JP2009204764A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、画像形成装置の生産性を低下させることなく、中間転写ベルトの速度の変動に起因する色ズレを防止することである。
【解決手段】感光体ドラムと中間転写ベルト間に周速度差がある場合に、画像形成動作中に過渡的なベルト速度変動が発生することを利用して、中間転写ベルト上に複数のトナーパッチからなるトナーパッチパターンを複数形成し、各トナーパッチパターンにおけるトナーパッチのズレ量の差から感光体ドラムと中間転写ベルト間の周速度差を推定し、その周速度差が所定の値を超えた場合に、感光体ドラムと中間転写ベルト間の周速度差が前記所定の値以下になるように、中間転写ベルト速度、あるいは感光体ドラム速度を補正する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、印刷用紙・感光紙・静電記録紙等の記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。特に、複数の像担持体から中間転写ベルト等の回転体に向けてトナー画像を転写する画像形成装置に関するものである。

近年、カラープリンタやカラー複写機などの電子写真方式を採用したカラー画像形成装置には、出力画像の高画質化が求められている。

この出力画像の品質を決める要素として、記録媒体上での画像の書き出し位置ズレや、画像伸び縮みなどに代表される記録精度や、画像の色味に影響する各色トナー画像の重ね合せ精度として、色ズレが挙げられる。

特に電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、環境の変化や長時間の使用による装置各部の変動要因により、記録精度の悪化や色ズレによる色味の変動が発生し、出力画像の品質を低下させてしまう。

これらの変動の原因として、例えば、無端ベルトとして中間転写ベルトを採用した画像形成装置においては、中間転写ベルトの速度変動が挙げられる。

そこで、例えば特許文献１に記載されている方法が用いられている。具体的には、中間転写ベルト上に各色のトナーパッチを形成し、そのトナーパッチの位置をレジ検知センサで検出し、その検出結果より各色トナー画像の中間転写ベルトへの書き出しタイミングを変更して、色ズレを抑制することが行われている。ここで、トナーパッチとは、色ズレ検知用の未定着のトナー画像のことである。

特許第２６５５６０３号

しかし、従来のレジ検知センサを用いた色ズレ補正を行っても、実際に記録媒体に各色トナー画像が転写されたときの色ズレを完全に無くすことは出来なかった。

これは、中間転写ベルト上のトナーパッチの位置をレジ検知センサで検出する時のベルトの周面速度と、実際の画像形成時のベルトの周面速度が異なっていることが主原因である。この中間転写ベルトの周面速度の違いの発生について以下説明する。

図１１は一般的な中間転写ベルトを用いたタンデム型カラー画像形成装置の中間転写ベルトユニットにかかる負荷状態を示した図である。図１１において、転写効率向上から一般的に感光体ドラムの周面速度Ｖｄと中間転写ベルトの周面速度Ｖｂの速度設定は、０．５％以下程度、ベルト周面速度Ｖｂの方が速い設定となっている。この時のベルト駆動トルクＴは、ベルトのみを動かすトルクをＴｂ、ベルトとドラムの接触によって発生する摩擦力をμＦとすると、下記の式（１１）となる。ここで、μはベルトとドラム間の摩擦係数、転写圧はＦである。

Ｔ＝Ｔｂ＋μＦ×４・・・式（１１）

次に図１２に示すように、故意にドラム周面速度Ｖｄがベルト周面速度Ｖｂより速い設定のベルト駆動トルクＴは下記の式（１２）となり、ベルト駆動トルクＴは感光体ドラムに回されることで軽くなる。

Ｔ＝Ｔｂ−μＦ×４・・・式（１２）

さて、ベルトが停止状態から起動し、画像形成を経て再び停止するまでのトルクＴの変化は、ベルトとドラム間の摩擦係数μを以下の２つと定義すると、下記の式（１３）〜（１７）となる。このとき、ベルトにかかる負荷トルクの状態の変化を図１３〜図２０に示す。各図において、２６は感光体ドラム、５４は現像ローラ、５２は一次転写ローラ、３０は中間転写ベルトである。また、Ｙはイエロー、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｂｋはブラックの各色を表している。ここで、ベルトとドラム間の摩擦係数μを、ベルトとドラム間にトナーが存在しない場合の摩擦係数μ１、ベルトとドラム間にトナーが存在する場合の摩擦係数μ２の２つと定義している。

Ｔ＝Ｔｂ＋μ１Ｆ×４・・・式（１３）（図１３参照）
Ｔ＝Ｔｂ＋（μ１×３＋μ２Ｆ）・・・式（１４）（図１４参照）
Ｔ＝Ｔｂ＋（μ１Ｆ×２＋μ２Ｆ×２）・・・式（１５）（図１５参照）
Ｔ＝Ｔｂ＋（μ１Ｆ＋μ２Ｆ×３）・・・式（１６）（図１６参照）
Ｔ＝Ｔｂ＋μ２Ｆ×４・・・式（１７）（図１７参照）
以降、式（１６）（図１８参照）→式（１５）（図１９参照）→式（１４）（図２０参照）→式（１３）（図１３参照）

図１４において現像ローラ５４Ｙが感光体ドラム２６Ｙに当接した時点で現像ローラ５４Ｙのトナーが潜像形成にかかわらず感光体ドラムにかぶりトナーとして付着し、その後感光体ドラムと中間転写ベルトのニップ部へトナーが侵入する。したがって、感光体ドラムと中間転写ベルトのニップ部のトナー有無は実際の潜像で行われる画像形成トナーではなく、この現像器の現像ローラの当接又は離間で決定される。

また、前記２つの摩擦係数μ１，μ２は、一般的に（μ１＞μ２）の大小関係になっている。ベルトにかかる負荷変動（トルク変動）は、現像器の当接で軽くなり、現像器の離間で重くなる。

さてレジ検知センサでベルト上のトナーパッチを検出している時のベルト駆動のトルク状態は、式（１７）の状態で一定であり、ベルト周面速度も一定となっている。この状態は明らかに画像形成時のトルク変動状態とは異なっている。

ベルトを駆動するギア列で構成されるベルト駆動伝達系はフックの法則等で表されるように、その負荷トルクよって発生する応力に比例して弾性変形することが知られており、その弾性変形が駆動伝達系の伝達速度＝ベルト周面速度を変動させる。

つまり、式（１３）〜（１７）の各々の現在の状態から次の状態へ移行する時にベルト周面速度は変わっている。例えば、ベルトにかかる負荷トルクが軽い状態から重い状態に変わる時はベルト周面速度は遅くなり、逆に重い状態から軽い状態になるときベルト周面速度は早くなる。

ベルト速度変動がない状態でレジ検知センサでベルト上のトナーパッチを検出し、その結果をもとに補正をかけても、実際の画像形成時にベルト周面速度が変動しているために、色ズレ（転写位置ズレ）が発生してしまう。

このベルトの速度変動を無くす方法は、以下の３つである。第１にベルト駆動伝達系の剛性を上げ弾性変形を無くすこと、第２にベルトとドラム間の摩擦係数μの変動を無くすこと、第３に式（１７）の状態になってから画像形成すること、である。

第１の方法について説明する。一般的にベルト駆動伝達系の剛性を上げれば上述の弾性変形は抑えられる。例えば、駆動伝達系の一要素であるギアの材質をポリアセタールなどの樹脂から黄銅などの金属に変えれば、剛性を上げることはできる。我々の実験において、ギアの金属化で剛性上げることで、速度変動が改善できることが確認できている。しかし、金属ギアは剛性が高すぎ、噛み合いによる振動が発生し、その振動が画像に載ってしまう弊害が発生する。また金属ギアは切削加工のため射出成形の樹脂ギアに対し、かなりのコストアップとなってしまい、現実的ではない。

第２の方法について説明する。理論上は、摩擦係数μ１，μ２を同じにすれば、摩擦係数μの変動を抑えることができる。しかし、現状の感光体ドラムの表層は平滑でベルトと貼り付き易く、非常に大きい摩擦力が発生する。感光体ドラム表面に微小な凸凹を設け、接触面積を減らすなどの手段も考えられるものの、画質の劣化が予想され、現実的ではない。また、摩擦の変動は、トナーの有無だけではなく、転写バイアスによる吸着力も存在するため、ゼロにすることはできない。

