JP2004280058A - ベルト駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 この発明は、センサが転写ベルト上のマークを検出するまでの時間が長くなり、画像形成までの時間が遅くなるという課題を解決しようとするものである。
【解決手段】 この発明は、ベルト18を周長方向に分割した一定数の領域にそれぞれ形成された、前記周長方向に幅の異なるマークと、前記ベルト上の前記マークを検出するセンサとを備え、このセンサを前記マークが通過する時間から前記ベルトの位置を検出し、この検出位置に応じた前記ベルトの速度補正制御を行うものである。
【選択図】 図1

Description

本発明は、搬送用ベルト、転写用ベルトなどのベルトの速度補正制御を行うベルト駆動装置、及び画像形成装置に関する。
今日、電子写真装置は、市場からの要求に伴い、カラー複写機やカラープリンタなどカラー画像を出力するものが多くなってきている。特に最近では、フルカラー画像を形成する電子写真装置もモノクロ画像を形成する電子写真装置並みのスピードが要望まれることから、複数の感光体それぞれに個別に現像装置を備え
、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、これらの単色トナー画像を順次に重ねて転写して用紙上にカラー画像を記録するタンデム方式のプリンタが主流となってきている。
タンデム型のプリンタには、図7に示すように、各画像形成手段1K、1M、1C、1Yにて感光体2K、2M、2C、2Y上に形成された各色の画像を転写装置3K、3M、3C、3Yにより、転写ベルト4で搬送される用紙上に順次に重ねて転写する直接転写方式のものと、図8に示すように、感光体5K、5M、5C、5Y上に形成された各色の画像を転写装置6K、6M、6C、6Yにより一旦転写ベルト7上に順次に重ねて転写し、この転写ベルト7上の画像を2次転写装置8により用紙上に一括して転写する間接転写方式のものとがあり、転写部にベルトを使用した構成をとるものが多い。
これらの直接転写方式のもの及び間接転写方式のものは、いずれも、各色の画像を転写ベルト4、7上の異なる位置で転写するため、各感光体の間隔に応じた遅延量をもって各色の画像データを各画像形成手段1K、1M、1C、1Yに出力する。このため、転写ベルト4、7の移動速度が一定でない場合には各色の画像を転写する転写位置にずれが生じ、結果的に形成された画像に色ずれが発生してしまうことになる。このため、タンデム型の電子写真装置は、転写ベルトの速度を常に一定になるように高精度に制御する必要がある。
しかし、ここで使用する転写ベルト4、7は、その構成上均一の厚みを実現することが困難で、特に長手方向(進行方向)に厚みの偏差をもちやすい。転写ベルト4、7の厚みが均一でない場合には、転写ベルト4、7を駆動する駆動軸の回転速度を一定に制御しても、転写ベルト4、7の表面速度に周期的な速度変動が発生してしまう。このため、タンデム型のプリンタでは、各色の画像を転写する転写位置にずれが生じ、結果的に形成された画像に色ずれが発生しやすくなるという問題がある。
転写ベルトの1回転周期に同期した速度変動を補正するには、あらかじめ転写ベルトの1周期分の厚み偏差や速度変動を測定しておき、その情報に基づいて転写ベルトの駆動軸の回転速度または各色の書き込みタイミングを補正することで、転写ベルトの速度変動を低減させることが考えられる。しかし、転写ベルトの速度補正を行う場合は、転写ベルトを駆動している位置が転写ベルトのどの位置
であるかがわかっていないと転写ベルトの速度補正を行うことができないため、図9に示すように転写ベルト4、7上に基準点を示すホームポジションマーク11を付けておき、このマーク11を図10に示すようにセンサ12で検出することで転写ベルト4、7のホームポジション(以下HPという)を検知できるようにすることが考えられている。
画像を形成する場合は、転写ベルト4、7の走行を開始した後、センサ12でマーク11の検出処理を開始し、センサ12が転写ベルト4、7上のマーク11を検出したところから、あらかじめ用意しておいた速度補正用データに基づいて転写ベルトの速度補正制御を開始することで、転写ベルトの速度制御を行うことが可能になる(例えば特許文献3参照)。
特許文献1には、複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段により形成された各画像を転写位置にて転写するよう記録体を載置して搬送する無端移動体と、前記無端移動体上の前記記録体の載置位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出出力に基づいて前記複数の画像形成手段の画像形成タイミングを補正する補正手段とを備える画像形成装置が記載されている。
特許文献2には、搬送ベルトに沿って複数個配置された像担持体を含む電子プロセス部によってそれぞれ形成された画像を前記搬送ベルトによって搬送される記録媒体上に順次重ね合わせて転写することにより前記記録媒体上にカラー画像を得るカラー画像形成装置であって、前記搬送ベルトを照射する発光素子と、前記搬送ベルトを透過若しくは反射した光が通過するスリットと、該スリットを通過した光を受光する受光素子、該受光素子からの信号を処理する手段を有する位置ずれ量検出パターンのずれ量検出手段と、前記各電子プロセス部を作動させて前記搬送ベルト上に、前記位置ずれ量検出パターンとして同一の電子プロセス部により同色同形状の2つのトナーマークからなるトナーマーク対を複数対、この対となる一方のトナーマークと他方のトナーマークとが前記像担持体の半周長分の間隔をおき、かつ、前記複数対のトナーマーク対のうち隣接するトナーマーク対は所定距離(以下、マークピッチという。)離れた位置に形成することを目標にして、前記スリットに合わせた形状で各色について形成するパターン形成手段とを有し、前記パターン形成手段により形成したトナーマークを前記ずれ量検出手段により検出して、電子プロセス部によってそれぞれ形成された画像間のずれ量を検出するカラー画像形成装置において、前記複数のトナーマーク対中、所定の基準色により形成するトナーマーク対を構成する2つのトナーマークのうち最初に形成されるトナーマーク(以下、基準マークという)に着目したとき、この基準マークを形成した像担持体についての1周長の距離だけ離れた位置を目標にして補正用のトナーマーク(以下、補正マークという)を形成し、この補正マークについても、前記ずれ量検出手段による検出対象としたことを特徴とするカラー画像形成装置が記載されている。
特開2001―51479号公報 特開平11―249380号公報 特開平8−328443号公報(第5頁、段落0037、第5図)
タンデム型のプリンタでは、構造上転写ベルト4、7の周長が長くなるため、転写ベルト4、7の停止位置によっては、画像形成処理の開始により転写ベルト4、7の回転を再開した後にセンサ12が転写ベルト4、7上のマーク11を検出するまでの時間が長くなり、結果的に画像形成までの時間が遅くなるという問題がある。
画像形成処理の開始により転写ベルト4、7の回転を再開した後にセンサ12が転写ベルト4、7上のマーク11を検出するまでの時間を短くするには、転写ベルト4、7が停止する時に転写ベルト4、7上のマーク11をセンサ12で検出し、その検出信号により常にセンサ12の直前にマーク11が来るように転写ベルト4、7を停止させることも考えられる。しかし、この方法では、必要以上に転写ベルトを回転させるために転写ベルトの寿命が短くなるという問題がある。また、画像形成中にカバーオープンやジャム等で機械が停止した場合には、転写ベルトの停止位置を所定の位置にすることはできないという問題がある。
そこで、転写ベルトの停止位置によらず、画像形成処理の開始からできるだけ短時間で現在の転写ベルトの相対位置を検出して転写ベルトの速度制御を行えるようにすることが望まれる。
本発明は、ベルトの速度制御までに要する時間を短縮することができるベルト駆動装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、ベルトの速度制御に要する時間を短縮することができて最初の画像形成の時間を短縮することができる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、請求項1に係る発明は、ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルトの1周分についてあらかじめ記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで前記ベルトの速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルトを周長方向に分割した一定数の領域にそれぞれ形成された、前記周長方向に幅の異なるマークと、前記ベルト上の前記マークを検出するセンサとを備え、このセンサを前記マークが通過する時間から前記ベルトの位置を検出し、この検出位置に応じた前記ベルトの速度補正制御を行うものである。
請求項2に係る発明は、ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルトの1周分についてあらかじめ記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで、前記ベルトの速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルトを周長方向に分割した一定数の領域にそれぞれ形成された、領域を示す数のラインからなるマークと、前記ベルト上の前記マークを検出するセンサとを備え、このセンサの検出信号から前記領域内のマークのライン数を計数することで前記ベルトの位置を検出し、この検出位置に応じた前記ベルトの速度補正制御を行うものである。
