(57)【要約】【課題】外乱変動によるベルト交流成分の抽出ばらつきの影響を最小限に抑え、厚み補正制御を安定化させる。【解決手段】中間転写ベルトの回転要求があった場合に、不揮発性メモリに格納されている位相・振幅値の過去数周分の平均値を用いてベルト厚み補正用の補正テーブルを算出する。その度、エンコーダとモータＦＧのサンプリングを行い、サンプリングしたデータに対して移動平均処理とデータの間引き処理を行い、メモリに格納する。中間転写ベルトが１周した場合には、不揮発性メモリに格納された間引きデータから位相・振幅値を算出し、一時、揮発性メモリに格納する。その後、今回算出した位相と揮発性メモリに格納されている位相の平均値の減算値を閾値と比較し、閾値よりも小さい場合は、過去数周分の位相・振幅値から平均値を算出し、閾値よりも大きい場合は平均を算出せずに前周回で使用した平均値を用いて次の周で使用する補正テーブルを算出する。（ステップＳ１〜９）【選択図】図１１
2010019917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、
前記回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、
前記従動支持回転体検出手段の検出結果と前記駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により該抽出された交流成分の振幅値及び位相値に基づいて、前記駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御する制御手段と、
を備えたベルト駆動制御装置であって、
前記抽出手段により抽出された振幅値及び位相値を格納するための記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記駆動支持回転体の回転を制御する際、今回抽出された振幅値及び位相値と、前周回までに抽出した振幅値及び位相値とのそれぞれの平均値を用いて制御することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、
前記回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、
前記従動支持回転体検出手段の検出結果と前記駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により該抽出された交流成分の振幅値及び位相値に基づいて、前記駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御する制御手段と、
を備えたベルト駆動制御装置であって、
前記抽出手段により抽出された振幅値及び位相値を格納するための記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記駆動支持回転体の回転を制御する際、今回抽出された位相値と前周回までに抽出した位相値とを比較し、今回抽出された位相値と前周回の位相値との差が閾値以上のときは、今回抽出された位相値と振幅値は制御に使用しないことを特徴とする駆動制御装置。
【請求項３】
無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、
前記回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、
前記従動支持回転体検出手段の検出結果と前記駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により該抽出された交流成分の振幅値及び位相値に基づいて、前記駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御する制御手段と、
を備えたベルト駆動制御装置であって、
前記抽出手段により抽出された振幅値及び位相値を格納するための記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記駆動支持回転体の回転を制御する際、今回抽出された位相値と前周回までに抽出した位相値とを比較し、今回抽出された位相値と前周回の位相値との差が閾値以上のときは、前周回に使用した位相値と振幅値を用いて制御を行うことを特徴とする駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の駆動制御装置であって、
前記記憶手段は、過去複数周回分の抽出結果を格納することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の駆動制御装置であって、
前記記憶手段が揮発性メモリと不揮発性メモリとを含み、前記振幅値及び位相値は、動作中は揮発性メモリに格納され、動作停止時には不揮発性メモリに格納されることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のベルト駆動制御装置と、
前記ベルト駆動制御装置によって制御される駆動手段を有するベルト駆動装置と、
を備えていることを特徴とするベルト装置。
【請求項７】
請求項６に記載のベルト装置と、
前記ベルト上に画像を形成し、当該画像を記録媒体に転写して可視画像を形成する画像形成手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６に記載のベルト装置と、
前記ベルトによって搬送されるシート状態記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の画像形成装置であって、
前記画像は、４連の感光体ドラムから画像が転写されることにより形成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御方法であって、
前記無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第１の工程と、
前記駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第２の工程と、
前記第１の工程で検出された検出結果と前記第２の工程で検出された検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する第３の工程と、
前記第３の工程で抽出された振幅値及び位相値を記憶手段に記憶する第４の工程と、
前記第４の工程で記憶された振幅値及び位相値を読み出し、今回抽出された振幅値及び位相値と、前周回までに抽出された振幅値及び位相値のそれぞれの平均値を用いて前記駆動支持回転体の回転を制御する第５の工程と、
を備えていることを特徴とするベルト駆動制御方法。
【請求項１１】
無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御をコンピュータによって実行するためのコンピュータプログラムであって、
前記無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第１の手順と、
前記駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第２の手順と、
前記第１の手順で検出された検出結果と前記第２の手順で検出された検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する第３の手順と、
前記第３の手順で抽出された振幅値及び位相値を記憶手段に記憶する第４の手順と、
前記第４の手順で記憶された振幅値及び位相値を読み出し、今回抽出された振幅値及び位相値と、前周回までに抽出された振幅値及び位相値のそれぞれの平均値を用いて前記駆動支持回転体の回転を制御する第５の手順と、
