JP6485069B2 - ベルト搬送装置、画像形成装置及び画像形成システム - Google Patents
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Description
これに対し、特許文献1(特開2004−220006公報)には、ベルトスケールが汚れ等で正常な出力を得られなくなった場合にエンコーダによる制御に切替える、いわゆる代替制御を行うことが記載されている。
さらに、例えば感光ドラムを5つ搭載し、かつ一番上流(ベルト搬送方向の上流)の感光ドラムのみベルトと当接するモードがある場合等において、そのモードによっては、機内のレイアウトの都合上ベルトの表面速度を検出するセンサが使用できない場合があり、その場合にも、エンコーダだけでベルトの表面速度の制御が行われる。
しかし、従来のようにエンコーダのみによりベルト表面速度の速度制御を行うと、例えば、雰囲気温度の上昇により中間転写ベルト駆動ローラが膨張した場合等においては、ベルト表面速度が温度で変動してしまうため、エンコーダのみによるベルトの表面速度の制御精度が低下するという問題がある。
本発明の他の態様では、ベルトを駆動する駆動ローラと、前記ベルトの表面速度を検出する第1検出部と、前記駆動ローラの回転速度を検出する第2検出部と、前記ベルトの目標速度と前記第1検出部で検出したベルトの表面速度との第1偏差を算出する第1算出部と、前記第1算出部で算出された偏差に基づき速度補正値を算出する位置コントローラと、前記第1検出部で検出したベルトの表面速度と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との比率を算出する速度偏差率演算部と、前記比率を記憶する記憶部と、所定の条件に応じて、前記ベルトの目標速度及び前記位置コントローラで算出した速度補正値の加算値と、前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第2偏差を算出するか、又は前記ベルトの目標速度を前記記憶部に記憶した比率で補正した値と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第3偏差を算出する第2算出部と、前記第2又は第3偏差のいずれかに基づいて前記駆動ローラの回転速度を制御する制御部と、を有し、前記速度偏差率演算部は、モータ停止直前における前記第1検出部で検出したベルトの表面速度と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度を用いて、前記比率を算出することを特徴とするベルト搬送装置である。
即ち、ベルトの表面速度を検出する第1検出部と駆動ローラの回転速度を検出する第2検出部の2つが使用可能な状態において、第1検出部の検出結果と第2検出部の検出結果の比率を求めて保存しておき(両者の単位を揃えた上で比率を求める)、第2検出部のみを用いる制御(代替制御、つまり、マイナーループ制御)を行う場合は、目標速度に対して保存しておいた「第1検出部の検出結果と第2検出部の検出結果の比率」を用いて補正することにより、代替制御に切替わる際に発生する可能性があるベルト表面速度の偏差を最小限に抑えることができる。
画像形成装置は、図示のように、給紙部1、中間転写部2、感光体ユニット3、現像ユニット4、スキャナ部5、画像書き込みユニット6、定着部7、2次転写ローラ9、対向ローラ10、搬送部11、ベルト(中間転写ベルト)12を備えている。
スキャナ部5は、光源で原稿を照射しながら走査し、原稿からの反射光を、例えば3ラインCCD(Charge Coupled Device)センサにより画像データを読み取る。読み取った画像データは、従来と同様に、図示しない画像処理ユニットで、スキャナγ補正、色変換、画像分離、階調補正処理等の画像処理を行った後、画像書き込みユニット6へ送られる。
なお、図1は4色のトナーを搭載した画像形成装置を示すが、さらに付加価値の高い画像を出力する場合には、クリアトナーなどを追加してトナー像に光沢を出す。この場合には、中間転写ベルトの搬送方向の一番上流にクリアトナーでの作像用の感光ドラムが追加され、感光ドラムが5つ搭載される。
ベルト12は、中間転写モータ(モータ)14によって駆動される。モータ14と中間転写ベルト駆動ローラ(駆動ローラ)16aの間には、ギヤによる減速機構が設けられており、モータ軸速度をギヤ比の分だけ減速した速度で駆動ローラ16aに伝達される。
ベルト12は、中間転写ベルト駆動ローラ軸(以下、単に駆動ローラ軸という)15aに設けられたエンコーダ15やベルトスケール検出センサ(以下、単にベルトスケールセンサという)13の検出値に基づき、ベルト表面が目標の速度でかつ一定の速度になるように速度制御される。なお、図中16bは従動ローラ、16cはテンションローラである。
ベルト駆動制御部17は、モータ14を駆動するドライバ18、メモリ(記憶部又は中間転写スケールFB(フィードバック)メモリともいう)22及びCPU(Central Processing Unit)19を有する。CPU19は、制御コントローラ20及び速度偏差率演算部21を備え、ベルト駆動制御部17を構成する各部を制御する。メモリ22は、速度偏差率演算部21が算出する速度偏差率などの後述する制御値を記憶する。
