JP4222259B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，コピー機，プリンタ等の画像形成装置に関する。さらに詳細には，複数の感光体ドラムを有するタンデム方式のカラー画像形成装置に関するものである。

従来より，複数の感光体ドラムを有し，それぞれの感光体ドラムから転写ベルトにトナー像を転写して重ねることによりカラー画像を得る画像形成装置がある。このような画像形成装置では，各感光体ドラムに形成されたトナー像を，互いに位置ズレなく転写ベルト上に重ねるために，一般に，転写ベルト上にレジストマークを形成しそれをレジストセンサで検出することが行われている。その検出結果を利用して，作像系の位置ばらつきによる静的な各種の位置ズレを補正するのである。

しかし，感光体ドラムの駆動ギア等の部材を回転駆動させる場合には，回転軸の偏芯等の理由から，その外周面の回転速度に定期的な速度変動成分が加わることが避けられない。この周期的な速度変動成分は，静的な位置ズレを補正した後であっても，動的な位置ズレすなわち周期的な位置ズレを発生させるため，高度な位置合わせを行う上での問題となっていた。そのため，レジストマークから各感光体の位相を検出する方法が試みられてきているが，レジストマークから検出される速度変動成分は，感光体ドラムの速度変動成分に加えて転写ベルト駆動ローラの速度変動成分が重畳している。このため，感光体ドラムの速度変動成分を正確に検出して感光体ドラムの位相を求めるために，これらを切り分けることが課題となっていた。

このため，従来より，それらの一方である転写ベルトの速度変動成分を検出するための各種の方法が考案されている。例えば，転写ベルト上に予め複数のマークを形成しておき，そのマークを２箇所のセンサによって検知することによって，センサ間のマークの移動時間からベルト速度を求める技術が開示されている（例えば，特許文献１参照。）。また，感光体ドラムとは別にマーク書き込み手段を設けて，感光体ドラムの速度変動成分を除いたマーク形成を行う技術も開示されている（例えば，特許文献２参照。）。また，この文献では，トナーの過剰消費を防止するために，静電像マークを利用する技術も記載されている。
特開平９−６２０４７号公報 特開２００１−８３８５６号公報

しかしながら，前記した従来の画像形成装置ではいずれも，ベルトの速度を検出するために，センサが２個必要とされている。また，さらに特許文献２に記載の技術では，専用のマーク書き込み手段とマーク検出手段とが設けられている。これらのことは，画像形成装置としてのコスト高の原因となるとともに，各部材を設置するためのスペースも必要とされるという問題点があった。

本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，従来より設けられているレジストセンサ以外に，他のセンサや書き込み手段等を追加することなく，転写ベルトの速度変動成分と感光体ドラムの速度変動成分とを分けて検出することができる画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，転写ベルトと，転写ベルトを駆動する転写ベルト駆動ローラと，転写ベルト上にパターンを形成する複数の画像形成部と，転写ベルト上のパターンを検知するパターンセンサとを有し，複数の画像形成部のそれぞれが感光体ドラムを有する画像形成装置であって，複数の画像形成部を用いて転写ベルト上に１回目のレジストパターンを形成する第１レジストパターン形成手段と，１回目のレジストパターンの形成後に，転写ベルト駆動ローラの回転角の位相を１回目のレジストパターンの形成時と同じにし，さらに，各感光体ドラムの回転角の位相を１回目のレジストパターンの形成時に対して１８０°の奇数倍の変更幅で変更した位相とする位相変更手段と，位相変更手段による位相の変更の後に，複数の画像形成部を用いて転写ベルト上に２回目のレジストパターンを形成する第２レジストパターン形成手段と，第１および第２レジストパターン形成手段により形成された２つのレジストパターンをパターンセンサで検知して得られた２つの速度変動波形の和または差を取ることにより，各感光体ドラムの速度変動成分と転写ベルトの速度変動成分との少なくとも一方を取得する速度変動成分取得手段とを有するものである。

本発明の画像形成装置によれば，位相変更手段によって転写ベルト駆動ローラと各感光体ドラムとの間の回転角の位相関係が１８０°の奇数倍の変更幅で変更されるとともに，その変更の前および後にレジストパターンが，転写ベルト駆動ローラの回転角の位相を同じにして形成される。すなわち，第１および第２レジストパターン形成手段によってこのように形成された２つのレジストパターンは，互いに速度変動成分の位相が異なるものとなっている。すなわち，転写ベルト駆動ローラと各感光体ドラムとの速度変動成分の位相がちょうど逆相となっている。従って，これらの２つのレジストパターンをパターンセンサで検知した結果の和または差を取ることにより，各感光体ドラムの速度変動成分と転写ベルトの速度変動成分との少なくとも一方の影響を消去したものを算出することができる。そして，各感光体ドラムの速度変動成分と転写ベルトの速度変動成分との少なくとも一方を取得することができる。これにより，この画像形成装置によれば，従来より設けられているレジストセンサであるパターンセンサ以外に，他のセンサや書き込み手段等を追加して有することなく，転写ベルトの速度変動成分と感光体ドラムの速度変動成分とを分けて検出することができる。