を備えていることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御装置、このベルト駆動制御装置を用いたベルト装置、及び、このベルト装置を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を複合して有するデジタル複合機などの画像形成装置、前記各装置で実行されるベルト駆動制御方法、及びこの駆動制御方法をコンピュータで実行するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像形成の代表的な方式として、複数の感光体上に形成される色の異なるトナー画像を直接転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、複数の感光体上に形成される色の異なるトナー画像を中間転写体に重ねながら転写させ、しかる後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式が知られている。これらの方式では、複数の感光体を転写紙又は中間転写体に対向させ並べて配置することから、タンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対して静電潜像の形成、現像などの電子写真プロセスを実行させ、直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式においては走行中の中間転写体上に転写する。
【０００３】
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては、転写紙を支持しながら走行する無端ベルトを、中間転写方式にあっては、感光体から画像を受け取り担持する無端ベルトを採用するのが一般的である。そして４個の感光体を含む作像ユニットをベルトの一走行辺に並べて設置する。前記タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を精度良く重ねることが色ずれの発生を防止する上で重要である。そのためいずれの転写方式においても転写ベルトの速度変動による色ずれを回避するために、転写ユニットの複数個から構成されている従動軸のうちの１つにエンコーダを取り付け、エンコーダの回転速度変動に応じて駆動ローラの回転速度をフィードバック制御するのは有効な手段となっている。
【０００４】
フィードバック制御を実現する最も一般的な方法として、速度制御（ＰＬＬ制御）がある。これは、駆動モータの目標角速度とエンコーダの検出角速度との差から角速度誤差を検出し、制御ゲインをかけて、駆動パルス周波数を制御することにより、常にエンコーダ出力が目標角速度で駆動されるように制御する方法である。この方法では、転写ベルトを支持している各ローラの周期変動、転写ベルトと外部で接している各ローラの周期変動など、外乱による影響でベルトの搬送速度に変動が発生した場合、エンコーダ出力が一定速度となる様に制御される。
【０００５】
しかし、この方法は微小な搬送ベルトの厚さの変動によって転写紙の搬送速度に変化が生じ、画像が理想位置からずれるという問題があり、このずれが画像品質の低下を引き起こしていた。また、複数の記録紙間の画像にも変動が生じ、記録紙間の繰り返し位置再現性が劣化するという問題があった。
【０００６】
これは、ベルト駆動位置において、ベルト厚中央部で搬送速度が決定すると仮定したとき、ベルト搬送速度Ｖは、
Ｖ＝（Ｒ＋Ｂ／２）×ω    ・・・（１）  
ただし、Ｒ：駆動ローラ半径
Ｂ：ベルト厚さ
ω：駆動ローラ角速度
として算出される。
【０００７】
しかし、ベルト厚さが変動すると図１２で示したベルト厚さ実効線の位置が変化する。このベルト厚さ実効線の位置の変化は、ベルト駆動実効半径が変化することであり、（１）式の右辺の（Ｒ＋Ｂ／２）が変化するため、駆動ローラ角速度ωが一定でもベルト搬送速度Ｖが変化することが分かる。すなわち、駆動ローラを角速度一定で回転させても、ベルト厚み変動があるとベルト搬送速度は変化する。なお、図１２において転写ベルト１０は駆動ローラ１５の外周の所定範囲で接触し、駆動力が付与されている。
【０００８】
図１３は、駆動軸を一定角速度で回転させたときの転写ベルトの１周にわたるベルト厚さ変動とベルト搬送速度変動について概念的に示した図である。同図は後述の図４に示したベルト駆動搬送系のモデル図に対応したものである。図４では、転写ベルト１０が駆動軸（駆動ローラ）１５、従動軸（従動ローラ）１４及びテンションローラ１６間に張架されている。また、τはベルト１周を２πとしたときの位相差であり、ベルト１周を２πとしたときの駆動軸１５の接触部の中心と従動軸１４の接触部の中心間の距離に対応する。この状態で回転しているときの速度変動について検討する。
【０００９】
図１３からベルトの厚い部分が駆動軸１５に巻き付いていると、図１２に示したベルト駆動実効半径が増加して、ベルト搬送速度は増加するということが分かる。逆にベルトの薄い部分が駆動軸１５に巻き付いていると、ベルト搬送速度は低下することが分かる。
【００１０】
図１４は、転写ベルト１０が一定搬送速度で搬送されているときの従動軸１４でのベルト厚さ変動と、従動軸１４で検出したベルト搬送速度変動について示す図である。転写ベルト１０が理想的に速度変動なく搬送されていても、転写ベルト１０の厚い部分が従動軸１４に巻き付いていると、転写ベルト１０の従動実効半径が増加して、従動軸１４の回転角速度は低下する。これは、ベルト搬送速度低下として検出される。また、転写ベルト１０の薄い部分が巻き付いていると、従動軸ＦＲ１４転角速度は増加して、ベルト搬送速度の増加として検出される。
【００１１】
このようにベルト厚さ変動が存在した場合、従動軸１４上のエンコーダでベルト搬送速度を検出すると、誤検出が発生する。そのため、たとえ転写ベルト１０が一定速度で搬送されていても、ベルト厚さ変動により従動軸１４の回転角変位検出では、あたかもベルトが速度変動しているように検出されてしまう。このため、従来の従動軸フィードバック制御ではベルト厚さ変動を制御することができなかった。
【００１２】
このようなベルト厚さ変動を解決する技術として、例えば特許文献１に開示された発明が公知である。この発明は、ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅及び位相を抽出中であっても、画像形成を行うことができるようにするため、モータから出力された駆動入力信号を変換部で従動ローラの回転角速度として変換する。そして、比較器で駆動出力信号と変換部で変換された駆動入力信号とを比較し、ベルト１周期のベルト厚み変動に起因した変動成分を得る。次に、周期変動サンプル部でベルト１周期のベルト厚み変動に起因した変動成分をメモリに記憶する。メモリに記憶されたベルト１周期分の変動成分から変動振幅・位相検出部で、ベルト周期成分の振幅と位相とを検出するようにしたものである。
【００１３】
すなわち、特許文献１記載の発明の特徴は、従動ローラ軸の回転検出結果から駆動ローラ軸の回転検出結果を減算することによりベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分を求め、交流成分から振幅・位相を抽出して駆動ローラの回転を制御することにより、ベルト交流成分の振幅及び位相を抽出中であっても、画像形成を行うことを可能としている。従って、画像形成中であって駆動ローラが一定の回転角速度で回転していないような状態であっても、ベルト交流成分を精度良く得ることができ、その結果、ベルト交流成分の振幅及び位相を抽出中であっても、画像形成を行うことができるという効果を主張している。  
【特許文献１】特開２００６−１０６６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら前記発明では、従動ローラと駆動ローラの回転検出結果の差が、どのような状態でも一定の状態を保つことが前提となっているが、実際の動作では必ずしもそうはならない。
【００１５】
