JP7483387B2 - Image forming device - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置における中間転写ベルトの幅方向の位置を補正する制御に関する。 The present invention relates to control for correcting the widthwise position of an intermediate transfer belt in an image forming device.

従来、複写機やプリンタ等のタンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)各色の画像を形成し、順次、無端状の中間転写ベルトに転写して記録材にカラー画像を形成している。画像形成中、中間転写ベルトは、感光体ドラムとともに周回駆動させられる。そのとき、中間転写ベルトの支持機構やベルト自身の機械的精度、トナー画像の転写や記録材の突入などの外乱によって、ベルトの寄りや蛇行が発生する。画像形成中、ベルトに寄りや蛇行が発生していると、YMCK各色間の転写位置ずれとなり、色ずれとなってしまう。これを抑制するために、ベルトのエッジ位置を検出するセンサ(エッジセンサ)を用いて、その検出結果に基づいてベルトを張架する複数あるローラの一部を傾動させ、ベルトの寄りや蛇行を補正する制御(ステアリング制御)が知られている。 Conventionally, in a tandem type intermediate transfer type color image forming device such as a copier or printer, images of each color, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), are formed and transferred in sequence to an endless intermediate transfer belt to form a color image on a recording material. During image formation, the intermediate transfer belt is driven to rotate together with the photosensitive drum. At that time, the belt may shift or meander due to disturbances such as the support mechanism of the intermediate transfer belt, the mechanical accuracy of the belt itself, the transfer of a toner image, or the entry of a recording material. If the belt shifts or meanders during image formation, the transfer position between the colors YMCK may shift, resulting in color misalignment. To prevent this, a control (steering control) is known that uses a sensor (edge sensor) that detects the edge position of the belt and tilts some of the multiple rollers that stretch the belt based on the detection result to correct the shift or meander of the belt.

しかし、エッジセンサの検出情報には、ベルト製造のカット誤差などに起因したベルトのエッジ形状成分が含まれる。このベルトエッジ形状成分は、実際にはベルトが蛇行せずに真っ直ぐ搬送されていて色ずれには影響がない状態であっても、ベルト位置変動が発生しているように検出される成分である。この検出誤差に基づいてステアリング制御を行うと、逆にベルト位置を変動させてしまう。 However, the detection information from the edge sensor contains components of the belt edge shape that are caused by cutting errors during belt manufacturing, etc. These components of the belt edge shape are components that are detected as if the belt position has fluctuated, even when the belt is actually traveling straight without meandering and has no effect on color misalignment. If steering control is performed based on these detection errors, the belt position will instead fluctuate.

そこで、ベルト交換時など予めベルトエッジ形状を測定してそのデータを記憶しておき、エッジセンサの検出結果からエッジ形状成分を除去する方法が知られている(特許文献1)。また、ベルト1周のベルト位置データを平均化した値に基づき、エッジ形状成分を抑えてステアリング制御する技術が開示されている(特許文献2)。 Therefore, a method is known in which the belt edge shape is measured in advance, for example when changing the belt, the data is stored, and the edge shape components are removed from the detection results of the edge sensor (Patent Document 1). Also, a technology has been disclosed in which the edge shape components are suppressed and steering control is performed based on the average value of the belt position data for one revolution of the belt (Patent Document 2).

特開平11-298948号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-298948 特開2016-008988号公報JP 2016-008988 A

しかしながら、ベルトのエッジ形状は、装置の設置環境や使用状況、温湿度の変化、長期使用による経時的な塑性変形、ベルトの摩耗や亀裂といった劣化等によって変化する。このため特許文献1に記載の記憶したエッジ形状データを用いて補正を行う方法を用いる場合は、エッジ形状の経時変化に合わせてデータを更新する必要があり、再取得を行う必要がある。エッジ形状データの取得は、ステアリング制御や画像形成時の外乱の影響をなくすために、ステアリング制御をオフにし、画像形成を中断する必要がある。画像形成を中断させるため、生産性が低下してしまう。 However, the edge shape of the belt changes depending on the installation environment of the device, the usage conditions, changes in temperature and humidity, plastic deformation over time due to long-term use, and deterioration such as belt wear and cracks. For this reason, when using the method of performing correction using stored edge shape data described in Patent Document 1, the data needs to be updated in accordance with changes in the edge shape over time, and needs to be reacquired. Acquiring edge shape data requires turning off steering control and interrupting image formation in order to eliminate the effects of disturbances during steering control and image formation. As image formation is interrupted, productivity decreases.

また、特許文献2に記載の技術のベルト1周のデータを平均化することは、ローパスフィルタ処理を行うのと等価であり、ステアリング制御の応答性が低下し、ベルト蛇行を抑える制御性能が低下する。 In addition, averaging the data for one revolution of the belt in the technology described in Patent Document 2 is equivalent to performing low-pass filtering, which reduces the responsiveness of the steering control and reduces the control performance for suppressing belt meandering.

そこで、本発明の目的は、ベルトエッジ形状の経時変化によるベルト蛇行を抑えることである。 SUMMARY OF THE PRESENT EMBODIMENT An object of the present invention is to suppress belt meandering caused by changes in the belt edge shape over time.

上記目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、画像を形成する画像形成手段と、前記画像が転写される無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数のベルト張架ローラと、前記ベルトを搬送駆動する駆動手段と、前記ベルト上の前記画像をシートに転写する転写手段と、前記ベルトの搬送方向と直交する幅方向のエッジの位置を検出するベルト位置検出手段と前記ベルトの前記エッジの形状に関するデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記データに基づき、前記ベルト位置検出手段の検出結果に含まれる前記エッジの形状による影響を除去する補正を行う補正手段と、前記ベルトの前記エッジの形状の経時変化が原因の前記補正手段による前記補正の誤差を抑制するため、前記ベルトの回転周期で前記ベルト位置検出手段の検出結果に表れる変動を低減するノッチフィルタを用いて、フィルタ演算を実行する演算手段と、前記ベルトの蛇行を抑制するように、前記複数のベルト張架ローラに含まれるステアリングローラの傾きを、前記補正手段による前記補正と前記演算手段による前記フィルタ演算とが実行された前記ベルト位置検出手段の検出結果に基づいて制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the image forming apparatus according to claim 1 comprises an image forming means for forming an image, an endless belt on which the image is transferred , a plurality of belt tension rollers for tensioning the belt, a driving means for driving and transporting the belt, a transfer means for transferring the image on the belt to a sheet, a belt position detection means for detecting the position of an edge in a width direction perpendicular to a transport direction of the belt, a memory means for storing data relating to a shape of the edge of the belt, a correction means for performing a correction to remove an influence of the shape of the edge included in a detection result of the belt position detection means based on the data stored in the memory means, a calculation means for performing a filter calculation using a notch filter that reduces fluctuations that appear in the detection result of the belt position detection means in the rotation period of the belt in order to suppress an error in the correction by the correction means caused by a change over time in the shape of the edge of the belt, and a control means for controlling an inclination of a steering roller included in the plurality of belt tension rollers based on the detection result of the belt position detection means on which the correction by the correction means and the filter calculation by the calculation means have been performed so as to suppress meandering of the belt .

本発明によれば、ベルトエッジ形状の経時変化によるステアリング制御の誤補正を抑制できる According to the present invention, erroneous correction of steering control caused by changes in the belt edge shape over time can be suppressed .

