JP4688188B2

JP4688188B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4688188B2
Application number: JP2005177448A
Authority: JP
Inventors: 英毅吉水
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-06-17
Also published as: CN100453330C; JP2006347045A; CN1880098A

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に搬送ベルトで被記録媒体を搬送する画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド（画像形成手段）を用いて、被記録媒体（以下「用紙」というが材質を限定するものではなく、また、記録媒体、転写材なども同義で使用する。）を搬送しながら、記録液の液滴（以下、インク滴ともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうインクジェット記録装置などが知られている。

このようなインクジェット記録装置においては、液体吐出ヘッドから吐出される液滴を用紙上の所定の位置に正確に着弾させなければならないが、このとき、用紙の副走査送りの搬送精度（送り量精度）が低下すると、所定の位置に液滴を着弾させることができなくなって、画像品質が低下することになる。

そこで、一般的には、例えば搬送ベルトを用いた装置では、搬送ベルトを架け渡した少なくとも２つのローラの内の駆動ローラ（搬送ローラ）の軸に取り付けたコードホイールと、このコードホイールを読み取る透過型フォトセンサ（エンコーダセンサ）とで構成したロータリエンコーダを用いて、搬送ベルトの移動量を搬送ローラの回転量として検出し、この検出結果に基づいて搬送ベルトの移動を制御するようにしている。

また、電子写真方式の画像形成装置においては、特許文献１に記載されているように、中間転写ベルトの移動方向の位置を認識するためにベルトに設けたマーカーを検出し、このマーカーの検出結果に基づいてベルトの移動方向の位置を補正するための補正情報を作成し、また、駆動軸の回転状態を検出し、この検出結果に基づき、駆動軸の回転状態を補正するための補正情報を作成し、これらの各補正情報に基づいてベルトを駆動するモータを移動制御するようにしたものがある。
特開２００３−２４１５３５号公報

しかしながら、上述したインクジェット記録装置のように、搬送ベルトの移動量を搬送ローラの回転量として検出する構成にあっては、駆動源から搬送ローラに至るまでのプーリやベルトの部品精度、搬送ローラ部品精度の積み上げによる誤差や、用紙を移動させる搬送ベルトの移動量を直接見ていないことから、精度の高い停止位置制御を行なうことが困難であるという課題がある。

また、特許文献１に記載の装置にあっては、ベルトの安定した速度制御を行なうことはできても、インクジェット記録装置の搬送ベルトのように間歇駆動で高精度の停止位置制御を行なわなければならない場合には適用することができない。

そこで、本出願人は先に搬送ベルトの移動量に応じた信号を出力する第１のエンコーダと、ローラの回転量に応じた信号を出力する第２のエンコーダとを備え、第１のエンコーダ及び第２のエンコーダの各出力信号及び各出力信号の相関関係に基づいて搬送ベルトの移動を制御するようにした画像形成装置を提案しているが、このような構成を採用した場合でも、第１のエンコーダの出力が基準となるために、搬送ベルトに伸び縮みが発生したときには第１のエンコーダと第２のエンコーダの各出力信号の相関関係にずれが生じて送り精度が低下することになる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、用紙を安定的に高精度に搬送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。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
被記録媒体を少なくとも２つのローラ間に架け渡された搬送ベルトで搬送し、前記被記録媒体に記録ヘッドのノズルから記録液の液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、
前記搬送ベルトの移動量に応じた信号を出力するリニアエンコーダからなる第１のエンコーダと、
前記ローラの回転量に応じた信号を出力するロータリエンコーダからなる第２のエンコーダと、
前記第１のエンコーダの出力信号を基準として、前記第１のエンコーダの出力信号及び第２のエンコーダの各出力信号と各出力信号の相関関係に基づいて前記搬送ベルトの移動を制御する制御手段と、
前記搬送ベルトの温度を検出する検出手段と、
予め定めた基準温度に対する前記搬送ベルトの単位温度変化の伸び率を格納した手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記検出手段で検出された検出温度と前記単位温度変化の伸び率から前記検出温度における前記第１のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｌを算出し、
前記算出した前記第１のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｌと、前記第１のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｌと前記第２のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｒとの比Ｌ／Ｒから、前記第２のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｒを算出し、
前記算出された移動量Ｌ及び移動量Ｒから目標とする前記搬送ベルトの移動量に相当する前記第１、第２のエンコーダのパルス数を設定する
構成とした。

ここで、前記検出手段は前記搬送ベルトの裏面をガイドするガイド部材に設けられている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、搬送ベルトの移動量に応じた信号を出力するリニアエンコーダからなる第１のエンコーダと、ローラの回転量に応じた信号を出力するロータリエンコーダからなる第２のエンコーダと、第１のエンコーダの出力信号を基準として、第１のエンコーダの出力信号及び第２のエンコーダの各出力信号と各出力信号の相関関係に基づいて搬送ベルトの移動を制御する制御手段と、搬送ベルトの温度を検出する検出手段と、予め定めた基準温度に対する搬送ベルトの単位温度変化の伸び率を格納した手段と、を備え、制御手段は、検出手段で検出された検出温度と単位温度変化の伸び率から検出温度における第１のエンコーダの１パルス当たりの搬送ベルトの移動量Ｌを算出し、算出した第１のエンコーダの１パルス当たりの搬送ベルトの移動量Ｌと、第１のエンコーダの１パルス当たりの搬送ベルトの移動量Ｌと第２のエンコーダの１パルス当たりの搬送ベルトの移動量Ｒとの比Ｌ／Ｒから、第２のエンコーダの１パルス当たりの搬送ベルトの移動量Ｒを算出し、算出された移動量Ｌ及び移動量Ｒから目標とする搬送ベルトの移動量に相当する第１、第２のエンコーダのパルス数を設定する構成としたので、高精度の送り制御を行なうことができるとともに、温度変化による搬送ベルトの伸び縮みに対する送り量変化を補正できることでより安定的に（長期的に）高精度の送り制御を行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置の一例の概要について図１ないし図５を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を示す概略構成図、図２は同装置の画像形成部及び副走査搬送部の平面説明図、図３は同じく側面説明図、図４は搬送ベルトの内面側を示す断面説明図、図５は同装置のエンジン部の斜視説明図である。