請求項3に係る発明は、ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルトの1周分についてあらかじめ記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで、前記ベルトの速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルトを周長方向に分割した一定数の領域にそれぞれ形成された、主走査方向に幅の異なる線状のマークと、前記ベルト上の前記マークを検出するセンサとを備え、前記センサからの検出値と設定値の比較を行うことにより前記ベルトの位置を検出し、この検出位置に応じた前記ベルトの速度補正制御を行うものである。
請求項4に係る発明は、請求項3記載のベルト駆動装置において、前記領域毎に前記ベルト上に形成された前記マークのパターンを、前記ベルトの進行方向に対して垂直な方向の細線によるパターンを組み合わせたパターンとしたものである。
請求項5に係る発明は、ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルトの1周分についてあらかじめ記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで、前記ベルトの速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルト上の前記マークを検出する複数のセンサを備え、この複数のセンサのいずれかが前記マークを検出することで前記ベルトの位置を検出し、この検出位置に応じた前記ベルトの速度補正制御を行うものである。
請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれか1つに記載のベルト駆動装置を備えたものである。
請求項7に係る発明は、ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルト1周分についてあらかじめ固定メモリに記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルト上に設けたホームポジションマークと、該ホームポジションマークを検出する検出手段と、前記ベルトの移動量に関連する変化量を計測する計測手段と、ベルト停止位置の位置情報を記憶する一時記憶メモリとを有し、前記ホームポジションマークを前記検出手段により検出してから前記ベルトが停止するまでの前記変化量を前記計測手段により計測することで前記ベルトの停止位置を算出し、算出した位置情報により前記一時記憶メモリの位置情報を更新し、次回起動時には該記憶した位置情報に応じて前記ベルトの速度制御を行うものである。
請求項8に係る発明は、請求項7に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段は、前記ベルト駆動装置が動作中、常時前記変化量を計測しており、前記検出手段が前記ホームポジションを検出する度に、前記変化量をクリアするものである。
請求項9に係る発明は、請求項7または8に記載のベルト駆動装置において、前記変化量は時間であるものである。
請求項10に係る発明は、請求項9に記載のベルト駆動装置において、次回起動時には、開始時から前記検出手段が前記ホームポジションマークを検出するまでの実時間を前記計測手段で計測し、該実時間から逆算した推定ベルト停止位置と前記記憶した記憶ベルト停止位置との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始するものである。
請求項11に係る発明は、請求項9に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段が計測した時間も記憶時間として記憶し、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまでの実時間を前記計測手段で計測し、該実時間と、前記記憶時間から算出した前記ホームポジションマークを検出するまでにかかる筈の予測時間との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始するものである。
請求項12に係る発明は、請求項9に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段が計測した時間を用い、次に前記ホームポジションマークを検出するまでにかかる筈の予測時間を算出して記憶し、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまでの実時間を前記計測手段で計測し、該実時間と、前記記憶した予測時間との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始するものである。
請求項13に係る発明は、請求項7または8に記載のベルト駆動装置において、前記変化量は、前記ベルトを駆動するモータに与えるパルス数であるものである。
請求項14に係る発明は、請求項13に記載のベルト駆動装置において、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまでにモータに与えた実パルス数を前記計測手段で計測し、該実パルス数から逆算した推定ベルト停止位置と前記記憶したベルト停止位置との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始するものである。
請求項15に係る発明は、請求項13に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段が前記ホームポジションマークを検出してからベルト停止までに計測したパルス数も記憶パルス数として記憶し、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまで前記モータに与えた実パルス数を前記計測手段で計測し、該実パルス数と、前回ベルト停止時に記憶した記憶パルス数から算出した前記ホームポジションマークを検出するまでにかかる筈の予測パルス数との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始するものである。
請求項16に係る発明は、請求項13に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段が前記ホームポジションマークを検出してからベルト停止までに計測したパルス数を用い、次に前記ホームポジションマークを検出するまでに前記モータに与える筈の予測パルス数を算出して記憶し、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまでに前記モータに与えた実パルス数を前記計測手段で計測し、該実パルス数と、前記記憶した予測パルス数との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始するものである。
請求項17に係る発明は、請求項7ないし16のいずれか1つに記載のベルト駆動装置において、ベルト停止命令が出たとき、時間、もしくはパルス数のいずれかによってその都度設定する遅延量に従ったモータ駆動を行って後、所定の停止動作を行うものである。
請求項18に係る発明は、請求項17に記載のベルト駆動装置において、前記その都度設定する遅延量は、前記ベルトの特定の移動距離に対応する値を毎回増加させることにより設定されるものであるものである。
請求項19に係る発明は、請求項17に記載のベルト駆動装置において、前記遅延量は、乱数発生器等により無作為に設定されるものである。
請求項20に係る発明は、請求項18または19に記載のベルト駆動装置において、前記遅延量は、前記ベルトの1周分の距離に対応する値を超えないように設定されるものである。
請求項21に係る発明は、請求項7ないし20のいずれか1つに記載のベルト駆動装置を用いたものである。
請求項22に係る発明は、請求項21に記載の画像形成装置において、前記ベルトは転写紙搬送ベルトであるものである。
請求項23に係る発明は、請求項21に記載の画像形成装置において、前記ベルトは中間転写ベルトであるものである。
本発明によれば、ベルトの速度制御までに要する時間を短縮することができる。
さらに、ベルトの速度制御に要する時間を短縮することができて最初の画像形成の時間を短縮することができる画像形成装置を提供できる。
図1は本発明の実施形態1を示す。この実施形態1は、画像形成装置としてのプリンタの一形態であり、電子写真装置であるタンデム型カラープリンタである。このカラープリンタは、複数の画像形成手段としての作像ユニット13K、13M、13C、13Yで形成した各色の画像を、搬送装置14によって搬送される転写材としての用紙上に順次に重ね合わせて転写することにより、用紙上にカラー画像を形成する直接転写方式の構成のものである。
作像ユニット13K、13M、13C、13Yは、それぞれ像担持体としてのドラム状感光体(感光体ドラム)15K、15M、15C、15Yのまわりに、図示しない帯電装置、露光手段としての書き込みユニット16K、16M、16C、16Y、現像器17K、17M、17C、17Y、図示しないクリーニング装置などが配置されて構成される。搬送装置14は、無端状の転写ベルト18と、この転写ベルト18が掛け渡された駆動ローラ19および従動ローラ20とで構成され、駆動ローラ19の軸に連結された転写ベルト駆動用モータにより駆動ローラ19が駆動されて転写ベルト18が回転する。上記転写ベルト駆動用モータは制御部21により転写ベルト18が一定の速度で回転するように制御される。転写部は、転写ベルト18と、転写ベルト18を介して感光体ドラム15K、15M、15C、15Yと対向する転写ローラ22K、22M、22C、22Yとで構成され、転写ローラ22K、22M、22C、22Yは図示しない電源から転写バイアスが印加される。
