JP5556092B2 - ベルト駆動制御装置、ベルト駆動制御方法および画像形成装置 - Google Patents
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Description
図8は、電子写真方式による直接転写方式のタンデム型画像形成装置の一例である。22は搬送ベルト、23は駆動ローラ、24は従動ローラである。また、21Y,21M,21C,21Kは画像形成ユニットである。
この画像形成装置では、例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒の各単色画像を形成する画像形成ユニット21Y,21M,21C,21Kが記録用紙の搬送方向に順次配置される。そして、図示しないレーザ露光ユニットにより各感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kの表面に形成された静電潜像が各画像形成ユニット21Y,21M,21C,21Kで現像されることによりトナー像(顕像)が形成される。そして、静電力により搬送ベルト22に付着されて搬送される図示しない記録用紙上に順次重ね合わされて転写された後、定着機17によってトナーが溶融圧着されることにより、記録用紙上にカラー画像が形成される。搬送ベルト22は、互いに平行に配置された駆動ローラ23及び従動ローラ24に適当なテンションで掛け渡される。駆動ローラ23は、図示しない駆動モータによって所定の回転速度で回転駆動され、それに伴い搬送ベルト22も所定の速度で無端移動する。記録用紙は給紙機構によって所定のタイミングで搬送ベルト22の画像形成ユニット21Y,21M,21C,21K側に供給され、搬送ベルト22の移動速度と同一速度で移動して搬送されることにより、各画像形成ユニットを順次通過する。
このような画像形成装置では、記録用紙の移動速度、つまり搬送ベルト22の移動速度が一定速度に維持されないと、色ずれが発生する。この色ずれは、記録用紙上で重ね合わせられる各単色画像の転写位置が相対的にずれることによって発生する。色ずれが発生すると、例えば、複数色の画像が重なって形成された細線画像がにじんで見えたり、複数色の画像が重なって形成された背景画像中に形成される黒の文字画像の輪郭周辺に白抜けが発生したりする。
図9は、別の画像形成装置であり、各画像形成ユニット21Y,21M,21C,21Kの感光体ドラム12Y,12M,12C,12Kの表面に形成された各単色画像を、一旦中間転写ベルト16上に順次重なり合うように転写した後、これを記録用紙上に一括転写する中間転写方式を採用したタンデム型画像形成装置である。この装置においても、中間転写ベルト16の移動速度が一定速度に維持されないと、同様に色ずれが発生する。
また、上述したタンデム型の画像形成装置に限らず、記録材を搬送する記録材搬送部材や、その記録材に転写される画像を担持する感光体や中間転写体等の像担持体として、ベルトを用いた画像形成装置においては、そのベルトの移動速度が一定速度に維持されないとバンディングが発生する。このバンディングは、画像転写中にベルト移動速度が速くなったり遅くなったりすることにより発生する画像濃度ムラである。すなわち、ベルト移動速度が相対的に速い時に転写された画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に引き延ばされた形状となり、逆に、ベルト移動速度が相対的に遅い時に転写された画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に縮小された形状となる。これにより、引き延ばされた画像部分は濃度が薄くなり、縮小された画像部分は濃度が濃くなる。その結果、ベルト周方向に画像濃度ムラが発生し、バンディングが生じる。このバンディングは、淡い単色画像を形成する場合には人間の目に顕著に感じ取られる。
ベルトの移動速度は、様々な原因によって変動するが、その原因の中に、単層ベルトの場合にはベルト周方向におけるベルト厚みムラがある。このベルト厚みムラは、例えば、円筒金型を用いて遠心焼成方式で作成されたベルトにみられるベルト周方向にわたる肉厚の偏りによって生じる。このようなベルト厚みムラがベルトに存在すると、ベルトを駆動する駆動ローラ上にベルト厚の厚い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が速くなり、反対にベルト厚の薄い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が遅くなる。そのため、ベルト移動速度に変動が生じる。
前記ベルトの位相を検出するベルト位相検出手段、