第３の方法について説明する。第３の方法は、負荷変動を発生させる要因となっている画像形成プロセスユニットの帯電、現像、転写工程のオンオフを、感光体ドラムから中間転写ベルトへの可視像転写時以外に行うことで技術的には実現可能である。しかし、色ズレを抑制した高品質の画像が得られる反面、感光体ドラムから中間転写ベルトへの可視像転写時以外に前記ユニットでの帯電、現像、転写工程のオンオフを行うことから、帯電、現像などの工程時間が長くなり、装置の生産性を低下させてしまう。更に、前記ユニットの寿命を短くしてしまうという問題がある。特に、間欠記録を行った場合、この影響は無視できないものとなり、ユーザーが前記ユニットの交換を頻繁に行わなければいけなくなる上、ランニングコストをも悪化させる要因となる。

そこで、本発明の目的は、画像形成動作中に生じるベルトの過渡的な速度変動を抑制し、画像形成装置の生産性を落とすことなく、色ズレの発生を防止することである。

上記目的を達成するための本発明は、複数の像担持体に形成されたトナー画像が転写される回転体と、前記回転体に当接した像担持体及び前記像担持体に対して当接又は離間可能であって前記像担持体にトナー画像を形成する現像手段を有する複数の画像形成部と、を有し、記録媒体に複数色のトナーからなる画像を形成することが可能な画像形成装置であって、前記複数の像担持体から前記回転体に転写された複数のトナーパッチからなるトナーパッチパターンの各トナーパッチの位置を検出するパッチ検出手段と、前記パッチ検出手段の検出結果をもとに前記回転体又は前記複数の像担持体の周面速度を制御する制御手段と、を有し、前記複数の像担持体に対して全ての現像手段が当接した状態で、前記複数の像担持体から前記回転体に複数のトナーパッチを転写して第１のトナーパッチパターンを形成し、前記パッチ検出手段により前記第１のトナーパッチパターンの各トナーパッチの位置を検出し、その検出結果から前記回転体の回転方向における各トナーパッチの第１のズレ量を算出し、前記複数の像担持体に対して前記複数の現像手段が順次当接又は離間している中で、前記複数の像担持体から前記回転体に複数のトナーパッチを転写して第２のトナーパッチパターンを形成し、前記パッチ検出手段により前記第２のトナーパッチパターンの各トナーパッチの位置を検出し、その検出結果から前記回転体の回転方向における各トナーパッチの第２のズレ量を算出し、前記算出した第１のズレ量と第２のズレ量との差が所定の値を超えた場合は、色ズレが生ずるほどの前記回転体と前記複数の像担持体との周速度差が発生したと判断し、前記算出したズレ量の差が前記所定の値以下になるように、前記回転体又は前記複数の像担持体の周面速度を変更することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成動作中に生じる回転体の過渡的な速度変動を抑制し、画像形成装置の生産性を落とすことなく、色ズレの発生を防止することができ、高品質な画像を安定的に出力できる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る画像形成装置について説明する。ここでは、画像形成装置の一例として、電子写真方式を採用した画像形成装置のうち中間転写ベルトを用いた４ドラムフルカラー画像形成装置を例示している。図１は、中間転写ベルトを用いた４ドラムフルカラー画像形成装置の概略構成を示す模式断面図である。

（画像形成装置の全体構成）
図１に示すように、４ドラムフルカラー画像形成装置１は、画像形成装置本体（以下、装置本体という）２に対して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のプロセスカートリッジＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋが着脱自在に構成されている。また、装置本体２には、中間転写体（回転体）である中間転写ベルト３０を有する中間転写ベルトユニット３１や、定着器２５が設けられている。

ここで、各プロセスカートリッジＰは、メモリータグ（不図示）を有しており、装置本体２との通信により、プロセスカートリッジの残り寿命や交換状況を判別することができるように構成されている。

また、各プロセスカートリッジＰは、それぞれ像担持体である感光体ドラム２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂｋを有している。さらに各プロセスカートリッジＰは、それぞれ感光体ドラムの周囲に、帯電手段としての一次帯電器５０、現像手段としての現像器５１、及びクリーニング手段としてのクリーナ５３を一体に有している。各プロセスカートリッジＰは、中間転写ベルト３０に沿って並列配置されている。

各プロセスカートリッジＰにおいて、一次帯電器５０は、感光体ドラム２６の外周表面上に配置され、感光体ドラム表面を一様に帯電する。また、現像器５１は、各レーザ露光器（露光手段）２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｂｋからの露光により形成された感光体ドラム表面上の各色の静電潜像を、対応する色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーを用いて現像する。なお、現像器５１内の現像ローラ５４は、現像器５１ごと感光体ドラム２６から離間し回転を停止させることで、現像剤の劣化を防止できるように構成されている。すなわち、現像ローラ５４は現像器５１ごと感光体ドラム２６に対して当接又は離間可能に構成されている。クリーナ５３は、トナー画像が転写された後、感光体ドラム表面に付着している転写残りトナーを除去する。

また、感光体ドラム２６と共に中間転写ベルト３０を挟持する位置には、感光体ドラム２６と共に一次転写部を形成する一次転写ローラ５２が対向設置されている。

一方、中間転写ベルトユニット３１は、中間転写ベルト３０と、中間転写ベルト３０を張架する駆動ローラ１００、テンションローラ１０５、二次転写対向ローラ１０８の３本のローラを備えている。そして、ベルト駆動モータ（不図示）により駆動ローラ１００を回転駆動させることで中間転写ベルト３０を回転搬送している。

テンションローラ１０５は、中間転写ベルト３０の長さに応じて図１の水平方向に移動可能に構成されている。

さらに、テンションローラ１０５の近傍には、中間転写ベルト３０上のトナーパッチを検出するためのレジ検知センサ９０がローラ長手方向両端に２個設置されている。なお、長手方向とは、ローラの軸線方向であり、ベルトの搬送方向と直交する幅方向である。

また、二次転写対向ローラ１０８の中間転写ベルト３０を挟んだ位置には、二次転写対向ローラ１０８と共に二次転写部を形成する二次転写ローラ２７が対向配置されている。この二次転写ローラ２７は、転写搬送ユニット３３によって保持されている。

また、装置本体２の下部には、二次転写部に記録媒体Ｑを給送する給送部３が配置されている。この給送部３は、複数枚の記録媒体Ｑを収納したカセット２０、給送ローラ２１、重送防止のリタードローラ対２２、搬送ローラ対２３ａ，２３ｂ、レジストローラ対２４等を備えている。

定着器２５の下流側搬送路には、排出ローラ対６１，６２，６３が設けられている。

更に、このカラー画像形成装置１は、両面印刷に対応しており、１面目の画像形成を終えた記録媒体が定着器２５から排出された後、切替部材６９を切り替えることで、反転ローラ対７０，７１側に記録媒体Ｑを搬送する。この記録媒体の後端が切替部材７２を越えたところで、切替部材７２を切り替えると同時に、反転ローラ７１を逆回転させて記録媒体Ｑを両面搬送路７３に導く。

そして両面搬送路ローラ対７４，７５，７６を回転駆動して記録媒体Ｑを再給送することで、２面目への印刷を可能にしている。

次に図２を用いて、画像形成装置の制御構成について説明する。図２は、画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。

図１に示す装置本体２は、装置本体に対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器１０、あるいは、装置本体が別途備える原稿読み取り部（不図示）からのＲＧＢ画像信号を受信する。

画像処理制御部（制御手段）１１では、受信したＲＧＢ信号を、ＣＭＹＫ信号に変換し、階調、濃度補正を加えた後に、レーザ露光器２８用の露光信号を生成する。画像形成制御部１２では、以下に説明する画像形成動作を統括して制御すると共に、パッチ検出手段としてのレジ検知センサ９０、マーク検出手段としてのマークセンサ９１を用いた画像形成動作補正時の装置本体２の制御を行っている。

この画像形成制御部１２は、この画像形成制御部１２による処理を制御するＣＰＵ１２１、このＣＰＵ１２１により実行されるプログラムなどを記憶しているＲＯＭ１２２、ＣＰＵ１２１による制御処理時に各種データを記憶するＲＡＭ１２３を有している。

なお、画像形成部１３は、図１に示すように、感光体ドラム２６と、このドラムに作用する帯電手段、現像手段、クリーニング手段、露光手段を有し、中間転写ベルトの回転方向に複数（ここでは４つ）設けられている。