あるいは，本発明は，転写ベルトと，転写ベルトを駆動する転写ベルト駆動ローラと，転写ベルト上にパターンを形成する複数の画像形成部と，転写ベルト上のパターンを検知するパターンセンサとを有し，複数の画像形成部のそれぞれが感光体ドラムを有する画像形成装置であって，転写ベルト駆動ローラおよび各感光体ドラムが同一径のものであり，転写ベルト駆動ローラの回転角の位相と各感光体ドラムの回転角の位相の関係における，転写ベルト駆動ローラの回転角の位相に対する各感光体ドラムの回転角の位相を１８０°の奇数倍の変更幅で変更する位相変更手段と，位相変更手段による位相の変更の前および後に，複数の画像形成部を用いて転写ベルト上にレジストパターンを，転写ベルト駆動ローラの回転角の位相を同じにして形成するレジストパターン形成手段と，レジストパターン形成手段により形成された２つのレジストパターンをパターンセンサで検知して得られた２つの速度変動波形の和または差を取ることにより，各感光体ドラムの速度変動成分と転写ベルトの速度変動成分との少なくとも一方を取得する速度変動成分取得手段とを有する画像形成装置であってもよい。
このようなものであれば，転写ベルトの速度変動成分と各感光体ドラムの速度変動成分とは，互いに等しい周期のものとなる。従って，変更前後の速度変動成分の和または差を取ることで片方の成分を容易に消去することができる。

さらに本発明では，転写ベルトが各感光体ドラムに圧接する状態と離隔する状態とを切り替えるベルト位置切り替え装置を有し，位相変更手段は，ベルト位置切り替え装置により転写ベルトを各感光体ドラムから離隔させている状態で，転写ベルトと各感光体ドラムとの相対速度を所定時間変更することにより，位相関係を変更することが望ましい。
このようにすれば，転写ベルトと各感光体ドラムとの位相関係が変更される際には，それらの間が離隔される。この離隔した状態で，転写ベルトと各感光体ドラムの少なくとも一方の速度を変更することにより，これらの相対速度を変更できる。さらに，この相対速度の変更を所定時間行うことで，所望の位相関係にすることができる。従って，圧接されたまま速度の異なる回転がなされることはないので，転写ベルトや各感光体ドラムの表面の摩耗が防止されている。

さらに本発明では，２つのレジストパターンをパターンセンサで検知した結果に基づいて，感光体ドラムの速度変動成分を取得することが望ましい。
各感光体ドラムの速度変動成分を取得できれば，各色の感光体ドラムの速度変動成分を互いに合わせることにより周期的な位置ズレとなる動的な位置ズレを補正することができる。

さらに本発明では，感光体ドラムの速度変動成分に基づいて，感光体ドラムの回転角の位相を検出することが望ましい。
このようにすれば，各感光体ドラムの回転角の位相を合わせる補正をすることができる。各感光体ドラムが同一径のものである場合には，位相を合わせるのみで，容易にそれらの動的な位置ズレを補正することができる。

本発明の画像形成装置によれば，従来より設けられているレジストセンサ以外に，他のセンサや書き込み手段等を追加することなく，転写ベルトの速度変動成分と感光体ドラムの速度変動成分とを分けて検出することができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，複数の感光体ドラムを有するタンデム方式のカラー複写機に，本発明を適用したものである。

本形態のカラー複写機１は，図１に示すように，原稿読み取り部１１，画像形成部１２，給紙カセット１３を有している。原稿読み取り部１１で読み取られた画像データは，給紙カセット１３から図中上方へ給紙された用紙に，画像形成部１２によって画像形成され，排出部１４に排出される。画像形成部１２は，転写ベルト２０とそれに沿って設けられた各色の画像形成ユニット３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ，および転写ベルト２０を挟んで各色の画像形成ユニット３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙに対向する一次転写部４０を有している。以下では，各色を区別する必要のない場合には，ＫＣＭＹの添字を省略して表記する。

転写ベルト２０は，図１に示すように，３つのベルトローラ（駆動ローラ２１，従動ローラ２２，テンションローラ２３）に巻き付けられている。さらに，転写ベルト２０を挟んで駆動ローラ２１に対向する位置には，用紙転写ローラ２４が配置されている。また，転写ベルト２０の図中下方で，各色の画像形成ユニット３０の図中左側には，レジストセンサ２５が設けられている。このレジストセンサ２５は，転写ベルト２０上に形成されたレジストパターン等を検出するためのものである。さらに，テンションローラ２３の近傍には，転写ベルト２０上のトナーを除去するためのクリーナ部２６が設けられている。

