JP4676746B2 - 駆動制御装置と画像形成装置 - Google Patents
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Description
ところが、無端移動部材である無端ドラム状部材(感光体ドラムや中間転写ドラム)あるいは無端ベルト状部材(感光体ベルトや中間転写ベルト)を移動(回動)させるための駆動ローラ(回転体)の回転角速度が何らかの原因で変動すると、その無端移動部材の移動速度,移動量,および移動位置も変動し、その無端移動部材やそれで搬送される用紙上の画像の位置誤差を高精度に抑制することが困難になるという問題がある。
前述した特許文献2〜4に記載の画像形成装置では、ベルト面へのマーク形成方法について言及されていないが、ベルトの柔軟性・周長偏差などによって等間隔(一定間隔)のマークを切れ目なく全周に亘って加工することは非常に困難である。
そこで、マークの切れ目等によって光学センサの信号出力に切れ目が生じてしまう場合にも安定した制御を行う方法として、マークの切れ目等を検知可能にし、マークの切れ目等を検知した場合に別の制御方法に切り替えることで安定した制御を行う方法が考えられる。しかし、この方法を行うには、マークの切れ目,汚れや傷を検知する手段や方法が必要となる。
ベルトにマークを作成する過程でできてしまうマークの切れ目は、初めから存在の有無や位置がわかっているので、例えばマークの切れ目のみを検知するための専用のマークと光学センサを用いてマークの切れ目を検知可能にし、マークの切れ目を検知した場合に別の制御方法に切り替えることで安定した制御を行うことができる。
しかし、汚れや傷などは、装置作成時ではなく、装置が使用されている途中で現れることが多く、ベルト面のマークのどの部分で現れるのかがわからないので、専用のマークを設けることなく、同一のマークからマークの切れ目,汚れや傷を検知できるようにする必要がある。
請求項3の発明による駆動制御装置は、請求項2の駆動制御装置において、上記温度補償手段を上記受光素子の出力側に設けられたものである。
請求項5の発明による駆動制御装置は、請求項2の駆動制御装置において、上記温度補償手段を上記受光素子の出力側と上記光量調整手段の出力側の両方に設けられたものである。
請求項6の発明による駆動制御装置は、請求項2〜5のいずれかの駆動制御装置において、上記温度補償手段にサーミスタを用いたものである。
請求項9の発明による駆動制御装置は、請求項8の駆動制御装置において、上記エラー検出手段の平均化手段をローパスフィルタとしたものである。
請求項14の発明による駆動制御装置は、請求項1〜13のいずれかの駆動制御装置において、上記無端移動部材をベルト又はドラムとしたものである。
請求項16の発明による画像形成装置は、請求項15の画像形成装置において、上記無端移動部材を、搬送ベルト,転写ベルト,中間転写ベルト,感光体ベルト,転写ドラム,中間転写ドラム,感光体ドラムのいずれかとしたものである。
図2は、この発明による画像形成装置の一実施形態であるカラー複写機の内部構成例を示す構成図である。
プリンタ部20の上方には原稿画像を読み取るスキャナ部23を、そのプリンタ部20の図2で左側には排紙トレイ(排紙収納部)24をそれぞれ設けており、その排紙トレイ24には画像形成された用紙Pが排紙収納される。
このプリンタ部20の上部には、そのプリンタ部20の各感光体ドラム26上のそれぞれ露光位置(帯電面)に、それぞれ各色の画像情報に対応したレーザ光を照射してそこに静電潜像を形成する露光部7を設けている。
そして、操作部上のスタートキーを押すと、カラー複写機は次のような動作を行う。
すなわち、まず、ADF3の原稿台に原稿がセットされている場合には、その原稿をコンタクトガラス31上へ自動給送した後、コンタクトガラス31上に直接原稿がセットされている場合には、直ちに、スキャナ部23を駆動し、第1走行体32aおよび第2走行体32bを図2で左右方向に往復移動させる。
そして、中間転写ベルト25の回動とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト25上に4色重ねの合成カラー画像を形成する。
このように、このカラー複写機は、中間転写ベルト25が1回動して1つの合成カラー画像を形成する作像プロセスを行う。
そして、その中間転写ベルト25上の4色重ねの合成カラー画像が用紙に一括転写された後は、その中間転写ベルト25上に残留する未転写トナーが中間転写クリーニング部(ベルトクリーニング部)55により除去回収される。
また、両面モードが設定されている場合には、定着部28と排紙ローラ41との間の搬送経路上に設けている分岐爪43により、用紙がプリンタ部20の下側に配設している両面部29に送り込まれ、それが反転されて再びレジストローラ33に搬送され、今度は裏面(第2面)に合成カラー画像が形成された後に排紙ローラ41により排紙トレイ24上に排出される。