本実施形態1において用紙上にカラー画像を形成する手順を図1に基づいて説明する。
まず、画像データは、制御部21でシアン(以下Cという)、マゼンタ(以下Mという)、イエロー(以下Yという)、ブラック(以下Kという)の各色の画像データに分解されて書き込み用の各色のデータに変換され、露光手段としての書き込みユニット16K、16M、16C、16Yに送られる。書き込みユニット16K、16M、16C、16Yは、制御部21からのC,M,Y,Kの各色の画像データをレーザ光等の光信号に変換し、この光信号で感光体ドラム15K、15M、15C、15Yを露光する。
感光体ドラム15K、15M、15C、15Yは、それぞれ図示しない駆動部により回転駆動されて帯電装置により一様に帯電され、書き込みユニット16K、16M、16C、16Yからのレーザ光等の光信号で露光されてC,M,Y,Kの各色の画像データに応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム15K、15M、15C、15Y上の静電潜像は、それぞれ現像器17K、17M、17C、17Yにより、C,M,Y,Kの各色のトナーで現像されてC,M,Y,Kの各色のトナー像となる。
一方、転写材としての用紙が図示しない給紙部からレジストローラ23を介して転写ベルト18へ給紙される。この用紙は、転写ベルト18により搬送され、図示しない電源から転写ローラ22K、22M、22C、22Yを介して転写ベルト18に転写バイアスが印加されることにより感光体ドラム15K、15M、15C、15Y上の各色のトナー像が順次に重ね合わせて転写されてカラー画像が形成された後に、定着部24でカラー画像が定着されて外部へ排出される。感光体ドラム15K、15M、15C、15Yはトナー像転写後に図示しないクリーニング装置により残留トナーが除去されて次の画像形成に備える。
駆動ローラ19が転写ベルト駆動用モータにより駆動されて転写ベルト18が回転し、その転写ベルト駆動用モータは制御部21により転写ベルト18が一定の速度で回転するように制御される。しかし、転写ベルト18の厚みが均一でない場合、転写ベルト18の表面速度に周期的な速度変動が発生してしまう。そこで、本実施形態1では、転写ベルト18の位置情報と転写ベルト18の速度変動の関係を転写ベルト18の1周分についてあらかじめ記憶手段に記憶しておき、この関係に基づいて転写ベルト18の駆動速度を補正することで転写ベルト18の速度変動量を低減し、かつ、転写ベルト18を周長方向(進行方向)に分割した一定数の領域にそれぞれ形成された、周長方向に幅の異なるマークと、転写ベルト18上のマークを検出するセンサとを設け、このセンサをマークが通過する時間から転写ベルト18の位置を検出し、この検出位置に応じた転写ベルト18の速度補正制御を行う。
図2は転写ベルト18の両端部を重合させて無端状に形成する前の状態を示す。転写ベルト18は長手方向(周長方向、つまり進行方向)に複数の領域、例えば8つの領域a1〜a8に分割し、これらの領域a1〜a8内の表面にそれぞれ周長方向に異なる長さを有するラインからなるマークM1〜M8を形成する。このマークa1〜a8は、転写ベルト18の表面における作像領域(搬送する用紙におけるトナー像が転写される作像領域に対応する領域)の外に形成し、各領域a1〜a8内に転写ベルト18の進行方向全体にわたって形成する。
図3は本実施形態1の動作フローを示す。
制御部21は、画像形成(印刷)開始要求が発生すると(ステップA1)、まず、転写ベルト駆動用モータを駆動して一定の速度で転写ベルト18をその分割した1領域分の長さだけ回転させた(ステップA2)後に停止させる(ステップA4)。転写ベルト18の回転と同時に、図示しないマーク検出センサとしてのHPセンサが転写ベルト18上のマークM1〜M8のパターン(ラインパターン)を検出する(ステップA3)。
HPセンサは転写ベルト18上のマークM1〜M8を所定の定位置で検出し得るように配置される。転写ベルト18上のマークM1〜M8のパターンは、図2に示すように、各領域a1〜a8毎に転写ベルト18の周長方向(進行方向)に幅が異なるように作成しており、制御部21はHPセンサの出力信号から転写ベルト18の回転中にHPセンサを通過したマークM1〜M8のパターンの幅を検出することで、HPセンサを転写ベルト18のどの領域が通過したかを判別する。
実際には、制御部21は、マークM1〜M8のパターンの検出では、HPセンサの出力信号をコンパレータで2値化し、その2値化した信号のエッジの間隔の時間をタイマーで計数することでマークM1〜M8の幅(ライン幅)を求める処理を行う(ステップA5)。制御部21は、その求めたライン幅から、現在のHPセンサの位置が8分割した転写ベルト18のどの領域にあったかを判別し、その判別した領域の速度補正用データを起点として速度補正制御用データを転写ベルト18の1周分、記憶手段としてのメモリから読み込む(ステップA6)。
このメモリには、転写ベルト18の位置情報と転写ベルト18の速度変動(速度補正用データ)との関係を転写ベルト18の1周分についてあらかじめ記憶してある。制御部21は、メモリから読み込んだ速度補正用データに基づいて転写ベルト駆動用モータの速度制御による転写ベルト18の速度制御を開始し(ステップA7)、本実施形態1の各部を制御して上述のように画像出力(画像形成)を行わせる(ステップA8)。
転写ベルト18の1回転周期に同期した速度変動の補正制御は、以下に示すようにして行う。
あらかじめ転写ベルト18の基準位置からの1周期分の厚み偏差または速度変動を測定しておき、その情報を本装置内の記憶手段としてのメモリに保存しておく。転写ベルト18の厚み偏差または速度変動については本装置の組み立て時に、高精度の測定器を使用して測定を行い、その結果を本装置内のメモリに速度補正用データとして保存しておく。
この速度補正用データは、転写ベルト18の分割したそれぞれの領域a1〜a8の位置に対応付けられたデータであり、任意の領域の速度補正用データをメモリから読み出すことが可能となっている。
制御部21は、転写ベルト18の駆動時には、上記の速度補正用データに基づいて転写ベルト18の駆動軸の回転速度(または書き込みユニット16K、16M、16C、16Yによる各色の画像データ書き込みタイミング)を転写ベルト18の速度変動がキャンセルされるように制御することで、転写ベルト18の速度変動を低減させる処理を行う。
また、マーク検出用のHPセンサについては、転写ベルト18の表面の作像領域外にマークM1〜M8を形成しておき、図4に示すように転写ベルト18の表面に対向した定位置の反射型センサ25でマークM1〜M8を検出する方式で説明したが、図5に示すように転写ベルト18の裏面に各領域a1〜a8毎にマークM1〜M8をそれぞれ形成しておき、転写ベルト18の裏面に対向した定位置の反射型センサ25でマークM1〜M8を検出する構成としてもよい。反射型センサ25は発光部25a及び受光部25bを有し、発光部25aから転写ベルト18のマークM1〜M8が設けられている端部へ光を照射してその反射光を受光部25bで受光する。
また、転写ベルト18が透明の素材である場合には、図6に示すようにマーク検出用のHPセンサを構成する発光部25aと受光部25bを転写ベルト18を挟むように配置し、発光部26から射出されて転写ベルト18のマークM1〜M8が設けられた部分を透過した光を受光部27で受光してマークM1〜M8の検出を行う構成としてもよい。
この実施形態1によれば、転写ベルト18を周長方向に分割した一定数の領域a1〜a8にそれぞれ形成された、前記周長方向に幅の異なるマークM1〜M8と、転写ベルト18上のマークM1〜M8を検出するセンサ25とを備え、このセンサ25をマークM1〜M8が通過する時間から転写ベルト18の位置を検出し、この検出位置に応じた転写ベルト18の速度補正制御を行うので、転写ベルト18の走行を開始し転写ベルト18の一部分の領域のみについて転写ベルト18表面のマークをセンサ25で検出することで、その検出箇所の転写ベルト18全体に対する相対位置を検出することが可能になる。これにより、転写ベルト18の停止位置によらず、転写ベルト18の停止位置がどの位置であっても短時間で現在の転写ベルト18の相対位置を検出して転写ベルト18の速度補正制御を開始することで、転写ベルト18の速度制御開始までに要する時間を短縮することが可能となり、最初の画像形成の時間を短縮した画像形成装置を実現できる。
図11は本発明の実施形態2における転写ベルトの構成を示す。この実施形態2では、上記実施形態1において、転写ベルト18の分割された各領域a1〜a8内には、図12に示すようにそれぞれ領域を示す数のライン(転写ベルト18の進行方向に垂直なライン)からなるマークM9〜M16が形成される。マークM9〜M16は、転写ベルト18の表面の作像領域外に形成され、各領域a1〜a8内に転写ベルト18の進行方向全体にわたって形成される。
図13は本実施形態2の動作フローを示す。
制御部21は、画像形成(印刷)開始要求が発生すると(ステップB1)、まず、転写ベルト駆動用モータを駆動して一定の速度で転写ベルト18をその分割した1領域分の長さだけ回転させた(ステップB2)後に停止させる(ステップB4)。転写ベルト18の回転と同時に、HPセンサ25が転写ベルト18上のラインからなるマークM9〜M16のパターン(ラインパターン)を検出し、制御部21はHPセンサ25の出力信号に基づき転写ベルト18の回転中にHPセンサ25を通過したラインの数(マーク毎に異なる)を計数してマークを検出する(ステップB3)。