例えば図１５のような構成で、中間転写ベルト１０上にトナー像を形成し、２次転写ローラ部分で用紙に画像を形成するシステムの場合、用紙はレジストローラ及び定着ローラによって搬送される。このとき用紙の搬送速度と中間転写ベルト１０の搬送速度に差が生じた場合に、駆動ローラと２次転写ローラ間の押し付け圧が強いと、中間転写ベルト１０紙搬送速度の影響を受ける。従動軸１４にエンコーダを取り付けてフィードバック制御により、中間転写ベルト１０の搬送速度を一定速度に保つ制御を行っているシステムにおいては、用紙の搬送速度が速いと、フィードバック制御により駆動ローラ１５の回転速度を遅くしようと制御される。しかしながら駆動ローラ１５と中間転写ベルト１０間の摩擦係数を超える制御変化が発生すると駆動ローラ１５と中間転写ベルト１０間ですべりが発生し、図１６のように従動軸１４の回転速度が一定にもかかわらず駆動軸１５が変動する現象が発生する。用紙搬送速度が遅くなった場合には逆の現象が発生する。なお、図１６では、実線は従動軸１４の回転をエンコーダＥＮＣで計測したときの速度を表し、ＦＧは駆動ローラ１５を駆動するモータの回転数ＦＧを表している。
【００１６】
特許文献１記載の方法では、画像形成中でも従動ローラ軸と駆動ローラ軸の回転検出結果の差から、ベルト交流成分の振幅と位相を抽出するようにしているが、中間転写ベルトと用紙搬送速度差によって、紙の周期に依存したベルト厚みに関係のない変動成分を抽出してしまい、用紙搬送時と用紙を搬送していないときの抽出結果がばらつく場合があった。
【００１７】
また、特許文献１記載の方法では、用紙搬送時のみに拘わらず、他の突発的な外乱変動によっても同様の現象が発生する場合がある。例えば図１７はタンデム式の画像形成装置の作像部の概略を示す図で、カラー各色の感光体ドラム（Ｙドラム、Ｍドラム、Ｃドラム、Ｋドラム）を有し中間転写ベルト１０上にトナー像を１次転写し、更に２次転写ローラ部分で用紙にトナー像を再転写するように構成されている。この場合、感光体ドラムの寿命を向上させるために、カラー画像を印字する場合には、各色の感光体ドラム（Ｙドラム、Ｍドラム、Ｃドラム、Ｋドラム）と中間転写ベルト１０を接触させた状態で画像形成するのに対し、モノクロモードのときには中間転写ベルト１０と黒感光体ドラム（Ｋドラム）のみを接触させている。そのため、モノクロモードでは、他の感光体ドラム（Ｙドラム、Ｍドラム、Ｃドラム）と中間転写ベルト１０は離間する動作を行う場合がある。更には中間転写ベルト１０の接離動作は、カラーＪＯＢとモノクロＪＯＢが連続して印刷命令がきたときに、印字時間を短縮するために、ベルトを停止させて接離動作を行うのではなく、ベルトが回転している状態で接離動作を行う場合がある。
【００１８】
この接離動作により、図１８に示すように変動が発生してベルト厚みに関係のない変動成分を抽出してしまい、図１９に示すように用紙搬送時と非搬送時の速度変動の抽出結果がばらつく場合があった。
【００１９】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、外乱変動によるベルト交流成分の抽出ばらつきの影響を最小限に抑え、厚み補正制御を安定化させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題を解決するため、第１の手段は、無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、前記回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、前記従動支持回転体検出手段の検出結果と前記駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により該抽出された交流成分の振幅値及び位相値に基づいて、前記駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御する制御手段と、を備えたベルト駆動制御装置であって、前記抽出手段により抽出された振幅値及び位相値を格納するための記憶手段を有し、前記制御手段は、前記駆動支持回転体の回転を制御する際、今回抽出された振幅値及び位相値と、前周回までに抽出した振幅値及び位相値とのそれぞれの平均値を用いて制御することを特徴とする。
【００２１】
第２の手段は、無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、前記回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、前記従動支持回転体検出手段の検出結果と前記駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により該抽出された交流成分の振幅値及び位相値に基づいて、前記駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御する制御手段と、を備えたベルト駆動制御装置であって、前記抽出手段により抽出された振幅値及び位相値を格納するための記憶手段を有し、前記制御手段は、前記駆動支持回転体の回転を制御する際、今回抽出された位相値と前周回までに抽出した位相値とを比較し、今回抽出された位相値と前周回の位相値との差が閾値以上のときは、今回抽出された位相値と振幅値は制御に使用しないことを特徴とする。
【００２２】
第３の手段は、無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、前記回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、前記従動支持回転体検出手段の検出結果と前記駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により該抽出された交流成分の振幅値及び位相値に基づいて、前記駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御する制御手段と、を備えたベルト駆動制御装置であって、前記抽出手段により抽出された振幅値及び位相値を格納するための記憶手段を有し、前記制御手段は、前記駆動支持回転体の回転を制御する際、今回抽出された位相値と前周回までに抽出した位相値とを比較し、今回抽出された位相値と前周回の位相値との差が閾値以上のときは、前周回に使用した位相値と振幅値を用いて制御を行うことを特徴とする。
【００２３】
第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段において、前記記憶手段が過去複数周回分の抽出結果を格納することを特徴とする。
【００２４】
第５の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段において、前記記憶手段が揮発性メモリと不揮発性メモリとを含み、前記振幅値及び位相値は、動作中は揮発性メモリに格納され、動作停止時には不揮発性メモリに格納されることを特徴とする。
【００２５】
第６の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段に係るベルト駆動制御装置と、前記ベルト駆動制御装置によって制御される駆動手段を有するベルト駆動装置と、を備えていることを特徴とする。
【００２６】
第７の手段は、第６の手段に係るベルト装置と、前記ベルト上に画像を形成し、当該画像を記録媒体に転写して可視画像を形成する画像形成手段と、
を備えた画像形成装置を特徴とする。
【００２７】
第８の手段は、第６の手段に係るベルト装置と、前記ベルトによって搬送されるシート状態記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、を備えた画像形成装置を特徴とする。
【００２８】
第９の手段は、第７又は第８の手段において、前記画像が４連の感光体ドラムから画像が転写されることにより形成されることを特徴とする。
【００２９】