各色の画像形成ユニット３０は，図１に示すように，それぞれ感光体ドラム３１を有し，その周囲に帯電装置３２，露光装置３３，現像装置３４がそれぞれ配置されている。露光装置３３は，レーザ露光装置でもよいし，ＬＥＤユニットによる露光装置でも良い。その他の各装置に関しても，その方式にはこだわらない。この画像形成ユニット３０の各装置は一般的なものであるので，説明は省略する。なお，このカラー複写機１では，各感光体ドラム３１と転写ベルト２０の駆動ローラ２１とは，同径のローラによって構成されている。

一次転写部４０は，図１に示すように，各色の一次転写ローラ４１Ｋ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙを有し，それらが１つの連結バー４２に対して各Ｌ字部材４３Ｋ，４３Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙによって連結されている。連結バー４２は，この一時転写部４０における転写ベルト２０に平行に配置された棒状部材であり，バー移動モータ４４によってその長手方向（図中左右方向）へ往復動可能にされている。各Ｌ字部材４３の一端は，各一次転写ローラ４１と同じ等間隔で，連結バー４２に回転可能に取り付けられている。各Ｌ字部材４３の他端は，各一次転写ローラ４１の回転軸に回転可能に取り付けられている。さらに，各Ｌ字部材４３の転折部は，カラー複写機１の筐体等に回転可能に取り付けられている。

さらにこのカラー複写機１は，図２に示すように，各部の駆動を制御するためのコントローラ５０を有している。コントローラ５０は，カラー複写機１の全体を制御するものであり，画像処理制御部５１，駆動制御部５２，補正制御部５３を有している。画像処理制御部５１は，画像データを保管する画像メモリ部５４，各種の補正のためにレジストパターンを形成させるパターン生成部５５を有している。原稿読み取り部１１で読み取られた画像データは，この画像処理制御部５１において処理される。

駆動制御部５２は，感光体ドラム３１を駆動する感光体駆動モータ６１，駆動ローラ２１を駆動するベルト駆動モータ６２，一次転写部４０の連結バー４２を駆動するバー移動モータ４４等の各駆動部を制御する。ここで，カラー複写機１では，感光体駆動モータ６１として，精密な回転制御が可能なステッピングモータを使用している。また，各色の感光体ドラム３１ごとにそれぞれ感光体駆動モータ６１が備えられている。一方，ベルト駆動モータ６２としては，一般的なブラシレスモータ等を用いればよい。

補正制御部５３は，色ズレ等を補正して，形成画像の画質を向上させるための制御部分である。この補正制御部５３は，レジストセンサ２５による検出結果の入力を受けるパターン検出部６３，その結果から転写ベルト２０あるいは感光体ドラム３１の速度変動成分等を算出する速度情報取得部６４，さらに得られた速度変動成分やレジスト補正情報等を利用して画像データを補正する画像補正部６５等を有している。

このカラー複写機１による画像形成時には，駆動制御部５２によって感光体駆動モータ６１やベルト駆動モータ６２が制御され，各感光体ドラム３１や駆動ローラ２１等が回転駆動される。その結果，図３に示すように，転写ベルト２０は，駆動ローラ２１の回転により図３中矢印ａ方向へ回転されるとともに，テンションローラ２３によって図中矢印ｂ方向にテンションが加えられている。また，各感光体ドラム３１は，図３中ｃ方向にそれぞれ回転される。従って，レジストセンサ２５は、各感光体ドラム３１の下流側に配置されていることとなる。

ここで，転写ベルト２０と各感光体ドラム３１とが圧接されつつ回転される場合には，双方の表面速度が等速となるように駆動制御される。ここでは，駆動ローラ２１と各感光体ドラム３１とは同径のローラで構成されているので，この状態では，各感光体ドラム３１と駆動ローラ２１とは等しい回転角速度で回転駆動される。

次に，このカラー複写機１の一次転写部４０の動作を説明する。一次転写部４０では，図３と図４に示すように，バー移動モータ４４の駆動によって連結バー４２が図中左右方向に移動される。それにより，各Ｌ字部材４３は転折部を中心に回転され，各色の一次転写ローラ４１は図中上下方向に移動される。図３に示すように連結バー４２を図中右方向（矢印ｄ方向）に移動させた場合は，一次転写ローラ４１は図中下方向（矢印ｅ方向）に移動し，転写ベルト２０は各感光体ドラム３１に圧接される。また，図４に示すように連結バー４２を図中左方向（矢印ｆ方向）に移動させた場合は，一次転写ローラ４１は図中上方向（矢印ｇ方向）に移動する。このとき，転写ベルト２０は，テンションローラ２３によって図中斜め上方へテンションが掛けられているので，各感光体ドラム３１から離隔される。