画像形成装置の全体構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus. 画像形成装置の制御構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a control configuration of the image forming apparatus. ベルトエッジセンサの概略の説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a belt edge sensor. ステアリングローラ近傍を拡大した図である。FIG. ステアリングローラの傾動動作とベルト補正方向について説明する斜視図である。11 is a perspective view illustrating a tilting operation of a steering roller and a belt correction direction. FIG. ステアリング制御のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a steering control. ステアリング制御のフローチャートである。4 is a flowchart of a steering control. ベルトエッジ形状の経時変化を説明する図である。5A and 5B are diagrams illustrating changes in belt edge shape over time. ノッチフィルタを実現する信号処理のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of signal processing to realize a notch filter. ノッチフィルタ有無によるステアリング傾動動作の違いを示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating differences in steering tilt operation depending on whether or not a notch filter is used; ノッチフィルタ有無による色ずれ評価結果を説明する図である。11A and 11B are diagrams illustrating the results of evaluating color shift depending on whether or not a notch filter is used. ノッチフィルタと移動平均の一巡伝達特性を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the open-loop transfer characteristics of a notch filter and a moving average. ノッチフィルタと移動平均(ゲイン調整後)の一巡伝達特性を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the open-loop transfer characteristics of a notch filter and a moving average (after gain adjustment). ノッチフィルタと移動平均(ゲイン調整後)の感度関数を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing sensitivity functions of a notch filter and a moving average (after gain adjustment). ノッチフィルタの実装位置を変更した場合のステアリング制御のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of steering control when the mounting position of the notch filter is changed.

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。 Below, the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<実施例1>
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
画像形成装置100は、ネットワークを介して外部から受信した画像データに応じて、記録材S上に画像を形成して出力する装置である。
Example 1
First, the configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The image forming apparatus 100 is an apparatus that forms and outputs an image on a recording material S in accordance with image data received from an external source via a network.

まずは、画像データに基づいて感光ドラム1Y、1M、1C、1K上にトナー画像を形成する。トナー画像は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)に分けられて形成されるが、各色トナー画像の形成方法は色が異なる以外は実質的に同一に構成される。したがって以下では、イエロー(Y)のトナー画像形成方法について説明し、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナー画像形成については、説明中の構成部材についた符号の末尾YをM、C、Kに読み替えて説明されるものとする。
イエロー(Y)のトナー画像形成は、感光ドラム1Y、帯電器2Y、レーザスキャナ3Y、現像器4Y、一次転写ローラ5Yによって行われる。
First, toner images are formed on the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K based on image data. The toner images are formed separately for yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), but the forming method for each color toner image is substantially the same except for the color. Therefore, the following describes the method for forming a yellow (Y) toner image, and the formation of magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images will be described by replacing the suffix Y of the reference numerals of the components in the description with M, C, and K.
A yellow (Y) toner image is formed by a photosensitive drum 1Y, a charger 2Y, a laser scanner 3Y, a developing unit 4Y, and a primary transfer roller 5Y.

画像データに基づいて生成される画像信号が、レーザスキャナ3Yに入力される。レーザスキャナ3Yは、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含み、入力された画像信号によって変調されたレーザ光を、半導体レーザから出力する。半導体レーザから出力されたレーザ光が、ポリゴンミラー、及びミラーを経由して感光ドラム1Yの表面に照射されることで、感光ドラム1Yが露光される。帯電器2Yによって表面が一様に帯電した感光ドラム1Yが露光されることで、感光ドラム1Y上に静電潜像が形成される。感光ドラム1Y上に形成された静電潜像が、現像器4Yから供給されるトナーによって現像されることで、感光ドラム1Y上にイエローのトナー像が形成される。感光ドラム1Y上のトナー像は、感光ドラム1Yの回転に伴って一次転写ローラ5Yと対向する位置T1まで移動する。一次転写ローラ5Yは図示しないバイアス電圧供給手段によって、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが印加されていて、この一次転写バイアスによって、トナー像を中間転写ベルト6に転写する。ドラムクリーニング装置7Yは、感光ドラム1Yにクリーニングブレードを摺擦させて感光ドラム1Yに残った転写残トナーを回収する。 An image signal generated based on image data is input to the laser scanner 3Y. The laser scanner 3Y includes a semiconductor laser and a polygon mirror, and outputs a laser beam modulated by the input image signal from the semiconductor laser. The laser beam output from the semiconductor laser is irradiated onto the surface of the photosensitive drum 1Y via the polygon mirror and the mirror, thereby exposing the photosensitive drum 1Y. An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1Y by exposing the photosensitive drum 1Y, whose surface is uniformly charged by the charger 2Y. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1Y is developed by the toner supplied from the developer 4Y, thereby forming a yellow toner image on the photosensitive drum 1Y. The toner image on the photosensitive drum 1Y moves to a position T1 facing the primary transfer roller 5Y as the photosensitive drum 1Y rotates. A primary transfer bias of the opposite polarity to the charging polarity of the toner is applied to the primary transfer roller 5Y by a bias voltage supply means (not shown), and the toner image is transferred to the intermediate transfer belt 6 by this primary transfer bias. The drum cleaning device 7Y uses a cleaning blade to rub against the photosensitive drum 1Y to collect residual toner remaining on the photosensitive drum 1Y.

以上の各色のトナー画像形成が、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)でも行われる。そして、各色のトナー画像が中間転写ベルト6に順次重ねて転写されることで、フルカラーのトナー画像が形成される。フルカラーのトナー画像は中間転写ベルト6の搬送によって、二次転写ローラ8と対向ローラ9によって形成される二次転写部T2に移動する。 The above toner image formation for each color is also performed for magenta (M), cyan (C), and black (K). The toner images of each color are then transferred in sequence onto the intermediate transfer belt 6, forming a full-color toner image. The full-color toner image is transported by the intermediate transfer belt 6 to the secondary transfer section T2, which is formed by the secondary transfer roller 8 and the opposing roller 9.

記録材カセット10から引き出された記録材Sは、給紙ローラ11によって搬送経路上に給紙され、レジストローラ12に送り出される。レジストローラ12は、停止状態で記録材Sを受け入れて待機させ、中間転写ベルト6のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部T2へ記録材Sを送り出す。 The recording material S drawn from the recording material cassette 10 is fed onto the transport path by the paper feed roller 11 and sent to the registration roller 12. The registration roller 12 receives the recording material S in a stopped state and keeps it waiting, then sends the recording material S to the secondary transfer section T2 in time with the toner image on the intermediate transfer belt 6.

トナー像と重ねて記録材Sが二次転写部T2で挟持搬送される過程で、二次転写ローラ8にバイアス電圧が印加されることにより、フルカラートナー像が中間転写ベルト6から記録材Sへ転写される。転写されずに中間転写ベルト6の表面に残った転写残トナーは、ベルトクリーニング装置13によって回収される。 During the process in which the recording material S is nipped and conveyed through the secondary transfer section T2 with the toner image superimposed thereon, a bias voltage is applied to the secondary transfer roller 8, so that the full-color toner image is transferred from the intermediate transfer belt 6 to the recording material S. Residual toner that is not transferred and remains on the surface of the intermediate transfer belt 6 is collected by the belt cleaning device 13.