ベルト駆動モータ１４は、画像形成制御部１２からの指示により、中間転写ベルト３０を所定の速度で回転駆動するための駆動手段である。

ドラム駆動モータ１５は、画像形成制御部１２からの指示により、全ての感光体ドラム２６を所定の速度で回転駆動するための駆動手段である。

レジ検知センサ部１６は、レジ検知センサ９０を用いて中間転写ベルト３０上のトナーパッチの検出を行っている。

マークセンサ部１７は、マークセンサ９１を用いて中間転写ベルト３０上に設けられた位置表示マークの検出を行っている。

（画像形成動作）
ここで、以上のように構成された４ドラムフルカラー画像形成装置１の画像形成動作について図１を用いて説明する。画像形成装置１は、記録媒体に複数色（ここでは４色）のトナーからなる画像を形成することが可能な構成となっている。

画像形成動作が開始されると、まずカセット２０内の記録媒体Ｑは、給送ローラ２１により給送された後、リタードローラ対２２により一枚ずつに分離され、ついで搬送ローラ対２３ａ，２３ｂ等を経てレジストローラ対２４に搬送される。ここで、このときレジストローラ対２４は、回転を停止しており、このレジストローラ対２４のニップに記録媒体Ｑが突き当てられることにより、記録媒体Ｑの斜行が矯正される。

一方、この記録媒体Ｑの搬送動作に並行して例えばイエローのプロセスカートリッジＰＹにおいては、まず感光体ドラム２６Ｙの表面が一次帯電器５０によって一様にマイナス帯電され、次にレーザ露光器２８Ｙにより画像露光が行われる。これにより、感光体ドラム２６Ｙの表面には画像信号のイエロー画像成分と対応した静電潜像が形成される。

次に、現像器５１内の現像ローラ５４が回転駆動されながら、感光体ドラム２６Ｙに当接し、上記静電潜像が、現像器５１によりマイナス帯電したイエロートナーを用いて現像され、イエロートナー画像として可視化される。そして、このようにして得られたイエロートナー画像は、一次転写バイアスが供給された一次転写ローラ５２により、中間転写ベルト３０上に一次転写される。

なお、トナー画像が転写された後、感光体ドラム２６Ｙは、表面に付着している転写残りトナーがクリーナ５３によって除去される。

このような一連のトナー画像形成動作は、他のプロセスカートリッジＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋにおいても所定のタイミングをもって順次行われる。そして、各感光体ドラム２６上に形成された各色トナー画像は、それぞれの一次転写部で中間転写ベルト３０上に順次重ねて一次転写される。なお、現像ローラ５４は、現像動作を終えると、下流側のプロセスカートリッジが一次転写中であっても、現像剤の劣化を防止するために順次感光体ドラムから離間し回転が停止される。

次に、このように中間転写ベルト３０上に重畳して転写された４色のトナー画像は、中間転写ベルト３０の矢印方向の回転に伴い、二次転写部に移動される。

さらに、レジストローラ対２４で斜行を矯正された記録媒体Ｑは、中間転写ベルト３０上の画像とタイミングをとって二次転写部に送り出される。

この後、記録媒体Ｑを挟んで中間転写ベルト３０に当接した二次転写ローラ２７により、中間転写ベルト３０上の４色のトナー画像が記録媒体Ｑ上へ一括して二次転写される。そして、このようにしてトナー画像が転写された記録媒体Ｑは、定着器２５に搬送されて、加熱、加圧されることによりトナー画像が定着された後、排出ローラ対６１，６２，６３により、装置本体上面に排出され、積載される。

なお、二次転写を終了した中間転写ベルト３０は、駆動ローラ１００近傍に設置されたベルトクリーナ（不図示）によって表面に残留した転写残りトナーが除去される。

次に、感光体ドラムの周面速度Ｖｄと中間転写ベルトの周面速度Ｖｂが同じ場合の中間転写ベルトの駆動トルクＴの変動について説明する。

図９は感光体ドラムの周面速度Ｖｄと中間転写ベルトの周面速度Ｖｂが同じ時の負荷状態図である。この時の中間転写ベルトの駆動トルクＴは、Ｔ＝Ｔｂとなる。この時は、ドラム周面速度Ｖｄとベルト周面速度Ｖｂが等速であることから滑りがないため、ベルト駆動トルクＴは、ベルトのみを動かすトルクＴｂとなり、摩擦力によるトルクの増減はゼロである。

このドラム周面速度とベルト周面速度の周速差とベルト駆動トルクの関係を、実際の画像形成装置で測定し検証した結果を用いて詳しく説明する。

上記構成の画像形成装置において、Ａ３用紙を３枚連続印刷した際の駆動ローラ１００の回転トルク変動を測定した結果を図３に示す。

測定に当たって、感光体ドラム２６の定常回転速度を変えることで、中間転写ベルト３０と感光体ドラム２６の間に故意に周速度差をつけた場合と、周速度差がほとんどない状態での測定を行った。

図３からわかるように、感光体ドラム２６と中間転写ベルト３０との間に周速度差をつけた状態では、画像形成中に過渡的なトルク変動（負荷変動）が発生している。詳しくは、現像器５１内の現像ローラ５４が回転駆動されながら、イエローの感光体ドラム２６Ｙに当接する現像器当接開始タイミングからトルクの変動が始まり、順次、下流側の現像ローラ５４が各色の感光体ドラム２６に当接した後、トルク変動が収まっている。そして、上流側のイエローの１次転写が終了し、現像ローラ５４が感光体ドラム２６Ｙから離間をする現像器離間開始タイミングから、再びトルク変動が始まっている。

感光体ドラム速度を中間転写ベルト速度に対して−０．４％とした場合でみると、現像器の当接が開始されると、中間転写ベルトの駆動トルクが下がっていく。感光体ドラム速度＜中間転写ベルト速度の時には、現像器の当接後に、順次１次転写ニップに各色トナーが到達することで、ドラム・ベルト間の摩擦力が弱まり、ベルトに対して負荷となっていたドラムからの反力が減少することが確認できた。

一方、画像形成終盤になって、上流側のイエロートナーから１次転写が終了するにつれて、現像器の離間が始まると、上記１次転写ニップへのトナーの供給がなくなる。このため、再度、ドラムがベルトの駆動負荷になり始め、ベルトの駆動トルクが上昇していく。

次に、実際に感光体ドラム速度＜中間転写ベルト速度という周速度差関係がある状態で３枚のＡ３用紙を連続出力した場合、出力画像上のブラックに対するイエローの相対位置ズレである色ズレを測定した結果の例を図４に示す。

ここで、縦軸は、画像上でブラックに対して、イエローが用紙後端側に色ズレしている場合を正としている。また、ブラックとイエロー間の色ズレに着目するのは、ここで取り上げる色ズレが、後述する理由により、転写順序で、第一色であるイエローと最終色であるブラックとの間で顕著に発生するからである。

図４の１枚目の測定結果を見ると、紙搬送方向距離で０〜２００ｍｍの前半部において色ズレが発生しており、３枚目の紙搬送方向距離で２００ｍｍ以降の後半部では１枚目とは逆方向に色ズレが発生している。

１枚目の色ズレに関しては、図３において見られた、現像器当接開始に伴うベルト駆動トルクの減少に伴い、転写順序が第一色であるイエローの１次転写中のベルト速度が徐々に速くなっていることが関与している。一方、３枚目の色ズレに関しては、図３において見られた、現像器離間開始に伴うベルト駆動トルクの増加に伴い、最終色であるブラックの１次転写中のベルト速度が徐々に遅くなっていることが関与している。

トルク変動がない状態で１次転写が行われている２枚目に関しては、ほとんど色ズレは発生していない。ここでは取り上げていないが、マゼンタ、シアンも色ズレが生じているものの、イエロー、ブラックほど顕著ではない。

なお、感光体ドラム速度＞中間転写ベルト速度という周速度差関係がある状態で３枚のＡ３用紙を連続出力した場合には、図４のグラフは正負が逆になる挙動を示す。

また、図３に示すトルク変動は、ドラムとベルト間の周速度差が大きいほど顕著になることが判っており、トルク変動によりベルトの速度変動が発生してしまうのは、ベルト駆動伝達系の剛性不足が原因である。

そこで、本実施形態では、トルク変動の発生原因であるドラムとベルト間の周速度差を小さくする対策を講じた。

ドラムとベルト間の周速度差を小さくすると言っても、それぞれの速度を決める部品の製造公差を厳しくするようなことをしては製造コストがアップすることを免れない。そこで、本実施形態では、図４に示した色ズレ状況を検出し、その検出結果をもとにドラムとベルト間の周速度差を推定して、その周速差に応じてドラムの周面速度の補正を行い、上記色ズレの発生を防止する対策を講じた。

以下に、その方法について詳述する。

なお、ドラムとベルト間の周速度差を小さくするためには、ドラムの周面速度ではなく、ベルトの周面速度を補正しても良いが、ベルトの周面速度を補正して周速度差を抑制する方法については、後述する第２実施形態にて説明する。