その各給紙段の給紙部4は、用紙Pを積載する底板5と、その底板5に積載された用紙Pを同図で反時計回り方向に回転することにより給送するピックアップコロ6と、そのピックアップコロ6により給送された用紙Pが複数枚であったときにはそれを1枚に分離するフィードコロとリバースコロとからなる分離手段8とを備えている。
この給紙部4からの給送は、給紙カセット22の底板5上に収納した未使用の用紙Pが、その底板5が上昇側に回動することにより最上位に位置する用紙がピックアップコロ6に当接する位置まで上昇し、その状態でピックアップコロ6が回転することにより給紙カセット22から送り出される。
図3は、プリンタ部20の構成を詳細に示す構成図である。
プリンタ部20は、前述したように、各感光体ドラム26の回りにそれぞれ、帯電部62,現像部63,1次転写ローラ(1次転写部)65,および感光体クリーニング部64を設け、フルカラーの画像形成を行うために、各感光体ドラム26上にそれぞれ各色に対応する静電潜像を形成し、その各静電潜像にそれぞれ各色のトナーを付着してトナー画像を形成し、その各色のトナー画像を各1次転写ローラ65によって中間転写ベルト25上に順次1次転写することにより、その中間転写ベルト25上に4色重ねの合成カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成部である。
各現像部63はそれぞれ、一成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブに二成分現像剤を供給付着させる攪拌部と、その現像スリーブに付着した二成分現像剤のうちのトナーを感光体ドラム26に転移する現像部とによって構成し、その現像部より攪拌部を低い位置とする。
各感光体クリーニング部64はそれぞれ、対応する感光体ドラム26上に残留する未転写トナーを除去回収する。
この中間転写ベルト25の従動ローラ52と2次転写ローラ53との間に架け渡された部分の表面上には、中間転写クリーニング部55を設けている。
中間転写クリーニング部55は、中間転写ベルト25による画像転写後にその表面に残留する未転写トナーを除去回収する。
図4は、図3の中間転写ベルト25とその周辺の駆動系および制御系とを構成するベルト駆動装置の構成例を示す図である。
このベルト駆動装置では、無端ベルト状部材(無端移動部材)である中間転写ベルト25の内周面(裏面)にその回動方向(無端移動方向)に沿って等間隔(所定間隔)で連続するように複数のマーク(反射部)を形成したスケール250を備えている。
また、マークセンサ110は、光学センサであり、マーク検出装置全体であっても良いし、その一部(例えば発光素子と受光素子との組み合わせ)であっても良いが、この実施形態ではマーク検出装置全体とする。また、このマークセンサ110は、駆動制御装置100に接続されていればよいので、駆動制御装置100の一部としても構わないし、駆動制御装置100と別にしても構わない。
マークセンサ110は、発光素子(LED等)111,コリメートレンズ112,スリットマスク113,ガラス114(透明樹脂フィルムなどの透明のカバーでもよい),および受光素子(フォトトランジスタ等)115等によって構成されている。
中間転写ベルト25のスケール250の反射部251で反射した光である複数の分割ビームLBは、マークセンサ110のガラス114を介して受光素子115で受光され、そこで反射光の明暗の変化を電気信号に変換する。
ここで、マークセンサ110の表面のビーム光路に位置するスリットマスク113とガラス114をマーク検出領域(光学センサの検出領域)とする。また、スリットマスク113として、フォトエマルジョン型の光学スリットを用いるとよい。
図7は、マークセンサ110によるマーク検出時の各種信号の波形例を示す線図であり、(a)はマークセンサ110から出力される各種アナログ交番信号(センサアナログ信号)の波形例を、(b)はアナログ交番信号を2値化した2値化信号の波形例をそれぞれ示している。
図7を見て分かるように、マークセンサ110の受光素子115から出力されるアナログ交番信号は、マーク検出領域に対するゴミの付着(マーク検知部の汚れ)の有無やそのゴミの量(汚れ)によって異なる波形となる。
例えば、図6に示すように、マークセンサ110のマーク検出領域にゴミが付着すると、それによって発光素子111からのビームが遮られ、受光素子115で受光できる光量が減少するため、変換される電気信号(アナログ交番信号)の出力レベルが低下する。
マークセンサ110において、センサ部201(上述した発光素子111,コリメートレンズ112,スリットマスク113,ガラス114,および受光素子115等からなる)を構成する受光素子(この例ではNPN型のフォトトランジスタ)115のコレクタ端子が所定の電源に接続され、エミッタ端子が抵抗(RL)301を介して接地されている。