トナー像が転写された記録材Sは定着装置14に搬送され、定着装置において加熱加圧され、トナー像は記録材に定着される。定着後の記録材Sは、排紙ローラ15によって、装置外部に排出される。 The recording material S onto which the toner image has been transferred is transported to the fixing device 14, where it is heated and pressurized, and the toner image is fixed to the recording material. After fixing, the recording material S is discharged outside the device by the paper discharge rollers 15.

以上が、中間転写ベルト6を用いたタンデム型中間転写方式のカラー画像形成プロセスである。 The above is the color image formation process using the tandem intermediate transfer method with the intermediate transfer belt 6.

中間転写ベルトを用いてトナー像を像担持体から記録材へ間接的に転写する中間転写ベルト方式の利点は、ベルト上で各色トナー像の重ね合わせを行うので、湿度の変化等に伴う記録材の抵抗値の変動の影響を受けにくいことである。また、記録材に各色トナー像を直接転写する方式と比較して、カラー画像を形成する際のトナー像の転写条件の制御が容易となる。記録材の搬送系も簡易なものとなり、シートジャムの発生を抑制することができる。 The advantage of the intermediate transfer belt method, which indirectly transfers a toner image from an image carrier to a recording material using an intermediate transfer belt, is that it is less susceptible to fluctuations in the resistance value of the recording material due to changes in humidity, etc., because the toner images of each color are superimposed on the belt. In addition, compared to a method in which the toner images of each color are directly transferred to the recording material, it is easier to control the transfer conditions of the toner images when forming a color image. The recording material transport system is also simplified, which helps prevent sheet jams.

一方で、中間転写ベルト上で複数色のトナー像の重ね合わせを行うので、色ずれの無い高品位なカラー画像形成を行うためには、ベルトの位置変動(蛇行)を極力ゼロにすることが重要となる。ベルトが位置変動していると、YMCK各色の一次転写部をベルトが通過するときに各色トナー画像の重ね合わせがずれてしまい、色ずれになってしまう。これを抑えるためにステアリング制御と呼ぶベルト位置の安定化制御を行っている。ステアリング制御については後ほど詳しく説明する。 On the other hand, because multiple color toner images are superimposed on the intermediate transfer belt, it is important to minimize fluctuations in the belt position (meandering) in order to form high-quality color images without color shift. If the belt position fluctuates, the superposition of the toner images of each color will shift as the belt passes through the primary transfer sections for each color of YMCK, resulting in color shifts. To prevent this, a control called steering control is performed to stabilize the belt position. Steering control will be explained in more detail later.

<画像形成装置の制御構成>
次に画像形成装置の制御構成について説明する。
<Control Configuration of Image Forming Apparatus>
Next, the control configuration of the image forming apparatus will be described.

図2は、画像形成装置100の制御構成例を示すブロック図である。図2に示すシステムコントローラ150は、CPU150a、ROM150b、及びRAM150cを備え、画像形成装置100全体を制御する。システムコントローラ150は、画像処理部151、操作部152、アナログ・デジタル(A/D)変換器153、高圧制御部155、モータ制御部157、センサ類159、及びACドライバ160と接続されている。システムコントローラ150は、接続された各ユニットとの間でデータの交換が可能である。 Figure 2 is a block diagram showing an example of the control configuration of the image forming apparatus 100. The system controller 150 shown in Figure 2 includes a CPU 150a, a ROM 150b, and a RAM 150c, and controls the entire image forming apparatus 100. The system controller 150 is connected to an image processing unit 151, an operation unit 152, an analog-to-digital (A/D) converter 153, a high-voltage control unit 155, a motor control unit 157, sensors 159, and an AC driver 160. The system controller 150 is capable of exchanging data with each unit connected to it.

CPU150aは、ROM150bに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。RAM150cは、揮発性の記憶デバイスであり、CPU150aは、各種プログラムを実行するためのワークエリアとして、または各種データが一時的に格納される一時記憶領域として使用される。RAM150cには、例えば、高圧制御部155に対する設定値、モータ制御部157に対する指令値、操作部152から受信される情報等のデータが格納される。 The CPU 150a reads and executes various programs stored in the ROM 150b to execute various sequences related to a predetermined image formation sequence. The RAM 150c is a volatile storage device, and the CPU 150a is used as a work area for executing various programs, or as a temporary storage area in which various data is temporarily stored. The RAM 150c stores data such as setting values for the high voltage control unit 155, command values for the motor control unit 157, and information received from the operation unit 152.

システムコントローラ150は、ユーザが各種の設定を行うための操作画面を、操作部152に設けられた表示部に表示するよう、操作部152を制御することで、操作部152を介してユーザによる設定を受け付ける。システムコントローラ150は、操作部152を介したユーザによる設定の内容(複写倍率の設定値、濃度設定値等)を示す情報を、操作部152から受信する。また、システムコントローラ150は、画像形成装置の状態をユーザに知らせるためのデータを操作部152に送信する。操作部152は、システムコントローラ150から受信したデータに基づいて、画像形成装置の状態を示す情報を表示部に表示する。 The system controller 150 accepts settings made by the user via the operation unit 152 by controlling the operation unit 152 to display an operation screen on a display unit provided on the operation unit 152, which allows the user to make various settings. The system controller 150 receives information indicating the contents of settings made by the user via the operation unit 152 (such as the copy magnification setting value and the density setting value) from the operation unit 152. The system controller 150 also transmits data to the operation unit 152 to inform the user of the status of the image forming apparatus. The operation unit 152 displays information indicating the status of the image forming apparatus on the display unit based on the data received from the system controller 150.

システムコントローラ150(CPU150a)は、画像処理部151に対して、画像処理部151における画像処理に必要となる、画像形成装置100内の各デバイスの設定値データを送信する。また、システムコントローラ150は、各デバイスからの信号(センサ類159からの信号)を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部155を制御する。高圧制御部155は、システムコントローラ150から出力される設定値に基づいて、高圧ユニット156を構成する帯電器2Y、2M、2C、2K、現像器4Y、4M、4C、4K、及び一次転写ローラ5Y、5M、5C、5K、及び二次転写ローラ8に対して、それぞれの動作に必要となる電圧を供給する。 The system controller 150 (CPU 150a) transmits to the image processing unit 151 setting value data of each device in the image forming apparatus 100 that is required for image processing in the image processing unit 151. The system controller 150 also receives signals from each device (signals from sensors 159) and controls the high voltage control unit 155 based on the received signals. Based on the setting values output from the system controller 150, the high voltage control unit 155 supplies the chargers 2Y, 2M, 2C, 2K, developers 4Y, 4M, 4C, 4K, primary transfer rollers 5Y, 5M, 5C, 5K, and secondary transfer roller 8 that constitute the high voltage unit 156 with the voltages required for their respective operations.

A/D変換器153は、定着ヒータ161の温度を検出するためのサーミスタ154から検出信号を受信し、検出信号をデジタル信号に変換してシステムコントローラ150に送信する。システムコントローラ150は、A/D変換器153から受信したデジタル信号に基づいてACドライバ160を制御することで、定着ヒータ161の温度を、定着処理のための所望の温度に制御する。なお、定着ヒータは、定着装置14に含まれる、定着処理に用いられるヒータである。 The A/D converter 153 receives a detection signal from a thermistor 154 for detecting the temperature of the fixing heater 161, converts the detection signal into a digital signal, and transmits it to the system controller 150. The system controller 150 controls the AC driver 160 based on the digital signal received from the A/D converter 153 to control the temperature of the fixing heater 161 to a desired temperature for the fixing process. The fixing heater is a heater included in the fixing device 14 and used for the fixing process.