第１０の手段は、無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御方法であって、前記無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第１の工程と、前記駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第２の工程と、前記第１の工程で検出された検出結果と前記第２の工程で検出された検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する第３の工程と、前記第３の工程で抽出された振幅値及び位相値を記憶手段に記憶する第４の工程と、前記第４の工程で記憶された振幅値及び位相値を読み出し、今回抽出された振幅値及び位相値と、前周回までに抽出された振幅値及び位相値のそれぞれの平均値を用いて前記駆動支持回転体の回転を制御する第５の工程と、を備えていることを特徴とする。
【００３０】
第１１の手段は、無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力を付与する駆動源からの駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転を制御することにより前記ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御をコンピュータによって実行するためのコンピュータプログラムであって、前記無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第１の手順と、前記駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第２の手順と、前記第１の手順で検出された検出結果と前記第２の手順で検出された検出結果との差分から、前記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅値及び位相値を抽出する第３の手順と、前記第３の手順で抽出された振幅値及び位相値を記憶手段に記憶する第４の手順と、前記第４の手順で記憶された振幅値及び位相値を読み出し、今回抽出された振幅値及び位相値と、前周回までに抽出された振幅値及び位相値のそれぞれの平均値を用いて前記駆動支持回転体の回転を制御する第５の手順と、を備えていることを特徴とする。
【００３１】
なお、後述の実施形態では、無端状のベルトは中間転写ベルト１０に、支持回転体は支持ローラ１４（従動ローラ），１５（駆動ローラ），１６（従動ローラ）に、駆動支持回転体は駆動ローラ１５に、従動支持回転体は従動ローラ１４に、駆動源はＤＣブラシレスモータＭに、従動支持回転体検出手段はエンコーダＥ及びパルスカウンタ５０３に、駆動支持回転体検出手段はＤＣブラシレスモータＭから発生するモータＦＧパルス及びパルスカウンタ５０３に、抽出手段は位相・振幅演算部５１０に、制御手段は補正テーブル演算部５１３、加算器５１５及びパルス発生器５１６に、記憶手段はＲＡＭ６０２及び図示しないＥＥＰＲＯＭに、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、外乱変動によるベルト交流成分の抽出ばらつきの影響を最小限に抑え、厚み補正制御を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置としての複写機の一例を示す概略構成図である。図１において、符号１００は複写機本体、符号２００はそれを載せる給紙テーブル、符号３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、符号４００は更にその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。この複写機は、タンデム型で中間転写（間接転写）方式を採用する電子写真複写機である。
【００３５】
複写機本体１００には、その中央に、像担持体としての中間転写体であるベルトからなる中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、３つの支持回転体としての支持ローラ１４，１５，１６に掛け渡されており、図中時計回り方向に回転移動する。これらの３つの支持ローラのうちの第２支持ローラ１５の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。
【００３６】
また、３つの支持ローラのうちの第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡したベルト部分には、そのベルト移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成部１８が並べて配置されたタンデム型画像形成部２０が対向配置されている。本実施形態においては、第２支持ローラ１５を駆動ローラとしている。また、タンデム型画像形成部２０の上方には、潜像形成手段としての露光装置２１が設けられている。
【００３７】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム型画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての２次転写装置２２が設けられている。この２次転写装置２２においては、２つのローラ２３間に記録材搬送部材としてのベルトである２次転写ベルト２４が掛け渡されている。この２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように設けられている。この２次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上の画像を記録材であるシートに転写する。
【００３８】
また、この２次転写装置２２の図中左方には、シート上に転写された画像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられた構成となっている。上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備わっている。
【００３９】
もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置しても良く、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて持たせることが難しくなる。また、本実施形態では、このような２次転写装置２２及び定着装置２５の下に、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８も設けられている。
【００４０】
前記複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。又は、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
【００４１】
その後、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動する。他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動する。次いで、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行する。
【００４２】
そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光を更に反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射し、結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００４３】
この原稿読取りに並行して、図示しない駆動源である駆動モータで駆動ローラ１５を回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り２つの支持ローラ（従動ローラ）１４，１６が連れ回り回転する。