前記ベルトの前記位相の各々におけるベルトの移動速度の変動を低減させるための速度補正量を算出する補正量算出手段、
前記位相に対応する前記速度補正量を記憶する記憶手段、
前記ベルト位相検出手段からの前記位相の情報を用いて、前記記憶手段から、前記位相に対応する前記速度補正量を読み出し、前記速度補正量に基づき、前記ベルトの速度変動が小さくなるように前記駆動支持回転体の駆動制御を行う駆動制御手段、
を有することを特徴の一つとする。
前記ベルトの位相を検出するベルト位相検出ステップ、
前記ベルトの前記位相の各々におけるベルトの移動速度の変動を低減させるための速度補正量を算出する補正量算出ステップ、
前記位相に対応する前記速度補正量を記憶手段に記憶する記憶ステップ、
前記位相の情報を用いて、前記記憶手段から、前記位相に対応する前記速度補正量を読み出し、前記速度補正量に基づき、前記ベルトの速度変動が小さくなるように前記駆動支持回転体の駆動制御を行う駆動制御ステップ、
を有することを特徴の一つとする。
プリンタ本体1には、中間転写ベルト16、定着機17、2次転写ローラ15、4色分のレーザ走査ユニット10Y〜K、感光体12Y〜K、帯電器11Y〜K、現像機13Y〜K、1次転写ローラ14Y〜K、第1給紙ホッパ5、第2給紙ホッパ6を備える。増設給紙装置2は第3給紙ホッパ7、第4給紙ホッパ8を備える。増設給紙装置2はプリンタ本体1に接続されている。
・ステップS11は、実施例のカラーレーザプリンタの電源が投入されるステップである。
・ステップS12は、カラーレーザプリンタの各所をウォーミングアップさせる為、イニシャライズ動作と呼ばれる動作モードに移行するステップである。
・ステップS13は、スルーアップ動作の開始ステップである。スルーアップ動作中には、コントローラ31が中間転写ベルト駆動モータ33を起動させる。中間転写ベルト駆動モータ33はステッピングモータの為、駆動用クロック信号は低い周波数から序々に高い周波数へと変化し、最終的には中間転写ベルト駆動モータ33を目標の回転速度である一定速度で回転させるスルーアップ動作を行う。
・ステップS14は、中間転写ベルトが一定速度に達しているかを検出し、スルーアップ動作が完了しているかをチェックするステップである。スルーアップが完了していれば、次のステップに進む。
・ステップS15は、ベルトの位相全域にわたり、ローラ38およびローラ39のそれぞれの角速度ω1(n)およびω2(n)を計測し、一時記憶しておくステップである。なお、位相カウンタ28は電源投入直後からカウントが可能となっている。そして、電源投入後中間転写ベルトのスルーアップに伴って第2のロータリーエンコーダがパルスを出力するとカウントを開始する。この為、中間転写ベルト駆動モータ33のスルーアップ動作完了後には任意のタイミングで、角速度ω1(n)及び角速度ω2(n)の計測を開始し、補正データδCLK(n)を算出することが可能である。
・ステップS16は、上記ステップS15で記憶した角速度ω1(n)およびω2(n)から、駆動用クロック信号の補正データδCLK(n)を計算するステップである。
・ステップS17は、上記ステップで計算されたδCLK(n)を記憶手段40に記憶するステップである。
・ステップS18は、スルーダウン動作の開始ステップである。駆動用クロック信号は高い周波数から序々に低い周波数へと変化するスルーダウン動作を行う。
・ステップS19は、中間転写ベルト駆動モータ33が完全に停止するステップである。なお、中間転写ベルト駆動モータが駆動を停止すると、第2のロータリーエンコーダがパルスの出力を停止するため位相カウンタはカウントを停止するが、カウント値はそのまま保持している。なお、上述のように、位相カウンタをタイマで代用した場合には、タイマによって示される値は、ベルトの移動時間となる。この場合には、中間転写ベルト駆動モータが駆動を停止すると、タイマが停止するが、タイマ値はそのまま保持している。
図4は、駆動ローラYに巻き付いたベルト16を、その駆動ローラYの軸方向から見たときの拡大図である。Pは、ベルトのピッチ線、Btはベルトの内側からピッチ線Pまでの距離、rはローラYの半径、RはローラYの半径rとピッチ距離Btとの和を示す。なお、本図の場合、ベルト16は、均一な材質とし、ピッチ線Pは、ベルトの中央に位置するものとする。
