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JP2021117325A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2021117325A
JP2021117325A JP2020010051A JP2020010051A JP2021117325A JP 2021117325 A JP2021117325 A JP 2021117325A JP 2020010051 A JP2020010051 A JP 2020010051A JP 2020010051 A JP2020010051 A JP 2020010051A JP 2021117325 A JP2021117325 A JP 2021117325A
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image forming
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徹 宮澤
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Abstract

To prevent the occurrence of color shift due to erroneous correction in belt position control caused by a change over time in the shape of the edges of an intermediate transfer belt.SOLUTION: An image forming apparatus has: an endless belt (6); a plurality of belt tension rollers (20, 21, 22, 23, 9) that stretches the belt; driving means (24) that drives to convey the belt; image forming means (1Y, 1M, 1C, 1K) that are provided opposite to the belt; the steering roller (21) that is the belt tension roller and changes a disposition angle with respect to the belt to correct the position in a width direction of the belt; and control operation means (150) that has a sensor (25) for detecting a position orthogonal to a conveyance direction of the belt, and calculates the disposition angle of the steering roller based on a detection value from the sensor. The control operation means calculates the disposition angle of the steering roller based on a value processed by a notch filter (58) that removes a frequency component for one revolution of the belt from the detection value from the sensor.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、画像形成装置における中間転写ベルトの幅方向の位置を補正する制御に関する。 The present invention relates to a control for correcting the position of the intermediate transfer belt in the width direction in the image forming apparatus.

従来、複写機やプリンタ等のタンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)各色の画像を形成し、順次、無端状の中間転写ベルトに転写して記録材にカラー画像を形成している。画像形成中、中間転写ベルトは、感光体ドラムとともに周回駆動させられる。そのとき、中間転写ベルトの支持機構やベルト自身の機械的精度、トナー画像の転写や記録材の突入などの外乱によって、ベルトの寄りや蛇行が発生する。画像形成中、ベルトに寄りや蛇行が発生していると、YMCK各色間の転写位置ずれとなり、色ずれとなってしまう。これを抑制するために、ベルトのエッジ位置を検出するセンサ(エッジセンサ)を用いて、その検出結果に基づいてベルトを張架する複数あるローラの一部を傾動させ、ベルトの寄りや蛇行を補正する制御(ステアリング制御)が知られている。 Conventionally, in a tandem type intermediate transfer type color image forming apparatus such as a copier or a printer, images of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are formed, and the images are sequentially endless. A color image is formed on the recording material by transferring to the intermediate transfer belt of. During image formation, the intermediate transfer belt is orbitally driven with the photoconductor drum. At that time, the belt tends to lean or meander due to disturbances such as the support mechanism of the intermediate transfer belt, the mechanical accuracy of the belt itself, the transfer of the toner image, and the plunge of the recording material. If the belt is biased or meandering during image formation, the transfer position shifts between the YMCK colors, resulting in color shifts. In order to suppress this, a sensor (edge sensor) that detects the edge position of the belt is used, and based on the detection result, some of the multiple rollers that stretch the belt are tilted to prevent the belt from leaning or meandering. Control to correct (steering control) is known.

しかし、エッジセンサの検出情報には、ベルト製造のカット誤差などに起因したベルトのエッジ形状成分が含まれる。このベルトエッジ形状成分は、実際にはベルトが蛇行せずに真っ直ぐ搬送されていて色ずれには影響がない状態であっても、ベルト位置変動が発生しているように検出される成分である。この検出誤差に基づいてステアリング制御を行うと、逆にベルト位置を変動させてしまう。 However, the detection information of the edge sensor includes the edge shape component of the belt due to the cutting error of the belt manufacturing or the like. This belt edge shape component is a component that is detected as if the belt position fluctuates even when the belt is actually conveyed straight without meandering and has no effect on color shift. .. If steering control is performed based on this detection error, the belt position will fluctuate on the contrary.

そこで、ベルト交換時など予めベルトエッジ形状を測定してそのデータを記憶しておき、エッジセンサの検出結果からエッジ形状成分を除去する方法が知られている(特許文献1)。また、ベルト1周のベルト位置データを平均化した値に基づき、エッジ形状成分を抑えてステアリング制御する技術が開示されている(特許文献2)。 Therefore, there is known a method of measuring the belt edge shape in advance, such as when replacing the belt, storing the data, and removing the edge shape component from the detection result of the edge sensor (Patent Document 1). Further, a technique for controlling steering while suppressing an edge shape component based on an averaged value of belt position data around one belt is disclosed (Patent Document 2).

特開平11−298948号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-298948 特開2016−008988号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-008988

しかしながら、ベルトのエッジ形状は、装置の設置環境や使用状況、温湿度の変化、長期使用による経時的な塑性変形、ベルトの摩耗や亀裂といった劣化等によって変化する。このため特許文献1に記載の記憶したエッジ形状データを用いて補正を行う方法を用いる場合は、エッジ形状の経時変化に合わせてデータを更新する必要があり、再取得を行う必要がある。エッジ形状データの取得は、ステアリング制御や画像形成時の外乱の影響をなくすために、ステアリング制御をオフにし、画像形成を中断する必要がある。画像形成を中断させるため、生産性が低下してしまう。 However, the edge shape of the belt changes due to the installation environment and usage conditions of the device, changes in temperature and humidity, plastic deformation over time due to long-term use, deterioration such as wear and cracks of the belt, and the like. Therefore, when the method of performing correction using the stored edge shape data described in Patent Document 1 is used, it is necessary to update the data according to the change with time of the edge shape, and it is necessary to perform reacquisition. For the acquisition of edge shape data, it is necessary to turn off the steering control and interrupt the image formation in order to eliminate the influence of the disturbance during the steering control and the image formation. Since image formation is interrupted, productivity is reduced.

また、特許文献2に記載の技術のベルト1周のデータを平均化することは、ローパスフィルタ処理を行うのと等価であり、ステアリング制御の応答性が低下し、ベルト蛇行を抑える制御性能が低下する。 Further, averaging the data of one belt circumference of the technique described in Patent Document 2 is equivalent to performing low-pass filter processing, the responsiveness of steering control is lowered, and the control performance for suppressing belt meandering is lowered. do.

そこで、本発明の目的は、エッジ形状データの再取得や制御性能低下を招くことなく、ベルトエッジ形状の経時変化によるベルト蛇行を抑えることである。 Therefore, an object of the present invention is to suppress belt meandering due to a change in the belt edge shape over time without causing reacquisition of edge shape data or deterioration of control performance.

上記目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数のベルト張架ローラと、前記ベルトを搬送駆動する駆動手段と、前記ベルトに対向して設けられた画像形成手段と、前記ベルト張架ローラであって、前記ベルトに対する配設角度を変更することによってベルトの幅方向の位置の補正を行うステアリングローラと、前記ベルトの搬送方向と直交する位置を検出するセンサを有し、前記センサの検出値に基づいてステアリングローラの配設角度を算出する制御演算手段を有し、前記制御演算手段では、前記センサの検出値に対してベルト1周の周波数成分を除去するノッチフィルタで処理した値に基づいて、前記ステアリングローラの配設角度を算出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the image forming apparatus according to claim 1 includes an endless belt, a plurality of belt tensioning rollers for tensioning the belt, a driving means for transporting and driving the belt, and the belt. An image forming means provided so as to face the belt, a steering roller which is a belt tensioning roller and corrects a position in the width direction of the belt by changing the arrangement angle with respect to the belt, and transport of the belt. It has a sensor that detects a position orthogonal to the direction, and has a control calculation means that calculates the arrangement angle of the steering roller based on the detection value of the sensor. It is characterized in that the arrangement angle of the steering roller is calculated based on the value processed by the notch filter that removes the frequency component around one circumference of the belt.