【００４４】
また、これと同時に、個々の画像形成部１８において潜像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを回転させ、各感光体ドラム上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光現像し、単色のトナー画像（顕像）を形成する。
【００４５】
そして、各感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上のトナー画像を中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００４６】
このような画像形成に並行して、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
【００４７】
又は、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を転写する。
【００４８】
画像転写後のシートは、２次転写ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。又は、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００４９】
なお、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム型画像形成部２０による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００５０】
この複写機を用いて、黒のモノクロコピーをとることもできる。その場合には、図示しない手段により、中間転写ベルト１０を感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃから離れるようにする。これらの感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃは、一時的に駆動を止めておく。黒用の感光体ドラム４０Ｋのみが中間転写ベルト１０に接触させ、画像の形成と転写を行う。
【００５１】
次に、本発明の特徴部分である、中間転写ベルト１０の駆動制御について説明する。
【００５２】
本実施形態の複写機では、中間転写ベルト１０を一定速度で移動させる必要がある。しかし、実際には、ベルトの厚みにより、そのベルト移動速度に変動が生じる。中間転写ベルト１０のベルト移動速度が変動すると、実際のベルト移動位置が目標とするベルト移動位置からずれてしまい、感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ上の各トナー画像の先端位置が中間転写ベルト１０上でずれて色ずれが発生する。
【００５３】
また、ベルト移動速度が相対的に速いときに中間転写ベルト１０上に転写されたトナー画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に引き延ばされた形状となり、逆に、ベルト移動速度が相対的に遅いときに中間転写ベルト１０上に転写されたトナー画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に縮小された形状となる。この場合、最終的にシート上に形成された画像には、そのベルト周方向に対応する方向に周期的な画像濃度の変化（バンディング）が表れる。
【００５４】
そこで、本発明では、中間転写ベルト１０を高い精度で一定速度に維持するようにした。以下、中間転写ベルト１０を高い精度で一定速度に維持する構成及び動作について説明する。なお、以下の説明は、中間転写ベルト１０に限られるものではなく、広く駆動制御がなされるベルトについて同様である。
【００５５】
図２に中間転写ベルト１０の主要部品の構成図を示す。転写駆動ローラ１５の軸１５ａは転写駆動モータＭの回転軸Ｍａのギアに噛合する減速ギアＮａ，Ｎｂを介して駆動ギアＮと接続され、転写駆動モータＭを回転駆動することにより転写駆動モータＭの駆動速度に比例して回転する。転写駆動ローラ１５が回転することによって中間転写ベルト１０が駆動され、中間転写ベルト１０が駆動されることによって従動ローラ１４が回転する。本実施形態では従動ローラ１４の軸１４ａ上に図示しないエンコーダが配置され、従動ローラ１４の回転速度をエンコーダで検出することによって転写駆動モータＭの速度制御を行っている。
【００５６】
また、本実施形態では、転写駆動ローラ１５の目標回転速度を予め設定し、当該目標回転速度に対し実際のエンコーダの回転検出速度が同一となる様にＰＬＬ制御（速度制御）を行っている。なお、ＰＬＬ制御するにあたり、検出速度変動に対する制御の追従性を向上させるために、制御ゲインをかけて制御を行っている。
【００５７】
前記の制御を行うことにより、中間転写ベルト１０の速度変動を最小限とすることが可能となり、色ずれの発生を抑制している。
【００５８】
ただし、エンコーダを用いたＰＬＬ制御では、前述したように制御ゲインをかけて転写駆動モータＭの駆動速度を制御するため、ベルト厚みによって検出誤差が発生すると、誤差を増幅して転写駆動モータＭを駆動してしまうという現象が発生する。すなわち、ベルト厚み量の変動によって転写ベルトの速度変動が発生し、色ずれが発生する。
【００５９】
この色ずれ発生の現象の詳細を、従来例においても触れたが、図４を用いて説明する。
【００６０】
転写駆動モータＭを一定速度で駆動したときに、中間転写ベルト１０が理想的に速度変動なく搬送されていても、中間転写ベルト１０の厚い部分が従動軸１４に巻き付いていると、中間転写ベルト１０の従動実効半径が増加して、一定時間あたりの従動軸１４の回転角変位量は低下する。これは、ベルト搬送速度低下として検出される。また、中間転写ベルト１０の薄い部分が巻き付いていると、従動軸１４の回転角変位量は増加して、ベルト搬送速度の増加として検出される。
【００６１】
以下の説明では、分かり易くするため、駆動ローラの角速度を変動させて、ベルト速度を一定とした場合について図５を用いて説明する。
【００６２】
図５のＡは、駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転させた場合のベルト搬送速度を示したグラフである。Ｃは駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転させた場合の従動ローラ１４の回転角速度である。Ｂ’はベルトを一定の搬送速度で回転させたときの従動ローラ１４の回転角速度である。Ｅｊは、図４に示す従動ローラ１４におけるベルトの実効厚み変動である。Ｅｄは、動ローラ１５におけるベルトの実効厚み変動である。
【００６３】
図５から分かるように、駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転した場合の従動ローラ１４の回転角速度であるＣは、ベルトを一定の搬送速度で回転したときの従動ローラ１４の回転角速度変動Ｂ’と、駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転した場合のベルト搬送速度であるＡとを重畳したものである。
【００６４】
また、ベルト速度が一定と仮定した場合、駆動ローラ１４における回転角速度は、図５に示す波形Ａとπだけ位相τがずれた波形となる。このときの従動ローラにおける回転角速度は、図５に示す波形Ｂ’となる。駆動ローラにおける回転角速度（波形Ａとπずれた波形）と従動ローラにおける回転角速度（波形Ｂ’）との差分は、図５のＣの波形（駆動ローラ１５を一定回転させたときの従動ローラ１４の回転角速度）となる。
【００６５】
前記説明では、分かり易くするために、ベルト速度が一定と仮定した場合について説明したが、上述のように駆動ローラ１５における回転角速度から従動ローラ１４における回転角速度を差し引けば、図５のＣの波形（駆動ローラ１５を一定回転させたときの従動ローラ１４の回転角速度）が得られる。