このカラー複写機１では，電源ＯＮ時や非画像形成時等に画像補正のための各種補正処理を行う。そのためにまず，パターン生成部５５によって転写ベルト２０上に各色のレジストパターンが形成される。その形成されたレジストパターンがレジストセンサ２５で検出され，パターン検出部６３に入力される。その検出結果を利用して，補正制御部５３では，各色の位置ずれや歪み等を算出して補正用のデータが取得される。そして，画像形成時には，原稿読み取り部１１で得られた画像データが，その補正用のデータを利用して画像処理制御部５１で適宜処理されて，画像形成部１２で画像形成される。

さらに，電源ＯＮ時には，各感光体ドラム３１や転写ベルト２０の速度変動成分を取得するための処理が実行される。課題においても述べたように，各感光体ドラム３１の外周面の速度には偏芯による速度変動成分が加わることが避けられず，これが色間で互いにずれていると形成画像の色ズレとして現れるからである。この偏芯による速度変動成分は，一般に，表面速度の正弦波で近似された形状の変化として現れ，その振幅は駆動系の偏芯量で決まる。

そこで，このカラー複写機１では，各色の感光体ドラム３１の駆動ギアとして，成形時に金型の同一箇所からとったものを集めて使用する。このようにすれば，各駆動ギアの偏芯量を等しくすることができるので，各感光体ドラム３１の速度変動成分の振幅を揃えることができる。従って，各駆動ギアの位相を合わせるだけで，各色の各感光体ドラム３１の間の速度変動成分を一致させることができる。

一方，このカラー複写機１では，各部の消耗の防止と省電力化等のために，モノクロコピー時にはブラックの画像形成ユニット３０Ｋのみを駆動させる。そのために，感光体ドラム３１Ｋの感光体駆動モータ６１Ｋと，その他の３色の感光体ドラム３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｙの感光体駆動モータ６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｙとは，それぞれ異なる駆動処理が行われる。そして，ブラック以外の３色の感光体駆動モータ６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｙの間については，常に同じ駆動処理が行われる。従って，ブラック以外の３色の感光体駆動モータ６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｙによる駆動系は，製造時に駆動ギアの位相を揃えて組み立てることで，それらの間に位相のズレは発生しない。

ところが，ブラックの感光体ドラム３１Ｋとその他の３色の感光体ドラム３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｙとは，モノクロコピー時等に異なる駆動が行われるため，互いに位相がずれることは防止できない。そこで，このカラー複写機１では，感光体ドラム３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｙのうちのいずれかと感光体ドラム３１Ｋとの間の位相のズレを検出して補正することとする。これにより，４色全ての感光体ドラム３１の位相を合わせることができる。

ここでは，感光体ドラム３１Ｋに最も近い感光体ドラム３１Ｃと，感光体ドラム３１Ｋとの間の位相のズレを検出することとした。このカラー複写機１では，感光体ドラム３１Ｋと感光体ドラム３１Ｃとは，感光体ドラム３１の１周期分の距離だけ離れて配置されている。そのため，感光体ドラム３１の１周期分以内のレジストパターンを形成する場合には，感光体ドラム３１Ｋと感光体ドラム３１Ｃとで同時にレジストパターンの形成を開始することができるので，この位相検出に要する時間を短縮できるからである。そこでまず，画像形成ユニット３０Ｋ，３０Ｃによって，転写ベルト２０上にそれぞれ複数のレジストマークを形成し，レジストセンサ２５によってこれらを検出する。

ここで，転写ベルト２０が常に正しく等速であれば，等間隔に形成したはずの複数のマークを順に検出した時の検出時間間隔の変化により，感光体ドラム３１の表面速度の変動成分が得られる。しかし実際には，駆動ローラ２１にも同様の偏芯による速度変動成分がある。そのため，この検出結果には，レジストマーク形成時とレジストセンサ２５によるマーク検出時とにそれぞれ，転写ベルト２０の速度変動成分が重畳される。ここで，駆動ローラ２１と各感光体ドラム３１とは，同径に形成され，等角速度で回転されているので，転写ベルト２０の速度変動成分と感光体ドラム３１の速度変動成分とは，等しい周期の正弦波となる。

そこで，本形態の検出方法では，レジストパターンの形成および検出を２回行う。１度レジストパターンの形成と検出を行った後，感光体ドラム３１Ｋ，３１Ｃを１８０°回転させて，もう１度同様にレジストパターンの形成と検出を行うのである。この２回の検出結果から，速度情報取得部６４で，感光体ドラム３１Ｋ，３１Ｃの速度変動成分をそれぞれ抽出することができる。そこで，この抽出結果を利用して，感光体ドラム３１Ｋ，３１Ｃの位相を求めることができる。そして，実際の画像形成時には，駆動制御部５２により，感光体ドラム３１Ｋの感光体駆動モータ６１Ｋと感光体ドラム３１Ｃの感光体駆動モータ６１Ｃとを，感光体ドラム３１Ｋと感光体ドラム３１Ｃとが同位相となるように起動制御を行うことで，色ズレを補正することができる。