制御コントローラ20は、駆動ローラ軸15aのエンコーダ15及びベルトスケールセンサ13の速度信号を基に、モータ14の速度を演算し、演算結果に応じた出力をドライバ18に送出する。即ち、制御コントローラ20は、フィードバック制御によってベルト表面速度が目標の速度でかつ一定になるように制御する。
なお、24は温度検出手段の一例であるサーミスタであり、ベルト周辺もしくはベルト駆動ローラ周辺の温度を計測する。
図4は、本発明の前提技術となる制御コントローラ20及びその周辺の構成を示すブロック図である。
制御コントローラ20は、処理の流れに沿って、第1算出部201、積分器1/S202、位置コントローラ203、メジャーループ出力を0側に切替える切替部204、第2算出部205、速度コントローラ206、及びPWM(Pulse Width Modulation)変換部207を備える。
ここで、メジャーループは、ベルトスケールセンサ13の検出結果をフィードバックするループであり、マイナーループは、エンコーダ15の検出結果をフィードバックするループである。
第2算出部205は、位置コントローラ203の出力(速度補正値;データA)と、第1目標速度を加算する。ここで加算した値が駆動ローラ16aの目標速度(第2目標速度)となる。次に、この目標速度とエンコーダ15の検出結果(エンコーダが検出した駆動ローラ軸15aの回転速度を駆動ローラ16aの表面速度に換算した速度)から求められる速度偏差(第2偏差=駆動ローラ16aの目標速度(第1目標速度+速度補正値))−エンコーダ検出速度)を速度コントローラ206に入力する。
ここで、速度コントローラ206及びPWM変換部207を含む制御コントローラ20は、本発明の制御部に対応する。
ベルト表面速度検出を実施しなかった場合の影響として、例えば、温度変化による駆動ローラ16aの膨張の影響等で、駆動ローラ16aの表面速度が通常(本来制御したい速度)より速くなってしまうことが考えられる。即ち、駆動ローラ16aの回転速度は、V=rω(但し、V:表面速度、r:駆動ローラ16aの半径、ω:角速度)で表されるが、例えばrが温度変化すると、角速度ωが一定であってもその回転速度Vが変化する。つまり、エンコーダ15で角速度を検出してその値を一定に保つ制御を行っても、駆動ローラ16aの表面速度は一定に維持できない。
図5A(1)は、通常温度(例えば所定の室温)の場合の画像形成装置の中間転写部付近について図1から抜き出した図、図5A(2)は、通常温度よりも高温の場合の同様の図であり、図5Bは、その場合における温度差を、縦軸にベルト表面速度、横軸に時間をとって示した図である。
図5Bに示すように、駆動ローラ16aの膨張時には、ベルト表面速度は通常におけるよりも高くなる。
なお、駆動ローラ径の公差によるばらつきによっても、温度変化とは無関係に同様の現象が発生する。
図6A、6Bは、本発明の実施形態に係る制御コントローラ20とその周辺部を表したブロック図であり、図6Aは、メジャーループとマイナーループの両方を使うベルトスケールFB(フィードバック)制御モードを示す。図6Bは、エンコーダ15のみを使用する代替制御(ここでは、マイナーループのみを使用する制御)モードを示す。
ここで、図6A、6Bと図4のブロック図を対比すると、図6A、6Bのブロック図には、図4のブロック図に対して、速度偏差率演算部21とメモリ22及び目標速度をK(K=1又はK=a)倍する目標速度補正部28が付加されており、その他は同じである。したがって、図6A、6Bと図4の各ブロック図で共通の部分には同じ番号を付して、図4の説明を援用しここでは説明を省略する。
なお、速度偏差率演算部21での演算は、次の通りである。
a=駆動ローラ回転速度(ここでは表面速度をいう、同じ)(v_enc)の平均値/ベルト表面速度(v_belt)の平均値
即ち、aはベルト表面速度の平均値と駆動ローラ回転速度平均値の比率である。
目標速度補正部28は、目標速度(第1目標速度)をK倍して切替部204に入力する。ここで、ベルトスケールFB制御モードにおいてはK=1であるので、目標速度はそのまま第2算出部205に入力される。
即ち、図4について説明したと同様に、第1算出部201は、メイン制御部23またはCPU19からのベルト12の表面の目標速度とベルトスケールセンサ13の検出結果(ベルト表面速度)から、目標速度に対する速度偏差(第1偏差)を算出し、算出した速度偏差を積分器1/S202に出力する。積分器1/S202は、第1算出部201の算出結果を積分して位置偏差を算出(変換)する。次に、積分器1/S202で算出された位置偏差を位置コントローラ203に入力する。
他方、目標速度補正部208は、目標速度を補正率Kで補正し(但し、この場合、K=1であるので、目標速度は変わらない)、切替部204を介して第2算出部205に送る。第2算出部205は、位置コントローラ203の出力(速度補正値)と目標速度を加算する。ここで加算した値が駆動ローラ16aの目標速度(第2目標速度)となる。次に、この第2目標速度とエンコーダ15の検出結果(エンコーダ15が検出した駆動ローラ軸15aの回転速度を駆動ローラ16aの回転速度(表面速度)に換算した速度)から求められる速度偏差(第2偏差=(目標速度+速度補正値)−エンコーダ検出速度)を速度コントローラ206に入力する。
この代替モードにおいては、切替部204は接点Y側に設定(切替)されている。したがって、位置コントローラ203の出力、つまりメインループの出力(速度補正値)は使用されない。