制御部21は、ラインの計数では、HPセンサ25の出力信号をコンパレータで2値化し、その2値化した信号のエッジの数を計数することでラインの数を求める。制御部21は、その求めたライン数から、現在のHPセンサ25の位置が転写ベルト18の8分割した領域a1〜a8のうちのどの領域にあったかを判別し、その判別した領域の速度補正用データを起点として速度補正用データを転写ベルト18の1周分、メモリから読み込む(ステップB5)。制御部21は、そのメモリから読み込んだ速度補正用データに基づいて転写ベルト駆動用モータの速度制御による転写ベルト18の速度制御を開始し(ステップB6)、本実施形態1の各部を制御して上述のように画像出力(画像形成)を行わせる(ステップB7)。
この実施形態2によれば、転写ベルト18を周長方向に分割した一定数の領域a1〜a8にそれぞれ形成された、領域を示す数のラインからなるマークM9〜M16と、転写ベルト18上のマークM9〜M16を検出するセンサ25とを備え、このセンサ25の検出信号から上記領域内のマークのライン数を計数することで転写ベルト18の位置を検出し、この検出位置に応じた転写ベルト18の速度補正制御を行うので、転写ベルト18の走行を開始して転写ベルト18の一部分の領域のみについて転写ベルト18表面のマークをセンサ25で検出することで、その検出箇所の転写ベルト18全体に対する相対位置を検出することが可能になる。これにより、転写ベルト18の停止位置によらず、転写ベルト18の停止位置がどの位置であっても短時間で現在の転写ベルト18の相対位置を検出して転写ベルト18の速度補正制御を開始することで、転写ベルト18の速度制御開始までに要する時間を短縮することが可能となり、最初の画像形成の時間を短縮した画像形成装置を実現できる。
図14は本発明の実施形態3における転写ベルトの構成を示す。この実施形態3では、上記実施形態1において、転写ベルト18の8分割された各領域a1〜a8の表面には、図14に示すように、転写ベルト18の進行方向に対して垂直な主走査方向に幅の異なる線状のマークM17〜M24をパターンとして形成する。マークM17〜M24は、転写ベルト18の表面の作像領域外に形成され、各領域a1〜a8内に転写ベルト18の進行方向全体にわたって形成される。
図15は本実施形態3の動作フローを示す。
制御部21は、画像形成開始要求が発生すると(ステップC1)、HPセンサ25に転写ベルト18上のマークM17〜M24の測定を行わせ、HPセンサ25の値を読み込む(ステップC2)。制御部21は、HPセンサ25の出力値をA/Dコンバータでデジタル値に変換して数値化し、この値をあらかじめ設定したスレッシュ値と比較して、現在のHPセンサ25の位置が転写ベルト18の8分割した領域a1〜a8のうちのどの領域にあるかを判別し、その判別した領域の速度補正用データを起点として速度補正用データを転写ベルト18の1周分メモリから読み込む(ステップC3)。制御部21は、そのメモリから読み込んだ速度補正用データに基づいて転写ベルト駆動用モータの速度制御による転写ベルト18の速度制御を開始し(ステップC4)、本実施形態1の各部を制御して上述のように画像出力(画像形成)を行わせる(ステップC5)。
この実施形態3によれば、転写ベルト18を周長方向に分割した一定数の領域a1〜a8にそれぞれ形成された、主走査方向に幅の異なる線状のマークM17〜M24と、転写ベルト18上のマークM17〜M24を検出するセンサ25とを備え、センサ25からの検出値と設定値の比較を行うことにより転写ベルト18の位置を検出し、この検出位置に応じた転写ベルト18の速度補正制御を行うので、転写ベルトを駆動すること無しで、転写ベルトのセンサで検出される検出箇所の転写ベルト全体に対する相対位置を検出することが可能になる。これにより、転写ベルト18の速度制御開始までに要する時間を短縮することが可能となり、最初の画像形成の時間を短縮した画像形成装置を実現できる。
図16は本発明の実施形態4における転写ベルトの構成を示す。この実施形態4では、上記実施形態1において、転写ベルト18の8分割された各領域a1〜a8の表面には、図17にも示すように、転写ベルト18の進行方向に対して垂直な主走査方向に複数の細線のラインを平行に配列して構成されたマークM25〜M32がパターンとして形成される。このマークM25〜M32は、各領域a1〜a8毎にラインの数が異なり、転写ベルト18の表面の作像領域外に形成され、各領域a1〜a8内に転写ベルト18の進行方向全体にわたって形成される。
図18は本実施形態4の動作フローを示す。
制御部21は、画像形成開始要求(D1)が発生すると、HPセンサ25に転写ベルト18上のマークM26〜M33の測定を行わせ、HPセンサ25の値を読み込む(ステップD2)。制御部21は、HPセンサ25の出力値をA/Dコンバータでデジタル値に変換して数値化し、この値をあらかじめ設定したスレッシュ値と比較して、現在のHPセンサ25の位置が転写ベルト18の8分割した領域a1〜a8のうちのどの領域にあるかを判別し、その判別した領域の速度補正用データを起点として速度補正用データをメモリから読み込む(ステップD3)。制御部21は、そのメモリから読み込んだ速度補正用データに基づいて転写ベルト駆動用モータの速度制御による転写ベルト18の速度制御を開始し(ステップD4)、本実施形態1の各部を制御して上述のように画像出力(画像形成)を行わせる(ステップD5)。
この実施形態4によれば、転写ベルト18上に領域a1〜a8毎に形成されるマークM26〜M33のパターンを、転写ベルト18の進行方向に対して垂直な方向の細線によるパターンを組み合わせたパターンとしたので、転写ベルト18を駆動すること無しで、転写ベルトのセンサで検出される検出箇所の転写ベルト全体に対する相対位置を検出することが可能になる。これにより、転写ベルトの速度制御開始までに要する時間を短縮することが可能となり、最初の画像形成の時間を短縮した画像形成装置を実現できる。さらに、転写ベルトの位置が転写ベルトの寄り等で主走査方向に変動してもセンサの検出値の変動量が少ないため、誤検出の可能性が低くなり、より安定してマークを検出することが可能になる。
図19及び図20は本発明の実施形態5及び実施形態6の一部をそれぞれ示す。これらの実施形態5、6では、上記実施形態1において、転写ベルト18に対して複数個、例えば2個のHPセンサ34、35が転写ベルト18の周長方向(回転方向)へ転写ベルト18の半周分ずらして配置され、マークの検出に要する時間を短縮することができる。実施形態5では、図19に示すように、2つのセンサ34、35は転写ベルト18表面のマーク36を異なる2つの位置でそれぞれ検出するように配置される。マーク36は、転写ベルト18の表面の作像領域外に形成される。
画像を出力する場合には、制御部21は、転写ベルト駆動用モータを駆動して一定の速度で転写ベルト18の走行を開始させた後、2つのセンサ34、35にマーク36を検出させる処理を開始する。制御部21は、センサ34、35の出力信号に基づいてセンサ34がセンサ35より先にマーク36を検出した時にメモリから速度補正用データを読み込んでこの速度補正用データに基づいて転写ベルト駆動用モータの速度制御による転写ベルト18の速度制御を開始する。
また、制御部21は、センサ34、35の出力信号に基づいてセンサ35がセンサ34より先にマーク36を検出した時にメモリから速度補正用データを読み込んで転写ベルト18の基準位置よりも半周分ずらしたところの速度補正用データを初期値として速度補正用データに基づく転写ベルト駆動用モータの速度制御による転写ベルト18の速度制御を開始する。
センサが1つである場合には、転写ベルト18上のマーク36がセンサを通過するまでに、もっとも時間がかかる場合ではセンサが転写ベルト18をほぼ1周する時間が必要があるが、2つのセンサ34、35を配置した場合には、センサがマーク36を検出する時間の最大値を1/2に短縮することが可能になる。
実施形態6では、図20に示すように、2つのセンサ34、35が転写ベルト18の作像領域外の両端部に対向して配置される。転写ベルト18の表面には、図21にも示すように、センサ34、35を通過する両端部であって転写ベルト18の周長方向(進行方向)へ転写ベルト18上の1/2周期分ずれた位置に2つのマーク37、38をそれぞれ作成しておく。マーク37、38は、転写ベルト18の表面の作像領域外に形成される。
画像を出力する場合には、制御部21は、転写ベルト駆動用モータを駆動して一定の速度で転写ベルト18の走行を開始させた後、2つのセンサ34、35にマーク37、38を検出させる処理を開始する。制御部21は、センサ34、35の出力信号に基づいてセンサ34がセンサ35のマーク38検出より先にマーク37を検出した時にメモリから速度補正用データを読み込んでこの速度補正用データに基づいて転写ベルト駆動用モータの速度制御による転写ベルト18の速度制御を開始する。
また、制御部21は、センサ34、35の出力信号に基づいてセンサ35がセンサ34のマーク37検出より先にマーク38を検出した時にメモリから速度補正用データを読み込んで転写ベルト18の基準位置より半周分ずらしたところの速度補正用データを初期値として速度補正用データに基づく転写ベルト駆動用モータの速度制御による転写ベルト18の速度制御を開始する。
センサが1つである場合には、転写ベルト18上のマークがセンサを通過するまでに、最も時間がかかる場合ではセンサが転写ベルト18をほぼ1周する時間が必要であるが、2つのセンサ34、35を配置した場合には、センサがマークを検出する時間の最大値を1/2に短縮することが可能になる。
上記実施形態5、6によれば、転写ベルト18上のマーク36〜38を検出する複数のセンサ34、35を備え、この複数のセンサ34、35のいずれかがマーク36〜38を検出することで転写ベルト18の位置を検出し、この検出位置に応じた転写ベルト18の速度補正制御を行うので、検出箇所の転写ベルト全体に対する相対位置を短時間で検出することが可能になる。これにより、転写ベルトの速度制御開始までに要する時間を短縮することが可能となり、最初の画像形成の時間を短縮した画像形成装置を実現できる。