この画像形成装置は、装置本体１の内部（筺体内）に、用紙を搬送しながら画像を形成するための画像形成部（手段）２及び用紙を搬送するための副走査搬送部（手段）３等を有し、装置本体１の底部に設けた給紙カセットを含む給紙部（手段）４から用紙５を１枚ずつ給紙して、副走査搬送部３によって用紙５を画像形成部２に対向する位置で搬送しながら、画像形成部２によって用紙５に液滴を吐出して所要の画像を形成（記録）した後、片面印刷の場合には排紙搬送部（手段）７を通じて装置本体１の上面に形成した排紙トレイ８上に用紙５を排紙し、両面印刷の場合には、排紙搬送部７の途中から装置本体１の底部に備えた両面ユニット１０に送り込み、スイッチバック搬送を行って、再度、副走査搬送部３に給紙して両面に画像を形成した後排紙トレイ８上に排紙する。

また、この画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、装置本体１の上部で排紙トレイ８の上方には画像を読み取るための画像読取部（スキャナ部）１１を備えている。この画像読取部１１は、照明光源１３とミラー１４とを含む走査光学系１５と、ミラー１６、１７を含む走査光学系１８とが移動して、コンタクトガラス１２上に載置された原稿の画像の読み取りを行い、走査された原稿画像がレンズ１９の後方に配置した画像読み取り素子２０で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化され画像処理され、画像処理した印刷データを印刷することができる。

さらに、この画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、外部のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの画像データを含む印刷データ等をケーブル或いはネットワークを介して受信可能であり、受信した印刷データを処理して印刷することができる。

ここで、この画像形成装置の画像形成部２は、図２にも示すように、ガイドロッド２１及びガイドレール２２（図５参照）でキャリッジ２３を片持ちで主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８Ａと従動プーリ２８Ｂ間に架け渡したタイミングベルト２９を介して主走査方向に移動走査する。

そして、このキャリッジ２３上に、それぞれの色の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４を搭載し、キャリッジ２３を主走査方向に移動させ、副走査搬送部３によって用紙５を用紙搬送方向（副走査方向）に送りながら記録ヘッド２４から液滴を吐出させて画像形成を行なうシャトル型としている。なお、ライン型ヘッドを用いることもできる。

記録ヘッド２４は、それぞれブラック（Ｂｋ）インクを吐出する２個の液滴吐出ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２と、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクを吐出するそれぞれ１個の液滴吐出ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙの計５個の液滴吐出ヘッド（以下、色を区別しないときは「記録ヘッド２４」という。）で構成され、キャリッジ２３に搭載した各サブタンク２５からそれぞれ各色のインクが供給される。

一方、図１に示すように、装置本体１の前面からカートリッジ装着部に、ブラック（Ｂｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した記録液カートリッジである各色のインクカートリッジ２６を着脱自在に装着でき、各色のインクカートリッジ２６から各色のサブタンク２５にインクを供給する。なお、ブラックインクは１つのインクカートリッジ２６から２つのサブタンク２５に供給する構成としている。

なお、記録ヘッド２４としては、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどを用いることができる。

また、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、図２に示すように、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復装置１２１を配置している。この維持回復装置１２１は、５個の記録ヘッド２４の各ノズル面をキャピングするための５個の保湿用キャップ１２２ｋ２、１２２ｋ１、１２２ｃ、１２２ｍ、１２２ｙ（色を区別しないときは「保湿用キャップ１２２」という。）と、１個の吸引用キャップ１２３と、記録ヘッド２４のノズル面をワイピングするためのワイパーブレード１２４と、記録（画像形成）に寄与しない液滴の吐出（空吐出）を行なうための空吐出受け部材１２５などを備えている。

さらに、キャリッジ２３の走査方向他方側の非印字領域には、図２に示すように、５個の記録ヘッド２４から記録（画像形成）に寄与しない液滴の吐出（空吐出）を行なうための空吐出受け部材１２６を備えている。この空吐出受け部材１２６には、記録ヘッド２４に対応して５個の開口１２７ｋ２、１２７ｋ１、１２７ｃ、１２７ｍ、１２７ｙ（色を区別しないときは「開口１２７」という。）を形成している。

副走査搬送部３は、図３にも示すように、下方から給紙された用紙５を略９０度搬送方向を転換させて画像形成部２に対向させて搬送するための、駆動ローラである搬送ローラ３２とテンションローラである従動ローラ３３間に架け渡した無端状の搬送ベルト３１と、この搬送ベルト３１の表面を帯電させるために高圧電源から交番電圧である高電圧が印加される帯電手段である帯電ローラ３４と、搬送ベルト３１を画像形成部２の対向する領域でガイドするガイド部材３５と、用紙５を搬送ローラ３２に対向する位置で搬送ベルト３１に押し付ける２個の押さえコロ（加圧コロ）３６と、画像形成部２によって画像が形成された用紙５の上面側を押えるガイド板３７と、画像が形成された用紙５を搬送ベルト３１から分離するための分離爪３８とを備えている。