図５は、中間転写ベルトユニット３１の構成を示した斜視図である。

中間転写ベルト３０は、図中の矢印方向に周面速度Ｖｂ［ｍｍ／ｓ］で回転している。ここでの設計値はＶｂ＝１９０である。

本実施形態で採用した中間転写ベルト３０には、内周面両側端部に中間転写ベルト３０の蛇行を防止する寄り規制リブ３０１が貼り付けられている。この寄り規制リブ３０１がテンションローラ１０５の両端側に設置された寄り規制フランジ（不図示）に規制されることでベルトの蛇行が防止される。また、中間転写ベルト３０の外周面両側端部には、中間転写ベルト３０の破損を防止するための透明なベルト補強テープ３０２が１周ずつ貼り付けられている。なお、寄り規制リブ３０１、ベルト補強テープ３０２は同じ側に貼り付けてあれば必ずしも両側端部にある必要はない。

レジ検知センサ９０は、中間転写ベルト３０上に形成された未定着トナーパッチを検出するための反射型光学センサであり、ここではテンションローラ１０５の長手方向両端側にそれぞれ１個のセンサを設置している。

レジ検知センサ９０は、テンションローラ１０５に中間転写ベルト３０が巻き付いた状態の位置でトナーパッチを検出できるように位置決めされており、テンションローラ１０５の軸の動きに追従して移動できるように支持されている。

次に、レジ検知センサ９０を用いたドラム速度補正の原理について説明する。

（第１トナーパッチパターンの形成）
ここでは、感光体ドラムと中間転写ベルト間に周速度差があり、図１０に示したようなトルク変動が発生する場合を例示して説明する。

図５に示すように中間転写ベルト３０上に図示するような第１及び第２のトナーパッチパターンＴＰ１，ＴＰ２を、図１０に示すタイミングで順に形成する。

なお、図１０において、ＴＭ１は全ての感光体ドラムに対して全ての現像器の当接が完了したタイミングである。ＴＭ２は第２のトナーパッチパターン形成時にイエローの画像形成部において感光体ドラムから現像器が離間したタイミングである。

実際は、トナーパッチ形成後にレジ検知センサ９０でトナーパッチの検出を行った後、駆動ローラ１００近傍に設置されたベルトクリーナ（不図示）によりトナーパッチはクリーニングされる。そのため、実際は、図５に示す位置では中間転写ベルト３０上にトナーパッチは存在しないものの、説明の便宜上、図中記載している。

画像形成動作を開始し、各感光体ドラム２６に各色の現像ローラ５４が順次当接してから、所定時間後（例えば約５秒後）に、まず第１のトナーパッチパターンＴＰ１を形成し始める。まず、前記所定時間後にイエローのプロセスカートリッジＰＹの画像形成動作を開始し、トナーパッチＴＹ１Ｆ，ＴＹ１Ｒを形成する。図５に示すトナーパッチＴＹ１Ｆ，ＴＹ１Ｒを中間転写ベルト３０に形成するタイミングは、図１０中のｔｙ１Ｆ，Ｒのタイミングである。

次に所定のタイミングだけ遅れて、中間転写ベルト３０上で各トナーパッチＴＹ１Ｆ，ＴＹ１Ｒを挟み込むような位置にトナーパッチＴＢｋ１Ｆ，ＴＢｋ１Ｒ及びＴＢｋ２Ｆ，ＴＢｋ２ＲをブラックのプロセスカートリッジＰＢｋにより形成する。図５に示すトナーパッチＴＢｋ１Ｆ，ＴＢｋ１Ｒを中間転写ベルト３０に形成するタイミングは、図１０中ｔｂｋ１Ｆ，Ｒのタイミングである。トナーパッチＴＢｋ２Ｆ，ＴＢｋ２Ｒを中間転写ベルト３０に形成するタイミングは、図１０中ｔｂｋ２Ｆ，Ｒのタイミングである。

このように、全ての感光体ドラム２６に全ての現像ローラ５４が当接した状態で、トナーパッチＴＹ１Ｆ，ＴＹ１Ｒ，ＴＢｋ１Ｆ，ＴＢｋ１Ｒ，ＴＢｋ２Ｆ，ＴＢｋ２Ｒからなる第１のトナーパッチパターンＴＰ１が中間転写ベルト３０上に形成される。

なお、トナーパッチＴＢｋ１ＦとＴＢｋ２Ｆは、それぞれベルト３０上でトナーパッチＴＹ１Ｆから同じ距離だけベルト回転方向上流と下流にずれた位置に形成される。同様に、トナーパッチＴＢｋ１ＲとＴＢｋ２Ｒも、それぞれベルト３０上でトナーパッチＴＹ１Ｒから同じ距離だけベルト回転方向上流と下流にずれた位置に形成される。

ここで中間転写ベルト３０に形成した第１のトナーパッチパターンＴＰ１は、図１０に示すように全ての感光体ドラムに全ての現像ローラが当接した後に形成されている。このため、ドラムとベルト間の周速度差に起因する過渡的なトルク変動は生じていない。つまり、中間転写ベルトの過渡的な速度変動が無い状態で形成されていることになる。

（第２トナーパッチパターンの形成）
次に、第１のトナーパッチパターンＴＰ１を形成してから、中間転写ベルト３０がほぼ１周した後に、第２のトナーパッチパターンＴＰ２を形成し始める。まず、イエローのプロセスカートリッジＰＹによりトナーパッチＴＹ２Ｆ，ＴＹ２Ｒを形成する。図５に示すトナーパッチＴＹ２Ｆ，ＴＹ２Ｒを中間転写ベルト３０に形成するタイミングは、図１０中のｔｙ２Ｆ，Ｒのタイミングである。このトナーパッチＴＹ２Ｆ，ＴＹ２Ｒを中間転写ベルト３０に一次転写した直後に、イエローの現像器５１が感光体ドラム２６から離間される。

次に所定のタイミングだけ遅れて、中間転写ベルト３０上で各トナーパッチＴＹ２Ｆ，ＴＹ２Ｒを挟み込むような位置にトナーパッチＴＢｋ３Ｆ，ＴＢｋ３Ｒ及びＴＢｋ４Ｆ，ＴＢｋ４ＲをブラックのプロセスカートリッジＰＢｋにより形成する。図５に示すトナーパッチＴＢｋ３Ｆ，ＴＢｋ３Ｒを中間転写ベルト３０に形成するタイミングは、図１０中ｔｂｋ３Ｆ，Ｒのタイミングである。トナーパッチＴＢｋ４Ｆ，ＴＢｋ４Ｒを中間転写ベルト３０に形成するタイミングは、図１０中ｔｂｋ４Ｆ，Ｒのタイミングである。このトナーパッチＴＢｋ３Ｆ，ＴＢｋ３Ｒ及びＴＢｋ４Ｆ，ＴＢｋ４Ｒを中間転写ベルト３０に一次転写した直後に、ブラックの現像器５１が感光体ドラム２６から離間される。

このように、各感光体ドラム２６に対して各現像ローラ５４が順次離間している中で、トナーパッチＴＹ２Ｆ，ＴＹ２Ｒ，ＴＢｋ３Ｆ，ＴＢｋ３Ｒ，ＴＢｋ４Ｆ，ＴＢｋ４Ｒからなる第２のトナーパッチパターンＴＰ２が中間転写ベルト３０上に形成される。

なお、トナーパッチＴＢｋ３ＦとＴＢｋ４Ｆは、それぞれベルト３０上でトナーパッチＴＹ２Ｆから同じ距離だけベルト回転方向上流と下流にずれた位置に形成される。同様に、トナーパッチＴＢｋ３ＲとＴＢｋ４Ｒも、それぞれベルト３０上でトナーパッチＴＹ２Ｒから同じ距離だけベルト回転方向上流と下流にずれた位置に形成される。

ここで中間転写ベルト３０に形成したトナーパッチのうち、トナーパッチＴＢｋ３Ｆ，ＴＢｋ３Ｒ，ＴＢｋ４Ｆ，ＴＢｋ４Ｒは、図１０に示すようにイエローの現像器５１の離間開始タイミング直後に形成されている。すなわち、現像器離間開始タイミング直後に生じているドラムとベルト間の周速度差に起因する過渡的なトルク変動中に形成されている。このため、トナーパッチＴＹ２Ｆ，ＴＹ２Ｒを形成したときの中間転写ベルト速度と、トナーパッチＴＢｋ３Ｆ，ＴＢｋ３Ｒ，ＴＢｋ４Ｆ，ＴＢｋ４Ｒを形成したときの中間転写ベルト速度が異なっている。つまり、第２のトナーパッチパターンは中間転写ベルトの過渡的な速度変動中に形成されていることになる。