図22は本発明の実施形態7におけるモータ制御装置の構成を示す。この実施形態7では、上記実施形態1において、転写ベルト18には図9に示すものと同様に基準点を示すホームポジションマーク11を付けておき、このマーク11を図10に示すものと同様にセンサ12で検出することで転写ベルト18のホームポジション(以下HPという)を検知するように構成されている。センサ12は、図4〜図6に示すようなセンサ25が用いられる。
つまり、この実施形態7では、図4に示すように転写ベルト18の表面に対向した定位置の反射型センサ25でHPマーク11を検出する方式、図5に示すように転写ベルト18の裏面にHPマーク11を形成しておき、転写ベルト18の裏面に対向した定位置の反射型センサ25でHPマーク11を検出する方式、転写ベルト18が透明の素材である場合には図6に示すようにマーク検出用のHPセンサを構成する発光部25aと受光部25bを転写ベルト18を挟むように配置し、発光部26から射出されて転写ベルト18のマーク11が設けられた部分を透過した光を受光部27で受光してマーク11の検出を行う方式などが採用される。
図22において、符号12はHPセンサ、101はRAM、102はカウンタ、103はROM、104はCPU、105はモータ制御部、106はモータドライバ、107は転写ベルト駆動用モータをそれぞれ示す。
HPセンサ12は、ベルト18上のHPマーク11を検出する検出手段であり、例えば、HP11からの反射光を検出する反射型センサが使える。カウンタ102は、HPセンサ12の出力時(HPマーク11検出時)からの経過時間、または転写ベルト駆動用モータへの駆動パルス数を計測する計測手段である。RAM101は、ベルト18の停止位置の情報等を記憶しておくメモリである。ROM103は、一連の制御を行うためのプログラムを格納する不揮発性メモリで、ベルト18の厚み偏差または速度変動の情報もここに記憶しておく。モータ制御部105は、ベルト18の厚み偏差または速度変動の情報に基づいて転写ベルト駆動用モータを制御する。モータドライバ106は転写ベルト駆動用モータ107を駆動するためのドライバであり、モータ107はベルト18の駆動軸を駆動する。
駆動ローラ19はローラ軸に連結された転写ベルト駆動用モータ107で駆動されている。モータ制御部105は、あらかじめ測定しておいたベルト18の1周期分の厚み偏差または速度変動の情報に基づいてモータドライバ106を介して転写ベルト駆動用モータ107の回転速度を制御してベルト18の駆動軸の回転速度を制御することで、転写ベルト18の表面の速度が一定速度で動作するよう制御している。
実際には駆動ローラ19の駆動軸に連結された転写ベルト駆動用モータ107としてのステッピングモータに与えるパルスの周波数を、ベルト18を周長方向に分割したそれぞれの位置に応じて増減することでベルト18の速度を変化させ、ベルト18の表面速度が一定になるように制御する。ベルト18の1回転周期に同期した速度変動を補正する際には、印刷開始時に転写ベルト18を回転させて、HPマーク11がHPセンサ12を通過したことを検出し、そのベルト18の位置を起点としてベルト18の速度制御処理をおこなう。
本実施形態7では、転写ベルト18として、直接転写方式のプリンタの用紙搬送ベルトで説明したが、図8に示すように一度転写ベルト7上に各色の画像を重ね合わせて転写してその画像を2次転写部8で用紙に一度に転写を行う間接転写方式のプリンタの中間転写ベルトについても本発明を同様に適用することができる。
図23は本実施形態7の動作を説明するためのフローチャートであり、図3は本実施形態7のカウンタの動作を説明するためのタイミングチャートである。
以下図23のフローチャートに従って本実施形態7の動作を説明する。
CPU104は、印刷開始要求(ステップE1)が発生すると、前回停止時に記憶しておいたベルト18の停止位置情報を一時記憶メモリであるRAM101から読み込み(ステップE2)、固定メモリであるROM103から速度補正制御用データを読み込む(ステップE3)。
速度補正制御用のベルトの厚み偏差または速度変動の情報は、装置の組み立て時に、ベルト18の基準位置からの1周期分、高精度の測定器を使用して測定をおこない、その結果を装置内のROM103に保存しておくものとする。この速度補正制御用データは、ベルト18の分割したそれぞれの領域の位置に対応付けられており、任意の領域のデータを読み出すことが可能となっている。
CPU104は、ROM103内の停止位置情報と速度補正制御用データのテーブルから、現在の駆動ローラ19上に位置する領域を求めて、その領域を起点として速度補正制御用データを使用してモータ107の速度制御をモータ制御部105に開始させる(ステップE4)。
モータ制御部105は、上記の速度補正制御用データに基づいてモータ107の速度制御を行うこてにより転写ベルト51の駆動軸の回転速度を制御する。この場合、モータ制御部105は、転写ベルト51の速度変動がキャンセルされるようにモータ107の速度を制御することで、転写ベルト51の速度変動を低減させる処理を行うものとする。
CPU104は、速度補正制御用データに基づいて転写ベルト51の速度制御を開始させた後、上述のように画像出力処理(画像形成処理)を開始させる(ステップE5)。画像出力が終了すると、検出手段12の検出信号からHPマーク11の検出を行い(ステップE7)、検出手段12がHPマーク11を検出した時点から計測手段102に時間計測を開始させ(ステップE8)、ベルト18が停止した段階(ステップE9)で計測手段102の時間計測を終了させる(ステップE10)。計測手段102による時間の計測は、CPU104で内部発生するクロックを用い、転写ベルト18の1周分の基準クロック数を計測できるカウンタ102を使用して計測するものとする。すなわち、計測手段であるカウンタ102は、図3に示すようにシステム内部の基準クロックを使用してHPセンサ12の出力時からのパルス数を計測し、転写ベルト18の停止時点でのカウント値を出力することで、HPセンサ12のHPマーク11検出時から転写ベルト18の停止時点までの経過時間を計測する。CPU104は、転写ベルト18が1回転し、次のHPセンサ12の出力がなされた時にカウンタ102の値をクリアし、再度時間計測を開始させる。
本フローチャートではHPマーク11の検出(ステップE7)からベルト18の停止までの時間の計測(ステップE10)は、印刷終了後に行う形で説明したが、HPセンサ12によるHPマーク11の検出とその後の時間の計測は、モータ107の速度制御を開始した時点から常に実施する構成としてもよい。その場合は印刷が終了してモータ駆動装置に停止命令が出たら、次のHPマーク11の検出を待たずに、直ちにベルト18停止動作に入ることができ、ベルト18の停止までの時間も短縮することができる。
カウンタ102で測定したHPマーク11検出から転写ベルト18の停止までの時間はteとする。CPU104は、転写ベルト18の1周分の時間(転写ベルト18が1回転する時間)Tに対するteの比率を計算し、ベルト18の停止位置がベルト18全周に対してHPマーク11からどの位離れたどの位置にあるかを算出し(ステップE11)、その算出位置により、RAM101に入れてある転写ベルト18の停止位置の情報を更新して(ステップE12)終了する(ステップE13)。これらの動作を初めて行うときは、過去の転写ベルト18停止位置情報がRAM101に記憶されていないので、転写ベルト18の停止位置の情報を単にRAM101に記憶するだけであるが、以後は必ず過去の停止位置の情報がRAM101に存在するので、初回の記憶のみの場合も含めて情報の更新と呼ぶことにする。以下の他の実施例についても同様とする。
比率の計算をするとき、モータ107の立ち上がり時や転写ベルト18の停止時の過渡的な遅れ分も考慮すると、なお精度が高くなる。
CPU104は、次回のモータ107の起動時には、この更新された停止位置の情報に基づいて、RAM101から速度補正制御用データの読み込みをおこない、その速度補正制御用データに基づいてモータ107の速度制御を開始する。
本実施形態では、転写ベルト18の停止時にHPマーク11を検出してからの経過時間teを用いてHPマーク11がHPセンサ12を通過してからの転写ベルト18の移動距離を求めることで、転写ベルト18の停止位置を算出することが可能になる。
これにより、次回のモータ107の起動時に、一度ベルト18のHPマーク11をHPセンサ12が検出するまでベルト18を回転させるということなしで、ベルト18の速度補正制御を開始することができるため、ベルト18の速度制御に要する時間を短縮することが可能となり、ファーストプリントの時間を短縮した画像出力装置を実現することができる。
また、不要なベルトの回転を行う必要がなくなるため、ベルトの寿命を延ばすことができる。
図25は本発明の実施形態8の動作フローを示すフローチャートである。この実施形態8では、上記実施形態7において、図23に示す動作フローの代りに図25に示す動作フローを行う。
CPU104は、印刷開始要求(ステップF1)が発生すると、前回のベルト18の停止時にRAM101に記憶しておいた停止位置情報を読み出し(ステップF2)、ROM103から速度補正制御用データの読み込み(ステップF3)をおこなう。
速度補正制御用データである転写ベルト18の厚み偏差または速度変動の情報は、あらかじめベルト18の基準位置からの1周期分の厚み偏差または速度変動を測定しておき、その情報を装置内のメモリROM103に保存しておく。ベルト18の厚み偏差、および速度変動については装置の組み立て時に、高精度の測定器を使用して測定をおこない、その結果をメモリROM103に保存しておくものとする。
この速度補正制御用データは、ベルト18の分割したそれぞれの領域の位置に対応付けられており、任意の領域のデータを読み出すことが可能となっている。