【００６６】
つまり、駆動ローラ軸の回転角速度が変動していても、従動ローラ軸の回転角速度から駆動ローラ軸の回転角速度を差し引くことによって、駆動ローラ軸を一定に回転させたときと同様にベルト厚み変動に起因した変動成分を得ることができる。
【００６７】
前記のように従動ローラ軸１４ａの回転角速度及び駆動ローラ軸１５ａの回転角速度（角変位）の変動を計測したデータから、ベルト厚み変動による従動ローラ１４の回転角速度（角変位）変動を算出する。そして、この算出データから、ベルトが一定搬送速度となる従動ローラ１４の制御目標値を設定し、この目標値と従動ローラ側ロータリエンコーダの出力値と比較して駆動制御する。
【００６８】
これはμｍ単位の実際の転写ベルト１０の厚みを計測してそれを制御パラメータとするのではなく、ベルト厚みの影響で発生するｒａｄ単位のエンコーダの検出角変位誤差を制御パラメータとするものである。
【００６９】
前記のように駆動ローラ１５とエンコーダの出力結果から制御パラメータを生成するので、実機でも制御パラメータを生成することが可能であり、ベルトの厚みを計測するための計測装置が必要なく非常に安価で構成することが可能となる。
【００７０】
なお、実際のエンコーダの出力結果には、ベルト厚みによる検出角変位誤差だけではなく、駆動ローラ及びその他の構成要素の変動及び回転偏芯成分が重畳して出力される。そのため、その中から従動ローラ１４の影響成分のみを抽出する処理が行われ、抽出した結果を検出角変位誤差の制御パラメータとしている。
【００７１】
図３に従動ローラ１４とエンコーダの詳細図を示す。エンコーダ５０１（図６参照）はディスク４０１、発光素子４０２、受光素子４０３、圧入ブッシュ４０４，４０５から構成されている。ディスク４０１は従動ローラ１４と接する右下ローラ６６の軸上に圧入ブッシュ４０４，４０５を圧入することで固定され、従動ローラ１４の回転と同時に回転するようになっている。また、ディスク４０１には円周方向に数百単位の分解能で光を透過するスリットを有していて、その両側に発光素子４０２と受光素子４０３を配置し、従動ローラ１４の回転量に応じてパルス状のＯＮ／ＯＦＦ信号を得ている。このパルス状のＯＮ／ＯＦＦ信号を用いて従動ローラ１４の移動角（以下、角変位と称す）を検出することにより、転写駆動モータＭの駆動量を制御している。
【００７２】
図６は、本実施形態に係る複写機の駆動制御装置のブロック図である。  
図６において、転写駆動モータＭの角変位信号とエンコーダ５０１の検出角変位信号は、制御コントローラ部５０２に入力される。なお、本実施形態では転写駆動モータとしてＤＣブラシレスモータを使用しており、転写駆動モータＭの角変位信号は、モータのロータの回転速度を検出しているＦＧ信号を用いているが、ＦＧ信号に限らずモータ軸上に取り付けられたエンコーダなどを使用しても良い。
【００７３】
この制御コントローラ部５０２は、駆動モータＭの角変位信号（Motor FG Pulse）とエンコーダ５０１の検出角変位信号のパルス数（Encoder Pulse）をカウントするパルスカウント部５０３、各々のパルスカウント値の差を算出する減算部５０５、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ５０６、ローパスフィルタ後の減算結果をダウンサンプリングして更にベルト１周分のダウンサンプリング結果を１次格納するデータ間引きメモリ５０８、ベルト１周分のダウンサンプリング結果からベルト厚み変動成分を抽出する位相・振幅演算部５１０、算出された位相及び振幅値から補正値を算出してテーブル展開する補正テーブル演算部５１３、及び補正テーブルから補正値を読み出してモータに与えるパルス信号を生成するパルス生成部５１６から主に構成されている。
【００７４】
パルスカウント部５０３は、駆動モータＭの角変位信号とエンコーダ５０１の検出角変位信号のパルス数をカウントする処理を行っている。パルスのカウントはハードウェア的にパルスのエッジを検出し、エッジの入力回数を計測するものである。このときモータＦＧとエンコーダの分解能が異なるため、乗算部５０４で分解能を合わせるための定数を乗算する。
【００７５】
その後、各々のカウント結果から減算部５０５で差分値を算出する。本実施形態では内部に４ｍｓタイマ５１７を有しており、４ｍｓタイマ５１７のタイミングで各パルスカウンタ値を参照している。差分した結果は、４ｍｓ周期でローパスフィルタ部５０６のメモリに格納される。なお、差分値を算出するタイミングは本実施形態では４ｍｓとしているが、高速サンプリングが可能であれば、量子誤差が少なくなるため、これに限ったものではない。差分値を算出するタイミングはモータＦＧ及びエンコーダの分解能とベルト回転速度から決定されるパルスの発生周期と、内部メモリの確保可能な容量で決定される。
【００７６】
各々の出力には、ローラ回転周期変動、駆動ギア周期変動、ベルト厚み変動によるベルト周期変動成分が含まれているため、ローパスフィルタ部５０６では、４ｍｓ毎にサンプリングした差分値から移動平均処理によりベルト厚み以外の周期変動成分を除去する。本実施形態ではベルト周期成分に比較的近い駆動ローラの周期変動成分を除去するために、駆動ローラ２周分の差分値を格納可能なメモリを用意して移動平均処理を行っている。これは後述する位相値及び振幅値を算出する際に、ベルトの周期変動に近い変動成分が重畳していると演算誤差が発生するからで、この誤差を排除するために、事前に駆動ローラの周期変動成分を除去する処理を行う。
【００７７】
移動平均処理後のデータは、同期タイマ５１９で４０ｍｓ毎に間引いて、ベルト１周分のデータをデータ間引きメモリ５０８に１次格納する。なお、データの間引き周期に関して、移動平均処理では量子化誤差を少なくするため４ｍｓでの比較的早い周期でのサンプリングを行ったが、位相及び振幅値演算ではベルト１周の位相値及び振幅値の算出を行う用途のため、他の変動成分が重畳していないデータであればそれほど多くのデータ数は必要ない。そのため本実施形態では移動平均処理したデータを更に４０ｍｓ周期で間引いてデータ間引きメモリ５０８に保持する処理を行っている。
【００７８】
また、次処理の位相・振幅処理５１０では、位相値を算出するために転写ベルト１０の基準となる位置管理が必要となる。そのため転写ベルト１０上に基準マークを取り付け、センサで基準位置を検出しながらデータをサンプリングすることによって基準位置の管理が可能となるが、本実施形態では４ｍｓタイマでパルスカウント値を参照して、差分値の演算を開始したタイミングを仮想の基準位置とし、以降は４ｍｓのカウント量でベルトの周回数と基準位置を認識する処理を行っている。
【００７９】
データ間引きメモリ５０８にベルト１周分のデータが格納された後、前述したように位相・振幅演算処理部５１０で、基準位置での位相値と最大振幅値の演算が行われる。位相及び振幅演算は、転写ベルト１０の周期変動成分の高次成分まで演算することが可能であり、本実施形態では１〜３次成分までの値の算出を行っている。
【００８０】
演算方法は直交検波処理で行う。直交検波処理の基本概念を以下に示す。一般的に時間領域で周期的に変化する波形は、波形の周期をＴとおくと、
基本周波数  ｆ０  ＝  １／Ｔ
基本角周波数  ω０  ＝  ２πｆ０
となり、離散データはフーリエ級数として
【数１】
2010019917.tif 000003
【００８１】
のように表すことができる。
【００８２】
ここで、
【数２】
2010019917.tif 000004
【００８３】
の式で各成分を求めることができる。なお、式（２）において、ａ０は直流成分、ａｎ及びｂｎは角周波数がｎω０のｃｏｓ波とｓｉｎ波の振幅であり、
【数３】
2010019917.tif 000005
【００８４】
の式を得ることができる。
【００８５】
前記式（３）において、ｒｎ、φｎは、各々第ｎ次高調波の振幅及び位相を示している。
【００８６】