また、システムコントローラ150は、モータ制御部157を介して、各モータの駆動を制御する。システムコントローラ150は、制御対象のモータの位置や速度などの指令信号を生成し、モータ制御部157に出力する。モータ制御部157は、CPU150aから与えられる指令信号に従って、モータを駆動制御する。 The system controller 150 also controls the driving of each motor via the motor control unit 157. The system controller 150 generates command signals such as the position and speed of the motor to be controlled, and outputs them to the motor control unit 157. The motor control unit 157 controls the driving of the motor according to the command signals provided by the CPU 150a.

本特許の特徴である中間転写ベルトの位置の安定化制御であるステアリング制御も同様に、図2に示す制御構成で実施される。中間転写ベルトの幅方向の位置を検出するセンサ159から得た情報をもとにシステムコントローラ150内のCPU150aが制御演算を行い、モータ制御部157を介してベルト位置を補正する機構を動作させるモータ158を駆動させる。 The steering control, which is a feature of this patent and is a control for stabilizing the position of the intermediate transfer belt, is also performed by the control configuration shown in Figure 2. Based on information obtained from a sensor 159 that detects the position of the intermediate transfer belt in the width direction, a CPU 150a in the system controller 150 performs control calculations and drives a motor 158 that operates a mechanism for correcting the belt position via a motor control unit 157.

以上のように、図2に示すシステムコントローラ150が画像形成装置100を制御している。 As described above, the system controller 150 shown in FIG. 2 controls the image forming device 100.

<ステアリング制御>
次に、本特許の特徴である中間転写ベルトの位置を制御するステアリング制御について説明する。
<Steering control>
Next, a steering control for controlling the position of the intermediate transfer belt, which is a feature of the present invention, will be described.

画像形成時、中間転写ベルト6が蛇行していると、各色トナー画像をドラムからベルトに転写する際に位置ずれとなり、色ずれが発生してしまう。そこで、画像形成装置100では、中間転写ベルトの位置を安定化させるためにステアリング制御を行う。ステアリング制御は、ベルトを張架する複数のローラの内の一部のローラを傾動が可能なステアリングローラとして構成し、ベルトの位置を検出するセンサから得た位置情報をもとに、ステアリングローラの傾動方向及び傾動量を加減することによって、ベルトの幅方向の位置を補正する。 If the intermediate transfer belt 6 meanders during image formation, the toner images of each color will be misaligned when transferred from the drum to the belt, resulting in color misalignment. Therefore, the image forming device 100 performs steering control to stabilize the position of the intermediate transfer belt. In steering control, some of the rollers that tension the belt are configured as tiltable steering rollers, and the position of the belt in the width direction is corrected by adjusting the tilt direction and amount of tilt of the steering roller based on position information obtained from a sensor that detects the position of the belt.

具体的に、ステアリング制御を実現する中間転写ベルト駆動装置の構成について図1を用いて説明する。駆動ローラ20、ステアリングローラ21、従動ローラ22・23、二次転写対向ローラ9、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kが備えられており、これらのローラに対して中間転写ベルト6が回転可能に張架されている。駆動ローラ20は駆動モータ24と連結されており、図中矢印方向の駆動ローラ20の回転に従って中間転写ベルト6が搬送される。 Specifically, the configuration of the intermediate transfer belt drive device that realizes steering control will be described with reference to FIG. 1. It is equipped with a drive roller 20, a steering roller 21, driven rollers 22 and 23, a secondary transfer opposing roller 9, and primary transfer rollers 5Y, 5M, 5C, and 5K, and the intermediate transfer belt 6 is rotatably stretched around these rollers. The drive roller 20 is connected to a drive motor 24, and the intermediate transfer belt 6 is transported as the drive roller 20 rotates in the direction of the arrow in the figure.

支持ローラ部材の一部である従動ローラ22・23は、ステアリングローラ21の傾動に伴う中間転写ベルト6の傾きの変化を遮断して、一次転写面を一定の水平状態に維持する。 The driven rollers 22 and 23, which are part of the support roller member, block the change in inclination of the intermediate transfer belt 6 that accompanies the tilt of the steering roller 21, and maintain the primary transfer surface in a constant horizontal state.

次にベルト位置検出手段について説明する。ベルト位置検出センサ25(エッジセンサ)を、ブラックの感光ドラム1Kと従動ローラ23の間に配置する。図3(a)は中間転写ベルトをステアリングローラ21側から見たときの図である。また、図3(b)はエッジセンサの詳細断面図である。スプリング25wの引張り力をもって接触子25xの一端側が中間転写ベルト6の端部に、圧接状態に保持されている。この場合、スプリング25wによる接触子25xの圧接力は、中間転写ベルト6を変形させない程度の適度な大きさに設定されている。また、接触子25xは、その中間部位を支軸25yにて回動自在に支持され、その支軸25yを境にした接触子25xの他端側に反射型フォトセンサである変位センサ25zが対向状態に配設されている。 Next, the belt position detection means will be described. The belt position detection sensor 25 (edge sensor) is disposed between the black photosensitive drum 1K and the driven roller 23. FIG. 3(a) is a view of the intermediate transfer belt as seen from the steering roller 21 side. FIG. 3(b) is a detailed cross-sectional view of the edge sensor. One end of the contact 25x is held in a pressed state against the end of the intermediate transfer belt 6 by the tension of the spring 25w. In this case, the pressing force of the contact 25x by the spring 25w is set to an appropriate magnitude so as not to deform the intermediate transfer belt 6. The contact 25x is supported at its middle portion by a support shaft 25y so as to be freely rotatable, and a displacement sensor 25z, which is a reflective photosensor, is disposed in an opposing state on the other end of the contact 25x across the support shaft 25y.

このエッジセンサ25においては、中間転写ベルト6の幅方向(図中のy方向)への位置変化が、そのベルトエッジに圧接する接触子25xの動き(揺動動作)に置き換えられる。このとき、接触子25xの動き(変位)に対応して変位センサ25zの出力レベルが変動するため、そのセンサ出力に基づいて中間転写ベルト6の幅方向の位置を連続的に検出することができる。 In this edge sensor 25, the change in position of the intermediate transfer belt 6 in the width direction (y direction in the figure) is converted into the movement (swinging motion) of the contact 25x that is pressed against the belt edge. At this time, the output level of the displacement sensor 25z changes in response to the movement (displacement) of the contact 25x, so the position of the intermediate transfer belt 6 in the width direction can be continuously detected based on the sensor output.