CPU104は、ROM103に記録された停止位置情報と速度補正制御用データのテーブルから、現在のベルト18の駆動ローラ19上に位置する領域を求めて、その領域を起点として速度補正制御用データを使用してモータ107の速度制御をモータ制御部106に開始させる(ステップF4)。
モータ制御部106は、上記の補正制御用データに基づいてモータ107の速度制御を行って転写ベルト18の駆動軸の回転速度を制御し、転写ベルト18の速度変動がキャンセルされるようにモータ107の速度を制御することで転写ベルト18の速度変動を低減させる処理を行うものとする。
CPU104は、速度補正制御用データに基づいて転写ベルト18の速度制御を開始させた後、上述のように画像出力処理を開始させる(ステップF5)。CPU104は、画像出力が終了すると、検出手段12の検出信号からHPマーク11の検出を行い(ステップF7)、検出手段12がHPマーク11を検出した時点から計測手段としてのカウンタ102によって、モータ107に与えられたパルスの数の計測を開始させ(ステップF8)、転写ベルト18が停止した段階でカウンタ102のパルス数計測を終了させる(F10)。このパルス数の計測は、ベルト18の1周分を駆動するためのパルス数を計測できるカウンタ102を計測手段として使用して計測するものとする。
カウンタ102は、モータ107に与えられたパルスの数をHPセンサ12の出力時から計測し、転写ベルト18の停止時点でのカウント値を出力することで、HPマーク11検出時から転写ベルト18停止時までのパルス数を出力する。カウンタ102の計測結果であるHPマーク11検出時から転写ベルト18停止時までのパルス数は経過パルス数と呼ぶ。
本フローチャートではHPマーク11の検出(ステップF7)から転写ベルト18の停止までの間のパルス数の計測(ステップF10)は、印刷終了後に行う形で説明したが、HPセンサ12によるHPマーク11の検出とその後のモータ107に与えるパルス数の計測は、モータ107の速度制御を開始した時点から常に実施する構成としてもよい。
CPU104は、カウンタ102で測定したパルス数をnとすると、ベルト18の1周分の駆動に必要なパルス数Nに対するnの比率を計算し、転写ベルト18の停止位置が、転写ベルト18全周に対してHPマーク11からどの位離れたどの位置にあるかを算出し(ステップF11)、そのベルト停止位置情報によりRAM101内のベルト停止位置情報を更新して(ステップF12)終了する(ステップF13)。
CPU104は、次回のモータ107起動時は、その更新された停止位置情報に基づいて速度補正制御用データの読み込みをおこない、その速度補正制御用データに基づいてモータ107の速度制御を開始する。
本実施形態8によれば、実施形態7による上記効果に加えて、ベルト18を駆動するモータ107に与えられたパルス数により、ベルト18の移動距離を計算することで、ベルト18の停止位置を精度よく検出することが可能になる。
図26は本発明の実施形態9の動作フロを示すフローチャートである。この実施形態9では、上記実施形態7において、図23に示す動作フローの代りに図26に示す動作フローを行う。
CPU104は、印刷開始要求が発生する(ステップG1)と、前回のベルト18の停止時にRAM101に記憶しておいた停止位置情報を読み出し(ステップG2)、速度補正制御用データの読み込みをおこなう(ステップG3)。
速度補正制御用データであるベルト18の厚み偏差または速度変動の情報は、あらかじめベルト18の基準位置からの1周期分の厚み偏差または速度変動を測定しておき、その情報を装置内のROM103に保存しておく。ベルト18の厚み偏差、および速度変動については装置の組み立て時に、高精度の測定器を使用して測定をおこない、その結果を装置内のROM103に保存しておくものとする。
この速度補正制御用データは、ベルト18の分割したそれぞれの領域の位置に対応付けられており、任意の領域のデータを読み出すことが可能となっている。CPU104は、停止位置情報と速度補正制御データのテーブルから、現在の駆動ローラ19上に位置するベルト18の領域を求めて、その領域を起点として速度補正制御用データを使用してモータ107の速度制御をモータ制御部106に開始させる(ステップG4)。
モータ制御部106は、上記の速度補正制御用データに基づいてモータ107の速度制御を行って転写ベルト18の駆動軸の回転速度を制御し、転写ベルト18の速度変動がキャンセルされるようにモータ107の速度を制御することで転写ベルト18の速度変動を低減させる処理を行うものとする。
CPU104は、モータ107の速度制御を開始すると同時に、検出手段12の検出信号からHPマーク11を検出するまでの実時間の測定をカウンタ102に開始させる(ステップG5)。CPU104は、HPマーク11を検出した段階でカウンタ102の時間計測を終了させる(ステップG7)。
CPU104は、モータ107の起動時からHPマーク11検出時までの実時間から逆算した推定のベルト18停止位置と、ステップG2で読み込んだ一時記憶メモリ101内の停止位置情報と差をとるなどの比較を行い、その差の値が画像ズレの許容誤差から定められた所定の設定範囲内にあるかどうかの判定を行う(ステップG8)。CPU104は、上記差の値が設定範囲内の場合には、正常に動作しているので、上述のような画像出力処理に移らせる(ステップG11)。CPU104は、上記差の値が設定範囲外の場合には、現在のモータ107の速度補正制御が、正規の位置からずれて行われているので、再度補正制御データを読み込み(ステップG9)、上述のようにHPマーク11の位置を基準として速度制御を開始する(ステップG10)。
CPU104は、画像出力が終了すると、検出手段12の検出信号からHPマーク11の検出を行い(ステップG11)、HPマーク11を検出した時点から時間計測をカウンタ102に開始させ(ステップG14)、ベルト18が停止した段階でカウンタ102に時間計測を終了させる(ステップG16)。
CPU104は、カウンタ102が測定したHPマーク11検出からベルト18の停止までの時間をteとすると、ベルト18の1周分の時間Tに対するteの比率を計算し、ベルト18の停止位置が、ベルト18全周に対してHPマーク11からどの位離れたどの位置にあるかを算出し(ステップG17)、そのベルト停止位置情報によりRAM101内のベルト停止位置情報を更新して(ステップG18)終了する(ステップG19)。
CPU104は、次回のモータ107の起動時には、その更新された停止位置の位置情報に基づいて、速度補正制御用データの読み込みをおこない、その速度補正制御用データに基づいてモータ107の速度制御を開始する。
上記実施形態7の動作フローにおいて、モータ107の負荷の変動やノイズやその他の外乱の影響により、ベルト18の停止位置の検出を失敗するような場合においても、本実施形態9によれば、次回のモータ107の起動時にHPマーク11を検出するまでの時間が正常値であるか否かを判別する機能をもつため、誤ったベルトの速度制御により位置ずれを増大させてしまうことを防ぐことが可能になる。
図27は本発明の実施形態10の動作フローを示すフローチャートである。この実施形態10では、上記実施形態7において、図23に示す動作フローの代りに図27に示す動作フローを行う。
CPU104は、印刷開始要求が発生する(ステップH1)と、前回のベルト18停止時に記憶しておいた停止位置情報をRAM101から読み出し(ステップH2)と、速度補正制御用データの読み込み(ステップH3)を行う。
速度補正制御用データであるベルト18の厚み偏差または速度変動の情報は、あらかじめベルト18の基準位置からの1周期分の厚み偏差または速度変動を測定しておき、その情報を装置内のメモリ103に保存しておく。ベルト18の厚み偏差、および速度変動については、装置の組み立て時に、高精度の測定器を使用して測定をおこない、その結果を装置内のメモリ103に保存しておくものとする。
この速度補正制御用データは、ベルト18の分割したそれぞれの領域の位置に対応付けられており、任意の領域のデータを読み出すことが可能となっている。
CPU104は、停止位置情報と速度補正制御用データのテーブルから、現在の駆動ローラ19上に位置するベルト18の領域を求めて、その領域を起点として速度補正制御用データを使用してモータ107の速度制御をモータ制御部106に開始させる(ステップH4)。
モータ制御部106は、上記の速度補正制御用データに基づいてモータ107の速度制御を行って転写ベルト18の駆動軸の回転速度を制御し、転写ベルト18の速度変動がキャンセルされるようにモータ107の速度を制御することで転写ベルト18の速度変動を低減させる処理を行うものとする。
CPU104は、モータ107の速度制御を開始させると同時に、検出手段12の検出信号からHPマーク11検出までの実パルス数(モータ107に与えられるパルスの数)の計測をカウンタ102に開始させる(ステップH5)。CPU104は、HPマーク11を検出した段階でカウンタ102にパルス数計測を終了させる(H7)。
CPU104は、モータ107の起動時からHPマーク11検出までの実パルス数から逆算した推定のベルト停止位置と、ステップH2で読み込んだ一時記憶メモリ101内の停止位置情報と差をとるなどの比較を行い、その差の値が所定の設定範囲内にあるかどうかの判定を行う(ステップH8)。CPU104は、上記差の値が設定範囲内の場合には、正常に動作しているので、上述のような画像出力処理に移る(ステップH11)。CPU104は、上記差の値が設定範囲外の場合には、現在の速度補正制御が、正規の位置からずれて行われているので、再度補正制御データを読み込み(ステップH9)、上述のようにHPマークの位置を基準としてモータ107の速度制御をモタ制御部105に開始させる(ステップH10)。