この図4を用いて、駆動ローラYの回転角速度とベルト16の移動速度との関係について説明する。ベルト16の移動速度は、ローラ表面からベルトピッチ線Pまでの距離すなわちピッチ線距離(以下、「PLD(Pitch Line Distance)」という。)によって決定される。このPLDは、ベルト16が均一なベルト材質の単層ベルトであり、かつ、ベルト16の内周面側と外周面側との伸縮度の絶対値がほぼ一致する場合、そのベルト厚み方向の中央とベルト内周面すなわちローラ表面との距離Btに相当する。すなわち、この場合には、PLD=Btとなる。したがって、単層ベルトの場合、PLDとベルト厚みとの関係がほぼ一定となるので、ベルト16の移動速度はベルト厚み変動によって決定することもできる。しかし、複数層からなるベルトなどにおいては、硬質な層と軟質な層との間で互いに伸縮性が異なる結果、ベルト厚み方向の中央からずれた位置とローラ表面との距離がPLDとなる。また、PLDは、駆動ローラYに対するベルト巻付角によっても変化することがある。
すなわち、
また、f(n)は、ベルトの位相nにおける移動経路上の特定地点を通過するベルト部分のPLDの変化を示し、ベルトが1周する周期と同じ周期をもった周期関数であり、ベルト1周にわたるベルト周方向のPLDの平均値PLDaveからの偏差を示すものである。ここでは、上記特定地点を、第2の支持ローラ39に巻き付いた箇所とする。したがって、位相n=0のとき、第2の支持ローラ39に巻き付いたベルト部分のPLD変動量はf(0)となる。なお、PLD変動の関数としては、位相関数f(n)ではなく、時間関数f(t)を用いてもよい。f(n)とf(t)は相互に変換することができる。
また、αは、第1の支持ローラ38から第2の支持ローラ39までのベルト16のベルト位相差であり、以下、「遅れ位相」という。この遅れ位相αは、二つのローラ38および39の位置関係とベルトの移動方向により、プラス・マイナスのいずれの値も取り得る。αは、第1の支持ローラ38に巻き付いたベルト部分におけるPLD変動f(n)と、第2の支持ローラ39に巻き付いたベルト部分におけるPLD変動f(n+α)との位相差としての意味をもつ。
次に、補正データδCLK(n)の更新について述べる。位相カウンタ28のカウント値が一周する周期は中間転写ベルト16の周長、第2のロータリーエンコーダ37の径の理想値から決定している。しかしながら、実際には中間転写ベルト16の周長及び第2のロータリーエンコーダ37の径にはバラツキがあったり、中間転写ベルト16とローラ2の間に微小な滑りが発生したりするため、厳密には位相カウンタ28のカウント値が一周する周期と中間転写ベルトが一周する周期が一致するとは限らない。よって、位相カウンタ28にて中間転写ベルト16の位相を管理する場合、位相カウンタ28による位相と中間転写ベルト16の真の位相との間にずれが生じ、中間転写ベルト16を回転させるに連れ、前記ずれは序々に拡大することになる。補正データδCLK(n)の値は位相カウンタ28のカウント値に応じて、記憶手段40より呼び出されるため、補正データδCLK(n)と中間転写ベルト16の真の位相との間にもずれが発生することになる。よって、ある程度の間隔で補正データδCLK(n)の値を更新する必要がある。本実施例では中間転写ベルト16が2周する度に、角速度ω1(n)及び角速度ω2(n)の計測を開始し、補正データδCLK(n)を算出する。中間転写ベルト16が定速で駆動されている間は常に補正データδCLK(n)を更新する。この場合には、記憶手段40に記憶されている既存のデータを読み出し、新たに算出された補正データδCLK(n)を加算し、その加算結果を記憶させればよい。
図7は、前記イニシャライズ動作完了後における、中間転写ベルト駆動モータ33の起動動作のシーケンスフロー図である。前記イニシャライズ動作が完了した後に中間転写ベルト駆動モータ33の起動する契機としては、図示しない上位装置や操作部からの印刷指令を画像形成装置が受信し、印刷動作を開始した場合や、画像形成装置の調整動作が画像形成装置自体のプログラムにより発動した場合が挙げられる。
・ステップS21は、スルーアップ動作の開始ステップである。スルーアップ動作が始まり、中間転写ベルトが駆動すると、第2のロータリーエンコーダがパルスの出力を開始し、位相カウンタはカウントを再開する。位相カウンタは停止時のカウント値からカウントを行う。
・ステップS22は、スルーアップ動作が完了しているかをチェックするステップである。スルーアップが完了していれば、次のステップに移行する。
・ステップS23は、中間転写ベルトの位相を判定するステップである。イニシャライズ動作完了後の中間転写ベルト駆動モータ33の起動時には、既に前回算出した補正データδCLK(n)が記憶手段40に保持されている為、スルーアップ動作により中間転写ベルト駆動モータ33が定常回転速度に達した後は、コントローラ31は位相カウンタ28が送信するカウント値より、中間転写ベルト16の位相nを判断する。位相カウンタ28は電源投入時から連続して第2のロータリーエンコーダパルスの出力に応じてカウントを行い、中間転写ベルト16の一周に相当するカウント数に達すると、自動で0クリアされているため、カウント値から中間転写ベルト16の位相nを判断することが出来る。