次に、ステアリングローラ21の傾動動作について説明する。図4は図1のステアリングローラ21近傍を拡大した図である。ステアリングローラ21は、軸受ホルダ30によって回転自在に支持されている。また軸受ホルダ30はスライドレール31の可動側に固定されている。さらにスライドレール31の可動側の同じ面には、スライダ32が固定されている。一方、スライドレール31の固定側はステアリングアーム(支持部材)33に固定されている。また、スライダ32はステアリングアーム33にかけられたバネ(付勢部材)34によって矢印T方向に付勢されている。したがって、スライダ32はステアリングアーム33上をスライドし、この結果、ステアリングローラ21が矢印T方向に付勢され、中間転写ベルト6にテンションを与えている。 Next, the tilting operation of the steering roller 21 will be described. FIG. 4 is an enlarged view of the steering roller 21 and its vicinity in FIG. 1. The steering roller 21 is supported rotatably by a bearing holder 30. The bearing holder 30 is fixed to the movable side of a slide rail 31. A slider 32 is fixed to the same surface of the movable side of the slide rail 31. Meanwhile, the fixed side of the slide rail 31 is fixed to a steering arm (support member) 33. The slider 32 is biased in the direction of arrow T by a spring (biasing member) 34 hung on the steering arm 33. Therefore, the slider 32 slides on the steering arm 33, and as a result, the steering roller 21 is biased in the direction of arrow T, providing tension to the intermediate transfer belt 6.

一方、紙面手前側のステアリングアーム33は揺動軸35を中心に揺動可能に軸支されている。ステアリングアーム33上には、揺動軸35に対してステアリングローラ21とは対称の方向に、フォロワー36が軸支されている。また、フォロワー36に当接するようにカム37が設けられ、カム37はステアリングモータ(駆動手段)26によって回転可能に構成されている。ここで、カム37が図3中の矢印A方向に回動すると、ステアリングアーム33のフォロワー36側は揺動軸35を中心に矢印C方向に回動し、この結果ステアリングローラ21側が矢印E方向に回動して、そのアライメントが変更される。これとは逆に、カム37が矢印B方向に回動すると、ステアリングアーム33のフォロワー36側は揺動軸35を中心に矢印D方向に回動し、この結果ステアリングローラ21側が矢印F方向に回動して、そのアライメントが変更される。 On the other hand, the steering arm 33 on the front side of the page is supported so as to be able to swing about the swing shaft 35. A follower 36 is supported on the steering arm 33 in a direction symmetrical to the steering roller 21 with respect to the swing shaft 35. A cam 37 is provided so as to abut against the follower 36, and the cam 37 is configured to be rotatable by a steering motor (drive means) 26. When the cam 37 rotates in the direction of arrow A in FIG. 3, the follower 36 side of the steering arm 33 rotates in the direction of arrow C about the swing shaft 35, and as a result, the steering roller 21 side rotates in the direction of arrow E, and the alignment is changed. Conversely, when the cam 37 rotates in the direction of arrow B, the follower 36 side of the steering arm 33 rotates in the direction of arrow D about the swing shaft 35, and as a result, the steering roller 21 side rotates in the direction of arrow F, and the alignment is changed.

このようにして図5(a)(b)(c)にあるようにステアリングローラ21が回動する。ステアリングローラ21のアライメントが矢印E方向に変移すると中間転写ベルト6は紙面奧側に移動し、矢印F方向に変移すると中間転写ベルト6は紙面手前側に移動する。これは、ステアリングローラ21が傾くと、中間転写ベルト6のステアリングローラ21に対する巻き付きの開始位置と終了位置がベルトの軸方向でずれるようになり、ベルト搬送に伴って、ベルト位置が補正されていく原理を用いている。 In this way, the steering roller 21 rotates as shown in Figures 5(a), (b), and (c). When the alignment of the steering roller 21 shifts in the direction of the arrow E, the intermediate transfer belt 6 moves into the page, and when it shifts in the direction of the arrow F, the intermediate transfer belt 6 moves into the page. This is based on the principle that when the steering roller 21 tilts, the start and end positions of the intermediate transfer belt 6 wrapping around the steering roller 21 shift in the axial direction of the belt, and the belt position is corrected as the belt is transported.

<ステアリング制御演算>
次にステアリング制御の演算処理について説明する。この演算処理は、図2で示したシステムコントローラ150の中にあるCPU150bによって行われる。図6に示す制御ブロック図、図7に示すフローチャートを用いて詳しく説明する。
<Steering control calculation>
Next, the calculation process for steering control will be described. This calculation process is performed by the CPU 150b in the system controller 150 shown in Fig. 2. A detailed description will be given with reference to the control block diagram shown in Fig. 6 and the flow chart shown in Fig. 7.

図6に示す通りステアリング制御は、制御プラント50と、制御コントローラ51、エッジセンサ25、モータドライバ52とステアリングモータ26で構成される。図6の制御プラント50は、ステアリング制御の制御対象であり、制御情報処理を表す制御ブロック図上では、数式や数値データによって表される。制御プラント50は、中間転写ベルト寄りプラント54、寄り外乱55、エッジ形状56で構成される。中間転写ベルト寄りプラント54は、ステアリングローラの傾動位置を入力とし、その入力に応じたベルト位置の応答を出力する伝達システムである。中間転写ベルト寄りプラント54に、寄り外乱55が加わり、画像に影響を及ぼすベルト位置となる。ステアリング制御では、このベルト位置を安定させることを目的としている。寄り外乱55は、中間転写ベルトの支持機構やベルト自身の機械的精度、トナー画像の転写や記録材の突入などの寄り力によって発生する外乱である。そのベルト位置に対して、さらにベルト製造のカット誤差などに起因したベルトのエッジ形状成分56が加わって、制御プラント50から出力される。エッジセンサ25はベルトエッジ形状56が加わったベルト位置情報を検出して、制御コントローラ51に出力するように構成されている。 As shown in FIG. 6, the steering control is composed of a control plant 50, a control controller 51, an edge sensor 25, a motor driver 52, and a steering motor 26. The control plant 50 in FIG. 6 is the control target of the steering control, and is represented by mathematical expressions and numerical data in the control block diagram representing the control information processing. The control plant 50 is composed of an intermediate transfer belt shift plant 54, a shift disturbance 55, and an edge shape 56. The intermediate transfer belt shift plant 54 is a transmission system that inputs the tilt position of the steering roller and outputs a belt position response according to the input. A shift disturbance 55 is added to the intermediate transfer belt shift plant 54, resulting in a belt position that affects the image. The steering control aims to stabilize this belt position. The shift disturbance 55 is a disturbance generated by the shift force due to the support mechanism of the intermediate transfer belt, the mechanical accuracy of the belt itself, the transfer of the toner image, the intrusion of the recording material, etc. The belt position is further added with a belt edge shape component 56 caused by cutting errors in belt manufacturing, etc., and is output from the control plant 50. The edge sensor 25 is configured to detect belt position information including the belt edge shape 56 and output it to the control controller 51.

次に制御コントローラ51の処理について図6と図7を用いて説明する。印刷ジョブが開始されて、中間転写ベルト6を搬送する駆動モータ24の駆動が開始されると、図7に示すステアリング制御の処理が呼び出される。 Next, the processing of the control controller 51 will be described with reference to Figures 6 and 7. When a print job is started and the driving motor 24 that transports the intermediate transfer belt 6 starts to be driven, the steering control processing shown in Figure 7 is called.

まずエッジセンサ25から検出データを取得する(S101)。 First, detection data is obtained from the edge sensor 25 (S101).