この副走査搬送部３の搬送ベルト３１は、ＤＣブラシレスモータを用いた副走査モータ１３１によって、タイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ３２が回転されることで、図２の用紙搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト３１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）との２層構造としているが、これに限るものではなく、１層構造あるいは３層以上の構造でも良い。

また、従動ローラ３３と帯電ローラ３４との間に、搬送ベルト３１の表面に付着した紙粉等を除去するためのクリーニング手段（ここではマイラを用いている。）１３５と、搬送ベルト３１表面の電荷を除去するための除電ブラシ１３６とを備えている。

さらに、搬送ローラ３２の軸３２ａには高分解能のコードホール１３７を取り付け、このコードホイール１３７に形成したスリット１３７ａを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１３８を設けて、これらのコードホイール１３７とエンコーダセンサ１３８によって第２のエンコーダであるロータリエンコーダを構成している。

また、搬送ベルト３１の裏面側の表面（搬送ローラ３２外周面と接する面）には、図４に示すようにリニアスケール２３１を形成し、このリニアスケール２３１を読み取るためのセンサ手段である反射型フォトセンサからなるエンコーダセンサ２３２を設けて、これらのリニアスケール２３１とエンコーダセンサ２３２によって第１のエンコーダであるリニアエンコーダを構成している。

なお、リニアスケール２３１は、搬送ベルト３１の裏面側の表面にアルミを蒸着した後レーザ光で飛ばして縞模様に形成したものなどを用いることができる。また、このリニアスケール２３１はガイド部材３５によって反射型フォトセンサ２３２による読取りが邪魔されない部位に設けられる。さらに、エンコーダセンサ２３２に隣接して、搬送ベルト３１の裏面側の表面に設けたリニアスケールのつなぎ目を検知するためのつなぎ目センサ２３３を設けている。

そして、ガイド部材３５は、図５にも示すように、搬送ベルト３１に接触する側をメッシュ構造にして、その中に搬送ベルト３１の温度を検出するサーミスタなどからなる温度センサ（検出手段）２３４を配置している。このように、搬送ベルト３１の温度を検出する検出手段を搬送ベルト３１の裏面側を案内するガイド部材３５に配置することで、搬送ベルト３１の温度変化をより正確に検出することができる。

つまり、搬送ベルト３１は画像形成装置本体の環境温度が変化しても直ちに変化しない（温度に対する追従性が小さい）ため、画像形成装置本体内の温度変化を検出したのでは搬送ベルト３１の温度を正しく検出することができず、その結果、本発明のように温度補正を行っても補正結果が実際の温度変化と乖離するおそれがある。これに対して、本実施形態のように、搬送ベルト３１を案内し、外気の出入りが少ないガイド部材３５のメッシュ構造部位に配置することで、搬送ベルト３１の温度を正確に検出することができて、後述するように温度補正も正確なものとなる。

また、ここでは、温度センサ２３４と第１のエンコーダであるリニアエンコーダを構成するフォトセンサ（エンコーダセンサ）２３２とをガイド部材３５の異なる位置に配置しているが、温度センサ２３４とエンコーダセンサ２３２とを、図９に示すように、同一の基板２３５上に配置してユニット化（一体化）した上で、ガイド部材３５内に配置することもできる。このようにすれば、搬送ベルト３１のリニアスケール２３１部分でのベルト温度をより正確に検出することができるようになる。

給紙部４は、装置本体１の前面側から抜き差し可能で、多数枚の用紙５を積載して収納する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の用紙５を１枚ずつ分離して送り出すための給紙コロ４２及びフリクションパッド４３と、給紙された用紙５をレジストするレジストローラ４４を備えている。また、この給紙部４は、多数枚の用紙５を積載して収容するための手差しトレイ４６及び手差しトレイ４６から１枚ずつ用紙５を給紙するための手差しコロ４７と、装置本体１の下側にオプションで装着される給紙カセットや後述する両面ユニット１０から給紙される用紙５を搬送するための搬送コロ４８を備えている。給紙コロ４２、レジストローラ４４、手差しコロ４７、搬送コロ４８などの副走査搬送部３へ用紙５を給送するための部材は図示しない電磁クラッチを介してＨＢ型ステッピングモータからなる給紙モータ（駆動手段）４９によって回転駆動される。

排紙搬送部７は、副走査搬送部３の分離爪３８で分離された用紙５を搬送する３個の搬送ローラ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ（区別しないときは「搬送ローラ７１」という。）及びこれに対向する拍車７２ａ、７２ｂ、７２ｃ（同じく「拍車７２」という。）と、排紙ローラ７１及び拍車７２間で搬送される用紙５をガイドする下ガイド部７３及び上ガイド部７４と、下ガイド部７３及び上ガイド部７４の間から送り出される用紙５を、第１の搬送経路である反転排紙経路８１を通じて反転してフェイスダウンで排紙トレイ８へ送り出すための反転ローラ対７７及び反転排紙ローラ対７８とを備えている。なお、下ガイド部７３及び上ガイド部７４の間で用紙５を搬送する搬送路を搬送路７０という。