本発明によれば、ベルトエッジ形状の経時変化によるステアリング制御の誤補正を抑えることで、ベルト蛇行発生を抑え、色ずれ発生を抑制できる。また、エッジ形状再取得の頻度を増やすことがないため、生産性を低下させない。またベルト1周の平均化処理を行った場合と比較し、外乱抑制性能の低下を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of belt meandering and the occurrence of color shift by suppressing erroneous correction of steering control due to a change in the shape of the belt edge over time. Moreover, since the frequency of edge shape reacquisition is not increased, the productivity is not reduced. Further, as compared with the case where the averaging process for one round of the belt is performed, it is possible to suppress the deterioration of the disturbance suppression performance.

画像形成装置の全体構成を説明する図である。It is a figure explaining the whole structure of an image forming apparatus. 画像形成装置の制御構成を説明する図である。It is a figure explaining the control structure of an image forming apparatus. ベルトエッジセンサの概略の説明図である。It is explanatory drawing of the outline of the belt edge sensor. ステアリングローラ近傍を拡大した図である。It is an enlarged view of the vicinity of a steering roller. ステアリングローラの傾動動作とベルト補正方向について説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the tilting operation of a steering roller and the belt correction direction. ステアリング制御のブロック図である。It is a block diagram of steering control. ステアリング制御のフローチャートである。It is a flowchart of steering control. ベルトエッジ形状の経時変化を説明する図である。It is a figure explaining the time-dependent change of a belt edge shape. ノッチフィルタを実現する信号処理のブロック図である。It is a block diagram of signal processing which realizes a notch filter. ノッチフィルタ有無によるステアリング傾動動作の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference of the steering tilting operation with and without a notch filter. ノッチフィルタ有無による色ずれ評価結果を説明する図である。It is a figure explaining the color shift evaluation result with and without a notch filter. ノッチフィルタと移動平均の一巡伝達特性を示す図である。It is a figure which shows the round-trip transmission characteristic of a notch filter and a moving average. ノッチフィルタと移動平均(ゲイン調整後)の一巡伝達特性を示す図である。It is a figure which shows the one-round transmission characteristic of a notch filter and a moving average (after gain adjustment). ノッチフィルタと移動平均(ゲイン調整後)の感度関数を示す図である。It is a figure which shows the sensitivity function of a notch filter and a moving average (after gain adjustment). ノッチフィルタの実装位置を変更した場合のステアリング制御のブロック図である。It is a block diagram of steering control when the mounting position of a notch filter is changed.

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<実施例1>
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
画像形成装置100は、ネットワークを介して外部から受信した画像データに応じて、記録材S上に画像を形成して出力する装置である。
<Example 1>
First, the configuration of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The image forming apparatus 100 is an apparatus that forms and outputs an image on the recording material S according to the image data received from the outside via the network.

まずは、画像データに基づいて感光ドラム1Y、1M、1C、1K上にトナー画像を形成する。トナー画像は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)に分けられて形成されるが、各色トナー画像の形成方法は色が異なる以外は実質的に同一に構成される。したがって以下では、イエロー(Y)のトナー画像形成方法について説明し、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナー画像形成については、説明中の構成部材についた符号の末尾YをM、C、Kに読み替えて説明されるものとする。
イエロー(Y)のトナー画像形成は、感光ドラム1Y、帯電器2Y、レーザスキャナ3Y、現像器4Y、一次転写ローラ5Yによって行われる。
First, a toner image is formed on the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K based on the image data. The toner image is divided into yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), and the toner images are formed in substantially the same manner except that the colors are different. Will be done. Therefore, in the following, a method for forming a toner image of yellow (Y) will be described, and for forming a toner image of magenta (M), cyan (C), and black (K), the trailing Y of the reference numerals attached to the constituent members in the description will be added. It shall be explained by replacing it with M, C, and K.
The yellow (Y) toner image is formed by the photosensitive drum 1Y, the charger 2Y, the laser scanner 3Y, the developer 4Y, and the primary transfer roller 5Y.

画像データに基づいて生成される画像信号が、レーザスキャナ3Yに入力される。レーザスキャナ3Yは、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含み、入力された画像信号によって変調されたレーザ光を、半導体レーザから出力する。半導体レーザから出力されたレーザ光が、ポリゴンミラー、及びミラーを経由して感光ドラム1Yの表面に照射されることで、感光ドラム1Yが露光される。帯電器2Yによって表面が一様に帯電した感光ドラム1Yが露光されることで、感光ドラム1Y上に静電潜像が形成される。感光ドラム1Y上に形成された静電潜像が、現像器4Yから供給されるトナーによって現像されることで、感光ドラム1Y上にイエローのトナー像が形成される。感光ドラム1Y上のトナー像は、感光ドラム1Yの回転に伴って一次転写ローラ5Yと対向する位置T1まで移動する。一次転写ローラ5Yは図示しないバイアス電圧供給手段によって、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが印加されていて、この一次転写バイアスによって、トナー像を中間転写ベルト6に転写する。ドラムクリーニング装置7Yは、感光ドラム1Yにクリーニングブレードを摺擦させて感光ドラム1Yに残った転写残トナーを回収する。 The image signal generated based on the image data is input to the laser scanner 3Y. The laser scanner 3Y includes a semiconductor laser and a polygon mirror, and outputs a laser beam modulated by an input image signal from the semiconductor laser. The surface of the photosensitive drum 1Y is exposed by irradiating the surface of the photosensitive drum 1Y with the laser beam output from the semiconductor laser via the polygon mirror and the mirror. By exposing the photosensitive drum 1Y whose surface is uniformly charged by the charger 2Y, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1Y. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1Y is developed by the toner supplied from the developing device 4Y, so that a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 1Y. The toner image on the photosensitive drum 1Y moves to the position T1 facing the primary transfer roller 5Y as the photosensitive drum 1Y rotates. A primary transfer bias having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied to the primary transfer roller 5Y by a bias voltage supplying means (not shown), and the toner image is transferred to the intermediate transfer belt 6 by this primary transfer bias. The drum cleaning device 7Y rubs the cleaning blade against the photosensitive drum 1Y to collect the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1Y.

以上の各色のトナー画像形成が、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)でも行われる。そして、各色のトナー画像が中間転写ベルト6に順次重ねて転写されることで、フルカラーのトナー画像が形成される。フルカラーのトナー画像は中間転写ベルト6の搬送によって、二次転写ローラ8と対向ローラ9によって形成される二次転写部T2に移動する。 The toner image formation of each of the above colors is also performed in magenta (M), cyan (C), and black (K). Then, the toner images of each color are sequentially superimposed on the intermediate transfer belt 6 and transferred to form a full-color toner image. The full-color toner image is transferred to the secondary transfer unit T2 formed by the secondary transfer roller 8 and the opposing roller 9 by the transfer of the intermediate transfer belt 6.

記録材カセット10から引き出された記録材Sは、給紙ローラ11によって搬送経路上に給紙され、レジストローラ12に送り出される。レジストローラ12は、停止状態で記録材Sを受け入れて待機させ、中間転写ベルト6のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部T2へ記録材Sを送り出す。 The recording material S drawn out from the recording material cassette 10 is fed onto the transport path by the paper feed roller 11 and sent out to the resist roller 12. The resist roller 12 receives the recording material S in a stopped state and puts it on standby, and sends the recording material S to the secondary transfer unit T2 in time with the toner image of the intermediate transfer belt 6.