次に、プロファイル補正を行う(S102)。これは、エッジセンサの検出値に、ベルト製造のカット誤差などに起因したベルトのエッジ形状成分56が含まれる影響を取り除くための補正である。このベルトエッジ形状成分56を含んだ状態でベルト位置補正してしまうと、それは誤補正となり、逆にベルト位置が変動させ色ずれを発生させてしまう。そこで、ベルトエッジ形状56を予め測定して記憶部57で記憶しておき、エッジセンサ25の検出結果からエッジ形状成分56の除去をする。 Next, profile correction is performed (S102). This is a correction to remove the effect of the edge shape component 56 of the belt being included in the edge sensor detection value, which is caused by cutting errors during belt manufacturing, etc. If the belt position is corrected while this belt edge shape component 56 is included, it will be an erroneous correction, which will in fact cause the belt position to fluctuate and result in color misalignment. Therefore, the belt edge shape 56 is measured in advance and stored in the memory unit 57, and the edge shape component 56 is removed from the detection result of the edge sensor 25.

次に、本特許の特徴であるベルト1周の周波数成分を除去するノッチフィルタ処理を行う(S103)。これはベルトエッジ形状の経時変化によるプロファイル補正の誤差に反応して誤補正をしてしまうことを抑えるための処理である。 Next, a notch filter process is performed to remove the frequency components of one revolution of the belt, which is a feature of this patent (S103). This process is performed to prevent erroneous corrections in response to errors in profile correction caused by changes in the belt edge shape over time.

ノッチフィルタの必要性と実現方法についてもう少し詳しく説明する。制御プラント50内のベルトエッジ形状56と、制御コントローラ51内のエッジ形状記憶部57の情報が一致していれば、プロファイル補正により、ベルトエッジ形状による検出ノイズは抑えられ、制御に影響を及ぼすことはない。しかし実際には、無端ベルトのエッジ形状は、装置の設置環境や使用状況による温湿度の変化、長期使用による経時的な塑性変形、ベルトの摩耗や亀裂といった劣化等の要因により変化することが分かった。図8(a)は経時変化前後のベルトエッジ形状データである。図8(b)は経時変化の差分をとって拡大した図である。特にベルト1周成分で大きな変化がある。このようにエッジ形状が経時変化していると、ベルトエッジ形状56と、エッジ形状データ記憶部57の情報が不一致となり、その差分がプロファイル補正誤差となってしまう。 The necessity of the notch filter and how to realize it will be explained in more detail. If the belt edge shape 56 in the control plant 50 and the information in the edge shape storage unit 57 in the control controller 51 match, the detection noise due to the belt edge shape is suppressed by profile correction and does not affect the control. However, in reality, it has been found that the edge shape of an endless belt changes due to factors such as changes in temperature and humidity due to the installation environment and usage conditions of the device, plastic deformation over time due to long-term use, and deterioration such as wear and cracks of the belt. Figure 8 (a) shows belt edge shape data before and after the change over time. Figure 8 (b) is an enlarged view of the difference in the change over time. There is a particularly large change in the belt one revolution component. If the edge shape changes over time in this way, the belt edge shape 56 and the information in the edge shape data storage unit 57 will not match, and the difference will become a profile correction error.

ステアリング制御のベルト位置補正が応答しにくい高い周波数であれば、プロファイル補正誤差に反応した誤補正によるベルト位置変動は小さく色ずれ悪化はわずかとなる。しかし、ベルト1周成分は低い周波数であり、制御が働いて大きな位置変動を起こすことが分かった。 At high frequencies where the steering control belt position correction is difficult to respond to, the belt position fluctuations caused by erroneous corrections in response to profile correction errors are small, and the color shift deterioration is minimal. However, it was found that the component of one revolution of the belt is a low frequency, and the control is activated, causing large position fluctuations.

エッジ形状の経時変化に対応する方法として、エッジ形状データの再取得を行う方法が考えられるが、エッジ形状データ取得時は、不要な外乱を抑えるために、ステアリング制御をオフにし、画像形成していない状態で所得する必要があるため、画像形成装置の生産性低下となる。 One way to deal with changes in edge shape over time is to reacquire edge shape data, but when acquiring edge shape data, steering control must be turned off and the data must be acquired while no images are being formed in order to suppress unnecessary disturbances, resulting in reduced productivity of the image forming device.

そこで本特許では、エッジ形状の再取得をせずに、ベルト形状の経時変化によるベルト蛇行発生を抑えるために、ベルト1周の周波数成分を除去するノッチフィルタを用いる。ノッチフィルタはある特定の周波数だけを通さず、それ以外の周波数を通すフィルタである。ノッチフィルタは図9に示すようなIIRフィルタによる信号処理で実現できる。図9の1/zは遅延器であり情報を保持するメモリである。図9のゲインa1、a2、b0、b1、b2を調整することにより、所望の周波数帯を除去するノッチフィルタを実現することができる。 In this patent, therefore, a notch filter is used to remove the frequency components of one revolution of the belt in order to suppress belt meandering caused by changes in the belt shape over time, without reacquiring the edge shape. A notch filter is a filter that blocks certain frequencies and passes other frequencies. A notch filter can be realized by signal processing using an IIR filter as shown in Figure 9. 1/z in Figure 9 is a delay device and memory that holds information. By adjusting the gains a1, a2, b0, b1, and b2 in Figure 9, a notch filter that removes the desired frequency band can be realized.

フィードバックループ内にベルト1周成分の周波数帯を除去するノッチフィルタを用いることにより、ベルトエッジ形状56のベルト1周成分の経時変化によって生じたプロファイル補正誤差を、後段の処理であるPI制御器53に伝わることを抑え、ステアリング制御の誤補正を抑えることが可能となる。 By using a notch filter in the feedback loop that removes the frequency band of the belt one revolution component, it is possible to prevent the profile correction error caused by the change over time of the belt one revolution component of the belt edge shape 56 from being transmitted to the PI controller 53, which is the downstream processing stage, and to prevent erroneous correction of the steering control.

ノッチフィルタの処理の後は、一般のフィードバック制御の演算処理を行う。まず目標位置refと検出値を比較して偏差eを算出する(S104)。次に偏差eに基づいてPI制御器53を用いてステアリングモータ26の動作量を算出するPI制御演算を行う(S105)。これは一般的に良く用いられる比例制御と積分制御であり、PI制御器53の出力str_posは式(1)で表される。 After the notch filter processing, general feedback control calculation processing is performed. First, the target position ref and the detected value are compared to calculate the deviation e (S104). Next, a PI control calculation is performed to calculate the operation amount of the steering motor 26 using the PI controller 53 based on the deviation e (S105). This is a commonly used proportional control and integral control, and the output str_pos of the PI controller 53 is expressed by equation (1).

Figure 0007483387000001
式(1)のKpは比例ゲイン、Kiは積分ゲインである。
Figure 0007483387000001
In equation (1), Kp is the proportional gain, and Ki is the integral gain.

str_posはステアリングモータの回転位置指令であり、制御コントローラ51はこの情報をモータドライバ52に出力する(S106)。モータドライバはこの指令に基づきステアリングモータ53を動作させる。ステアリングモータ26が回転すると、ステアリングローラ21の傾動動作になり、中間転写ベルト6の寄り位置が補正される。 str_pos is a rotational position command for the steering motor, and the controller 51 outputs this information to the motor driver 52 (S106). The motor driver operates the steering motor 53 based on this command. When the steering motor 26 rotates, the steering roller 21 tilts, and the offset position of the intermediate transfer belt 6 is corrected.