なお、搬送路７０の出口側には、排紙トレイ８に反転排紙するための第１排紙経路８１、後述するストレート排紙トレイ１８１に排紙するための第２排紙経路８２及び両面ユニット１０のいずれかに対する搬送経路に切り替えるための分岐機構６０を設けている。

両面ユニット１０は、送り込まれる用紙５を装置本体１の側面部から受け入れて下方に搬送する垂直両面搬送路９０ｃを構成した垂直搬送部１０１ａと、垂直両面搬送路９０ｃに続いて水平方向に搬送する水平取り込み搬送路９０ａ及びスイッチバック搬送路９０ｂを構成した水平搬送部１０１ｂとを一体に有している。

垂直両面搬送路９０ｃには送り込まれた用紙５を下方に搬送する両面入口ローラ対９１及び水平取り込み搬送路９０ａに送り出す搬送ローラ対９２を備え、水平取り込み搬送路９０ａには５つの両面搬送ローラ対９３を備え、スイッチバック搬送路９０ｂには取り込み搬送路９０ａから送られる用紙５を反転して再給紙するためのリバースローラからなる両面出口ローラ９４及び３個の両面搬送ローラ対９５を備えている。

また、取り込み搬送路９０ａからスイッチバック搬送路９０ｂへの用紙５の搬送経路とスイッチバック搬送路９０ｂから搬送ローラ対４８への再給紙のための搬送経路とを切り替える分岐板９６を揺動可能に設けている。分岐板９６は、図１の実線図示のスイッチバック側位置と破線図示の再給紙側位置との間で揺動可能である。

この両面ユニット１０から送り出された用紙５は、前述した搬送コロ４８に送り込まれてレジストローラ４４に送られる。

そして、上述した給紙部４の給紙カセット４１、手差し給紙トレイ４６、両面ユニット１０から給紙された用紙５がレジストローラ４４で搬送されるとき、副走査搬送部３の搬送ローラ３２及び押えコロ３６間とレジストローラ４４との間で、用紙５にループ（弛み）を形成して用紙５に対するバックテンションなどを防止するため、図１に示すように、開閉ガイド板１１０を揺動可能に設けている。

この開閉ガイド板１１０は、レジストローラ４４から用紙５を副走査搬送部３に送り出すときには、図示の状態から矢示方向に揺動して用紙５を案内し、用紙５が副走査搬送部３の達したタイミングで図示の状態に復帰してループを形成可能な状態にする。

さらに、この画像形成装置においては、１枚手差し給紙を行なうために、図１にも示すように、装置本体１の一側部側に、１枚手差し給紙トレイ１４１を装置本体１に対して開閉可能（開倒可能）に設け、１枚手差しを行なうときには１枚手差し給紙トレイ１４１を仮想線図示の位置に開倒する。この１枚手差し給紙トレイ１４１からの手差し給紙される用紙５は、開閉ガイド板１１０の上面でガイドされてそのまま副走査搬送部３の搬送ローラ３２と押さえコロ３６との間に直線的に差し込むことができる。

一方、画像形成が行われた用紙５をフェイスアップでストレートに排紙するため、装置本体１の他側部側にストレート排紙トレイ１８１を開閉可能（開倒可能）に設けている。このストレート排紙トレイ１８１を開く（開倒）ことで、排紙搬送部７に下ガイド部７３及び上ガイド部７４から送り出される用紙５を直線的にストレート排紙トレイ１８１に排紙するための第２の排紙経路であるストレート排紙経路８２が形成される。

これにより、例えばＯＨＰ、厚手の用紙など曲線搬送が難しい用紙を使用するときには１枚手差し給紙トレイ１４１から１枚手差し給紙を行いストレート排紙トレイ１８１まで直線的に用紙５を搬送することができるようになる。勿論、普通紙などの通常の用紙であっても１枚手差し給紙トレイ１４１から給紙し、ストレート排紙トレイ１８１に直線的に排紙することはできる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図６のブロック図を参照して説明する。
この制御部３００は、ＣＰＵ３０１と、ＣＰＵ３０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ３０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ３０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）３０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行なう画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ３０５とを含む、この装置全体の制御を司る主制御部３１０を備えている。

また、この制御部３００は、ホスト側と主制御部３１０との間に介在して、データ、信号の送受を行なうための外部Ｉ／Ｆ３１１と、記録ヘッド２４を駆動制御するためのヘッドドライバを含むヘッド駆動制御部３１２と、キャリッジ２３を移動走査する主走査モータ２７を駆動するための主走査駆動部（モータドライバ）３１３と、副走査モータ１３１を駆動するための副走査駆動部３１４と、給紙モータ４９を駆動するための給紙駆動部３１５と、排紙部７の各ローラを駆動する排紙モータ７９を駆動するための排紙駆動部３１６と、両面ユニット１０の各ローラを駆動する両面再給紙モータ９９を駆動するための両面駆動部３１７と、維持回復機構１２１を駆動する維持回復モータ１２９を駆動するための回復系駆動部３１８と、帯電ベルト３４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部３１９とを備えている。

さらに、制御部３００は、前述した開閉ガイド板ソレノイド１１３、シャッタソレノイド１５０を含む各種のソレノイド（ＳＯＬ）類３２１を駆動するソレノイド類駆動部（ドライバ）３２２と、給紙関係の電磁クラック類３２３などを駆動するクラッチ駆動部324と、画像読取部１１を制御するスキャナ制御部３２５とを備えている。