トナー像と重ねて記録材Sが二次転写部T2で挟持搬送される過程で、二次転写ローラ8にバイアス電圧が印加されることにより、フルカラートナー像が中間転写ベルト6から記録材Sへ転写される。転写されずに中間転写ベルト6の表面に残った転写残トナーは、ベルトクリーニング装置13によって回収される。 A bias voltage is applied to the secondary transfer roller 8 in the process in which the recording material S is sandwiched and conveyed by the secondary transfer unit T2 so as to overlap the toner image, so that the full-color toner image is transferred from the intermediate transfer belt 6 to the recording material S. Transcribed. The transfer residual toner that remains on the surface of the intermediate transfer belt 6 without being transferred is collected by the belt cleaning device 13.

トナー像が転写された記録材Sは定着装置14に搬送され、定着装置において加熱加圧され、トナー像は記録材に定着される。定着後の記録材Sは、排紙ローラ15によって、装置外部に排出される。 The recording material S to which the toner image is transferred is conveyed to the fixing device 14, heated and pressurized in the fixing device, and the toner image is fixed to the recording material. The recording material S after fixing is discharged to the outside of the apparatus by the paper ejection roller 15.

以上が、中間転写ベルト6を用いたタンデム型中間転写方式のカラー画像形成プロセスである。 The above is the color image forming process of the tandem type intermediate transfer method using the intermediate transfer belt 6.

中間転写ベルトを用いてトナー像を像担持体から記録材へ間接的に転写する中間転写ベルト方式の利点は、ベルト上で各色トナー像の重ね合わせを行うので、湿度の変化等に伴う記録材の抵抗値の変動の影響を受けにくいことである。また、記録材に各色トナー像を直接転写する方式と比較して、カラー画像を形成する際のトナー像の転写条件の制御が容易となる。記録材の搬送系も簡易なものとなり、シートジャムの発生を抑制することができる。 The advantage of the intermediate transfer belt method, which indirectly transfers the toner image from the image carrier to the recording material using the intermediate transfer belt, is that the toner images of each color are superimposed on the belt, so that the recording material is subject to changes in humidity and the like. It is not easily affected by fluctuations in the resistance value of. Further, as compared with the method of directly transferring each color toner image to the recording material, it becomes easier to control the transfer conditions of the toner image when forming the color image. The transport system for the recording material is also simple, and the occurrence of sheet jam can be suppressed.

一方で、中間転写ベルト上で複数色のトナー像の重ね合わせを行うので、色ずれの無い高品位なカラー画像形成を行うためには、ベルトの位置変動(蛇行)を極力ゼロにすることが重要となる。ベルトが位置変動していると、YMCK各色の一次転写部をベルトが通過するときに各色トナー画像の重ね合わせがずれてしまい、色ずれになってしまう。これを抑えるためにステアリング制御と呼ぶベルト位置の安定化制御を行っている。ステアリング制御については後ほど詳しく説明する。 On the other hand, since the toner images of multiple colors are superimposed on the intermediate transfer belt, the position fluctuation (meandering) of the belt should be reduced to zero as much as possible in order to form a high-quality color image without color shift. It becomes important. If the position of the belt fluctuates, the overlay of the toner images of each color shifts when the belt passes through the primary transfer portion of each color of YMCK, resulting in color shift. In order to suppress this, the belt position stabilization control called steering control is performed. Steering control will be described in detail later.

<画像形成装置の制御構成>
次に画像形成装置の制御構成について説明する。
<Control configuration of image forming device>
Next, the control configuration of the image forming apparatus will be described.

図2は、画像形成装置100の制御構成例を示すブロック図である。図2に示すシステムコントローラ150は、CPU150a、ROM150b、及びRAM150cを備え、画像形成装置100全体を制御する。システムコントローラ150は、画像処理部151、操作部152、アナログ・デジタル(A/D)変換器153、高圧制御部155、モータ制御部157、センサ類159、及びACドライバ160と接続されている。システムコントローラ150は、接続された各ユニットとの間でデータの交換が可能である。 FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration example of the image forming apparatus 100. The system controller 150 shown in FIG. 2 includes a CPU 150a, a ROM 150b, and a RAM 150c, and controls the entire image forming apparatus 100. The system controller 150 is connected to an image processing unit 151, an operation unit 152, an analog-to-digital (A / D) converter 153, a high-voltage control unit 155, a motor control unit 157, sensors 159, and an AC driver 160. The system controller 150 can exchange data with each connected unit.

CPU150aは、ROM150bに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。RAM150cは、揮発性の記憶デバイスであり、CPU150aは、各種プログラムを実行するためのワークエリアとして、または各種データが一時的に格納される一時記憶領域として使用される。RAM150cには、例えば、高圧制御部155に対する設定値、モータ制御部157に対する指令値、操作部152から受信される情報等のデータが格納される。 The CPU 150a executes various sequences related to a predetermined image formation sequence by reading and executing various programs stored in the ROM 150b. The RAM 150c is a volatile storage device, and the CPU 150a is used as a work area for executing various programs or as a temporary storage area for temporarily storing various data. The RAM 150c stores, for example, data such as a set value for the high-voltage control unit 155, a command value for the motor control unit 157, and information received from the operation unit 152.

システムコントローラ150は、ユーザが各種の設定を行うための操作画面を、操作部152に設けられた表示部に表示するよう、操作部152を制御することで、操作部152を介してユーザによる設定を受け付ける。システムコントローラ150は、操作部152を介したユーザによる設定の内容(複写倍率の設定値、濃度設定値等)を示す情報を、操作部152から受信する。また、システムコントローラ150は、画像形成装置の状態をユーザに知らせるためのデータを操作部152に送信する。操作部152は、システムコントローラ150から受信したデータに基づいて、画像形成装置の状態を示す情報を表示部に表示する。 The system controller 150 controls the operation unit 152 so that the operation screen for the user to perform various settings is displayed on the display unit provided in the operation unit 152, so that the user can set the operation screen via the operation unit 152. Accept. The system controller 150 receives information from the operation unit 152 indicating the contents of settings (copy magnification setting value, density setting value, etc.) by the user via the operation unit 152. Further, the system controller 150 transmits data for notifying the user of the state of the image forming apparatus to the operation unit 152. The operation unit 152 displays information indicating the state of the image forming apparatus on the display unit based on the data received from the system controller 150.

システムコントローラ150(CPU150a)は、画像処理部151に対して、画像処理部151における画像処理に必要となる、画像形成装置100内の各デバイスの設定値データを送信する。また、システムコントローラ150は、各デバイスからの信号(センサ類159からの信号)を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部155を制御する。高圧制御部155は、システムコントローラ150から出力される設定値に基づいて、高圧ユニット156を構成する帯電器2Y、2M、2C、2K、現像器4Y、4M、4C、4K、及び一次転写ローラ5Y、5M、5C、5K、及び二次転写ローラ8に対して、それぞれの動作に必要となる電圧を供給する。 The system controller 150 (CPU 150a) transmits to the image processing unit 151 the set value data of each device in the image forming apparatus 100 required for the image processing in the image processing unit 151. Further, the system controller 150 receives signals from each device (signals from sensors 159) and controls the high voltage control unit 155 based on the received signals. Based on the set value output from the system controller 150, the high-voltage control unit 155 comprises the chargers 2Y, 2M, 2C, 2K, the developer 4Y, 4M, 4C, 4K, and the primary transfer roller 5Y that constitute the high-voltage unit 156. The voltage required for each operation is supplied to the 5M, 5C, 5K, and the secondary transfer roller 8.