・ステップS24は、記憶手段40より補正データδCLK(n)を読み出すステップである。
・ステップS25は、読み出されたよって、δCLK(n)の値に応じて、駆動クロックを補正するステップである。中間転写ベルト駆動モータ33のスルーアップ動作完了後には直ちに中間転写ベルトの厚さムラによる中間転写ベルトの速度変動を打ち消す補正制御を開始することが可能である。
・ステップS26は、転写が終了した後、スルーダウンを開始し、機器の動作を停止させるステップである。
2 増設給紙装置
3 操作パネル
4 排紙トレー
5 第1給紙ホッパ
6 第2給紙ホッパ
7 第3給紙ホッパ
8 第4給紙ホッパ
10Y,10M,10C,10K,10 レーザ走査ユニット
11Y,11M,11C,11K 帯電器
12Y,12M,12C,12K,12 感光体ドラム
13Y,13M,13C,13K 現像機
14Y,14M,14C,14K 1次転写ロール
15 2次転写ロール
16 中間転写ベルト
17 定着機
18 レジストローラ
19 用紙搬送路
20 用紙
21Y,21M,21C,21K, 画像形成ユニット
22 搬送ベルト
23 駆動ローラ
24 従動ローラ
25 2次転写ベルト
26 レジストローラ
27 ベルトクリーナ
28 位相カウンタ
29 角速度ω1(n)検出部
30 角速度ω2(n)検出部
31 コントローラ
32 駆動回路
33 中間転写ベルト駆動モータ
34 第1のギア
35 第2のギア
36 第1のロータリーエンコーダ
37 第2のロータリーエンコーダ
38 第1の支持ローラ
39 第2の支持ローラ
40 記憶手段
Claims (6)
- ベルトに駆動力を伝達する駆動支持回転体に掛け渡された前記ベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御装置であって、
前記ベルトの位相を検出するベルト位相検出手段、
前記ベルトの前記位相の各々におけるベルトの移動速度の変動を低減させるための速度補正量を算出する補正量算出手段、
前記位相に対応する前記速度補正量を記憶する記憶手段、
前記ベルト位相検出手段からの前記位相の情報を用いて、前記記憶手段から、前記位相に対応する前記速度補正量を読み出し、前記速度補正量に基づき、前記ベルトの速度変動が小さくなるように前記駆動支持回転体の駆動制御を行う駆動制御手段、
前記ベルトを支持する少なくとも2つの支持回転体、及び
少なくとも2つの前記支持回転体の各々の角速度を計測する角速度計測手段、
を有し、
前記補正量算出手段は、前記角速度に基づいて前記速度補正量を算出することを特徴とするベルト駆動制御装置。 - 請求項1に記載のベルト駆動制御装置において、
前記支持回転体は、前記駆動支持回転体及び/またはベルトの移動に伴って連れ回りする従動支持回転体であることを特徴とするベルト駆動制御装置。 - 請求項1又は2に記載のベルト駆動制御装置において、
前記ベルト位相検出手段は前記支持回転体の回転量を検出し、前記支持回転体の回転が停止している間は前記回転量を表す情報を保持することを特徴とするベルト駆動制御装置。 - 請求項1又は2に記載のベルト駆動制御装置において、
前記位相として、前記ベルトの移動時間を用い、前記ベルトが移動していない間は前記移動時間を表す情報を保持することを特徴とするベルト駆動制御装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載のベルト駆動制御装置を有する画像形成装置。
- ベルトに駆動力を伝達する駆動支持回転体に掛け渡された前記ベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御方法であって、
前記ベルトの位相を検出するベルト位相検出ステップ、
前記ベルトの前記位相の各々におけるベルトの移動速度の変動を低減させるための速度補正量を算出する補正量算出ステップ、
前記位相に対応する前記速度補正量を記憶手段に記憶する記憶ステップ、
前記位相の情報を用いて、前記記憶手段から、前記位相に対応する前記速度補正量を読み出し、前記速度補正量に基づき、前記ベルトの速度変動が小さくなるように前記駆動支持回転体の駆動制御を行う駆動制御ステップ、及び
前記ベルトを支持する少なくとも2つの支持回転体の各々の角速度を計測するステップ、
を有し、
前記補正量算出ステップは、前記角速度に基づいて前記速度補正量を算出することを特徴とするベルト駆動制御方法。
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