したがって、トナーパッチＴＹ１Ｆ，ＴＹ１Ｒ，ＴＢｋ１Ｆ，ＴＢｋ１Ｒ，ＴＢｋ２Ｆ，ＴＢｋ２Ｒから算出するイエローとブラックの色ズレ量（第１のズレ量）と、トナーパッチＴＹ２Ｆ，ＴＹ２Ｒ，ＴＢｋ３Ｆ，ＴＢｋ３Ｒ，ＴＢｋ４Ｆ，ＴＢｋ４Ｒから算出するイエローとブラックの色ズレ量（第２のズレ量）の差から、ドラムとベルト間の周速度差を推定することができる。

補足するならば、上記画像形成動作を行うことで、図４で説明した３枚のＡ３用紙を連続通紙した際の色ズレ状況のうち、２枚目〜３枚目の後半部に見られる色ズレ状況を中間転写ベルト３０上に再現することができ、これらのトナーパッチをレジ検知センサ９０で検出することでドラムとベルト間の周速度差を推定できることになる。

なお、ここでは、各プロセスカートリッジＰの間隔は９５ｍｍ、各感光体ドラム２６の外径はφ３０ｍｍ、中間転写ベルト３０の周長は９５７ｍｍ、駆動ローラ１００の外径はφ３０．２ｍｍとしてある。

図５中のトナーパッチパターンＴＰ１，ＴＰ２間の距離ＴＬは、各プロセスカートリッジの間隔９５ｍｍの整数倍、かつ中間転写ベルト３０の周長９５７ｍｍに最も近い距離９５０ｍｍに設定してある。これにより、ドラム周期の色ズレ成分、ベルト膜厚ムラ起因の色ズレ成分をキャンセルして、ドラムとベルト間の周速度差に起因して発生する色ズレのみを検出できる。

（色ズレ量の算出）
次に、ベルト上に形成されたトナーパッチをレジ検知センサ９０により検出して色ズレ量を算出する方法について説明する。なお、以下の説明で画像形成装置フロント側とはユーザーの操作側となる画像形成装置の正面側であり、これに対し画像形成装置リア側とは前記操作側から見て奥側となる画像形成装置の背面側である。各トナーパッチ名にも、フロント側にはＦを、リア側にはＲを付している。

レジ検知センサ９０は、その読取位置に搬送されたトナーパッチパターンの各トナーパッチのエッジを順次検出し、その検出タイミングから、各トナーパッチの中心位置検出タイミングを算出する。

各トナーパッチの中心位置検出タイミングを、それぞれｔ＿トナーパッチ名とする。例えば、トナーパッチＴＢＫ１Ｆの中心位置検出タイミングは、ｔ＿ＴＢＫ１Ｆとする。

始めに、現像器当接完了後の過渡的なトルク変動（ベルト速度変動）の影響を受けていないタイミングでのイエローとブラックの位置ズレ量（第１のズレ量）Ｐ＿Ｙ１を算出する。現像器当接完了後の過渡的なトルク変動（ベルト速度変動）の影響を受けていないタイミングでのイエローとブラックの画像形成装置フロント側の位置ズレ量をＹ１Ｆとし、リア側の位置ズレ量をＹ１Ｒとする。この場合、フロント側とリア側の位置ズレを平均化するため、Ｐ＿Ｙ１は以下の式（１）により定義した。

Ｐ＿Ｙ１＝（Ｙ１Ｆ＋Ｙ１Ｒ）／２・・・式（１）

ここで、Ｙ１Ｆ，Ｙ１Ｒはそれぞれ以下の式（２）、（３）で表される。

Ｙ１Ｆ＝ｔ＿ＴＹ１Ｆ−（ｔ＿ＴＢｋ１Ｆ＋ｔ＿ＴＢｋ２Ｆ）／２・・・式（２）
Ｙ１Ｒ＝ｔ＿ＴＹ１Ｒ−（ｔ＿ＴＢｋ１Ｒ＋ｔ＿ＴＢｋ２Ｒ）／２・・・式（３）

このため、式（１）〜（３）より、第１のズレ量Ｐ＿Ｙ１が算出される。

一方、現像器離間開始後の過渡的なトルク変動（ベルト速度変動）の影響を受けているタイミングでのイエローとブラックの位置ズレ量（第２のズレ量）Ｐ＿Ｙ２を算出する。現像器離間開始後の過渡的なトルク変動（ベルト速度変動）の影響を受けているタイミングでのイエローとブラックの画像形成装置フロント側の位置ズレ量をＹ２Ｆとし、リア側の位置ズレ量をＹ２Ｒとする。この場合、Ｐ＿Ｙ１と同様に、Ｐ＿Ｙ２は以下の式（４）により定義した。

Ｐ＿Ｙ２＝（Ｙ２Ｆ＋Ｙ２Ｒ）／２・・・式（４）

ここで、Ｙ２Ｆ，Ｙ２Ｒはそれぞれ以下の式（５）、（６）で表される。

Ｙ２Ｆ＝ｔ＿ＴＹ２Ｆ−（ｔ＿ＴＢｋ３Ｆ＋ｔ＿ＴＢｋ４Ｆ）／２・・・式（５）
Ｙ２Ｒ＝ｔ＿ＴＹ２Ｒ−（ｔ＿ＴＢｋ３Ｒ＋ｔ＿ＴＢｋ４Ｒ）／２・・・式（６）

このため、式（４）〜（６）より、第２のズレ量Ｐ＿Ｙ２が算出される。

以上から、現像器の当接完了後及び離間開始後の過渡的なトルク変動（ベルト速度変動）の影響により発生している色ズレ量Ｐ（ｍ）は、次式（７）で算出される。

Ｐ（ｍ）＝Ｐ＿Ｙ２−Ｐ＿Ｙ１・・・式（７）

なお、ここでは検出結果の精度向上のため、上記色ズレ量Ｐ（ｍ）の検出を３回行い、その平均値を最終的な検出色ズレ量Ｒとしている。ここで、ｍは検出回数を表す変数である。

ここでの色ズレ量の検出は、現像器の順次離間によるベルト速度変動起因で発生する色ズレ量を検出しているが、同様に現像器の順次当接時のベルト速度変動起因で発生する色ズレ量を検出しても構わない。

つまり、図４でいうと、１枚目の前半部で発生していた色ズレと、２枚目での色ズレをそれぞれ検出するように画像形成シーケンスを変更して各トナーパッチパターンを形成しても同様な色ズレ量を検出することができる。

さらに、トナーパッチパターン長を前記距離ＴＬだけさらに延長して、現像器の当接離間双方の影響を受けて発生している色ズレ量を両方とも検出しても構わない。この場合は、トナーパッチパターン長が伸びた分検出時間が増してしまうものの、色ズレ量検出のＳ／Ｎを稼ぐことができる。

図６に、本実施形態での色ズレ量の算出方法で実際に検出された色ズレ量を示す。図６において、縦軸はイエロー−ブラック間の色ズレ量［μｍ］を示し、横軸はドラム速度の設計中心値を０とした、その設計中心値からの変化量［％］を示している。

なお、ドラムとベルト間の周速度差を実験的に簡単に変化させることが出来なかったため、図６に示す結果は、ドラム駆動モータの速度を変えて、周速度差と色ズレの関係を示したものである。また、１次転写バイアスを変えたときの影響も併記した。

図６を見ると、ベルトとドラム間の周速度差が大きくなるにつれて、イエロ−ブラック間の色ズレ量も大きくなり、１次転写バイアスを高く設定すると色ズレ量も大きくなることがわかる。ただし、周速度差が大きくなりすぎると、色ズレ量が頭打ちになってくることも見てとれる。

ここでは、ドラムとベルトの設計上の速度変動幅はそれぞれ±０．１％程度であるため、実際に想定されるドラムとベルト間の周速度差としては約±０．２％となる。図６をみると、横軸±０．２％の範囲では、ドラム速度変化量と色ズレ量の関係がほぼ線形性を保っている。このため、検出された色ズレ量をもとに現在のベルトとドラム間の周速度差を推定して、色ズレ量を０に近付けるためのドラムの周面速度を算出することができる。