振幅値及び位相値を算出する場合は、まず式（２）を用いてデータ間引きメモリ５０８に格納されたデータ間引き処理後の離散データに対して、計測時の転写ベルト１周の周波数ｆと各離散データのデータサンプリング時間ｔからｓｉｎとｃｏｓの演算を行い、その累積値から振幅ａｎとｂｎを算出し、式（３）を用いて振幅ｒｎと位相φｎを算出する。
【００８７】
前記演算結果には駆動軸１５の誤検出分と従動軸１４の誤検出分が重畳されている。そのため最終的に転写ユニット（２次転写装置２２）のメカレイアウトによって一意に決定される変換係数を用いて振幅値の補正を行い、従動軸１４の誤検出分への換算を行う。そして、従動軸１４で誤検出される成分の１〜３次成分までの位相及び振幅値を演算後、ｓｉｎ関数を用いて各成分の合成波を算出し、補正テーブル演算部５１３でベルト１周分の補正テーブルの演算を行う。
【００８８】
補正テーブル演算部５１３で補正テーブルを演算後、パルス生成部５１６で転写駆動モータＭに出力するパルス信号を生成する。その際、補正テーブル５１３からベルトの移動位置に応じてメモリの参照アドレスを切り換えながら値をリードする。このメモリが特許請求の範囲にいう第１及び第２の保持手段に対応する。補正テーブル演算部５１３で演算された値は、４ｍｓ周期でのモータＦＧとエンコーダカウント値の差分値であることから、この値を周波数に換算して本来の基準周波数に加算することで駆動モータＭに与える周波数を決定し、当該周波数から周期パルス信号を生成することにより駆動モータＭに与えるパルス信号の生成を行っている。
【００８９】
以上の動作を周回毎に繰り返すことで、モータＦＧとエンコーダ出力からベルトの厚み変動による従動ローラの誤検出分を抽出し、誤検出分を制御目標周波数とすることによって結果的にＤＣモータのＰＬＬ制御が動作し、ベルトを等速に動作させることが可能となる。
【００９０】
なお、図６において、符号５１１，５１５は加算器、符号５０７，５０９，５１２，５１４はベルト位置カウンタ５１８からのカウント位置に応じて動作し、接続方向を選択するスイッチである。
【００９１】
また、位相・振幅演算処理部５１０で演算された結果は、随時所定周回分の演算結果を図示しない揮発性メモリに格納して、これらの平均値を算出して、補正テーブルの生成を行っている。図８はこの制御の制御結果の一例を示す図である。平均値を用いないで補正テーブルの演算を行うと、用紙とベルトの搬送速度の差、及び外乱による突発変動により、演算結果にばらつきが生じ、この影響でベルト厚み以外の変動成分を制御に反映してしまい、図のように周回の切り替わりで、制御ずれが出る場合がある。そのため、これらの影響を最小限とする目的で過去数周回分の平均値を用いて補正を行っている。なお、本実施形態では過去２〜５周分の平均値を用いているが、随時制御値を検出し、反映する方式のため、平均する周回数が多過ぎると位相値が実際のベルトの位置と乖離してしまう状態が発生し、それが制御誤差となる。そのため、適度な周回数の平均値とする必要がある。
【００９２】
また、予期しない大きな外乱変動が発生し、演算された位相値及び振幅値が、図９に示すように前周回までの値と大きく異なる場合、これに比例して制御誤差が大きくなり、ベルトの走行変動が発生する場合がある。そのため本実施形態では、不揮発性メモリに閾値を持ち、位相・振幅演算処理部５１０で演算された結果と格納値が前記閾値内にあるときのみ、補正テーブルを生成するようにしている。これにより突発的な変動で誤制御する可能性が軽減される。
【００９３】
なお、振幅値の変動がない場合を想定すると、図１０（ａ）に示すように位相値が６０°ずれた場合で、制御を行わない状態と同じだけの位置ずれが発生する。また、図１０（ｂ）に示すように１８０°ずれた場合で２倍の位置ずれとなり、更に位相値の変動がないものとすると、図１０（ｂ）のように振幅値が２倍ずれた場合で、制御を行わない状態と同じだけの位置ずれが発生する。
【００９４】
そのため本実施形態では、閾値の値として前周回とのずれ量が位相値で９０°以上、振幅値で２倍以上を閾値として制御を行っている。なお、閾値に関しては、これに限らず、製品の規格値で決められている最大色ずれ量などから、ベルトの最大変動許容値を定め、この値元に許容される位相変動値と振幅変動値を閾値としても良い。
【００９５】
図７は、本実施形態における転写駆動モータＭの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。この制御系は、前記エンコーダ５０１の出力信号に基づいて転写駆動モータＭの駆動パルスをデジタル制御する制御系である。この制御系は、ＣＰＵ６０１、ＲＡＭ６０２、ＲＯＭ６０３、ＩＯ制御部６０４、転写駆動モータ駆動Ｉ／Ｆ部６０６、ドライバ６０７、検出ＩＯ部６０８から構成されている。
【００９６】
前記ＣＰＵ６０１は外部装置６１０から入力される画像データの受信及び制御コマンドの送受信制御をはじめ、本画像形成装置全体の制御を行っている。また、ワーク用として用いるＲＡＭ６０２及びプログラムを格納するＲＯＭ６０３、ＩＯ制御部６０４はバスを介して相互に接続され、ＣＰＵ６０１からの指示によりデータのリードライト処理及び各負荷を駆動するモータ、クラッチ、ソレノイド、センサなど各種の動作を実行する。
【００９７】
転写駆動モータＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１からの駆動指令により、ドライバ６０７に対して駆動パルス信号の駆動周波数を指令する指令信号を出力する。この周波数に応じてドライバ６０７によりＰＬＬ制御が行われ、転写駆動モータＭが回転駆動される。
【００９８】
エンコーダ５０１の出力及びモータＭのＦＧ信号は、検出用ＩＯ部６０８に入力される。検出ＩＯ部６０８は、エンコーダ５０１及びモータＭのＦＧの出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。またこの検出用ＩＯ部６０８では、出力パルスを計数するカウンタを備えている。そして、このカウンタのカウントした数値は、バス６０９を介してＣＰＵ６０１に送られる。
【００９９】
前記転写駆動モータ駆動用ＩＦ部６０６は、前記ＣＰＵ６０１から送られてきた駆動周波数の指令信号に基づいて、パルス状の制御信号を生成する。
【０１００】
前記ドライバ６０７は、ＰＬＬ制御用ＩＣ及びパワー半導体素子（例えばトランジスタ）等で構成されている。このドライバ６０７は、前記転写駆動モータ駆動用ＩＦ部６０６から出力されたパルス状の制御信号とエンコーダ５０１から出力される従動ローラ（軸）１４の回転情報に基づいて、従動ローラ（軸）１４の回転角速度が制御信号と位相及び速度が同一となるようにＰＬＬ制御が行われる。更にＰＬＬ制御によって生成されたパルス周波数に応じて転写駆動モータＭに相信号を印加する。この結果、従動ローラ（軸）１４は、ＣＰＵ６０１から出力される所定の駆動周波数で駆動制御される。これにより、ディスク４０１の角変位が目標角変位に従うように追従制御され、従動ローラ（軸）１４が所定の角速度で等角速度回転する。ディスク４０１の角変位は、エンコーダ５０１と検出ＩＯ部６０８により検出され、ＣＰＵ６０１に取り込まれ、制御が繰り返される。
【０１０１】
ＲＡＭ６０２はＲＯＭ６０３に格納されているプログラムを実行する際のワークエリアとして使用される機能の他に、前述したようにエンコーダ５０１と転写駆動モータＭのＦＧ信号の差分値からノイズ成分を除去するためのローパスフィルタ用のデータ格納エリア、及び間引いたデータを格納するエリア、更に補正値を格納するエリアとして使用される。ＲＡＭ６０２は揮発性メモリのため、位相及び振幅値など次のベルト起動で使用するパラメータはＥＥＰＲＯＭなどの図示しない不揮発性メモリに格納しておき、電源ＯＮ時もしくは転写駆動モータ起動時にＳＩＮ関数もしくは近似式を用いて、転写ベルト１０一周期分のデータをＲＡＭ６０２上に展開する。
【０１０２】
これはＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリは、デバイスの特性上書き込み／読み出しのアクセス回数制限があり、ベルト回転毎にアクセスを行うと、製品寿命分持たないためである。