この場合は、速度補正値の代わりにメモリ22中の前記比率aが読み出され、補正率Kに比率aを代入して目標速度の補正を行う。即ち、目標速度補正部28は、目標速度の補正率Kに比率aを代入して目標速度を補正する。補正した目標速度(目標速度×a)が第2算出部205に送られる。
第2算出部205は、補正した目標速度とエンコーダ15の検出結果(エンコーダ検出速度)から速度偏差(=補正した目標速度−エンコーダ検出速度)を求め、求めた速度偏差(第3偏差)をコントローラ206に入力する。
次に、エンコーダ15のみを使用する制御モード(代替制御モード)が選択されるときは、メジャーループ出力の切替部204は、通常時の接点Xから接点Y側(メジャーループ出力値=0)に切替えられる。また、補正率Kを比率aに置き換えて、比率aで補正した目標速度を用いる。
即ち、この処理に当たり、モータ14が停止状態から起動状態に達したときは(S101、yes)、モータ起動後経過時間計測タイマ(以下、タイマ1という)を起動する(S116)。モータ14がモータ起動から停止までの状態であれば(S102、yes)、タイマ1を停止し(S117)、速度データ取得タイマ(以下タイマ2という)も停止する(S118)。(i)モータ14が起動中であり(S103、yes)、(ii)タイマ1が所定時間に達し(S104、yes)、(iii)制御モードがベルトスケールFBモードであれば(S105、yes)、タイマ2を起動する(S106)。次に、タイマ2のカウント値が一定時間Xを超えた(一定時間を経過)ときは(S107、yes)、速度データ(ベルト表面速度(v_belt)データと駆動ローラ回転速度(v_enc)データ)を取得する(S108)。
ステップS104において、タイマ1が所定時間に達していなければ(S104、no)、達するまでタイマ1のカウントをアップする(S119)。
ステップS105でベルト搬送装置がベルトスケールFB制御を行うモードでなければ(S105、no)、速度データの取得は行わないのでスタートに戻る。
ステップS110で、速度データ取得数が所定値N未満であれば(S110、no)、速度データ取得数をカウントアップし(S121)、ステップS106に戻り再度速度データ取得する処理を、速度データ取得数が所定値Nになるまで繰り返す。
また、モータ14の起動からの所定時間、タイマカウント値Xやデータ取得数の所定値Nは、ベルト駆動装置の状態に応じて任意に設定可能とする。
本実施形態のベルト搬送装置においては、(i)モータ14が起動中であり(S201、yes)、かつ(ii)ベルト搬送装置がベルトスケールセンサ13を用いたベルトスケールFB制御を行うモードであれば(S202、yes)、図6Aに示すようにメジャーループ出力の切替部204を通常時の接点X側に設定(切替)する。これにより、駆動ローラ16aの表面速度制御(したがって、ベルト12の表面速度制御)において、フィードバック値である位置コントローラ203の出力(速度補正値)を使用して(S203)、この処理を終了する。
比率aは、通常時におけるベルトスケール速度と駆動ローラ回転速度を反映しているため、従来のエンコーダ検出速度のみにより制御する場合に発生する駆動ローラの膨張等による表面速度の変動を抑制することができる。
また、制御コントローラを構成する構成部分は、ソフトウエアで構成されても、或いはハードウエアで構成されてもよい。
Claims (7)
- ベルトを駆動する駆動ローラと、
前記ベルトの表面速度を検出する第1検出部と、
前記駆動ローラの回転速度を検出する第2検出部と、
前記ベルトの目標速度と前記第1検出部で検出したベルトの表面速度との第1偏差を算出する第1算出部と、
前記第1算出部で算出された偏差に基づき速度補正値を算出する位置コントローラと、
前記第1検出部で検出したベルトの表面速度と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との比率を算出する速度偏差率演算部と、
前記比率を記憶する記憶部と、
所定の条件に応じて、前記ベルトの目標速度及び前記位置コントローラで算出した速度補正値の加算値と、前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第2偏差を算出するか、又は前記ベルトの目標速度を前記記憶部に記憶した比率で補正した値と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第3偏差を算出する第2算出部と、
前記第2又は第3偏差のいずれかに基づいて前記駆動ローラの回転速度を制御する制御部と、を有し、
前記速度偏差率演算部は、モータ起動から所定時間経過後における前記第1検出部で検出したベルトの表面速度と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度を用いて、前記比率を算出することを特徴とするベルト搬送装置。 - ベルトを駆動する駆動ローラと、
前記ベルトの表面速度を検出する第1検出部と、
前記駆動ローラの回転速度を検出する第2検出部と、
前記ベルトの目標速度と前記第1検出部で検出したベルトの表面速度との第1偏差を算出する第1算出部と、
前記第1算出部で算出された偏差に基づき速度補正値を算出する位置コントローラと、
前記第1検出部で検出したベルトの表面速度と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との比率を算出する速度偏差率演算部と、