また、１次転写バイアスを高くすると色ズレ量は増加するものの（図６参照）、１次転写バイアスを高く設定しても測定毎の検出色ズレ量のバラツキは大きくならなかった。そのため、色ズレ量の検出に当たっては通常の画像形成時よりも１次転写バイアスを高く設定することで、色ズレの検出精度を高めて検出を行うこととした。実際には、１次転写バイアスは定電流制御を行っているため、目標電流値を通常の画像形成時よりも高い電流値（ここでは２５μＡ）に設定して、色ズレ量検出用のトナーパッチパターンの形成を行った。なお、１次転写バイアスを高くすると色ズレ量が増加するのは、１次転写バイアス印加による１次転写ローラ５２と感光体ドラム２６間の静電吸着力が増加し、１次転写ニップへのトナー有無による摩擦力変化がより顕著になるためだと考えられる。この吸着力の増加により、負荷トルク変動が拡大される。つまり同じ周速差設定で、より大きい変化が得られるため、１次転写バイアスが低い状態において、レジ検知センサで検出不可能な微小色ズレも１次転写バイアスを高くすることで検出可能になる。

（ドラム速度補正）
実際に想定される周速度差の範囲で、典型的な中間転写ベルトの抵抗値、１次転写目標電流値（ここでは２５μＡ）で測定した周速度差と色ズレの関係を図７に示す。図７において、縦軸はイエロー−ブラック間の色ズレ量［μｍ］を示し、横軸はドラム速度の設計中心値を０とした、その設計中心値からの変化量［％］を示している。

ここでは、図７に示すグラフの傾きから、ドラム速度の補正係数Ｄを０．００２％／μｍと決定した。なお、ドラム速度の補正係数Ｋを図７に示すグラフの傾きから上記のように設定しているが、これは装置構成に応じて適宜設定すべきものであって、これに限定されるものではない。検出された色ズレ量Ｒにドラム速度の補正係数Ｄを乗じてドラム速度の補正量を算出し、新しいドラム速度Ｖｄを算出する。これを式で表すと、下式（９）となる。

Ｖｄ＝（１００＋Ｄ×Ｒ）／１００×Ｖｄ＿ｄｅｆ・・・式（９）

ここで、Ｖｄは算出された感光体ドラム速度［ｍｍ／ｓ］、Ｖｄ＿ｄｅｆは感光体ドラム速度の設計中心値［ｍｍ／ｓ］である。

画像形成装置が、複数の速度モードを持つ場合には、それぞれ同様に速度補正を行う。ここで、算出された新しいドラム速度Ｖｄあるいはドラム速度の補正係数Ｄは、不揮発メモリであるＲＯＭ１２２（図２参照）に記録される。

なお、ドラムとベルト間の周速度差が±０．２％以上つくような構成であった場合には、図６からも判るように、周速度差と色ズレ量の関係が線形範囲外となってしまう。このため、単純に１度のドラム速度補正ではなく、ドラム速度を変えた後に再度色ズレ量を測定し、更にドラム速度を補正するというようなループを組むことで対応する必要が出てくる。

また、ここでは、上記ドラム速度の補正制御は、プロセスカートリッジＰの交換時、及び中間転写ベルトユニットの新品検知時に自動で実施されるようにしている。必要に応じて、環境変化時、装置内の温度上昇時、耐久の進み具合などドラム速度や中間転写ベルトの速度変動が生じるような場合に、前述したドラム速度の補正制御を実行することで、安定的に色ズレの発生を抑制することも可能である。

図８に示すフローチャートを用いて、ドラム速度の補正制御の流れについて説明する。

図８に示すフローチャート内で使用する変数は、以下のように定義されている。ｋはトナーパッチパターン検出失敗時のリトライ回数カウンタ（累積３回まで）である。ｍは色ズレ検出回数カウンタ（３回まで）である。Ｐ（ｍ）はｍ回目の色ズレ量演算結果［μｍ］である。Ｒはｍ回検出した色ズレ量の平均値［μｍ］である。Ｖｄはドラム速度［ｍｍ／ｓ］、Ｖｄ＿ｄｅｆはドラム速度の設計中心値［ｍｍ／ｓ］である。

プロセスカートリッジの交換あるいは中間転写ベルトユニットの新品が検出された時に、図８のフローチャートに示すドラム速度の補正シーケンスが実行される。

まず、ステップＳ１１１で各変数の初期化を行い、ドラム速度Ｖｄは設計中心値にセットされる。

次に、ステップＳ１１２で前述したトナーパッチパターンの形成を行い、順次レジ検知センサ９０にてトナーパッチの通過タイミングがＲＡＭ１２３に記憶されていく。すなわち、過渡的な負荷変動が生じていない状態で複数のトナーパッチからなる第１トナーパッチパターンを形成してこれらを検出し、更に過渡的な負荷変動中に複数のトナーパッチからなる第２トナーパッチパターンを形成してこれらを検出し、それをＲＡＭ１２３に記憶する。ここで、過渡的な負荷変動が生じていない状態とは、色ズレ量を検出するための２種のトナーパッチを形成している間に、ドラムと現像器の当接又は離間の変動がない状態のことである。またトナーパッチパターンとは、１種目のトナーパッチ（１つのイエローパッチ）とこれを挟み込む位置に形成された２種目のトナーパッチ（２つのブラックパッチ）からなるトナー画像である。一方、過渡的な負荷変動中とは、１種目のトナーパッチと２種目のトナーパッチ転写間に、ドラムと現像器の当接又は離間の変動がある場合のことである。

ステップＳ１１３では、全てのトナーパッチパターンの各トナーパッチのエッジを検出できたかを判定している。ここでは、検出エッジの数が足りているか否かを判断基準にしている。

ステップＳ１１３で読取エラーが発生していると判断されると、ステップＳ１２０へと進み、リトライ回数カウンタｋの値が３に達しているか否かを判定する。ステップＳ１２０にて、リトライ回数カウンタｋの値が３に達していた場合、つまり、読取エラーによりリトライを２回行っている場合には、ドラム速度の補正シーケンスを終了させる。この場合には、ドラム速度Ｖｄは、設計中心値Ｖｄ＿ｄｅｆにセットされたままとなる。リトライ回数カウンタｋの値が３に達していなかった場合には、ステップＳ１１９でリトライ回数カウンタｋをインクリメント（整数型の変数の値を１増やす処理）して、再度トナーパッチパターンの形成及び検出が行われる。

ステップＳ１１３にて全てのトナーパッチパターンの各トナーパッチのエッジが検出できた場合には、ステップＳ１１４へと進み、ＲＡＭ１２３に記録されたデータから、ｍ回目の色ズレ検出値Ｐ（ｍ）を式（１）〜（７）を用いて算出する。すなわち、ＲＡＭ１２３に記憶させた、過渡的な負荷変動が生じていない状態での２種のトナーパッチの第１のズレ量と、過渡的な負荷変動中の２種のトナーパッチの第２のズレ量との差を算出する。

次に、ステップＳ１１５では、算出された色ズレ量Ｐ（ｍ）の絶対値が所定の値（ここでは１０μｍ）以下であるか否かを判定する。この比較対象となる所定の値（ここでは１０μｍ）は予め設定されている。ステップＳ１１５にて色ズレ量Ｐ（ｍ）の絶対値が所定の値以下であった場合には、色ズレが生ずるほどの周速度差は発生していないと判断し、ステップＳ１２１へと進み、ドラム速度の変更をする必要がないとする処理を行う。この処理により、色ズレが十分に小さいと判断できた場合には、ドラム速度の補正シーケンスをすぐに中断することで、補正時間を短縮させている。なお、色ズレ量の１回ごとの検出バラツキは、実験的に約３０μmであったので、色ズレ量が１０μm以下と検出された場合には、色ズレ検出を終了させても、最大で検出される色ズレ量は４０μm以下と推測される上に、実際の画像形成時には、色ズレ検出時よりも低い１次転写バイアスで画像形成が行われる為、実画像上、問題とならない色ズレ状態に抑制することができる。したがって、本実施例では色ズレ検出を終了させる閾値として１０μmと設定した。

ステップＳ１１４で算出された色ズレ量Ｐ（ｍ）の絶対値が所定の値（ここでは１０μｍ）を超えた場合には、ステップＳ１１６へと進み、色ズレ検出回数カウンタｍの値が３に達しているか否かを判定する。ステップＳ１１６にて色ズレ検出回数カウンタｍの値が３に達していなかった場合には、ステップＳ１２２へと進み、色ズレ検出回数カウンタｍをインクリメントして、再度ステップＳ１１２からｍ回目の色ズレ検出が実行される。