このS101~S106の処理は、中間転写ベルト6を搬送させる駆動モータ24が駆動している間は継続して繰り返し行われる(S107)。以上の処理により、印刷ジョブ中など中間転写ベルトの搬送駆動中にベルト位置を安定化させることができる。 The process of S101 to S106 is continuously repeated while the drive motor 24 that transports the intermediate transfer belt 6 is driving (S107). Through the above process, the belt position can be stabilized while the intermediate transfer belt is being driven for transport during a print job, etc.

<ノッチフィルタの効果>
次に、本特許の特徴であるベルト1周の周波数成分を除去するノッチフィルタを用いた場合の効果について説明していく。
<Effect of notch filter>
Next, the effect of using a notch filter that removes frequency components from one revolution of the belt, which is a feature of this patent, will be described.

図10は、ベルト1周の周波数成分をカットするノッチフィルタの有無によるステアリング制御動作の違いを表した図である。条件はどちらもベルト形状が経時変化している状態である。図10の細線がノッチフィルタ無しの結果で、太線がノッチフィルタ有りの結果である。ノッチフィルタが無い場合はエッジ形状の経時変化に反応して、ベルト1周のステアリングローラの傾動動作が起きている。 Figure 10 shows the difference in steering control operation with and without a notch filter that cuts out the frequency components of one revolution of the belt. In both cases, the belt shape changes over time. The thin line in Figure 10 shows the results without a notch filter, and the thick line shows the results with a notch filter. When there is no notch filter, the steering roller for one revolution of the belt tilts in response to the change in edge shape over time.

図11は、図10で示したノッチフィルタの有無の制御状態での色ずれを評価した結果である。図10同様に、細線がノッチフィルタ無しの結果で、太線のノッチフィルタ有りの結果である。ノッチフィルタが無い場合は、エッジ形状に反応して逆補正を行った結果色ずれが悪化している。ノッチフィルタがある場合は、ベルト1周のエッジ形状に対する反応を抑えているため、色ずれ発生を抑えている。 Figure 11 shows the results of evaluating color shift in the control state with and without the notch filter shown in Figure 10. As with Figure 10, the thin line shows the result without a notch filter, and the thick line shows the result with a notch filter. Without a notch filter, color shift worsens as a result of inverse correction being made in response to the edge shape. With a notch filter, the reaction to the edge shape of one revolution of the belt is suppressed, thereby suppressing the occurrence of color shift.

このように、ベルト1周の周波数成分をカットするノッチフィルタをステアリング制御のフィードバックループ内に導入することで、ベルトエッジ形状の変化に起因した色ずれ発生を抑えることができる。 In this way, by introducing a notch filter that cuts out the frequency components of one revolution of the belt into the feedback loop of the steering control, it is possible to suppress color shifts caused by changes in the belt edge shape.

ここで、ベルト1周成分を抑えの影響を抑えるために、ノッチフィルタではなくベルト1周の平均化(移動平均処理)する方法も考えられる。この場合もベルト1周成分の経時変化によるプロファイル補正誤差の影響を抑制することができる。しかし移動平均を用いた場合、低い周波数から位相が変化してしまい、制御安定性が悪化してしまう。詳しく説明する。 Here, in order to suppress the influence of the one-cycle belt component, it is also possible to consider a method of averaging one cycle of the belt (moving average processing) instead of using a notch filter. In this case, it is also possible to suppress the influence of profile correction errors caused by changes over time in the one-cycle belt component. However, when a moving average is used, the phase changes from low frequencies, deteriorating control stability. A detailed explanation will be given below.

図12はノッチフィルタを導入した場合と、ベルト1周の移動平均を行った場合の制御の一巡伝達特性である。ノッチフィルタを用いた場合を実線、移動平均を用いた場合を破線で表している。ベルト1周の周波数は4.8secであり、その周波数0.21Hzにおいて、どちらも伝達を遮断している。よって、どちらもベルト1周のプロファイル経時変化による影響を抑えることができる。 Figure 12 shows the loop transfer characteristics of control when a notch filter is introduced and when a moving average of one revolution of the belt is performed. The solid line shows the case where a notch filter is used, and the dashed line shows the case where a moving average is used. The frequency of one revolution of the belt is 4.8 sec, and at this frequency of 0.21 Hz, both cut off the transmission. Therefore, in both cases, the effects of changes in the profile over time of one revolution of the belt can be suppressed.

次に、同じく図12を用いて、安定性の指標となる位相余裕を比較する。位相余裕は、ゲインが0dBとなる周波数における位相が、-180degに対してあと何度余裕があるかを示した値であり、この値が小さいほど制御が不安定になる。ノッチフィルタを用いた場合のゲイン0dBにおける位相はP1で、位相余裕は60degある。一方、移動平均を用いた場合のゲイン0dBにおける位相はP2で、位相余裕は14degとなる。このように移動平均を用いた場合は、制御安定性が低くなってしまっている。制御安定性が低いと、ベルト位置に対する外乱が入力されたときに、大きな振動を繰り返す挙動となり、色ずれ悪化の原因となってしまう。 Next, also using Figure 12, we compare the phase margin, which is an index of stability. The phase margin is a value that indicates how many degrees the phase at the frequency where the gain is 0 dB has a margin of -180 deg, and the smaller this value is, the more unstable the control is. When a notch filter is used, the phase at a gain of 0 dB is P1, and the phase margin is 60 deg. On the other hand, when a moving average is used, the phase at a gain of 0 dB is P2, and the phase margin is 14 deg. In this way, when a moving average is used, the control stability is low. When control stability is low, when a disturbance is input to the belt position, the behavior will result in repeated large vibrations, which will cause color misregistration to worsen.

そこで、移動平均を行った制御の安定性確保のためにPI制御器のゲインを下げることを考える。しかし、ゲインを下げると、制御応答性が落ちてしまい本来落としたい外乱を十分に抑えることができなってしまう。詳しく説明する。 Therefore, we consider lowering the gain of the PI controller to ensure the stability of the control using the moving average. However, lowering the gain reduces the control responsiveness and makes it impossible to sufficiently suppress the disturbances that we want to suppress. We will explain in detail.

図13はノッチフィルタを用いた場合と、移動平均を行いかつゲインを調整した場合の一巡伝達特性である。安定性の指標となる位相余裕は、図13のP1、P3に示すように、60degとなるようにゲイン調整した。その場合、応答性を表すゲイン0dBの周波数は、ノッチフィルタを用いた場合は約0.9Hzに対して、移動平均を用いた場合は約0.3Hzとなり、同じ安定性を確保した場合に移動平均を用いた場合は低くなってしまう。応答性が低くなる分だけ、ベルト寄り外乱に対する制御性能が落ちている。 Figure 13 shows the open-loop transfer characteristics when a notch filter is used and when moving averages are performed and the gain is adjusted. The phase margin, which is an index of stability, was adjusted to 60 deg, as shown by P1 and P3 in Figure 13. In this case, the frequency at a gain of 0 dB, which indicates responsiveness, is approximately 0.9 Hz when a notch filter is used and approximately 0.3 Hz when the moving average is used, meaning that while the same stability is ensured, the frequency is lower when the moving average is used. The control performance against disturbances toward the belt is reduced to the extent that responsiveness is reduced.