さらに、受光素子115のコレクタ端子と抵抗301との接続点とエラー信号1の出力端子との間に、エラー検出回路(エラー検出手段)を構成するLPF(ローパスフィルタ)305および2値化回路306が、上記接続点とエラー信号2の出力端子との間に、他のエラー検出回路を構成するLPF307および2値化回路308がそれぞれ直列に接続されている。
また、トランジスタ309のエミッタ端子が抵抗310を介して接地され、ベース端子が駆動回路311の出力側に接続されている。
さらに、駆動回路311の入力側と、受光素子115のコレクタ端子と抵抗301との接続点との間にLPF312が接続されている。
受光素子115から出力されるアナログ交番信号は、各LPF305,307,312へもそれぞれ入力される。
LPF305は、低速コピー(通常コピー)時に、受光素子115から出力される図8の(a)に示すようなアナログ交番信号(1K〜2KHz)を同図の(b)に示すように平均化(平滑化)して2値化回路306へ出力する。つまり、受光素子115からのアナログ交番信号のうち、所定のカットオフ周波数(低速コピーに対応するもの)以下の周波数帯の信号のみを通過させ、それをフィルタ通過信号1として2値化回路306へ出力する。
駆動回路311は、トランジスタ309とにより、光量調整手段としての機能を果たすものであり、LPF312の出力に基づいてトランジスタ309のベース端子への電流量を変化させることにより、発光素子111の光量調整を行う。
すなわち、LPF312の出力値Vsと基準値Vref1との関係がVs>Vref1であれば、トランジスタ402への出力をハイレベル“H”にすることにより、トランジスタ402をオンにする。また、LPF312の出力値Vsと基準値Vref1との関係がVs≦Vref1であれば、トランジスタ402への出力をローレベル“L”にすることにより、トランジスタ402をオフにする。
すなわち、LPF312の出力値Vsと基準値Vref2との関係がVs>Vref2であれば、トランジスタ404への出力をハイレベル“H”にすることにより、トランジスタ404をオンにする。また、LPF312の出力値Vsと基準値Vref2との関係がVs≦Vref2であれば、トランジスタ404への出力をローレベル“L”にすることにより、トランジスタ404をオフにする。
ここで、基準値Vref1,Vref2の関係をVref1<Vref2、抵抗R1,R2の関係をR1>R2と仮定した場合、ベース電流は以下の(1)〜(3)に示すようになる。
(1)LPF312の出力値Vsと基準値Vref1,Vref2との関係がVs≦Vref1<Vref2の場合には、コンパレータ401,403の出力はいずれもローレベル“L”なので、トランジスタ402,404はいずれもオフ状態となり、この時のベース電流(B1とする)が最大値となる。
(3)LPF312の出力値Vsと基準値Vref1,Vref2との関係がVref1<Vref2<Vsの場合には、コンパレータ401,403の出力はいずれも“H”なので、トランジスタ402,404はいずれもオン状態となり、この時のベース電流(B3とする)は最小値となる。
なお、LPF406は、LPF312と同等の特性を持っている。このLPF406は、省略することもできる。
また、ここでは、駆動回路311内の分圧抵抗を3段階に切り替えるために、コンパレータ,トランジスタ,抵抗の組み合わせ回路を並列に2つ設けたが、3つ以上設けることもできる。そうすれば、発光素子111の光量を4段階以上に切り替えることが可能になる。
また、この実施形態のカラー複写機が、コピー速度を3段階以上に切り替え可能な場合には、LPFと2値化回路の直列回路であるエラー検出回路を3つ以上設けるとよい。但し、各LPFのカットオフ周波数を各コピー速度毎に異ならせる必要がある。また、駆動回路311の入力側と、受光素子115のコレクタ端子と抵抗301との接続点との間に、各エラー検出回路のLPFと同等のLPFを接続するとよい。
駆動制御装置100は、図示しないメイン制御装置(装置全体を統括的に制御する制御装置)から駆動モータ120をON(オン)にする信号が入力されると(中間転写ベルト25の駆動開始タイミングで)、図11の処理ルーチンをスタートし、まずステップS1で駆動モータ120をONにして目標速度である基本速度V(例えば低速コピーに対応するものとする)で回転させ、ステップS2でメイン制御装置からの駆動モータ120をOFF(オフ)にする信号の入力の有無をチェックする。
もし、基本速度Vと実際の速度V′が異なる場合には、ステップS7で基本速度Vと実際の速度V′との速度差V″(V−V′)を算出し、ステップS8でその速度差V″がV″>「0」であるか否かを判断する。