A/D変換器153は、定着ヒータ161の温度を検出するためのサーミスタ154から検出信号を受信し、検出信号をデジタル信号に変換してシステムコントローラ150に送信する。システムコントローラ150は、A/D変換器153から受信したデジタル信号に基づいてACドライバ160を制御することで、定着ヒータ161の温度を、定着処理のための所望の温度に制御する。なお、定着ヒータは、定着装置14に含まれる、定着処理に用いられるヒータである。 The A / D converter 153 receives a detection signal from the thermistor 154 for detecting the temperature of the fixing heater 161, converts the detection signal into a digital signal, and transmits the detection signal to the system controller 150. The system controller 150 controls the AC driver 160 based on the digital signal received from the A / D converter 153 to control the temperature of the fixing heater 161 to a desired temperature for the fixing process. The fixing heater is a heater included in the fixing device 14 and used for the fixing process.

また、システムコントローラ150は、モータ制御部157を介して、各モータの駆動を制御する。システムコントローラ150は、制御対象のモータの位置や速度などの指令信号を生成し、モータ制御部157に出力する。モータ制御部157は、CPU150aから与えられる指令信号に従って、モータを駆動制御する。 Further, the system controller 150 controls the drive of each motor via the motor control unit 157. The system controller 150 generates a command signal such as the position and speed of the motor to be controlled and outputs the command signal to the motor control unit 157. The motor control unit 157 drives and controls the motor according to a command signal given from the CPU 150a.

本特許の特徴である中間転写ベルトの位置の安定化制御であるステアリング制御も同様に、図2に示す制御構成で実施される。中間転写ベルトの幅方向の位置を検出するセンサ159から得た情報をもとにシステムコントローラ150内のCPU150aが制御演算を行い、モータ制御部157を介してベルト位置を補正する機構を動作させるモータ158を駆動させる。 Similarly, steering control, which is a control for stabilizing the position of the intermediate transfer belt, which is a feature of the present patent, is also carried out with the control configuration shown in FIG. A motor that operates a mechanism that corrects the belt position via the motor control unit 157 by the CPU 150a in the system controller 150 performing control calculations based on the information obtained from the sensor 159 that detects the position of the intermediate transfer belt in the width direction. Drive 158.

以上のように、図2に示すシステムコントローラ150が画像形成装置100を制御している。 As described above, the system controller 150 shown in FIG. 2 controls the image forming apparatus 100.

<ステアリング制御>
次に、本特許の特徴である中間転写ベルトの位置を制御するステアリング制御について説明する。
<Steering control>
Next, the steering control for controlling the position of the intermediate transfer belt, which is a feature of the present patent, will be described.

画像形成時、中間転写ベルト6が蛇行していると、各色トナー画像をドラムからベルトに転写する際に位置ずれとなり、色ずれが発生してしまう。そこで、画像形成装置100では、中間転写ベルトの位置を安定化させるためにステアリング制御を行う。ステアリング制御は、ベルトを張架する複数のローラの内の一部のローラを傾動が可能なステアリングローラとして構成し、ベルトの位置を検出するセンサから得た位置情報をもとに、ステアリングローラの傾動方向及び傾動量を加減することによって、ベルトの幅方向の位置を補正する。 If the intermediate transfer belt 6 meanders at the time of image formation, the position shift occurs when the toner image of each color is transferred from the drum to the belt, and the color shift occurs. Therefore, the image forming apparatus 100 performs steering control in order to stabilize the position of the intermediate transfer belt. In steering control, some of the rollers that stretch the belt are configured as steering rollers that can be tilted, and based on the position information obtained from the sensor that detects the position of the belt, the steering roller The position in the width direction of the belt is corrected by adjusting the tilt direction and the tilt amount.

具体的に、ステアリング制御を実現する中間転写ベルト駆動装置の構成について図1を用いて説明する。駆動ローラ20、ステアリングローラ21、従動ローラ22・23、二次転写対向ローラ9、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kが備えられており、これらのローラに対して中間転写ベルト6が回転可能に張架されている。駆動ローラ20は駆動モータ24と連結されており、図中矢印方向の駆動ローラ20の回転に従って中間転写ベルト6が搬送される。 Specifically, the configuration of the intermediate transfer belt drive device that realizes steering control will be described with reference to FIG. A drive roller 20, a steering roller 21, a driven roller 22/23, a secondary transfer opposing roller 9, a primary transfer roller 5Y, 5M, 5C, and 5K are provided, and the intermediate transfer belt 6 can rotate with respect to these rollers. It is stretched over. The drive roller 20 is connected to the drive motor 24, and the intermediate transfer belt 6 is conveyed according to the rotation of the drive roller 20 in the direction of the arrow in the drawing.

支持ローラ部材の一部である従動ローラ22・23は、ステアリングローラ21の傾動に伴う中間転写ベルト6の傾きの変化を遮断して、一次転写面を一定の水平状態に維持する。 The driven rollers 22 and 23, which are a part of the support roller member, block the change in the inclination of the intermediate transfer belt 6 due to the inclination of the steering roller 21 and maintain the primary transfer surface in a constant horizontal state.

次にベルト位置検出手段について説明する。ベルト位置検出センサ25(エッジセンサ)を、ブラックの感光ドラム1Kと従動ローラ23の間に配置する。図3(a)は中間転写ベルトをステアリングローラ21側から見たときの図である。また、図3(b)はエッジセンサの詳細断面図である。スプリング25wの引張り力をもって接触子25xの一端側が中間転写ベルト6の端部に、圧接状態に保持されている。この場合、スプリング25wによる接触子25xの圧接力は、中間転写ベルト6を変形させない程度の適度な大きさに設定されている。また、接触子25xは、その中間部位を支軸25yにて回動自在に支持され、その支軸25yを境にした接触子25xの他端側に反射型フォトセンサである変位センサ25zが対向状態に配設されている。 Next, the belt position detecting means will be described. The belt position detection sensor 25 (edge sensor) is arranged between the black photosensitive drum 1K and the driven roller 23. FIG. 3A is a view of the intermediate transfer belt when viewed from the steering roller 21 side. Further, FIG. 3B is a detailed cross-sectional view of the edge sensor. With the tensile force of the spring 25w, one end side of the contact 25x is held in a pressure contact state with the end of the intermediate transfer belt 6. In this case, the pressure contact force of the contactor 25x by the spring 25w is set to an appropriate magnitude so as not to deform the intermediate transfer belt 6. Further, the contact 25x is rotatably supported by a support shaft 25y at an intermediate portion thereof, and a displacement sensor 25z, which is a reflective photo sensor, faces the other end side of the contact 25x with the support shaft 25y as a boundary. Arranged in a state.

このエッジセンサ25においては、中間転写ベルト6の幅方向(図中のy方向)への位置変化が、そのベルトエッジに圧接する接触子25xの動き(揺動動作)に置き換えられる。このとき、接触子25xの動き(変位)に対応して変位センサ25zの出力レベルが変動するため、そのセンサ出力に基づいて中間転写ベルト6の幅方向の位置を連続的に検出することができる。 In the edge sensor 25, the position change of the intermediate transfer belt 6 in the width direction (y direction in the drawing) is replaced by the movement (swinging motion) of the contactor 25x that presses against the belt edge. At this time, since the output level of the displacement sensor 25z fluctuates according to the movement (displacement) of the contactor 25x, the position of the intermediate transfer belt 6 in the width direction can be continuously detected based on the sensor output. ..