前記比率を記憶する記憶部と、
所定の条件に応じて、前記ベルトの目標速度及び前記位置コントローラで算出した速度補正値の加算値と、前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第2偏差を算出するか、又は前記ベルトの目標速度を前記記憶部に記憶した比率で補正した値と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第3偏差を算出する第2算出部と、
前記第2又は第3偏差のいずれかに基づいて前記駆動ローラの回転速度を制御する制御部と、を有し、
前記速度偏差率演算部は、モータ停止直前における前記第1検出部で検出したベルトの表面速度と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度を用いて、前記比率を算出することを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項1又は2のいずれかに記載されたベルト搬送装置において、
前記制御部は、モータ起動後所定時間は前記第3偏差に基づいて前記駆動ローラの回転速度を制御し、モータ起動から所定時間経過後は前記第2偏差に基づいて前記駆動ローラの回転速度を制御することを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載されたベルト搬送装置において、
ベルト周辺若しくはベルト駆動ローラ周辺の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記第1検出部で検出したベルトの表面速度と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との比率を、前記記憶部における前記温度検出手段の検出結果に応じた保存領域に保存し、
制御モードを指示する入力信号により、前記第3偏差に基づいて前記駆動ローラの回転速度を制御する制御モードが指示されたとき、現在温度に応じた前記保存領域に保存された前記比率に基づき前記駆動ローラの回転速度を制御することを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載されたベルト搬送装置を有し、
前記ベルトは、トナー像、潜像又はシート状媒体の少なくともいずれかを搬送することを特徴とする画像形成装置。 - 画像形成装置、記憶部、及び速度偏差率演算部を備える画像形成システムであって、
前記画像形成装置は、
ベルトを駆動する駆動ローラと、
前記ベルトの表面速度を検出する第1検出部と、
前記駆動ローラの回転速度を検出する第2検出部と、
前記ベルトの目標速度と前記第1検出部で検出したベルトの表面速度との第1偏差を算出する第1算出部と、
前記第1算出部で算出された偏差に基づき速度補正値を算出する位置コントローラと、
所定の条件に応じて、前記ベルトの目標速度及び前記位置コントローラで算出した速度補正値の加算値と、前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第2偏差を算出するか、又は前記ベルトの目標速度を前記記憶部に記憶した比率で補正した値と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第3偏差を算出する第2算出部と、
前記第2又は第3偏差のいずれかに基づいて前記駆動ローラの回転速度を制御する制御部と、を有し、
前記速度偏差率演算部は、モータ起動から所定時間経過後における前記第1検出部で検出したベルトの表面速度と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度を用いて、前記ベルトの表面速度と前記駆動ローラの回転速度との比率を算出し、
前記記憶部は、前記比率を記憶する、
ことを特徴とする画像形成システム。 - 画像形成装置、記憶部、及び速度偏差率演算部を備える画像形成システムであって、
前記画像形成装置は、
ベルトを駆動する駆動ローラと、
前記ベルトの表面速度を検出する第1検出部と、
前記駆動ローラの回転速度を検出する第2検出部と、
前記ベルトの目標速度と前記第1検出部で検出したベルトの表面速度との第1偏差を算出する第1算出部と、
前記第1算出部で算出された偏差に基づき速度補正値を算出する位置コントローラと、
所定の条件に応じて、前記ベルトの目標速度及び前記位置コントローラで算出した速度補正値の加算値と、前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第2偏差を算出するか、又は前記ベルトの目標速度を前記記憶部に記憶した比率で補正した値と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度との第3偏差を算出する第2算出部と、
前記第2又は第3偏差のいずれかに基づいて前記駆動ローラの回転速度を制御する制御部と、を有し、
前記速度偏差率演算部は、モータ停止直前における前記第1検出部で検出したベルトの表面速度と前記第2検出部で検出した駆動ローラの回転速度を用いて、前記ベルトの表面速度と前記駆動ローラの回転速度との比率を算出し、
前記記憶部は、前記比率を記憶する、
ことを特徴とする画像形成システム。
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