CPU104は、画像出力が終了すると、検出手段12の検出信号からHPマーク11の検出を行い(ステップH13)、検出手段12がHPマーク11を検出した時点から、モータ107に与えられたパルスの数の計測をカウンタ102に開始させ(ステップH14)、ベルト18が停止した段階でパルス数の計測をカウンタ102に終了させる(ステップH16)。カウンタ102の計測結果のパルス数は経過パルス数と呼ぶ。
CPU104は、この経過パルス数をnとすると、ベルト18の1周分の駆動に必要なパルスの数Nに対するnの比率を計算し、ベルト18の停止位置が、ベルト18全周に対してHPマークからどの位離れたどの位置にあるかを算出し(ステップH17)、そのベルト停止位置情報によりメモリ101内のベルト停止位置情報を更新して(ステップH18)終了する(ステップH19)。
CPU104は、次回のモータ107の起動時には、その更新された停止位置情報に基づいて、速度補正制御用データの読み込みをおこない、その速度補正制御用データに基づいてモータ107の速度制御を開始させる。
上記実施形態8の動作フローの中で、モータ107の負荷の変動やノイズやその他の外乱の影響により、ベルト18の停止位置の検出を失敗するような場合においても、本実施形態によれば、次回のモータ107の起動時にHPマーク11を検出するまでモータ107に与えられたパルスの数が正常値であるかを判別する機能をもつため、誤ったベルトの速度制御によりベルトの位置ずれを増大させてしまうことを防ぐことが可能になる。
上記実施形態7においては、上記経過時間teからベルト18の停止位置を算出してその値をRAM101に記憶するようにしているが、このとき経過時間teそのものも同時にRAM101に記憶しておくと便利である。
HPセンサ12がHPマーク11を検出してからベルト18を1度停止し、再度ベルト18が駆動されて次にHPセンサ12がHPマーク11を検出する場合、HPマーク11検出からベルト18の停止までの時間teと、ベルト18の再駆動からHPセンサ12のHPマーク検出までの時間tsとの和Ttは、過渡現象を考慮しても、停止位置に関わりなくほぼ一定となる。そこで、CPU104は、経過時間teを記憶時間として記憶しておき、ベルト18の再駆動からHPセンサ12のHPマーク検出までの実時間tsが得られたら、別途tsの予測値をts’として、ts’=Tt−teを求めて、実時間tsと予測時間ts’との比較により、tsが正常値であるか否かを判定することができる。これにより、ベルト18の停止位置に換算する手間を省いて、直ちに判断ができるようになる。CPU104は、teそのものを記憶する代わりに予測時間ts’を算出してそれを記憶しておいても良い。そのほうが毎回ts’を算出する必要がなく、比較がより速くできるようになる。
上記実施形態8においては、上記経過パルス数からベルトの停止位置を算出してその値を記憶するようにしているが、このとき経過パルス数そのものも同時に記憶しておくと便利である。その方法、および効果は、前記経過時間teを記憶する場合と同様である。
ベルトの再駆動からHP検出までの予測時間ts’を求めてそれを記憶するのと同様な予測パルス数を求めてそれを記憶することも同様に有効である。
本発明の実施形態11を図23のフローチャートを用いて説明する。この実施形態11では、上記実施形態7において、CPU104は、ベルト18を停止させる場合には、検出手段12の検出信号からHPマーク11を検出し(ステップE7)、ベルト18の駆動を停止するまでの変化量を計測する(ステップE9)際に、検出手段12がHPマーク11を検出してから或る遅延時間が経過した後、または或る遅延用パルス数のパルスがモータ107に印加された後にベルト18の停止処理を開始する。CPU104は、カウンタ102で計測した経過時間は、設定したその遅延時間、もしくは遅延用パルス数に対応する時間が加わった値とし、この値を用いて停止位置情報を算出する(ステップE11)。
次に本発明の実施形態12を説明する。上記実施形態8では図25のフローチャートに対しても、同様なことができる。すなわち、本実施形態12では、上記実施形態8において、CPU104は、モータ107を停止させる場合には、検出手段12の検出信号からHPマーク11を検出し(ステップF7)、ベルト18の駆動を停止する(F9)までのパルス数を計測する際に、HPマーク11を検出してから或る遅延時間が経過した後、または或る遅延用パルス数のパルスがモータ107に印加された後にベルト18の停止処理を開始する。CPU104は、カウンタ102で計測した経過パルス数は、設定したその遅延時間に相当するパルス数もしくは設定したその遅延用パルス数が加わった値とし、この値を用いて停止位置情報を算出する(ステップF11)。
これらの実施形態11、12では、いずれも、HPマーク11を検出してからベルト18の停止処理を開始するまでの遅延時間もしくは遅延用パルス数(以下まとめて遅延量と呼ぶ)は、CPU104にて、ベルト18の移動方向の一定量に相当する時間、もしくはパルス数を毎回増加させて行き、それがベルト18の1周分の大きさになったら、遅延量を0にクリアするなどして、ベルト18の1周分の大きさを超えないようにする。それによって、ベルト18と支持ローラその他との接触位置を毎回変えることができる。ベルト18の移動方向の一定量としては、例えば、ベルト支持ローラのうち最大の半径のローラの半周分以上に選べば、停止時点において、ベルト18の同一部分が同じ曲率の変形を受ける確率が小さくなって良い。
また、上記遅延量は、乱数発生器などを用いて無作為に毎回変更することで、ベルト18の停止位置を変化させることもできる。厳密な無作為性を要するものではないので、疑似乱数発生器など精度の低いものを用いることも可能である。ただし、その遅延量はベルト18の1周分に相当する値は超えないようにしないと、無駄な回転が多くなる。
これらの実施形態11、12によれば、ベルト18の停止時に、ベルト18の停止位置を前回の停止時と異なる位置に設定することで、ベルト18が支持ローラに接する位置を変えることができるため、ベルト18の形状変化(クセ)が発生しにくくなり、ベルト18の形状変化に起因する速度変動を低減することができる。
また、停止時にベルト18が感光体ドラムと接する位置も変わるために、起動時の速度差によりベルト18の特定の個所が劣化することが減少し、ベルト18の寿命を延ばすことができる。
上記実施形態は直接転写方式のプリンタであるが、図8に示すように一度転写ベルト7上に一旦画像を形成して該画像を2次転写装置8で用紙に一度に転写を行う間接転写方式のプリンタやタンデム型の複写機、ファクシミリなどの画像形成装置にも本発明を同様に適用して最初の画像形成の時間を短縮することができる。また、本発明は、転写ベルトの代りに搬送ベルトなどのベルトの速度制御を行う装置に上記実施形態と同様に適用して、ベルトの速度制御までに要する時間を短縮することができる。
本発明の実施形態1を示す断面図である。 同実施形態1の転写ベルトの両端部を重合させて無端状に形成する前の状態を示す平面図である。 同実施形態1の動作フローを示すフローチャートである。 同実施形態1の転写ベルト及びセンサを示す概略図である。 転写ベルト及びセンサの他の例を示す概略図である。 転写ベルト及びセンサの別の例を示す概略図である。 タンデム型直接転写方式プリンタの一例を示す断面図である。 タンデム型間接転写方式プリンタの一例を示す断面図である。 従来のタンデム型プリンタにおける転写ベルトを示す斜視図である。 同転写ベルトの両端部を重合させて無端状に形成する前の状態をセンサとともに示す図である。 本発明の実施形態2における転写ベルトの両端部を重合させて無端状に形成する前の状態を示す平面図である。 同転写ベルト上のマークを示す図である。 同実施形態2の動作フローを示すフローチャートである。 本発明の実施形態3における転写ベルトの両端部を重合させて無端状に形成する前の状態を示す平面図である。 同実施形態3の動作フローを示すフローチャートである。 本発明の実施形態4における転写ベルトの両端部を重合させて無端状に形成する前の状態を示す平面図である。 同転写ベルト上のマークを示す図である。 同実施形態4の動作フローを示すフローチャートである。 同実施形態5の転写ベルト及びセンサを示す斜視図である。 同実施形態6の転写ベルト及びセンサを示す斜視図である。 同実施形態6における転写ベルトの両端部を重合させて無端状に形成する前の状態を示す平面図である。 本発明の実施形態7のモータ制御装置を示すブロック図である。 同実施形態7の動作フローを示すフローチャートである。 同実施形態7のカウンタの動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施形態8の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態9の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態10の動作フローを示すフローチャートである。
符号の説明
18 転写ベルト
21 制御部
M1〜M32、30〜33 マーク
25、28、29 センサ
11 ホームポジションマーク
12 ホームポジションセンサ
101 RAM
102 カウンタ
103 ROM
104 CPU
105 モータ制御部
106 モータドライバ
107 モータ

Claims (23)

  1. ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルトの1周分についてあらかじめ記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで前記ベルトの速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルトを周長方向に分割した一定数の領域にそれぞれ形成された、前記周長方向に幅の異なるマークと、前記ベルト上の前記マークを検出するセンサとを備え、このセンサを前記マークが通過する時間から前記ベルトの位置を検出し、この検出位置に応じた前記ベルトの速度補正制御を行うことを特徴とするベルト駆動装置。