ステップＳ１１６にて色ズレ検出回数カウンタｍの値が３に達していた場合、つまり、３回の色ズレ量Ｐ（ｍ）の検出が終ると、ステップＳ１１７へと進み、３回検出した色ズレ量の平均値Ｒを算出する。

次にステップＳ１１８にて、ドラム・ベルト間の周速度差を抑制する新しいドラム速度Ｖｄを、算出した色ズレ量Ｒを用いて式（９）で算出し、その結果を不揮発メモリであるＲＯＭ１２２に記録する。そして、再度ドラム速度の補正シーケンスが実行されるまでは、このドラム速度Ｖｄで画像形成動作が行われる。

このようにドラム速度の補正制御を行うことで、ドラムとベルト間の周速度差を所定の範囲内（ここでは約０．０５％以内）に収めることができる。これにより、ドラムとベルト間の周速度差に起因して発生する中間転写ベルトの過渡的な速度変動を抑制し、画像形成装置の生産性を落とすことなく、１枚目の画像先端部と最終紙の画像後端部に発生していた色ズレを防止することができる。例えば、環境変動、耐久変動、機内昇温などによって生じた感光体ドラムと中間転写ベルト間の周速度差に起因して発生する色ズレを防止でき、高品質な画像を安定して出力できる。

〔第２実施形態〕
前述した実施形態では、感光体ドラム２６と中間転写ベルト３０間の周速度差に起因して発生する色ズレを抑制するために、感光体ドラム２６の速度補正を行うことについて説明した。

本実施形態では、中間転写ベルトの定常速度の変動域（例えば設計上±０．２％）が、感光体ドラムの定常速度の変動域（例えば設計上±０．１％）よりも大きい構成の画像形成装置において、中間転写ベルト３０の速度補正を行うようにしている。これにより、感光体ドラムと中間転写ベルトの周速度差を抑制し、色ズレの発生を防止すると共に、出力画像の記録精度を向上させることができる。以下、詳しく説明する。

なお、画像形成装置の構成は、図１に示す画像形成装置の構成と同様であるため、重複する部分の説明は省略する。

図１に示す画像形成装置において、本実施形態では中間転写ベルト３０が駆動ローラ１００に対して滑ってしまうことを防止するために、駆動ローラ１００の表層にゴム層が設けられている。ここで、中間転写ベルト３０の駆動ローラ１００の下方には、熱源となる定着器２５が配されている。したがって、画像形成装置を連続的に使用することで、駆動ローラ１００が徐々に温められてしまい、その外径が変化してしまう。この外径変化は、上記ゴム層が製造上あまり薄くできない場合には、無視できないほどの外径変化となり、中間転写ベルト３０の回転速度を変化させてしまう原因となる。

結果として、中間転写ベルト上に一次転写される各色トナー像の重ね合わせ位置がずれてしまい色ズレとなると共に、第１実施形態で説明した感光体ドラムと中間転写ベルト間の周速度差に起因する色ズレも発生してしまい画像品質を落とすことになる。また、中間転写ベルト３０上に一次転写されたトナー画像が二次転写位置である二次転写対向ローラ１０８に到達するタイミングも変化してしまう。このため、レジストローラ対２４から所定のタイミングで再給送された記録媒体Ｑに対して、トナー画像が本来の転写位置からずれて二次転写されることになる。この記録媒体Ｑ上の画像書き出し位置ズレのような記録精度の悪化は、本実施形態のように両面印刷に対応した画像形成装置においては特に画像品質の観点で抑制しなければならないものである。

ここで、製造公差や装置本体内の温度変化、環境変動などにより、感光体ドラム２６よりも中間転写ベルト３０の回転速度変動幅の方が大きい構成の画像形成装置においては、感光体ドラムの速度を中間転写ベルトの速度に合わせるのではなく、変動幅の大きい中間転写ベルトの速度を感光体ドラムの速度に合わせることで、色ズレや記録精度の悪化を抑制するのが好ましいといえる。

以下に、中間転写ベルト３０の速度補正について説明する。

感光体ドラムと中間転写ベルト間の周速度差によって生じる色ズレに関しては、両者の相対的な速度関係によって発生しているので、第１実施形態で示した図３のトルク変動図や、図４の色ズレ挙動は本実施形態でも同様である。中間転写ベルト上に図５に示すようなトナーパッチパターンを形成することで、色ズレ発生状況を同様に検出できる。但し、図７に関してはグラフの横軸がベルト速度の変化量となり、グラフの傾きも正負が逆となる。したがって、本実施形態での中間転写ベルト３０の速度補正のためのフローチャートは図８のステップＳ１１８の式を次式（８）に置き換えたものとなる。

Ｖｂ＝（１００−Ｋ×Ｒ）／１００×Ｖｂ＿ｄｅｆ・・・式（８）

ここで、Ｖｂは算出された中間転写ベルト速度［ｍｍ／ｓ］、Ｖｂ＿ｄｅｆは中間転写ベルト速度の設計中心値［ｍｍ／ｓ］である。Ｋは中間転写ベルト速度の補正係数である。

このように、中間転写ベルト速度を補正することで、前述した実施形態と同様に感光体ドラムと中間転写ベルト間の周速度差を小さくし、過渡的なトルク変動によるベルト速度変動を抑制し、色ズレの発生を低減できる。また、中間転写ベルトの速度を、定常速度の変動が小さいドラム速度に近づけることができるため、中間転写ベルト速度の設計中心値からのズレを抑制でき、記録媒体上の記録位置のズレ（記録精度の悪化）を抑えることも実現できた。

なお、中間転写ベルト速度を補正したことで、記録媒体上の転写画像の位置ズレ、つまり記録精度の悪化をかなり抑制することが可能になっているが、速度補正の目標値となる感光体ドラムの速度も実際には設計中心値からずれている場合がある。また、中間転写ベルトが装置本体の温度上昇や耐久劣化により周長が変化してしまうことがある。これらの原因により、中間転写ベルト速度を補正したものの記録精度がわずかにずれている状態が発生する。

そこで、本実施形態では、さらに記録精度の悪化を防止するための手段を講じている。以下、この手段について説明する。

図５は、前述した実施形態の説明でも用いた、中間転写ベルトユニット３１の構成を示した斜視図である。

中間転写ベルト３０は、図中の矢印方向に速度Ｖｂ［ｍｍ／ｓ］で回転している。ここでの設計値はＶｂ＝１９０である。

本実施形態で採用した中間転写ベルト３０には、両側端部にベルト寄り規制リブ３０１とベルト補強テープ３０２が１周ずつ貼り付けられている。さらに、ベルト補強テープ３０２と中間転写ベルト３０の間には図のような位置に位置表示マーク３０３が１枚貼り付けられている。なお、複数枚の位置表示マークを設けることで検出待ち時間を減らすこともできる。

この位置表示マーク３０３は、白色で１辺が約８ｍｍの正方形型ＰＥＴシートであり、厚さは５０μｍである。なお、中間転写ベルト３０は、材質ＰＩで、厚さは約８０μｍである。ただし、これらの部材の材質や厚さは、本発明の構成を限定するものではなく、任意に設定することが可能である。また、位置表示マークは、中間転写ベルト、あるいはベルト補強テープに印刷などされたマークであっても構わないし、中間転写ベルト、あるいはベルト補強テープに設けられた穴であっても構わない。

マークセンサ９１は、上記位置表示マーク３０３の上流側端面を検出するためのマーク検出手段で、反射型光学センサである。マークセンサ９１は、中間転写ベルト３０の表面と、位置表示マーク３０３からの乱反射光量の差から、位置表示マーク３０３の到達を検出することができる。また、マークセンサ９１は、テンションローラ１０５に中間転写ベルト３０が巻き付いた状態の位置で位置表示マーク３０３の検出を行えるように位置決めされており、テンションローラ１０５の軸の動きに追従して移動できるように支持されている。

本実施形態では、この位置表示マーク３０３の検出結果を利用して中間転写ベルト３０の１回転周期を予め計測しておく。そして、その測定結果を用いて、中間転写ベルト３０上に一次転写されたトナー画像が二次転写位置である二次転写対向ローラ１０８に到達するタイミングを予測し、レジストローラ対２４から再給送する記録媒体Ｑの再給送タイミングを制御している。

上述したように、本実施形態によれば、中間転写ベルトの速度補正制御と、記録媒体の再給送タイミング制御により、色ズレの発生を防止することができる。さらに、中間転写ベルトの設計中心速度からの微妙な速度ズレや、周長の変動による記録精度の悪化をも防止することができる。これにより、安定して高画質な画像出力を提供する画像形成装置を実現することができる。