次に、ステアリングローラ21の傾動動作について説明する。図4は図1のステアリングローラ21近傍を拡大した図である。ステアリングローラ21は、軸受ホルダ30によって回転自在に支持されている。また軸受ホルダ30はスライドレール31の可動側に固定されている。さらにスライドレール31の可動側の同じ面には、スライダ32が固定されている。一方、スライドレール31の固定側はステアリングアーム(支持部材)33に固定されている。また、スライダ32はステアリングアーム33にかけられたバネ(付勢部材)34によって矢印T方向に付勢されている。したがって、スライダ32はステアリングアーム33上をスライドし、この結果、ステアリングローラ21が矢印T方向に付勢され、中間転写ベルト6にテンションを与えている。 Next, the tilting operation of the steering roller 21 will be described. FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the steering roller 21 of FIG. The steering roller 21 is rotatably supported by the bearing holder 30. Further, the bearing holder 30 is fixed to the movable side of the slide rail 31. Further, the slider 32 is fixed to the same surface on the movable side of the slide rail 31. On the other hand, the fixed side of the slide rail 31 is fixed to the steering arm (support member) 33. Further, the slider 32 is urged in the arrow T direction by a spring (biasing member) 34 applied to the steering arm 33. Therefore, the slider 32 slides on the steering arm 33, and as a result, the steering roller 21 is urged in the arrow T direction to give tension to the intermediate transfer belt 6.

一方、紙面手前側のステアリングアーム33は揺動軸35を中心に揺動可能に軸支されている。ステアリングアーム33上には、揺動軸35に対してステアリングローラ21とは対称の方向に、フォロワー36が軸支されている。また、フォロワー36に当接するようにカム37が設けられ、カム37はステアリングモータ(駆動手段)26によって回転可能に構成されている。ここで、カム37が図3中の矢印A方向に回動すると、ステアリングアーム33のフォロワー36側は揺動軸35を中心に矢印C方向に回動し、この結果ステアリングローラ21側が矢印E方向に回動して、そのアライメントが変更される。これとは逆に、カム37が矢印B方向に回動すると、ステアリングアーム33のフォロワー36側は揺動軸35を中心に矢印D方向に回動し、この結果ステアリングローラ21側が矢印F方向に回動して、そのアライメントが変更される。 On the other hand, the steering arm 33 on the front side of the paper is oscillatingly supported around the oscillating shaft 35. A follower 36 is pivotally supported on the steering arm 33 in a direction symmetrical to the steering roller 21 with respect to the swing shaft 35. Further, a cam 37 is provided so as to come into contact with the follower 36, and the cam 37 is configured to be rotatable by a steering motor (driving means) 26. Here, when the cam 37 rotates in the direction of arrow A in FIG. 3, the follower 36 side of the steering arm 33 rotates in the direction of arrow C about the swing shaft 35, and as a result, the steering roller 21 side is in the direction of arrow E. The alignment is changed by rotating to. On the contrary, when the cam 37 rotates in the direction of arrow B, the follower 36 side of the steering arm 33 rotates in the direction of arrow D about the swing shaft 35, and as a result, the steering roller 21 side rotates in the direction of arrow F. It rotates and its alignment is changed.

このようにして図5(a)(b)(c)にあるようにステアリングローラ21が回動する。ステアリングローラ21のアライメントが矢印E方向に変移すると中間転写ベルト6は紙面奧側に移動し、矢印F方向に変移すると中間転写ベルト6は紙面手前側に移動する。これは、ステアリングローラ21が傾くと、中間転写ベルト6のステアリングローラ21に対する巻き付きの開始位置と終了位置がベルトの軸方向でずれるようになり、ベルト搬送に伴って、ベルト位置が補正されていく原理を用いている。 In this way, the steering roller 21 rotates as shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C. When the alignment of the steering roller 21 shifts in the direction of arrow E, the intermediate transfer belt 6 moves to the back side of the paper surface, and when it shifts in the direction of arrow F, the intermediate transfer belt 6 moves to the front side of the paper surface. This is because when the steering roller 21 is tilted, the winding start position and end position of the intermediate transfer belt 6 with respect to the steering roller 21 are displaced in the axial direction of the belt, and the belt position is corrected as the belt is conveyed. The principle is used.

<ステアリング制御演算>
次にステアリング制御の演算処理について説明する。この演算処理は、図2で示したシステムコントローラ150の中にあるCPU150bによって行われる。図6に示す制御ブロック図、図7に示すフローチャートを用いて詳しく説明する。
<Steering control calculation>
Next, the arithmetic processing of steering control will be described. This arithmetic processing is performed by the CPU 150b in the system controller 150 shown in FIG. The control block diagram shown in FIG. 6 and the flowchart shown in FIG. 7 will be described in detail.

図6に示す通りステアリング制御は、制御プラント50と、制御コントローラ51、エッジセンサ25、モータドライバ52とステアリングモータ26で構成される。図6の制御プラント50は、ステアリング制御の制御対象であり、制御情報処理を表す制御ブロック図上では、数式や数値データによって表される。制御プラント50は、中間転写ベルト寄りプラント54、寄り外乱55、エッジ形状56で構成される。中間転写ベルト寄りプラント54は、ステアリングローラの傾動位置を入力とし、その入力に応じたベルト位置の応答を出力する伝達システムである。中間転写ベルト寄りプラント54に、寄り外乱55が加わり、画像に影響を及ぼすベルト位置となる。ステアリング制御では、このベルト位置を安定させることを目的としている。寄り外乱55は、中間転写ベルトの支持機構やベルト自身の機械的精度、トナー画像の転写や記録材の突入などの寄り力によって発生する外乱である。そのベルト位置に対して、さらにベルト製造のカット誤差などに起因したベルトのエッジ形状成分56が加わって、制御プラント50から出力される。エッジセンサ25はベルトエッジ形状56が加わったベルト位置情報を検出して、制御コントローラ51に出力するように構成されている。 As shown in FIG. 6, the steering control includes a control plant 50, a control controller 51, an edge sensor 25, a motor driver 52, and a steering motor 26. The control plant 50 of FIG. 6 is a control target of steering control, and is represented by mathematical formulas and numerical data on a control block diagram representing control information processing. The control plant 50 is composed of a plant 54 near the intermediate transfer belt, a disturbance 55 near the intermediate transfer belt, and an edge shape 56. The intermediate transfer belt-side plant 54 is a transmission system that receives the tilt position of the steering roller as an input and outputs a response of the belt position in response to the input. A side disturbance 55 is added to the intermediate transfer belt side plant 54, and the belt position affects the image. Steering control aims to stabilize this belt position. The lean disturbance 55 is a disturbance generated by a leaning force such as the support mechanism of the intermediate transfer belt, the mechanical accuracy of the belt itself, the transfer of the toner image, and the plunge of the recording material. The edge shape component 56 of the belt due to a cutting error of belt manufacturing or the like is further added to the belt position, and the belt is output from the control plant 50. The edge sensor 25 is configured to detect the belt position information to which the belt edge shape 56 is added and output it to the control controller 51.

次に制御コントローラ51の処理について図6と図7を用いて説明する。印刷ジョブが開始されて、中間転写ベルト6を搬送する駆動モータ24の駆動が開始されると、図7に示すステアリング制御の処理が呼び出される。 Next, the processing of the control controller 51 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. When the print job is started and the drive of the drive motor 24 that conveys the intermediate transfer belt 6 is started, the steering control process shown in FIG. 7 is called.

まずエッジセンサ25から検出データを取得する(S101)。 First, the detection data is acquired from the edge sensor 25 (S101).