より明確に外乱抑制性能を見る方法として感度関数がある。感度関数は外乱が入ったときに制御が働くことでどれだけの値に抑えることができるかを表現した特性図である。たとえば図6に示す寄り外乱55の変動が入力されたときに、制御が作用することによってベルト位置において変動がどのようになるかを表している。図14に、ノッチフィルタを用いた場合と、移動平均を用いた場合の感度関数の比較を示す。一例として0.02Hzの周波数で100umの振幅の外乱が入ったときに、ノッチフィルタの場合は図14のP4にあるように-12.8dBで87%低減の23umに抑えられるのに対し、移動平均を用いた場合は図14のP5にあるように-2.8dBで28%低減の72umまでしか抑えられない。 A way to see disturbance suppression performance more clearly is the sensitivity function. The sensitivity function is a characteristic diagram that expresses the level to which the control can suppress a disturbance when it is introduced. For example, it shows how the belt position fluctuates when the control is applied when the fluctuation of the deviation disturbance 55 shown in Figure 6 is input. Figure 14 shows a comparison of the sensitivity functions when a notch filter is used and when a moving average is used. As an example, when a disturbance with a frequency of 0.02 Hz and an amplitude of 100 um is input, in the case of the notch filter, it is suppressed to 23 um, a reduction of 87%, at -12.8 dB, as shown in P4 of Figure 14, whereas in the case of using the moving average, it is only suppressed to 72 um, a reduction of 28%, at -2.8 dB, as shown in P5 of Figure 14.

このように、ベルト1周の周波数成分をターゲットとしたノッチフィルタを用いることによって、ベルト1周の移動平均を用いた場合に比べて、制御安定性や外乱抑圧性能を落とすことなく、ベルト形状の経時変化に対応することができる。 In this way, by using a notch filter that targets the frequency components of one revolution of the belt, it is possible to respond to changes in the belt shape over time without compromising control stability or disturbance suppression performance, compared to using a moving average of one revolution of the belt.

最後にプロファイル補正用のベルト形状データ取得とノッチフィルタの関係について述べる。ベルトの製造時のカット段差はステアリングローラの大きな動作となり、ベルト位置変動に影響を与える場合がある。その場合はノッチフィルタの使用とともに、ベルト1周成分以外についてはベルトエッジ形状データによる補正も同時に行うとよい。 Finally, we will discuss the relationship between notch filters and obtaining belt shape data for profile correction. Cutting steps during belt manufacturing can cause large movements of the steering roller, which can affect belt position fluctuations. In such cases, in addition to using a notch filter, it is a good idea to simultaneously perform corrections using belt edge shape data for components other than one revolution of the belt.

ベルトエッジ形状データ取得は、ベルトが寄り切らない程度に真っ直ぐ搬送されている状態でステアリング制御をオフにしてから、図6に示すSWをオンして取得する。このとき図6のように、データ取得をノッチフィルタ57の処理前の情報を用いて行う場合は、画像形成中のプロファイル補正もノッチフィルタの処理前に行う必要がある。これは、ノッチフィルタの前後でデータの多少なりとも位相ズレがあり、ベルト形状データ取得時と補正時でノッチフィルタの有無が一致してないと、補正誤差になってしまうからである。また、図15に示すように、ベルト形状データ取得を、ノッチフィルタの処理後のデータに基づいて行う構成の場合は、プロファイル補正もノッチフィルタの処理後に行う必要がある。 Belt edge shape data is acquired by turning off the steering control while the belt is being conveyed in a straight line without being pulled too far, and then turning on the SW shown in Figure 6. At this time, if data acquisition is performed using information before processing by the notch filter 57 as in Figure 6, profile correction during image formation must also be performed before notch filter processing. This is because there is some phase shift in the data before and after the notch filter, and if the presence or absence of the notch filter does not match when the belt shape data is acquired and when it is corrected, a correction error will occur. Also, as shown in Figure 15, in a configuration in which belt shape data acquisition is performed based on data after notch filter processing, profile correction must also be performed after notch filter processing.

このように構成することで、プロファイル補正とノッチフィルタの効果を両立させることができる。 By configuring it in this way, it is possible to achieve both profile correction and the effects of a notch filter.

S 記録材
6 中間転写ベルト
20 駆動ローラ
21 ステアリングローラ
22 従動ローラ(上流)
23 従動ローラ(下流)
24 駆動モータ
25 エッジセンサ
26 ステアリングモータ
53 PI制御器
54 中間転写ベルト寄りプラント
55 寄り外乱
56 ベルトエッジ形状
57 エッジ形状データ記憶部
58 ノッチフィルタ
100 画像形成装置
S: recording material 6; intermediate transfer belt 20; driving roller 21; steering roller 22; driven roller (upstream)
23 driven roller (downstream)
24 Drive motor 25 Edge sensor 26 Steering motor 53 PI controller 54 Intermediate transfer belt deviation plant 55 Deviation disturbance 56 Belt edge shape 57 Edge shape data storage unit 58 Notch filter 100 Image forming apparatus

Claims (3)

画像を形成する画像形成手段と、
前記画像が転写される無端状のベルトと、
前記ベルトを張架する複数のベルト張架ローラと、
前記ベルトを搬送駆動する駆動手段と、
前記ベルト上の前記画像をシートに転写する転写手段と、
前記ベルトの搬送方向と直交する幅方向のエッジの位置を検出するベルト位置検出手段と
前記ベルトの前記エッジの形状に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記データに基づき、前記ベルト位置検出手段の検出結果に含まれる前記エッジの形状による影響を除去する補正を行う補正手段と、
前記ベルトの前記エッジの形状の経時変化が原因の前記補正手段による前記補正の誤差を抑制するため、前記ベルトの回転周期で前記ベルト位置検出手段の検出結果に表れる変動を低減するノッチフィルタを用いて、フィルタ演算を実行する演算手段と、
前記ベルトの蛇行を抑制するように、前記複数のベルト張架ローラに含まれるステアリングローラの傾きを、前記補正手段による前記補正と前記演算手段による前記フィルタ演算とが実行された前記ベルト位置検出手段の検出結果に基づいて制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
An image forming means for forming an image;
an endless belt onto which the image is transferred ;
A plurality of belt tension rollers for tensioning the belt;
A driving means for driving the belt;
a transfer means for transferring the image on the belt to a sheet;
a belt position detection means for detecting the position of an edge of the belt in a width direction perpendicular to the conveying direction of the belt;
a storage means for storing data relating to the shape of the edge of the belt;
a correction means for performing a correction based on the data stored in the storage means to remove an influence of the shape of the edge included in the detection result of the belt position detection means;
a calculation means for performing a filter calculation using a notch filter that reduces fluctuations appearing in the detection result of the belt position detection means during a rotation cycle of the belt in order to suppress an error in the correction by the correction means caused by a change over time in the shape of the edge of the belt;
and a control means for controlling an inclination of a steering roller included in the plurality of belt tension rollers based on the detection result of the belt position detection means in which the correction by the correction means and the filter calculation by the calculation means have been performed so as to suppress meandering of the belt .
前記演算手段は、前記補正手段による前記補正が実行された前記ベルト位置検出手段の検出結果に、前記ノッチフィルタを用いて、フィルタ演算を実行することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the calculation means performs a filter calculation using the notch filter on the detection result of the belt position detection means after the correction by the correction means . 前記補正手段は、前記演算手段による前記フィルタ演算が実行された前記ベルト位置検出手段の検出結果を、前記記憶手段に記憶された前記データに基づき補正することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 2. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the correction means corrects the detection result of the belt position detection means on which the filter calculation has been performed by the calculation means, based on the data stored in the storage means .
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