また、主制御部に３１０は、前述した搬送ベルト３１の温度を検出する温度センサ２３４の検出信号を入力する。なお、主制御部３１０には、その他の図示しない各種センサの検出信号も入力されるが図示を省略している。また、主制御部３１０は、装置本体１に設けたテンキー、プリントスタートキーなどの各種キー及び各種表示器を含む操作／表示部３２７との間で必要なキー入力の取り込み、表示情報の出力を行なう。

さらに、この主制御部３１０には、前述したリニアスケール２３１とフォトセンサ（エンコーダセンサ）２３２によって構成される第１のエンコーダであるリニアエンコーダ４０１からの出力信号（パルス）と、前述したコードホイール１３７とフォトセンサ（エンコーダセンサ）１３８によって構成される第２のエンコーダであるロータリエンコーダ４０２からの出力信号（パルス）とが入力される。主制御部３１０は、これらの各出力信号及び各出力信号の相関関係に基づいて副走査駆動部３１４を介して副走査モータ１３１を駆動制御することで搬送ローラ３２を介して搬送ベルト３１を移動させるとともに、前述した温度センサ２３４の検出結果に基づいてリニアエンコーダ４０１とロータリエンコーダ４０２からの各出力信号の相関関係を補正することで搬送ベルト３１を駆動する副走査モータ１３１に対する制御量を補正するための処理を行なう。つまり、この主制御部３１０は制御手段と補正手段とを兼ねている。

このように構成した画像形成装置における画像形成動作について簡単に説明すると、ＡＣバイアス供給部３１９から帯電ローラ３４に交番電圧である正負極の矩形波の高電圧を印加することによって、帯電ローラ３４は搬送ベルト３１の絶縁層（表層）に当接しているので、搬送ベルト３１の表層には、正と負の電荷が搬送ベルト３１の搬送方向に対して交互に帯状に印加され、搬送ベルト３１上に所定の帯電幅で帯電が行われて不平等電界が生成される。

そこで、給紙部４、手差し給紙部４６、両面ユニット１０、１枚手差し給紙トレイ１４１などから用紙５が給紙されて搬送ローラ３２と押えコロ３６との間の、正負極の電荷が形成されることによって不平等電界が発生している搬送ベルト３１上へと送り込まれると、用紙５は電界の向きにならって瞬時に分極し、静電吸着力で搬送ベルト３１上に吸着され、搬送ベルト３１の移動に伴って搬送される。

そして、この搬送ベルト３１で用紙５を間歇的に搬送しながら、用紙５上に印刷データに応じて記録ヘッド２４から記録液の液滴を吐出して画像を形成（印刷）し、画像形成が行なわれた用紙５の先端側を分離爪３８で搬送ベルト３１から分離して排紙搬送部７によって、適宜、排紙トレイ８、ストレート排紙トレイ１８１に排紙し、あるいは両面ユニット１０に送り込んで他面に画像形成を行なった後排紙する。

そこで、この画像形成装置における副走査モータの駆動制御について図７及び図８をも参照して説明する。なお、図７は主制御部３１０における副走査の駆動制御及び補正処理に係わる部分を機能的に説明するブロック説明図、図８は同じく副走査の説明に供するエンコーダ出力の説明図である。
まず、画像形成時の搬送ベルト３１の移動停止制御（用紙送り停止制御）について説明する。副走査搬送部３の搬送ベルト３１に形成したリニアスケール２３１とエンコーダセンサ２３２で構成されるリニアエンコーダ４０１と、搬送ローラ３２の軸３２ａに設けたコードホイール１３７とエンコーダセンサ１３８で構成されるロータリエンコーダ４０２の各出力信号（各出力パルス）は、エンコーダ信号処理部４０３に与えられ、このエンコーダ信号処理部４０３で速度及び位置情報に変換される。そして、得られた速度及び位置情報をＡＳＩＣなどでも構成できる信号処理合成部４０４にて合成処理した後、比較演算部４０５に与える。

一方、この比較演算部４０５には速度・位置プロファイル格納部４０６に格納されている速度・位置プロファイルの情報が与えられており、比較演算部４０５はこれらの信号処理合成部４０４から与えられる速度及び位置情報（の合成情報）と速度・位置プロファイル格納部４０６に格納されている速度・位置プロファイルの情報とを比較して、目標位置と現在位置との偏差を演算する。

そして、この比較演算部４０５で得られた偏差に基づいてＰＩＤ制御演算部４０７はＰＩＤ演算を行ってＰＷＭ信号を生成する。つまり、ＰＩＤ制御演算部４０７は、比較演算部４０５からの偏差に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）制御を行って制御値を演算する。ここでは、副走査モータ１３１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御で駆動するものとして、ＰＩＤ制御演算部４０７は偏差に対してＰＩＤ制御を行ってＰＷＭのデューティ比を求め、このＰＷＭのデューティ比をモータドライバ４０８に与えてＰＷＭ制御で副走査モータ１３１を駆動させることにより、搬送ベルト３１を目標とする速度で目標とする移動量だけ移動させて目標とする位置に駆動するようにしている。

このリニアエンコーダ出力とロータリエンコーダ出力及びその相関関係に基づく副走査モータの駆動制御、即ち搬送ベルトの移動させる制御の一例の具体例について図８を参照して説明する。
搬送ベルト３１が搬送ローラ３２の回転によって移動すると、リニアエンコーダ４０１からは図８（ａ）に示すようなリニアエンコーダ出力が出力され、また、ロータリエンコーダ４０２からは図８（ｂ）に示すようなロータリエンコーダ出力が出力される。ここでは、リニアエンコーダ４０１としては１００ＬＰＩ以上の分解能を有するものを、ロータリエンコーダ４０２としては３００ＬＰＩ以上、４８００ＣＲ以上のものを使用することが好ましい。