なお、本実施形態で説明した中間転写ベルトの速度補正制御も、前述した第１実施形態と同様に、感光体ドラムの交換時や、中間転写ベルトの新品検知時に実行することで効果を発揮する。

さらに、環境温度の変化や連続通紙中の装置内温度変化に伴い中間転写ベルト速度が設計中心値からずれてしまう場合に対して、装置本体内あるいは駆動ローラ近傍に温度検出手段を設け、所定の温度上昇が検出されたときに、中間転写ベルト速度の補正制御を実行しても良い。

さらに、ピクセルカウントや通紙枚数の履歴から、中間転写ベルト速度の補正制御を実行することで、中間転写ベルトの耐久要因による速度変動を補正することも可能である。

〔他の実施形態〕
なお、前述した実施形態では、像担持体として感光体ドラムを採用し、中間転写体として中間転写ベルトを採用した画像形成装置を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、像担持体としての感光体ベルトを採用し、中間転写体として中間転写ドラムを採用した画像形成装置であっても良い。この場合、同様な速度補正シーケンスにより感光体ベルトの速度を補正することも可能である。

また前述した実施形態では、複数の画像形成部として、色の異なる４つの画像形成部を使用した構成を例示したが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施形態では、色ズレが顕著に表れることに着目して、１つパッチパターンを形成する複数のトナーパッチを、中間転写ベルトの回転方向において、最も上流側の画像形成部と最も下流側の画像形成部により形成する構成を例示した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前述した４つの画像形成部のうち、イエローとシアンなど、第１の画像形成部と、この第１の画像形成部よりもベルトの回転方向下流側の第２の画像形成部とを用いて、複数のトナーパッチからなる１つのパッチパターンを形成する構成であれば良い。

また前述した実施形態では、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとして、感光体ドラムと、該感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示した。しかしながら、プロセスカートリッジは、これに限定されるものではない。感光体ドラムの他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。

また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。或いは、記録媒体搬送体を使用し、該記録媒体搬送体に担持された記録媒体に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。また前述した実施形態では、ドラムとベルト間の周速度差を抑制することで色ズレを抑制する形態について説明したが、本発明を利用することで、制御の目標値を周速度差０％ではなく、例えばドラムとベルト間の周速度差を所望の値（例えばドラム周速に対して、ベルトの周速を０．２％速く）に設定することで、色ズレと転写効率といったトレードオフになる性能の両立を狙った速度設定に追い込むことなども可能になる。

中間転写ベルトを用いた４ドラム式のフルカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図 画像形成装置の構成を示すブロック図 画像形成動作中の中間転写ベルトの駆動ローラのトルク変動を示す図 出力画像上の色ズレ挙動を示す図 中間転写ベルトユニットの斜視図 ドラム速度とイエロー・ブラック間の色ズレの関係を示す図 ドラム速度とイエロー・ブラック間の色ズレの関係を示す図 画像形成装置のドラム速度補正シーケンスを説明するフローチャート ベルトにかかる負荷トルク状態図 トナーパッチの転写タイミングとベルトの負荷トルク曲線の関係を示す図 ベルトにかかる負荷トルク状態図 ベルトにかかる負荷トルク状態図 ベルトにかかる負荷トルク状態図 ベルトにかかる負荷トルク状態図 ベルトにかかる負荷トルク状態図 ベルトにかかる負荷トルク状態図 ベルトにかかる負荷トルク状態図 ベルトにかかる負荷トルク状態図 ベルトにかかる負荷トルク状態図 ベルトにかかる負荷トルク状態図

符号の説明

ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋ …プロセスカートリッジ
Ｑ …記録媒体
ＴＢｋ１Ｆ，ＴＢｋ１Ｒ …トナーパッチ
ＴＢｋ２Ｆ，ＴＢｋ２Ｒ …トナーパッチ
ＴＢｋ３Ｆ，ＴＢｋ３Ｒ …トナーパッチ
ＴＢｋ４Ｆ，ＴＢｋ４Ｒ …トナーパッチ
ＴＬ …距離
ＴＰ１，ＴＰ２ …トナーパッチパターン
ＴＹ１Ｆ，ＴＹ１Ｒ …トナーパッチ
ＴＹ２Ｆ，ＴＹ２Ｒ …トナーパッチ
１ …画像形成装置
２ …画像形成装置本体
１０ …ホスト機器
１１ …画像処理制御部
１２ …画像形成制御部
１３ …画像形成部
１４ …ベルト駆動モータ
１５ …ドラム駆動モータ
１６ …レジ検知センサ部
１７ …マークセンサ部
２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂｋ …感光体ドラム
２７ …二次転写ローラ
２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｂｋ …レーザ露光器
３０ …中間転写ベルト
３１ …中間転写ベルトユニット
５０ …一次帯電器
５１ …現像器
５２ …一次転写ローラ
５３ …クリーナ
５４ …現像ローラ
９０ …レジ検知センサ
９１ …マークセンサ
１００ …駆動ローラ
１０５ …テンションローラ
１０８ …二次転写対向ローラ
１２１ …ＣＰＵ
１２２ …ＲＯＭ
１２３ …ＲＡＭ
３０１ …寄り規制リブ
３０２ …ベルト補強テープ
３０３ …位置表示マーク

Claims (7)

1. 複数の像担持体に形成されたトナー画像が転写される回転体と、前記回転体に当接した像担持体及び前記像担持体に対して当接又は離間可能であって前記像担持体にトナー画像を形成する現像手段を有する複数の画像形成部と、を有し、記録媒体に複数色のトナーからなる画像を形成することが可能な画像形成装置であって、
   前記複数の像担持体から前記回転体に転写された複数のトナーパッチからなるトナーパッチパターンの各トナーパッチの位置を検出するパッチ検出手段と、
   前記パッチ検出手段の検出結果をもとに前記回転体又は前記複数の像担持体の周面速度を制御する制御手段と、を有し、
   前記複数の像担持体に対して全ての現像手段が当接した状態で、前記複数の像担持体から前記回転体に複数のトナーパッチを転写して第１のトナーパッチパターンを形成し、前記パッチ検出手段により前記第１のトナーパッチパターンの各トナーパッチの位置を検出し、その検出結果から前記回転体の回転方向における各トナーパッチの第１のズレ量を算出し、
   前記複数の像担持体に対して前記複数の現像手段が順次当接又は離間している中で、前記複数の像担持体から前記回転体に複数のトナーパッチを転写して第２のトナーパッチパターンを形成し、前記パッチ検出手段により前記第２のトナーパッチパターンの各トナーパッチの位置を検出し、その検出結果から前記回転体の回転方向における各トナーパッチの第２のズレ量を算出し、
   前記算出した第１のズレ量と第２のズレ量との差が所定の値を超えた場合は、色ズレが生ずるほどの前記回転体と前記複数の像担持体との周速度差が発生したと判断し、前記算出したズレ量の差が前記所定の値以下になるように、前記回転体又は前記複数の像担持体の周面速度を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ズレ量の差が前記所定の値以下となる前記回転体の周面速度Ｖｂは、前記算出されたズレ量の差をＲ、前記回転体の周面速度の設計中心値をＶｂ＿ｄｅｆ、前記回転体の周面速度の補正係数をＤとすると、
   Ｖｂ＝（１００−Ｄ×Ｒ）／１００×Ｖｂ＿ｄｅｆ
   によって求められることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ズレ量の差が前記所定の値以下となる前記複数の像担持体の周面速度Ｖｄは、前記算出されたズレ量の差をＲ、前記複数の像担持体の周面速度の設計中心値をＶｄ＿ｄｅｆ、前記複数の像担持体の周面速度の補正係数をＤとすると、
   Ｖｄ＝（１００＋Ｄ×Ｒ）／１００×Ｖｄ＿ｄｅｆ
   によって求められることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記複数のトナーパッチを前記像担持体から前記回転体に転写するための転写バイアスは、記録媒体に画像を形成する時のトナー画像を前記像担持体から前記回転体に転写するための転写バイアスよりも高く設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. １つのトナーパッチパターンを形成する複数のトナーパッチは、前記複数の画像形成部のうち、第１の画像形成部と、前記第１の画像形成部よりも前記回転体の回転方向下流側の第２の画像形成部とにより形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記回転体は、トナー画像を担持して搬送する中間転写体、又は、記録媒体を担持して搬送する記録媒体搬送体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記回転体に設けられた位置表示マークを検出するマーク検出手段を有し、その検出結果から前記回転体の１回転周期を予測しておくことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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