具体的には，まず，図３に示した転写ベルト２０の圧接状態とし，感光体ドラム３１Ｋ，３１Ｃで１周期分に相当する等間隔パターンを形成して，レジストセンサ２５で検出する。この検出結果から，マーク間隔の変化を取得し，速度変動成分に相当する波形を得る。次に，バー移動モータ４４を駆動して，図４に示した転写ベルト２０の離隔状態とする。さらに，各感光体駆動モータ６１を所定時間だけ増速または減速するよう制御して，各感光体ドラム３１の位相を１８０°変更させる。再び，バー移動モータ４４の駆動により，転写ベルト２０を圧接状態とさせる。そして同様に，２回目のパターン形成および検出を行い，マーク間隔の変化から，第２の速度変動成分に相当する波形を得る。

なおこのとき，２回目のパターン形成時の駆動ローラ２１の位相が，１回目のパターン形成時と同じであるように制御すると良い。ここでは，ベルト駆動モータ６２を，その平均速度が一定の状態で回転を続けさせ，経過時間の測定によりそのタイミングを生成する。これにより，２回目の速度変動波形は１回目に比較して，同じ位相の転写ベルト２０の速度変動波形に，１８０°位相のずれた感光体ドラム３１の速度変動波形が重畳されたものとなる。従って，この２回の速度変動波形の和，あるいは差を取ることにより，転写ベルト２０の速度変動成分または感光体ドラム３１の速度変動成分のいずれかが相殺され，残る片方の速度変動成分（振幅２倍）の波形を得ることができる。

次に，感光体ドラム３１Ｋの位相を取得する手順について，具体的な波形の例を用いて，図５〜図１３を参照して説明する。各図では，わかりやすくするために，各速度変動成分の振幅を誇張して表示している。また，以下では，偏芯による速度変動を正弦波で近似する。

まず，転写ベルト２０の速度変動成分のうち，パターン形成時の速度変動成分Ｖｐ₁は，次の式１で表される。これを，図５に示す。
Ｖｐ₁＝−Ａ₁ｓｉｎ（ω₁ｔ＋ｐ₁） ＜式１＞
ここで，Ａ₁は駆動ローラ２１の変動振幅，ω₁は駆動ローラ２１の角速度，ｐ₁は駆動ローラ２１の位相を表す。ここでは，図示したように，パターン形成時の転写ベルト２０の速度が速いと形成されるレジストパターンが疎となり，その検出結果としては，あたかも速度が遅いように見える。すなわち，この速度変動成分Ｖｐ₁は，駆動ローラ２１の速度変動とは逆相となって現れる。

ただし，レジストセンサ２５で検出される速度変動成分は，感光体ドラム３１Ｋとレジストセンサ２５との距離Ｌｓに相当する位相ｐｓ₁だけ遅れる。従って，パターン形成時の速度変動成分Ｖｐ₁によって，レジストセンサ２５で検出される時の速度変動成分Ｖｄ₁は，次の式２で表される。これを，図６に示す。
Ｖｄ₁＝−Ａ₁ｓｉｎ（ω₁ｔ＋ｐ₁−ｐｓ₁） ＜式２＞
ここで，φ₁を駆動ローラ２１の直径，Ｌ₁をその外周とすると，ｐｓ₁＝２π／Ｌ₁×Ｌｓ，Ｌ₁＝πφ₁である。

次に，パターン検出時の転写ベルト２０の速度変動成分Ｖｓ₁は，駆動ローラ２１のものと同相となり，次の式３で表される。これを，図７に示す。
Ｖｓ₁＝Ａ₁ｓｉｎ（ω₁ｔ＋ｐ₁） ＜式３＞

従って，レジストセンサ２５で検出される転写ベルト２０の速度変動成分の合計Ｖａ₁は，次の式４で表される。これを，図８に示す。
Ｖａ₁＝Ｖｓ₁＋Ｖｄ₁
＝Ａ₁ｓｉｎ（ω₁ｔ＋ｐ₁）−Ａ₁ｓｉｎ（ω₁ｔ＋ｐ₁−ｐｓ₁） ＜式４＞