この場合、リニアエンコーダ４０１の分解能は搬送ベルト３１の送り量をそのまま表わす。ここでは、リニアエンコーダ４０１の分解能は例えば１５０ＬＰＩとしているので、リニアエンコーダ４０１から出力される１パルス当りの（１分解能当りの）ベルト送り量は１６９．３μｍとなる。

一方、ロータリエンコーダ４０２の１分解能当たりの搬送ベルト３１の送り量がいくらになるかは、１周当りのパルス数と搬送ローラ３２の径及び搬送ベルト３１の厚みで決定されることになる。ロータリエンコーダ４０２を構成するコードホイール１３７の分解能が大きく（スリットのピッチが細かく）、ホイール１３７の外径が大きいほど１周当りのパルス数は多くなる。また、搬送ローラ３２の径が小さいほどロータリエンコーダ４０２の１パルス当りのベルト送り量は小さくなる。

ここでは、コードホイール１３７の分解能を６００ＬＰＩとして、これを逓倍処理（この例では４逓倍）して２４００ＬＰＩとし、コードホイール１３７と搬送ローラ３２の径（ベルトの厚み込み）の関係を４：１にしているので、搬送ベルト３２上に換算したロータリエンコーダ４０２の分解能は４倍され、２４００ＬＰＩ×４＝９６００ＬＰＩとなり、ロータリエンコーダ４０２から出力される１パルス当りの（１分解能当たりの）ベルト送り量は約２．６５μｍとなる。

したがって、リニアエンコーダ４０１から出力されるパルスとロータリエンコーダ４０２から出力されるパルスとの相関関係を表わす係数を相関係数α、リニアエンコーダ４０１から出力される１パルス当りの距離（移動量）をＬ、ロータリエンコーダ４０２から出力される１パルス当りの距離（移動量）Ｒとしたとき、相関係数α＝Ｌ／Ｒ、の関係が成り立つ。

つまり、ロータリエンコーダ４０２の出力でＮパルス分、搬送ベルト３１を移動させるとすると、図８に示すリニアエンコーダ４０１から出力される１パルス当りの距離（移動量）Ｌとロータリエンコーダ４０２から出力される１パルス当りの距離（移動量）Ｒの関係は、相関係数αが（９６００ＬＰＩ／１５０ＬＰＩ）＝６４であるから、Ｌ＝Ｒ×６４となり、ロータリエンコーダ４０２のＮパルスの移動量は、リニアエンコーダ４０１のパルス数をｎ１、ロータリエンコーダ４０２の端数をｎ２（＝０〜６４）としたとき、次の（１）式で表わされる。
Ｎ＝６４×ｎ１＋ｎ２……（１）

これを上記具体例の移動量で表わすと、２．６５μｍ×Ｎ＝１６９．３μｍ×ｎ１＋２．６５μｍ×ｎ２となる。例えば、搬送ベルト３１の所定の移動量に相当する送り量指定パルス数をＮ＝１０００パルス（移動量２．６５ｍｍ）としたとき、ｎ１＝１５、ｎ２＝４０となる。つまり、リニアエンコーダ４０１の出力パルスのカウント値ｎ１が「１５」になった後、ロータリエンコーダ４０２の出力パルスのカウント値ｎ２が「４０」になるまで搬送ベルト３１を移動させるように副走査モータ１３１を回転駆動すればよいことになる。

ここで、上記（１）式における「６４」は上述したように移動量ＬとＲの比であるから、これを相関係数αで表わすと、（１）式は、次の（２）式で表わすことができる。
Ｎ＝α・ｎ１＋ｎ２……（２）

このように、ある移動量だけ搬送ベルト３１を移動させるためのリニアエンコーダ４０１及びロータリエンコーダ４０２のパルス数ｎ１、ｎ２を求めるには、まずパルス数Ｎ（１０００パルスとする。）をＬとＲの比である相関係数α（ここでは、６４とする。）で除算し、その商（ここでは、１５．６２５となる。）の整数部（１５）をリニアエンコーダ４０１のパルス数ｎ１とする。次に、（２）式より、ロータリエンコーダ４０２のパルス数ｎ２を、（Ｎ−α・ｎ１）の演算をして求める（ここでは、ｎ２＝１０００−６４×１５＝４０となる。）。

つまり、移動量の算出にあたり、先に分解能の低いリニアエンコーダ４０１のパルス数ｎ１を決定し（移動量を越えない値に）、端数（残りの移動量）に相当する分解能の高いロータリエンコーダ４０２のパルス数ｎ２を決定する。例えば、移動量５．３ｍｍのとき、これに相当するロータリエンコーダ４０２のパルス数は２０００パルスであるから、２０００／６４の商の整数部「３１」をリニアエンコーダ４０１のパルス数ｎ１とし、ロータリエンコーダ４０２のパルス数ｎ２＝２０００−６４×３１＝１６を求める。

ここでは、移動量の指定はロータリエンコーダ４０２のパルス数Ｎで行っている。ただし、実際にロータリエンコーダ４０２の出力を用いるのは端数（０〜６３）のみであり、移動量の大部分はリニアエンコーダ４０１の出力を基に制御する。上記の例では、ロータリエンコーダ４０２から出力される１パルス当りの移動量（距離）Ｒはリニアエンコーダ４０１から出力される１パルス当りの移動量（距離）Ｌの１／６４であるから、実際の搬送ベルト３１の移動量に占めるロータリエンコーダ４０１の割合は小さく、部品精度の影響を低減することができる。