  2. ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルトの1周分についてあらかじめ記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで、前記ベルトの速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルトを周長方向に分割した一定数の領域にそれぞれ形成された、領域を示す数のラインからなるマークと、前記ベルト上の前記マークを検出するセンサとを備え、このセンサの検出信号から前記領域内のマークのライン数を計数することで前記ベルトの位置を検出し、この検出位置に応じた前記ベルトの速度補正制御を行うことを特徴とするベルト駆動装置。
  3. ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルトの1周分についてあらかじめ記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで、前記ベルトの速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルトを周長方向に分割した一定数の領域にそれぞれ形成された、主走査方向に幅の異なる線状のマークと、前記ベルト上の前記マークを検出するセンサとを備え、前記センサからの検出値と設定値の比較を行うことにより前記ベルトの位置を検出し、この検出位置に応じた前記ベルトの速度補正制御を行うことを特徴とするベルト駆動装置。
  4. 請求項3記載のベルト駆動装置において、前記領域毎に前記ベルト上に形成された前記マークのパターンを、前記ベルトの進行方向に対して垂直な方向の細線によるパターンを組み合わせたパターンとしたことを特徴とするベルト駆動装置。
  5. ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルトの1周分についてあらかじめ記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで、前記ベルトの速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルト上の前記マークを検出する複数のセンサを備え、この複数のセンサのいずれかが前記マークを検出することで前記ベルトの位置を検出し、この検出位置に応じた前記ベルトの速度補正制御を行うことを特徴とするベルト駆動装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1つに記載のベルト駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  7. ベルトの位置情報と該ベルトの速度変動の関係を該ベルト1周分についてあらかじめ固定メモリに記憶しておき、この関係に基づいて前記ベルトの駆動速度を補正することで速度変動量を低減する機能をもつベルト駆動装置において、前記ベルト上に設けたホームポジションマークと、該ホームポジションマークを検出する検出手段と、前記ベルトの移動量に関連する変化量を計測する計測手段と、ベルト停止位置の位置情報を記憶する一時記憶メモリとを有し、前記ホームポジションマークを前記検出手段により検出してから前記ベルトが停止するまでの前記変化量を前記計測手段により計測することで前記ベルトの停止位置を算出し、算出した位置情報により前記一時記憶メモリの位置情報を更新し、次回起動時には該記憶した位置情報に応じて前記ベルトの速度制御を行うことを特徴とするベルト駆動装置。
  8. 請求項7に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段は、前記ベルト駆動装置が動作中、常時前記変化量を計測しており、前記検出手段が前記ホームポジションを検出する度に、前記変化量をクリアすることを特徴とするベルト駆動装置。
  9. 請求項7または8に記載のベルト駆動装置において、前記変化量は時間であることを特徴とするベルト駆動装置。
  10. 請求項9に記載のベルト駆動装置において、次回起動時には、開始時から前記検出手段が前記ホームポジションマークを検出するまでの実時間を前記計測手段で計測し、該実時間から逆算した推定ベルト停止位置と前記記憶した記憶ベルト停止位置との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始することを特徴とするベルト駆動装置。
  11. 請求項9に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段が計測した時間も記憶時間として記憶し、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまでの実時間を前記計測手段で計測し、該実時間と、前記記憶時間から算出した前記ホームポジションマークを検出するまでにかかる筈の予測時間との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始することを特徴とするベルト駆動装置。
  12. 請求項9に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段が計測した時間を用い、次に前記ホームポジションマークを検出するまでにかかる筈の予測時間を算出して記憶し、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまでの実時間を前記計測手段で計測し、該実時間と、前記記憶した予測時間との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始することを特徴とするベルト駆動装置。
  13. 請求項7または8に記載のベルト駆動装置において、前記変化量は、前記ベルトを駆動するモータに与えるパルス数であることを特徴とするベルト駆動装置。
  14. 請求項13に記載のベルト駆動装置において、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまでにモータに与えた実パルス数を前記計測手段で計測し、該実パルス数から逆算した推定ベルト停止位置と前記記憶したベルト停止位置との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始することを特徴とするベルト駆動装置。
  15. 請求項13に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段が前記ホームポジションマークを検出してからベルト停止までに計測したパルス数も記憶パルス数として記憶し、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまで前記モータに与えた実パルス数を前記計測手段で計測し、該実パルス数と、前回ベルト停止時に記憶した記憶パルス数から算出した前記ホームポジションマークを検出するまでにかかる筈の予測パルス数との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始することを特徴とするベルト駆動装置。
  16. 請求項13に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段が前記ホームポジションマークを検出してからベルト停止までに計測したパルス数を用い、次に前記ホームポジションマークを検出するまでに前記モータに与える筈の予測パルス数を算出して記憶し、次回起動時には、開始時から前記ホームポジションマークを検出するまでに前記モータに与えた実パルス数を前記計測手段で計測し、該実パルス数と、前記記憶した予測パルス数との差が所定の範囲外の場合は、前記ホームポジションマークの検出時点から所定の速度制御を再度開始することを特徴とするベルト駆動装置。
  17. 請求項7ないし16のいずれか1つに記載のベルト駆動装置において、ベルト停止命令が出たとき、時間、もしくはパルス数のいずれかによってその都度設定する遅延量に従ったモータ駆動を行って後、所定の停止動作を行うことを特徴とするベルト駆動装置。
  18. 請求項17に記載のベルト駆動装置において、前記その都度設定する遅延量は、前記ベルトの特定の移動距離に対応する値を毎回増加させることにより設定されるものであることを特徴とするベルト駆動装置。
  19. 請求項17に記載のベルト駆動装置において、前記遅延量は、乱数発生器等により無作為に設定されるものであることを特徴とするベルト駆動装。
  20. 請求項18または19に記載のベルト駆動装置において、前記遅延量は、前記ベルトの1周分の距離に対応する値を超えないように設定されることを特徴とするベルト駆動装置。
  21. 請求項7ないし20のいずれか1つに記載のベルト駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
  22. 請求項21に記載の画像形成装置において、前記ベルトは転写紙搬送ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
  23. 請求項21に記載の画像形成装置において、前記ベルトは中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
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