さらに，三角関数の公式から，Ｖａ₁は次の式５で表される。
Ｖａ₁＝Ａ₁（ｃｏｓ（ｐ₁）−ｃｏｓ（ｐ₁−ｐｓ₁））ｓｉｎ（ω₁ｔ）＋Ａ₁（ｓｉｎ（ｐ₁）−ｓｉｎ（ｐ₁−ｐｓ₁））ｃｏｓ（ω₁ｔ）
＝（ｕ²＋ｖ²）^1/2ｓｉｎ（ω₁ｔ＋α） ＜式５＞
ただし，ｕ＝Ａ₁（ｃｏｓ（ｐ₁）−ｃｏｓ（ｐ₁−ｐｓ₁））
ｖ＝Ａ₁（ｓｉｎ（ｐ₁）−ｓｉｎ（ｐ₁−ｐｓ₁））
α＝ｔａｎ^-1（ｖ／ｕ）

一方，感光体ドラム３１Ｋの速度変動成分については，転写ベルト２０に形成されるパターンの速度変動成分Ｖｐ₂は，次の式６で表される。これを，図９に示す。
Ｖｐ₂＝Ａ₂ｓｉｎ（ω₂ｔ＋ｐ₂） ＜式６＞
ここで，Ａ₂は感光体ドラム３１Ｋの変動振幅，ω₂は感光体ドラム３１Ｋの角速度，ｐ₂は感光体ドラム３１Ｋの位相を表す。

ただし，レジストセンサ２５で検出される速度変動成分は，感光体ドラム３１Ｋとレジストセンサ２５との距離Ｌｓに相当する位相ｐｓ₂だけ遅れる。従って，感光体ドラム３１の速度変動成分によって，レジストセンサ２５で検出される速度変動成分Ｖｓ₂は，次の式７で表される。これを，図１０に示す。
Ｖｓ₂＝Ａ₂ｓｉｎ（ω₂ｔ＋ｐ₂−ｐｓ₂） ＜式７＞
ここで，φ₂を感光体ドラム３１Ｋの直径，Ｌ₂をその外周とすると，ｐｓ₂＝２π／Ｌ₂×Ｌｓ，Ｌ₂＝πφ₂である。

従って，感光体ドラム３１Ｋと転写ベルト２０とにともに速度変動成分がある場合の，合計の速度変動成分Ｖａは，上記の式７と式５との和であり，次の式８で表される。これを，図１１に示す。
Ｖａ＝Ｖｓ₂＋Ｖａ₁
＝Ａ₂ｓｉｎ（ω₂ｔ＋ｐ₂−ｐｓ₂）＋（ｕ²＋ｖ²）^1/2ｓｉｎ（ω₁ｔ＋α） ＜式８＞

ここで，カラー複写機１の構成から，φ₁＝φ₂＝φであるので，Ｌ₁＝Ｌ₂＝Ｌ，ω₁＝ω₂＝ω，ｐｓ₁＝ｐｓ₂＝ｐｓとなる。これから，上記の速度変動成分Ｖａは次の式９で表される。
Ｖａ＝Ａ₂ｓｉｎ（ωｔ＋ｐ₂−ｐｓ）＋（ｕ²＋ｖ²）^1/2ｓｉｎ（ωｔ＋α） ＜式９＞
ただし，ｕ＝Ａ₁（ｃｏｓ（ｐ₁）−ｃｏｓ（ｐ₁−ｐｓ））
ｖ＝Ａ₁（ｓｉｎ（ｐ₁）−ｓｉｎ（ｐ₁−ｐｓ））
α＝ｔａｎ^-1（ｖ／ｕ）

次に，感光体ドラム３１Ｋを１８０°ずらして検出した２回目の速度変動成分Ｖｂは，次の式１０で表される。これを，図１２に示す。
Ｖｂ＝Ａ₂ｓｉｎ（（ωｔ＋ｐ₂−ｐｓ）−π）＋（ｕ²＋ｖ²）^1/2ｓｉｎ（ωｔ＋α） ＝−Ａ₂ｓｉｎ（ωｔ＋ｐ₂−ｐｓ）＋（ｕ²＋ｖ²）^1/2ｓｉｎ（ωｔ＋α） ＜式１０＞

１回目と２回目との速度変動成分の差は，式９と式１０との差であり，次の式１１のように感光体ドラム３１Ｋの速度変動成分Ｖｓ₂の２倍が求められる。これを，図１３に示す。
Ｖａ−Ｖｂ＝２Ａ₂ｓｉｎ（ωｔ＋ｐ₂−ｐｓ）
＝２Ｖｓ₂ ＜式１１＞
これから，感光体ドラム３１Ｋの位相ｐ₂が求められる。あるいは，式９と式１０との和を求めれば，感光体ドラム３１Ｋの速度変動成分Ｖｓ₂を消去することができるので，転写ベルト２０の速度変動成分も求められる。

同様にして，感光体ドラム３１Ｃの位相も求められる。従って，感光体ドラム３１Ｋと感光体ドラム３１Ｃとの位相のズレを求めることができ，駆動制御部５２によってこれらの位相が一致するように制御することができる。これにより，各色の感光体ドラム３１の速度変動成分に起因する色ズレが防止される。