次に、プロファイル補正を行う(S102)。これは、エッジセンサの検出値に、ベルト製造のカット誤差などに起因したベルトのエッジ形状成分56が含まれる影響を取り除くための補正である。このベルトエッジ形状成分56を含んだ状態でベルト位置補正してしまうと、それは誤補正となり、逆にベルト位置が変動させ色ずれを発生させてしまう。そこで、ベルトエッジ形状56を予め測定して記憶部57で記憶しておき、エッジセンサ25の検出結果からエッジ形状成分56の除去をする。 Next, profile correction is performed (S102). This is a correction for removing the influence that the detection value of the edge sensor includes the edge shape component 56 of the belt due to the cutting error of the belt manufacturing or the like. If the belt position is corrected while the belt edge shape component 56 is included, the correction will be erroneous, and conversely, the belt position will fluctuate and color shift will occur. Therefore, the belt edge shape 56 is measured in advance and stored in the storage unit 57, and the edge shape component 56 is removed from the detection result of the edge sensor 25.

次に、本特許の特徴であるベルト1周の周波数成分を除去するノッチフィルタ処理を行う(S103)。これはベルトエッジ形状の経時変化によるプロファイル補正の誤差に反応して誤補正をしてしまうことを抑えるための処理である。 Next, a notch filter process for removing the frequency component around the belt, which is a feature of the present patent, is performed (S103). This is a process for suppressing erroneous correction in response to an error in profile correction due to a change in the shape of the belt edge over time.

ノッチフィルタの必要性と実現方法についてもう少し詳しく説明する。制御プラント50内のベルトエッジ形状56と、制御コントローラ51内のエッジ形状記憶部57の情報が一致していれば、プロファイル補正により、ベルトエッジ形状による検出ノイズは抑えられ、制御に影響を及ぼすことはない。しかし実際には、無端ベルトのエッジ形状は、装置の設置環境や使用状況による温湿度の変化、長期使用による経時的な塑性変形、ベルトの摩耗や亀裂といった劣化等の要因により変化することが分かった。図8(a)は経時変化前後のベルトエッジ形状データである。図8(b)は経時変化の差分をとって拡大した図である。特にベルト1周成分で大きな変化がある。このようにエッジ形状が経時変化していると、ベルトエッジ形状56と、エッジ形状データ記憶部57の情報が不一致となり、その差分がプロファイル補正誤差となってしまう。 The necessity and implementation method of the notch filter will be explained in a little more detail. If the information of the belt edge shape 56 in the control plant 50 and the information of the edge shape storage unit 57 in the control controller 51 match, the detection noise due to the belt edge shape is suppressed by the profile correction, which affects the control. There is no. However, in reality, it was found that the edge shape of the endless belt changes due to factors such as changes in temperature and humidity depending on the installation environment and usage conditions of the device, plastic deformation over time due to long-term use, and deterioration such as belt wear and cracks. rice field. FIG. 8A is belt edge shape data before and after the change with time. FIG. 8B is an enlarged view taking the difference of the change with time. In particular, there is a large change in the one-round belt component. When the edge shape changes with time in this way, the information of the belt edge shape 56 and the edge shape data storage unit 57 do not match, and the difference becomes a profile correction error.

ステアリング制御のベルト位置補正が応答しにくい高い周波数であれば、プロファイル補正誤差に反応した誤補正によるベルト位置変動は小さく色ずれ悪化はわずかとなる。しかし、ベルト1周成分は低い周波数であり、制御が働いて大きな位置変動を起こすことが分かった。 If the frequency is such that the belt position correction of the steering control is difficult to respond, the belt position fluctuation due to the erroneous correction in response to the profile correction error is small and the deterioration of color shift is slight. However, it was found that the one-round belt component has a low frequency, and the control works to cause a large positional fluctuation.

エッジ形状の経時変化に対応する方法として、エッジ形状データの再取得を行う方法が考えられるが、エッジ形状データ取得時は、不要な外乱を抑えるために、ステアリング制御をオフにし、画像形成していない状態で所得する必要があるため、画像形成装置の生産性低下となる。 As a method of coping with the change of the edge shape with time, a method of reacquiring the edge shape data can be considered. However, at the time of acquiring the edge shape data, the steering control is turned off and the image is formed in order to suppress unnecessary disturbance. Since it is necessary to earn income without it, the productivity of the image forming apparatus is reduced.

そこで本特許では、エッジ形状の再取得をせずに、ベルト形状の経時変化によるベルト蛇行発生を抑えるために、ベルト1周の周波数成分を除去するノッチフィルタを用いる。ノッチフィルタはある特定の周波数だけを通さず、それ以外の周波数を通すフィルタである。ノッチフィルタは図9に示すようなIIRフィルタによる信号処理で実現できる。図9の1/zは遅延器であり情報を保持するメモリである。図9のゲインa1、a2、b0、b1、b2を調整することにより、所望の周波数帯を除去するノッチフィルタを実現することができる。 Therefore, in this patent, a notch filter that removes the frequency component around one circumference of the belt is used in order to suppress the occurrence of belt meandering due to the change of the belt shape with time without reacquiring the edge shape. A notch filter is a filter that does not pass only a specific frequency but passes other frequencies. The notch filter can be realized by signal processing by the IIR filter as shown in FIG. 1 / z in FIG. 9 is a delay device and a memory for holding information. By adjusting the gains a1, a2, b0, b1 and b2 in FIG. 9, a notch filter that removes a desired frequency band can be realized.

フィードバックループ内にベルト1周成分の周波数帯を除去するノッチフィルタを用いることにより、ベルトエッジ形状56のベルト1周成分の経時変化によって生じたプロファイル補正誤差を、後段の処理であるPI制御器53に伝わることを抑え、ステアリング制御の誤補正を抑えることが可能となる。 By using a notch filter that removes the frequency band of the belt 1-circle component in the feedback loop, the profile correction error caused by the time-dependent change of the belt 1-circle component of the belt edge shape 56 can be corrected by the PI controller 53, which is a subsequent process. It is possible to suppress the transmission to the engine and suppress the erroneous correction of steering control.

ノッチフィルタの処理の後は、一般のフィードバック制御の演算処理を行う。まず目標位置refと検出値を比較して偏差eを算出する(S104)。次に偏差eに基づいてPI制御器53を用いてステアリングモータ26の動作量を算出するPI制御演算を行う(S105)。これは一般的に良く用いられる比例制御と積分制御であり、PI制御器53の出力str_posは式(1)で表される。 After the notch filter processing, general feedback control arithmetic processing is performed. First, the deviation e is calculated by comparing the target position ref with the detected value (S104). Next, a PI control calculation for calculating the operating amount of the steering motor 26 is performed using the PI controller 53 based on the deviation e (S105). This is a commonly used proportional control and integral control, and the output str_pos of the PI controller 53 is represented by the equation (1).

Figure 2021117325
式(1)のKpは比例ゲイン、Kiは積分ゲインである。
Figure 2021117325
In equation (1), Kp is the proportional gain and Ki is the integral gain.

str_posはステアリングモータの回転位置指令であり、制御コントローラ51はこの情報をモータドライバ52に出力する(S106)。モータドライバはこの指令に基づきステアリングモータ53を動作させる。ステアリングモータ26が回転すると、ステアリングローラ21の傾動動作になり、中間転写ベルト6の寄り位置が補正される。 str_pos is a rotation position command of the steering motor, and the control controller 51 outputs this information to the motor driver 52 (S106). The motor driver operates the steering motor 53 based on this command. When the steering motor 26 rotates, the steering roller 21 tilts, and the position of the intermediate transfer belt 6 is corrected.

