正値は前記第１の検出信号と前記第２の検出信号との周波数の差に応じた値であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記第２の補正値は前記第１の検出信号の周波数と前記静電潜像を形成するピッチ間隔とに応じた値であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
トナー像が担持される少なくとも１つの像担持体と、
前記像担持体に画像データに応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像して前記トナー像を形成する現像手段と、
前記像担持体に当接して前記像担持体から前記トナー像が転写される搬送体と、
前記像担持体の移動速度に応じた周波数の第１の検出信号を出力する第１の検出手段と、
前記搬送体の搬送速度に応じた周波数の第２の検出信号を出力する第２の検出手段と、
前記第１及び前記第２の検出信号の一方に同期した周波数制御信号を出力する信号同期回路と、
前記周波数制御信号を予め設定された補正値で補正した補正周波数制御信号に応じた周波数を有する目標制御信号を生成する目標生成手段とを有し、
前記補正値は前記第１の検出信号の周波数と前記静電潜像を形成するピッチ間隔とに応じた値であり、
前記静電潜像形成手段は前記目標制御信号に応じて制御されることを特徴とする画像形成装置。