次に，このカラー複写機１による動作処理について，図１４に示すフローチャートを参照して説明する。このカラー複写機１では，上記したような転写ベルト２０や感光体ドラム３１の速度成分を取得する処理は，電源ＯＮ時ごとに実行される。カラー複写機１の電源が入力されると，まず，各部の初期設定を行う（Ｓ１０１）。そして，ウォームアップが終了するまで待機する（Ｓ１０２）。

次に，駆動制御部５２によって，感光体駆動モータ６１を駆動制御して感光体ドラム３１を回転させる。また，ベルト駆動モータ６２を制御して，駆動ローラ２１を駆動し，転写ベルト２０を回転させる（Ｓ１０３）。さらに，これらの回転が安定したら，バー移動モータ４４を駆動して，図３に示した転写ベルト２０の圧接状態とする（Ｓ１０４）。

次に，パターン生成部５５によってレジストパターンを生成し，転写ベルト２０上に形成する。このとき，ブラックの画像形成ユニット３０Ｋとシアンの画像形成ユニット３０Ｃとで同時にパターン形成を開始し，それぞれ感光体ドラム３１の１周期分のパターンを描画する。そして，レジストパターンの形成に続いて，レジストセンサ２５でパターン検出を行う（Ｓ１０５）。

１周期分のレジストパターンの形成と検出が終了したら，バー移動モータ４４を駆動して，図４に示した転写ベルト２０の離隔状態とする（Ｓ１０６）。そして，感光体駆動モータ６１を制御して，感光体ドラム３１を１８０°回転させる（Ｓ１０７）。さらに，経過時間の測定によって，転写ベルト２０の位相を調整しつつ，再び転写ベルト２０を圧接状態とする（Ｓ１０８）。

次に，Ｓ１０５と同様に，ブラックとシアンのレジストパターンを描画して，レジストセンサ２５で２回目のパターン検出を行う（Ｓ１０９）。このときに，続けてイエローとマゼンタのパターン描画と検出も行い，ブラックとシアンの２回目のパターン検出結果と併せてベルト駆動方向の静的位置ズレ補正のためのデータ取得も同時に行うと良い。このようにすれば，パターンの描画検出にかかる時間を短縮することができる。さらに，Ｓ１０５の結果とＳ１０９の結果とから，速度情報取得部６４において速度変動成分を取得し，感光体ドラム３１Ｋ，３１Ｃの位相をそれぞれ抽出する（Ｓ１１０）。

その後，静的位置ズレのレジスト補正やＡＩＤＣ制御等のその他の補正動作を行う（Ｓ１１１）。そして，転写ベルト２０を離隔状態として（Ｓ１１２），Ｓ１１０の結果に応じて，各感光体ドラム３１を位相を合わせた位置で停止させ（Ｓ１１３），ユーザによるコピー指示を待つ（Ｓ１１４）。

ユーザによってコピースタートボタンが押されたら（Ｓ１１４：Ｙｅｓ），コピー動作を行う（Ｓ１１５）。さらに，指示されたコピー動作が終了するまで（Ｓ１１６：Ｎｏ），コピー動作を行い（Ｓ１１５），指示されたコピー動作が終了したら（Ｓ１１６：Ｙｅｓ），再びコピー指示が入力されるまで待機する（Ｓ１１４）。その後，電源が遮断されるまでＳ１１４〜Ｓ１１６を繰り返す。これで，このカラー複写機１の動作処理の説明を終了する。

以上詳細に説明したように，このカラー複写機１によれば，各感光体ドラム３１によって転写ベルト２０に一般的なレジストパターンを形成し，一般的なレジストセンサ２５によって検出している。それを，感光体ドラム３１を１８０°回転させて２回行うことにより，重畳されている感光体ドラム３１の速度変動成分の位相が逆相となった２種類の検出結果が得られる。さらにこのとき，転写ベルト２０の速度変動成分が同相となるように調整すれば，２回の検出結果の和あるいは差を取ることで，感光体ドラム３１あるいは転写ベルト２０のみの速度変動成分を得ることができる。従って，従来より設けられているレジストセンサ２５以外に，他のセンサや書き込み手段等を追加することなく，転写ベルト２０の速度変動成分と感光体ドラム３１の速度変動成分とを分けて検出することができる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の形態では，ブラック以外の３色については同じ駆動がされるため，位相合わせの必要はないとしたが，それぞれ異なる駆動がされるカラー複写機であっても良い。その場合には，上記と同様にして，各色の感光体ドラム３１の位相を抽出し，全てについて位相補正動作を行えばよい。
また例えば，上記の形態では，位相補正は電源ＯＮ時のみに行うとしたが，所定枚数の印刷後やモノクロ印刷とカラー印刷との切り替え時等，必要に応じて，非画像形成時に行うようにしても良い。
また例えば，上記の形態では，本発明をカラー複写機１に適用しているが，複写機に限らず，カラープリンタやファクシミリ機に適用することもできる。