このS101〜S106の処理は、中間転写ベルト6を搬送させる駆動モータ24が駆動している間は継続して繰り返し行われる(S107)。以上の処理により、印刷ジョブ中など中間転写ベルトの搬送駆動中にベルト位置を安定化させることができる。 The processes S101 to S106 are continuously and repeatedly performed while the drive motor 24 that conveys the intermediate transfer belt 6 is being driven (S107). By the above processing, the belt position can be stabilized during the transfer drive of the intermediate transfer belt such as during the printing job.

<ノッチフィルタの効果>
次に、本特許の特徴であるベルト1周の周波数成分を除去するノッチフィルタを用いた場合の効果について説明していく。
<Effect of notch filter>
Next, the effect of using a notch filter that removes the frequency component around the belt, which is a feature of this patent, will be described.

図10は、ベルト1周の周波数成分をカットするノッチフィルタの有無によるステアリング制御動作の違いを表した図である。条件はどちらもベルト形状が経時変化している状態である。図10の細線がノッチフィルタ無しの結果で、太線がノッチフィルタ有りの結果である。ノッチフィルタが無い場合はエッジ形状の経時変化に反応して、ベルト1周のステアリングローラの傾動動作が起きている。 FIG. 10 is a diagram showing a difference in steering control operation depending on the presence or absence of a notch filter that cuts a frequency component around one belt. Both conditions are a state in which the belt shape changes with time. The thin line in FIG. 10 is the result without the notch filter, and the thick line is the result with the notch filter. When there is no notch filter, the steering roller tilts around the belt in response to the change of the edge shape with time.

図11は、図10で示したノッチフィルタの有無の制御状態での色ずれを評価した結果である。図10同様に、細線がノッチフィルタ無しの結果で、太線のノッチフィルタ有りの結果である。ノッチフィルタが無い場合は、エッジ形状に反応して逆補正を行った結果色ずれが悪化している。ノッチフィルタがある場合は、ベルト1周のエッジ形状に対する反応を抑えているため、色ずれ発生を抑えている。 FIG. 11 is a result of evaluating the color shift in the controlled state with and without the notch filter shown in FIG. Similarly to FIG. 10, the thin line is the result without the notch filter, and the thick line is the result with the notch filter. When there is no notch filter, the color shift is exacerbated as a result of performing reverse correction in response to the edge shape. When there is a notch filter, the reaction to the edge shape around the belt is suppressed, so that the occurrence of color shift is suppressed.

このように、ベルト1周の周波数成分をカットするノッチフィルタをステアリング制御のフィードバックループ内に導入することで、ベルトエッジ形状の変化に起因した色ずれ発生を抑えることができる。 In this way, by introducing a notch filter that cuts the frequency component around the belt into the feedback loop of the steering control, it is possible to suppress the occurrence of color shift due to the change in the shape of the belt edge.

ここで、ベルト1周成分を抑えの影響を抑えるために、ノッチフィルタではなくベルト1周の平均化(移動平均処理)する方法も考えられる。この場合もベルト1周成分の経時変化によるプロファイル補正誤差の影響を抑制することができる。しかし移動平均を用いた場合、低い周波数から位相が変化してしまい、制御安定性が悪化してしまう。詳しく説明する。 Here, in order to suppress the influence of suppressing the belt one-lap component, a method of averaging the belt one-lap (moving average processing) instead of the notch filter is also conceivable. In this case as well, the influence of the profile correction error due to the change over time of the one-round belt component can be suppressed. However, when the moving average is used, the phase changes from a low frequency, and the control stability deteriorates. explain in detail.

図12はノッチフィルタを導入した場合と、ベルト1周の移動平均を行った場合の制御の一巡伝達特性である。ノッチフィルタを用いた場合を実線、移動平均を用いた場合を破線で表している。ベルト1周の周波数は4.8secであり、その周波数0.21Hzにおいて、どちらも伝達を遮断している。よって、どちらもベルト1周のプロファイル経時変化による影響を抑えることができる。 FIG. 12 shows the one-round transmission characteristic of the control when the notch filter is introduced and when the moving average of one round of the belt is performed. The case where the notch filter is used is shown by a solid line, and the case where a moving average is used is shown by a broken line. The frequency of one circumference of the belt is 4.8 seconds, and at that frequency of 0.21 Hz, both of them block transmission. Therefore, in both cases, the influence of the change in the profile of one circumference of the belt with time can be suppressed.

次に、同じく図12を用いて、安定性の指標となる位相余裕を比較する。位相余裕は、ゲインが0dBとなる周波数における位相が、−180degに対してあと何度余裕があるかを示した値であり、この値が小さいほど制御が不安定になる。ノッチフィルタを用いた場合のゲイン0dBにおける位相はP1で、位相余裕は60degある。一方、移動平均を用いた場合のゲイン0dBにおける位相はP2で、位相余裕は14degとなる。このように移動平均を用いた場合は、制御安定性が低くなってしまっている。制御安定性が低いと、ベルト位置に対する外乱が入力されたときに、大きな振動を繰り返す挙動となり、色ずれ悪化の原因となってしまう。 Next, the phase margin, which is an index of stability, is compared with reference to FIG. The phase margin is a value indicating how many more margins the phase at the frequency at which the gain is 0 dB has with respect to −180 deg, and the smaller this value is, the more unstable the control becomes. When a notch filter is used, the phase at a gain of 0 dB is P1, and the phase margin is 60 deg. On the other hand, when the moving average is used, the phase at a gain of 0 dB is P2, and the phase margin is 14 deg. When the moving average is used in this way, the control stability is low. If the control stability is low, when a disturbance with respect to the belt position is input, a large vibration is repeated, which causes deterioration of color shift.

そこで、移動平均を行った制御の安定性確保のためにPI制御器のゲインを下げることを考える。しかし、ゲインを下げると、制御応答性が落ちてしまい本来落としたい外乱を十分に抑えることができなってしまう。詳しく説明する。 Therefore, consider lowering the gain of the PI controller in order to ensure the stability of the control performed by moving average. However, if the gain is lowered, the control responsiveness is lowered, and the disturbance that is originally desired to be dropped cannot be sufficiently suppressed. explain in detail.

図13はノッチフィルタを用いた場合と、移動平均を行いかつゲインを調整した場合の一巡伝達特性である。安定性の指標となる位相余裕は、図13のP1、P3に示すように、60degとなるようにゲイン調整した。その場合、応答性を表すゲイン0dBの周波数は、ノッチフィルタを用いた場合は約0.9Hzに対して、移動平均を用いた場合は約0.3Hzとなり、同じ安定性を確保した場合に移動平均を用いた場合は低くなってしまう。応答性が低くなる分だけ、ベルト寄り外乱に対する制御性能が落ちている。 FIG. 13 shows the one-round transmission characteristics when the notch filter is used and when the moving average is performed and the gain is adjusted. As shown in P1 and P3 of FIG. 13, the phase margin, which is an index of stability, was adjusted in gain so as to be 60 deg. In that case, the frequency with a gain of 0 dB, which represents responsiveness, is about 0.9 Hz when a notch filter is used, and about 0.3 Hz when a moving average is used, and moves when the same stability is ensured. If the average is used, it will be low. The lower the responsiveness, the lower the control performance against belt-side disturbance.