その後、ステップS2でメイン制御装置から駆動モータ120をOFFにする信号が入力されたと判断すると、ステップS3へ移行し、駆動モータ120をOFFにして、図10の制御を終了する。
このマークセンサ110において、LPF350は、エラー検出(エラー信号生成)用のLPF(図1のLPF305に相当する)と発光素子111の光量調整用のLPF(図1のLPF312に相当する)の機能を兼ねたものである。しかし、それらのLPFは同等の機能でよいため、LPFを1つ削減できることになる。但し、LPF350は、低速コピーに対応するものであるため、高速コピーを行う場合には、それに対応するLPF(図1のLPF307に相当する)と2値化回路(図1の2値化回路308に相当する)を備える必要がある。
また、この実施形態では、中間転写ベルト25におけるスケール250の反射部251(マーク)を検出するための受光素子115の出力を安定化させる温度補償回路として、受光素子115のエミッタ端子と抵抗(固定抵抗)301との接続点と2値化回路303との間にサーミスタ304を接続(介挿)したが、以下の(1)〜(4)のいずれかに示すようにすることもできる。
(2)サーミスタ304を削除し、抵抗310をPTCタイプのサーミスタに変更する。
(3)サーミスタ304をそのまま残し、更に抵抗310をPTCタイプのサーミスタに変更する。
(4)サーミスタ304を削除し、抵抗301をNTCタイプのサーミスタに、抵抗310をPTCタイプのサーミスタにそれぞれ変更する。
さらに、上述したサーミスタに代えて、それと同等の特性を有する他の温度補償回路を設けることもできる。
さらにまた、アンプ302は省略することもでき、サーミスタ304も必要ないような場合には、受光素子115のエミッタ端子と抵抗301(又はNTCタイプのサーミスタ)との接続点を2値化回路303の入力端子に直接接続するとよい。
また、エラー検出用のLPFと発光素子の光量調整用のLPFの機能を兼ねたLPF350を使用することにより、より安価なマークセンサを実現することも可能になる。
さらに、この実施形態では、1つのマークセンサを用いてスケール上のマークを検出することにより中間転写ベルトの速度制御又は位置制御を行うようにしたが、複数のマークセンサを用いてスケール上のマークを検出することにより中間転写ベルト等の無端移動部材の速度制御又は位置制御を行うことも可能である(例えば特開平9−175687号公報参照)。その場合、複数のマークセンサとしてそれぞれ、前述したマークセンサ110と同様の機能を持ったものを使用すればよい。
62:帯電部 65:1次転写ローラ 100:駆動制御装置
110:マークセンサ 111:発光素子 112:コリメートレンズ
113:スリットマスク 114:ガラス 115:受光素子
120:駆動モータ 121,122:ギア 201:センサ部
250:スケール 251:反射部(マーク) 301,310:抵抗
302:アンプ 303,306,308:2値化回路 304:サーミスタ
305,307,312,350,406:LPF
309,402,404:トランジスタ 311:駆動回路
401,403:コンパレータ 405:ボルテージホロワ
Claims (16)
- 発光素子と受光素子とを有し、無端移動する無端移動部材の無端移動方向に沿って等間隔で連続するように形成された複数のマークを光学的に検出して、該無端移動部材の移動によるマークの有無により連続的に変調されたアナログ信号を前記受光素子から出力する光学センサと、
前記受光素子から出力されるアナログ信号を2値化信号に変換する2値化手段と、
前記受光素子から出力されるアナログ信号を平均化して出力する平均化手段と、
該平均化手段の出力値をそれぞれ異なる所定の基準値と比較する複数の比較手段と、
前記2値化信号に基づく制御信号を用いて前記無端移動部材の速度制御又は位置制御を行う制御手段と
を備え、
前記複数の比較手段の比較結果の組み合わせに応じて、前記発光素子の駆動電流を段階的に切り替えることを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項1記載の駆動制御装置において、
前記受光素子の出力を安定化させる温度補償手段を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項2記載の駆動制御装置において、
前記温度補償手段は、前記受光素子の出力側に設けられていることを特徴とするマーク検出装置。 - 請求項2記載のマーク検出装置において、
前記温度補償手段は、前記光量調整手段の出力側に設けられていることを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項2記載の駆動制御装置において、