【０１０３】
実際の転写ベルト１０の厚みは、その製造工程に左右される要素が大きいが、ほとんど場合、ｓｉｎ状となっていて、特に転写ベルト１周分の全ての検出角変位誤差データを持っておく必要もなく、計測時に基準位置からの位相と振幅を算出し、このデータから検出角変位誤差データを算出しても十分同等のデータとして扱える。そのため、制御周期毎の検出角変位誤差データを、不揮発性メモリに格納しておく必要がなく、前記位相及び振幅パラメータのみでベルト厚みによる検出角変位誤差データを生成することができる。それ故、揮発性メモリのみのエリアだけ用意すれば制御可能となる。ベルト厚みによる検出角変位誤差データは、電源ＯＮ時もしくは転写駆動モータ起動時に生成される。
【０１０４】
図１１は本実施形態における補正動作の動作手順を示すフローチャートである。前記動作を図１０及び図１１を用いて説明する。
【０１０５】
図１１において、まず、印刷動作開始などにより中間転写ベルト１０の回転要求があるかどうかを監視しておき（ステップＳ１）。中間転写ベルト１０の回転要求があった場合に（ステップＳ１−Ｙ）、不揮発性メモリに格納されている位相値及び振幅値の過去数周分の平均値（Ｘ，Ｙ）を用いて、ベルト厚み補正用の補正テーブルを算出する（ステップＳ２）。補正テーブルを算出した後、中間転写ベルトを回転させ、補正動作を行うと同時に、エンコーダとモータＦＧのサンプリングを行い、サンプリングしたデータに対して移動平均処理とデータの間引き処理を行い、間引いた後のデータをメモリに格納する処理を行う（ステップＳ３）。その後、中間転写ベルト１０の停止要求を監視しつつ（ステップＳ４）、中間転写ベルト１０が１周した場合には（ステップＳ５−Ｙ）、不揮発性メモリに格納された間引きデータから位相値及び振幅値（Ｘｎ，Ｙｎ）を算出し、一時、揮発性メモリに格納する（ステップＳ６）。
【０１０６】
その後、今回算出した位相（Ｘｎ）と揮発性メモリに格納されている位相の平均値（Ｘ）の減算値を閾値（Ｐ）と比較し（ステップＳ７）、閾値（Ｐ）よりも小さい場合は、揮発性メモリに格納されている過去数周分の位相値及び振幅値（Ｘｎ，Ｙｎ）からそれぞれの平均値（Ｘ，Ｙ）を算出し（ステップＳ８）、閾値（Ｐ）よりも大きい場合は平均を算出せずに前周回で使用した平均値（Ｘ，Ｙ）を用いて、次の周で使用する補正テーブルの算出を行う（ステップＳ９）。これは、閾値（Ｐ）よりも大きい場合はイレギュラーな場合を想定しているので、今回算出した値は使用せずに、過去数周分の位相値及び振幅値（Ｘｎ，Ｙｎ）からの平均値（Ｘ，Ｙ）を算出することを意味する。
【０１０７】
その後、再びステップＳ４〜Ｓ９の動作を繰り返し、中間転写ベルト１０の停止要求があった場合に（ステップＳ４−Ｙ）、中間転写ベルト１０の停止処理を行う（ステップＳ１０）。中間転写ベルト１０が停止した後に、位相値及び振幅値の平均値（Ｘ，Ｙ）を不揮発性メモリに格納する（ステップＳ１１）。
【０１０８】
以上の制御の繰り返しにより、ベルト回転時に過去数周分の位相値及び振幅値の平均値を使用して補正テーブルを算出するので、突発的な位相のずれとベルトの走行変動を抑制し、中間転写ベルト１０の搬送速度を一定とすることが可能となる。また、このように制御することにより、突発的なベルトの走行変動によって発生する画像の濃度ムラを抑制することが可能となる。
【０１０９】
また、ステップＳ７では、今回抽出した位相値Ｘｎとテーブルから読み出した過去数周分の位相値の平均値Ｘとを比較し、その比較結果と閾値との関係からステップＳ８の処理とするか、ステップＳ９の処理とするかが選択されているが、振幅値Ｙｎ，Ｙも合わせて比較し、その結果を後段に使用することもできる。ただし、制御には位相値のずれが回転制御上大きな要素となるので、位相値だけの判断で十分である。
【０１１０】
なお、本発明に対する実施形態として、タンデム型画像形成装置における中間転写ベルトの駆動制御についての例を挙げたが、搬送ベルトによって搬送される記録用紙（シート状記録媒体）に直接転写する直接転写方式のタンデム型画像形成装置にも、あるいは、これらの形式の画像形成装置に限らず感光体ベルトを用いた画像形成装置における駆動制御にも同様に適用でき、同様の効果を奏する。
【０１１１】
本実施形態では露光光源としてレーザ光を使用しているが、これに限ったものではなく、例えばＬＥＤアレイ等でも良い。
【０１１２】
以上のように、本実施形態によれば、エンドレスベルトを従動ローラに取り付けたエンコーダで制御する際に，用紙搬送・突発変動による制御誤差の影響を最小限とし、ベルト厚みによって発生する速度変動のみを抽出することにより、ベルトの搬送速度を一定とする制御にすることが可能となり、良好なフィードバック制御を行うことができる。
【０１１３】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置としての複写機の一例を示す概略構成図で、構成自体は従来から実施されているタンデム型画像形成装置である。
【図２】図１における中間転写ベルトの主要部を示す斜視模式図である。
【図３】従動ローラとエンコーダの詳細を示す要部斜視図である。
【図４】ベルト駆動搬送系のモデル図である。
【図５】ベルト厚さ変動とローラ軸の各速度変動の関係を示す図である。
【図６】転写ベルトフィードバック制御及びベルト厚み変動補正制御を実行する本実施形態における制御構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態における転写駆動モータＭの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図８】本実施形態における位相・振幅演算処理部で演算した結果の平均値を算出して制御したときの制御結果の一例を示す図である。
【図９】予期しない大きな外乱変動が発生し、演算された位相値及び振幅値に基づいて制御したときの制御結果の一例を示す図である。
【図１０】ベルト位置とベルト速度について、補正前の制御値、ねらいの制御値及び制御誤差の関係を示す図である。
【図１１】本実施形態における補正動作の動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】ベルト厚さが変動とベルト厚さ実効線の位置の変化との関係及び速度変動を説明するための駆動ローラと転写ベルト接触部分を示す図である。
【図１３】駆動軸を一定角速度で回転させたときの転写ベルトの１周にわたるベルト厚さ変動とベルト搬送速度変動について概念的に示した図である。
【図１４】転写ベルトが一定搬送速度で搬送されているときの従動軸でのベルト厚さ変動と、従動軸で検出したベルト搬送速度変動について示す図である。
【図１５】中間転写ベルト上にトナー像を形成し、２次転写ローラ部分で用紙に画像を形成する画像形成方式の要部を示す図である。
【図１６】図１５の画像形成方式において従動軸の回転速度が一定にもかかわらず駆動軸が変動する現象を説明するための図である。
【図１７】タンデム式の画像形成装置の作像部の概略構成を示す図である。
【図１８】図１７の画像形成装置における接離動作による変動の状態を示す図である。
【図１９】図１８の変動に起因する用紙の通紙時と非通紙時の速度変動抽出結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  中間転写ベルト（ベルト）
１４  従動ローラ
１５  駆動ローラ
５０１（Ｅ）  エンコーダ
５０３  パルスカウンタ
５１０  位相・振幅演算部
５１３  補正テーブル演算部
５１５  加算部
５１６  パルス発生器
Ｍ  モータ
Ｎ  伝達機構部
Ｘ，Ｘｎ  位相値
Ｙ，Ｙｎ  振幅値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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