つまり、ロータリエンコーダの出力だけで搬送ベルトの移動量を制御する場合には、搬送ローラ、搬送ベルト、用紙という段階を経ることになるので、搬送ローラ自体の部品精度や温度などによるローラ径の変動、搬送ベルト自体の部品精度や温度などによるベルトの伸縮などの誤差要因が重畳されることになり、ロータリエンコーダの出力と実際の用紙の移動量との間の誤差が大きくなるおそれがある。

これに対して、搬送ベルトの移動量を直接検出するリニアエンコーダを備えることで、用紙の実際の移動量をより直接的に検出することが可能になり、しかも、リニアエンコーダ出力だけでは分解能が十分得られないことから、これにロータリエンコーダ出力を組み合わせることによって、より高精度に移動量制御を行なうことができるようになる。

なお、上記説明では、Ｌ＝Ｒ×６４としたが、実使用上は、搬送ローラ３２を整数回転させて搬送ベルト３１の１周に極力近い回転数回転させることで、リニア／ロータリー比（Ｌ／Ｒ比＝相関関数α）を取得する。この場合、搬送ローラ３２を整数回転させてＬ／Ｒ比を取得する理由は、搬送ローラ１周での偏心、振れの影響をなくするためである。搬送ローラ３２の１回転当たりのロータリエンコーダ信号と搬送ベルト３１のリニアエンコーダの信号比（Ｌ／Ｒ比）は、理想上は「６４」であるが、実際は例えば「６４．２」などの整数以外の相関係数となる。これは、リニアスケールや搬送ローラ等の部品寸法精度、温度変化等の影響によるものである。

ところで、このように、リニアエンコーダ４０１の出力とロータリエンコーダ４０２の出力及びこれらの出力の相関関係（相関係数α）に基づいて搬送ベルト３１の移動制御を行なう場合、リニアエンコーダ４０１を構成するリニアスケール２３１を基準としている。

したがって、温度補正を考えない場合は、Ｌ／Ｒ比を取得した後、理想値Ｌ＝１６９．３μｍとすればロータリエンコーダ４０２の１パルスの距離を計算することができる。しかしながら、実際には搬送ベルト３１も温度変化の影響を受けることになるので、搬送ベルト３１が温度によって伸び、或いは縮むと、リニアエンコーダ４０１の１パルス当りの搬送ベルト３１の移動量Ｌも変化することになる。

そこで、本実施形態においては、図７に示すように、予め実験により、搬送ベルト３１の温度変化に対する変化量に関する情報として、例えば、基準温度（ここでは、２３℃とする。）における移動量Ｌrefを基準として、単位温度当りの伸び率Ｃとして求めておき、この伸び率Ｃを格納保持した伸び率格納部４１０と、温度センサ２３４の検出結果（検出温度Ｔ）と基準温度Ｔrefとの差及び伸び率Ｃに基づいて、Ｌ＝Ｌref＋Ｌref×（Ｔref−Ｔ）×Ｃ、の演算を行なって、当該検出温度におけるリニアエンコーダ４０１の１パルス当りの移動量Ｌを演算する移動量演算部４１１とを備えている。なお、伸び率格納部４１０は主制御部３１０のＲＯＭ３０２或いはＮＶＲＡＭ３０４などで構成することができる。

そして、この移動量演算部４１１で演算されたリニアエンコーダ４０１の１パルス当りの移動量Ｌを比較演算部４０５に与える。比較演算部４０５は、上述したように信号処理合成部４０４から与えられる速度及び位置情報（の合成情報）と速度・位置プロファイル格納部４０６に格納されている速度・位置プロファイルの情報とを比較して偏差を演算するとき、移動量演算部４１１から与えられるリニアエンコーダ４０１の１パルス当りの移動量Ｌに応じたロータリエンコーダ４０２の1パルス当りの移動量Ｒから目標偏差（目標移動量）に対するリニアエンコーダ４０１のパルス数ｎ１、ロータリエンコーダ４０２のパルス数ｎ２を補正する演算する。これによって、温度による搬送ベルト３１の伸び量又は縮み量に応じて補正された偏差がＰＩＤ制御演算部４０７に与えられて温度による搬送ベルト３１の伸び量又は縮み量に応じて制御量が補正される（反映される）。

つまり、本実施形態では、温度変化に応じた搬送ベルトの移動量補正を行うために実験から求めた搬送ベルト３１の単位温度変化の伸び率（伸縮率）Ｃから基準であるリニアスケール４０１の１パルス当りの移動量（距離）Ｌが変化することと、Ｌ／Ｒ比からロータリエンコーダ４０２の１パルス当りの移動量Ｒを求めることで、指定送り量（パルス数Ｎ）に相当するリニアエンコーダのパルス数ｎ１とロータリエンコーダのパルス数ｎ２を設定する。

例えば、２３℃での基準移動量Ｌref＝１６９．３μｍ、伸び率Ｃとすると、検出温度Ｔ℃でのリニアエンコーダ４０１の１パルス当りの移動量Ｌは、
Ｌ＝Ｌref＋Ｌref（Ｔ−２３）×Ｃ
で求められる。