本形態のカラー複写機の概略構成を示す構成図である。 カラー複写機の概略の制御構成を示すブロック図である。 転写ベルトの圧接状態を示す説明図である。 転写ベルトの離隔状態を示す説明図である。 検出される速度変動成分の例を示すグラフである。 検出される速度変動成分の例を示すグラフである。 検出される速度変動成分の例を示すグラフである。 検出される速度変動成分の例を示すグラフである。 検出される速度変動成分の例を示すグラフである。 検出される速度変動成分の例を示すグラフである。 検出される速度変動成分の例を示すグラフである。 検出される速度変動成分の例を示すグラフである。 検出される速度変動成分の例を示すグラフである。 速度成分取得方法を示すフローチャート図である。

符号の説明

１ カラー複写機（画像形成装置）
２０ 転写ベルト
２１ 駆動ローラ（転写ベルト駆動ローラ）
２５ レジストセンサ（パターンセンサ）
３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ 画像形成ユニット（画像形成部）
３１Ｋ，３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｙ 感光体ドラム
４４ バー移動モータ（ベルト位置切り替え装置）
５２ 駆動制御部（位相変更手段）
５５ パターン生成部（レジストパターン形成手段）
６４ 速度情報取得部（速度変動成分取得手段）

Claims (5)

1. 転写ベルトと，前記転写ベルトを駆動する転写ベルト駆動ローラと，前記転写ベルト上にパターンを形成する複数の画像形成部と，前記転写ベルト上のパターンを検知するパターンセンサとを有し，前記複数の画像形成部のそれぞれが感光体ドラムを有する画像形成装置において，
   前記複数の画像形成部を用いて前記転写ベルト上に１回目のレジストパターンを形成する第１レジストパターン形成手段と，
   前記１回目のレジストパターンの形成後に，
   前記転写ベルト駆動ローラの回転角の位相を前記１回目のレジストパターンの形成時と同じにし，さらに，
   前記各感光体ドラムの回転角の位相を前記１回目のレジストパターンの形成時に対して１８０°の奇数倍の変更幅で変更した位相とする位相変更手段と，
   前記位相変更手段による位相の変更の後に，前記複数の画像形成部を用いて前記転写ベルト上に２回目のレジストパターンを形成する第２レジストパターン形成手段と，
   前記第１および第２レジストパターン形成手段により形成された２つのレジストパターンを前記パターンセンサで検知して得られた２つの速度変動波形の和または差を取ることにより，前記各感光体ドラムの速度変動成分と前記転写ベルトの速度変動成分との少なくとも一方を取得する速度変動成分取得手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 転写ベルトと，前記転写ベルトを駆動する転写ベルト駆動ローラと，前記転写ベルト上にパターンを形成する複数の画像形成部と，前記転写ベルト上のパターンを検知するパターンセンサとを有し，前記複数の画像形成部のそれぞれが感光体ドラムを有する画像形成装置において，
   前記転写ベルト駆動ローラおよび前記各感光体ドラムが同一径のものであり，
   前記転写ベルト駆動ローラの回転角の位相と前記各感光体ドラムの回転角の位相の関係における，前記転写ベルト駆動ローラの回転角の位相に対する前記各感光体ドラムの回転角の位相を１８０°の奇数倍の変更幅で変更する位相変更手段と，
   前記位相変更手段による位相の変更の前および後に，前記複数の画像形成部を用いて前
   記転写ベルト上にレジストパターンを，前記転写ベルト駆動ローラの回転角の位相を同じにして形成するレジストパターン形成手段と，
   前記レジストパターン形成手段により形成された２つのレジストパターンを前記パターンセンサで検知して得られた２つの速度変動波形の和または差を取ることにより，前記各感光体ドラムの速度変動成分と前記転写ベルトの速度変動成分との少なくとも一方を取得する速度変動成分取得手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において，
   前記転写ベルトが前記各感光体ドラムに圧接する状態と離隔する状態とを切り替えるベルト位置切り替え装置を有し，
   前記位相変更手段は，前記ベルト位置切り替え装置により前記転写ベルトを前記各感光体ドラムから離隔させている状態で，前記転写ベルトと前記各感光体ドラムとの相対速度を所定時間変更することにより，位相関係を変更することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において，
   前記２つのレジストパターンを前記パターンセンサで検知した結果に基づいて，前記感光体ドラムの速度変動成分を取得することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において，
   前記感光体ドラムの速度変動成分に基づいて，前記感光体ドラムの回転角の位相を検出することを特徴とする画像形成装置。

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