より明確に外乱抑制性能を見る方法として感度関数がある。感度関数は外乱が入ったときに制御が働くことでどれだけの値に抑えることができるかを表現した特性図である。たとえば図6に示す寄り外乱55の変動が入力されたときに、制御が作用することによってベルト位置において変動がどのようになるかを表している。図14に、ノッチフィルタを用いた場合と、移動平均を用いた場合の感度関数の比較を示す。一例として0.02Hzの周波数で100umの振幅の外乱が入ったときに、ノッチフィルタの場合は図14のP4にあるように−12.8dBで87%低減の23umに抑えられるのに対し、移動平均を用いた場合は図14のP5にあるように−2.8dBで28%低減の72umまでしか抑えられない。 There is a sensitivity function as a way to see the disturbance suppression performance more clearly. The sensitivity function is a characteristic diagram showing how much the value can be suppressed by the control working when a disturbance enters. For example, when the fluctuation of the bias disturbance 55 shown in FIG. 6 is input, it shows how the fluctuation becomes at the belt position due to the action of the control. FIG. 14 shows a comparison of the sensitivity functions when the notch filter is used and when the moving average is used. As an example, when a disturbance with an amplitude of 100 um is input at a frequency of 0.02 Hz, in the case of a notch filter, as shown in P4 of FIG. 14, it is suppressed to 23 um, which is an 87% reduction at -12.8 dB, whereas it moves. When the average is used, as shown in P5 of FIG. 14, it can be suppressed to 72 um, which is a 28% reduction at -2.8 dB.

このように、ベルト1周の周波数成分をターゲットとしたノッチフィルタを用いることによって、ベルト1周の移動平均を用いた場合に比べて、制御安定性や外乱抑圧性能を落とすことなく、ベルト形状の経時変化に対応することができる。 In this way, by using a notch filter that targets the frequency component of one circumference of the belt, the belt shape does not deteriorate in control stability and disturbance suppression performance as compared with the case of using the moving average of one circumference of the belt. It can respond to changes over time.

最後にプロファイル補正用のベルト形状データ取得とノッチフィルタの関係について述べる。ベルトの製造時のカット段差はステアリングローラの大きな動作となり、ベルト位置変動に影響を与える場合がある。その場合はノッチフィルタの使用とともに、ベルト1周成分以外についてはベルトエッジ形状データによる補正も同時に行うとよい。 Finally, the relationship between the belt shape data acquisition for profile correction and the notch filter will be described. The cut step during manufacturing of the belt causes a large operation of the steering roller, which may affect the fluctuation of the belt position. In that case, it is advisable to use the notch filter and at the same time correct the belt edge shape data for the components other than the one-round belt component.

ベルトエッジ形状データ取得は、ベルトが寄り切らない程度に真っ直ぐ搬送されている状態でステアリング制御をオフにしてから、図6に示すSWをオンして取得する。このとき図6のように、データ取得をノッチフィルタ57の処理前の情報を用いて行う場合は、画像形成中のプロファイル補正もノッチフィルタの処理前に行う必要がある。これは、ノッチフィルタの前後でデータの多少なりとも位相ズレがあり、ベルト形状データ取得時と補正時でノッチフィルタの有無が一致してないと、補正誤差になってしまうからである。また、図15に示すように、ベルト形状データ取得を、ノッチフィルタの処理後のデータに基づいて行う構成の場合は、プロファイル補正もノッチフィルタの処理後に行う必要がある。 The belt edge shape data is acquired by turning off the steering control while the belt is being conveyed straight to the extent that the belt does not lean over, and then turning on the SW shown in FIG. At this time, when data acquisition is performed using the information before the processing of the notch filter 57 as shown in FIG. 6, it is necessary to perform profile correction during image formation before the processing of the notch filter. This is because there is some phase shift in the data before and after the notch filter, and if the presence or absence of the notch filter does not match at the time of acquiring the belt shape data and at the time of correction, a correction error will occur. Further, as shown in FIG. 15, in the case of a configuration in which the belt shape data acquisition is performed based on the data after the notch filter processing, the profile correction also needs to be performed after the notch filter processing.

このように構成することで、プロファイル補正とノッチフィルタの効果を両立させることができる。 With this configuration, the effects of profile correction and notch filter can be achieved at the same time.

S 記録材
6 中間転写ベルト
20 駆動ローラ
21 ステアリングローラ
22 従動ローラ(上流)
23 従動ローラ(下流)
24 駆動モータ
25 エッジセンサ
26 ステアリングモータ
53 PI制御器
54 中間転写ベルト寄りプラント
55 寄り外乱
56 ベルトエッジ形状
57 エッジ形状データ記憶部
58 ノッチフィルタ
100 画像形成装置
S Recording material 6 Intermediate transfer belt 20 Drive roller 21 Steering roller 22 Driven roller (upstream)
23 Driven roller (downstream)
24 Drive motor 25 Edge sensor 26 Steering motor 53 PI controller 54 Intermediate transfer Belt-side plant 55 Side disturbance 56 Belt edge shape 57 Edge shape data storage 58 Notch filter 100 Image forming device

Claims (3)

無端状のベルトと、
前記ベルトを張架する複数のベルト張架ローラと、
前記ベルトを搬送駆動する駆動手段と、
前記ベルトに対向して設けられた画像形成手段と、
前記ベルト張架ローラであって、前記ベルトに対する配設角度を変更することによってベルトの幅方向の位置の補正を行うステアリングローラと、
前記ベルトの搬送方向と直交する位置を検出するセンサを有し、
前記センサの検出値に基づいてステアリングローラの配設角度を算出する制御演算手段を有し、
前記制御演算手段では、前記センサの検出値に対してベルト1周の周波数成分を除去するノッチフィルタで処理した値に基づいて、
前記ステアリングローラの配設角度を算出することを特徴とする画像形成装置。
With an endless belt,
A plurality of belt tension rollers for tensioning the belt, and
A driving means for transporting and driving the belt and
An image forming means provided so as to face the belt and
A steering roller that corrects the position of the belt in the width direction by changing the arrangement angle with respect to the belt, which is the belt tension roller.
It has a sensor that detects a position orthogonal to the transport direction of the belt.
It has a control calculation means for calculating the arrangement angle of the steering roller based on the detection value of the sensor.
In the control calculation means, based on the value processed by the notch filter that removes the frequency component around the belt with respect to the detected value of the sensor.
An image forming apparatus characterized by calculating the arrangement angle of the steering roller.
前記ベルトのエッジ形状データを記憶する記憶手段を有し、
前記エッジ形状を記憶するデータは、前記ノッチフィルタの処理前のデータに基づき作成し、
前記ノッチフィルタの処理前のエッジ位置の検出データと記憶手段に記憶されたエッジ形状データに基づいて
前記ステアリングローラの配設角度を駆動させることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
It has a storage means for storing the edge shape data of the belt, and has a storage means.
The data for storing the edge shape is created based on the data before the processing of the notch filter, and is created.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the arrangement angle of the steering roller is driven based on the detection data of the edge position before the processing of the notch filter and the edge shape data stored in the storage means.
前記ベルトのエッジ形状データを記憶する記憶手段を有し、
前記エッジ形状を記憶するデータは、前記ノッチフィルタの処理後のデータに基づき作成され、
前記ノッチフィルタの処理後のエッジ位置の検出データと記憶手段に記憶されたエッジ形状データに基づいて
前記ステアリングローラの配設角度を駆動させることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
It has a storage means for storing the edge shape data of the belt, and has a storage means.
The data for storing the edge shape is created based on the data after the processing of the notch filter.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the arrangement angle of the steering roller is driven based on the detection data of the edge position after the processing of the notch filter and the edge shape data stored in the storage means.
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