前記温度補償手段は、前記受光素子の出力側と前記光量調整手段の出力側の両方に設けられていることを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項2乃至5のいずれか一項に記載の駆動制御装置において、
前記温度補償手段は、サーミスタを用いていることを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の駆動制御装置において、
前記マークの間隔が予め決められた範囲外となるマーク検出不可部分が前記光学センサの検出領域に存在するか否かを前記アナログ信号の出力変化から判定し、前記マーク検出不可部分が前記検出領域に存在する場合にエラー信号を出力するエラー検出手段を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項7記載の駆動制御装置において、
前記エラー検出手段は、前記光学センサから出力されるアナログ信号を平均化する平均化手段を有し、該平均化手段の出力値を所定の基準値と比較することにより、前記マーク検出不可部分が前記光学センサの検出領域に存在するか否かを判定し、前記マーク検出不可部分が前記検出領域に存在する場合にエラー信号を出力することを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項8記載の駆動制御装置において、
前記エラー検出手段の平均化手段は、ローパスフィルタであることを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項7記載の駆動制御装置において、
前記エラー検出手段は、前記平均化手段の出力値を所定の基準値と比較することにより、前記マーク検出不可部分が前記光学センサの検出領域に存在するか否かを判定し、前記マーク検出不可部分が前記検出領域に存在する場合にエラー信号を出力することを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項7又は10記載の駆動制御装置において、
前記エラー検出手段の出力に基づいて、前記光学センサの検出領域に前記マーク検出不可部分が存在していないことを認識した場合には、前記2値化手段が出力する2値化信号に基づく制御信号を用いて速度制御又は位置制御を行い、前記光学センサの検出領域に前記マーク検出不可部分が存在していることを認識した場合には、前記光学センサの検出領域に前記マーク検出不可部分が存在していない場合とは異なる速度制御又は位置制御を行う速度・位置制御手段
を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項8又は9記載の駆動制御装置において、
前記エラー検出手段を複数備え、その各エラー検出手段の平均化手段はそれぞれ、カットオフ周波数が異なるローパスフィルタであり、
前記複数のエラー検出手段からそれぞれ出力されるエラー信号のうちのいずれかを前記無端移動部材の移動速度に応じて選択して出力するエラー信号選択手段を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項12記載の駆動制御装置において、
前記エラー信号選択手段の出力に基づいて、前記光学センサの検出領域に前記マーク検出不可部分が存在していないことを認識した場合には、前記2値化手段が出力する2値化信号に基づく制御信号を用いて速度制御又は位置制御を行い、前記光学センサの検出領域に前記マーク検出不可部分が存在していることを認識した場合には、前記光学センサの検出領域に前記マーク検出不可部分が存在していない場合とは異なる速度制御又は位置制御を行う速度・位置制御手段
を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載の駆動制御装置において、
前記無端移動部材が、ベルト又はドラムであることを特徴とする駆動制御装置。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載の駆動制御装置と、
複数のマークが無端移動方向に沿って等間隔で連続するように形成された無端移動部材と、
該無端移動部材を無端移動するための駆動力を該無端移動部材に伝達するための駆動力伝達手段と
を備え、
前記駆動制御装置が、前記駆動力伝達手段の駆動制御を行うようにしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項15記載の画像形成装置において、
前記無端移動部材が、搬送ベルト,転写ベルト,中間転写ベルト,感光体ベルト,転写ドラム,中間転写ドラム,感光体ドラムのいずれかであることを特徴とする画像形成装置。
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