ここで、相関係数α＝Ｌ／Ｒ＝６３．２とすると、ロータリエンコーダ４０２の１パルス当りの移動量Ｒは、
Ｒ＝Ｌ／６３．２＝｛Ｌref+Ｌref×Ｃ×（Ｔ−２３）｝／６３.２
で求められる。

そこで、前述したように指定送り量／Ｒ＝パルス数Ｎを算出して、このパルス数Ｎと相関係数αに基づいてリニアエンコーダ４０１のパルス数ｎ１とロータリエンコーダ４０２のパルス数ｎ２を設定することで、駆動手段である副走査モータ１３１に対する制御量に温度変化による搬送ベルト３１の伸び縮みによる移動量の変化を反映させた制御を行なうことができて、温度変化にかかわらず高精度に送り制御を行なうことができる。

言い換えれば、本発明は温度に応じてリニアエンコーダの移動量Lを算出し、これに応じて制御量を補正するものである。つまり、リニアエンコーダとロータリエンコーダを使用する方式（Ｗセンサ方式）においてはリニアエンコーダの出力として得られるリニアスケールを基準として、これが温度で変化しても対応するということにある。ここで、搬送ベルトの線膨張係数をβ、温度変化をΔＴ、検出温度（測定温度）をＴ、基準温度を２３℃、初期リニアスケール（２３℃）における移動量をＬ０（上記の例ではＬref＝１６９.３μｍ）、温度変化後の移動量をＬとすると、補正演算式は次のとおりとなる。
Ｌ＝Ｌ０×（１＋β×ΔＴ）＝Ｌ０×｛１＋β×（Ｔ−２３℃）｝

なお、本実施形態では、搬送ベルトの単位温度当りの伸び率Ｃを予め格納し、検出温度と基準温度との差に伸び率を乗じて、更に基準移動量Ｌrefを乗じることで、当該検出温度における１パルス当りの移動量Ｌを演算しているが、温度に対する１パルス当りの移動量Ｌの値をテーブル化して格納しておき、検出温度に応じて対応する温度補正後の移動量Ｌをテーブルから読み出す構成とすることで処理を速くすることができる。

また、温度に応じた複数の速度・位置プロファイルを用意しておき、検出温度に応じて使用する速度・位置プロファイルを変更することによって制御量を温度に応じて補正することもできるし、速度・位置プロファイルから読み出した値を検出温度に応じた補正係数を乗じて補正することによって制御量を温度に応じて補正することもできる。

要するに、温度がリニア又は段階的に変化したときに、結果として、搬送ベルトを駆動する駆動手段に対する制御量が補正される、言い換えれば、温度変化が生じても搬送ベルトによる送り量が変化しないように制御量に補正される構成であれば、どのようの構成を採用することもできる。

また、上記実施形態においては、本発明をマルチファンクション（ＭＦＰ）の画像形成装置に適用した例で説明したが、プリンタやファクシミリ装置などの他の画像形成装置にも同様に適用することができる。また、インク以外の記録液を使用する画像形成装置にも適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。同装置の画像形成部及び副走査搬送部の平面説明図である。同じく側面説明図である。同じく搬送ベルトの裏面側を説明する断面説明図である。同じくエンジンユニット部の斜視説明図である。同じく制御部の概要を説明するブロック図である。同制御部における副走査モータの駆動制御に係わる部分を機能的に説明するブロック説明図である。同副走査駆動制御におけるエンコーダ出力の処理の説明に供する説明図である。同じく温度センサ及びエンコーダセンサを一体化した例を説明する説明図である。

符号の説明

１…装置本体
２…画像形成部
３…副走査搬送部
４…給紙部
５…用紙（被記録媒体）
７…排紙搬送部
８…排紙トレイ
１１…画像読取部
２３…キャリッジ
２４…記録ヘッド
３１…搬送ベルト
３２…搬送ローラ
４１…給紙コロ
４４…レジストローラ
４９…給紙モータ
１３１…副走査モータ
２３４…温度センサ
４０１…リニアエンコーダ
４０２…ロータリエンコーダ
４１０…伸び率格納部
４１１…移動量演算部

Claims

被記録媒体を少なくとも２つのローラ間に架け渡された搬送ベルトで搬送し、前記被記録媒体に記録ヘッドのノズルから記録液の液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、
前記搬送ベルトの移動量に応じた信号を出力するリニアエンコーダからなる第１のエンコーダと、
前記ローラの回転量に応じた信号を出力するロータリエンコーダからなる第２のエンコーダと、
前記第１のエンコーダの出力信号を基準として、前記第１のエンコーダの出力信号及び第２のエンコーダの各出力信号と各出力信号の相関関係に基づいて前記搬送ベルトの移動を制御する制御手段と、
前記搬送ベルトの温度を検出する検出手段と、
予め定めた基準温度に対する前記搬送ベルトの単位温度変化の伸び率を格納した手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記検出手段で検出された検出温度と前記単位温度変化の伸び率から前記検出温度における前記第１のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｌを算出し、
前記算出した前記第１のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｌと、前記第１のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｌと前記第２のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｒとの比Ｌ／Ｒから、前記第２のエンコーダの１パルス当たりの前記搬送ベルトの移動量Ｒを算出し、
前記算出された移動量Ｌ及び移動量Ｒから目標とする前記搬送ベルトの移動量に相当する前記第１、第２のエンコーダのパルス数を設定する
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記検出手段は前記搬送ベルトの裏面をガイドするガイド部材に設けられていることを特徴とする画像形成装置。