(57)【要約】      （修正有）【課題】生産性を低下させることなく、色ずれ等の画像不良の発生を防止することができる画像形成装置を提供する【解決手段】アシストトルク導出手段によって導出されたアシストトルクを補正する補正手段と、感光ドラム１００を駆動するＢＬＤＣモータ及びＩＴＢ１０８を駆動するＢＬＤＣモータを制御する制御手段とを有し、制御手段は、ＬＤＣモータに対し、補正手段によって補正されたアシストトルクを感光ドラム１００に付与することで、感光ドラム１００がＩＴＢ１０８によって従動駆動されるように制御し、アシストトルク導出手段は、メイン電源投入直後の所定期間内にアシストトルクを導出し、補正手段は、プリント動作の開始前に、アシストトルクを補正する。【選択図】図１４
2014178570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な像担持体と、
前記像担持体に当接して回転する中間転写体と、
前記像担持体を回転駆動させる第１の駆動手段と、
前記中間転写体を回転駆動させる第２の駆動手段と、
前記第１の駆動手段が前記像担持体に対し、前記像担持体に作用する負荷トルクを相殺させるためのアシストトルクを導出するアシストトルク導出手段と、
前記アシストトルク導出手段によって導出されたアシストトルクを補正する補正手段と、
前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第１の駆動手段に対し、前記補正手段によって補正されたアシストトルクを前記像担持体に付与することで、前記像担持体が前記中間転写体によって従動駆動されるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記アシストトルク導出手段は、メイン電源投入直後の所定期間内に前記アシストトルクを導出し、前記補正手段は、プリント動作の開始前に、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体の表面位置を検出する表面位置検知手段と、
を有し、
前記露光手段は、前記表面位置検知手段による前記像担持体の表面位置に同期して前記像担持体表面に前記静電潜像を形成することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記アシストトルク導出手段は、
画像形成時に前記像担持体に加えるアシストトルクを変化させても前記像担持体の表面速度が変化しない領域内の所定のトルクを前記アシストトルクとして導出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記アシストトルク導出手段は、
前記像担持体における前記表面速度が変化しない領域内の中央値を前記アシストトルクとして導出することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記アシストトルク補正手段は、
前記像担持体の駆動開始タイミングを、前記中間転写体の駆動開始タイミングよりも所定時間早くし、前記像担持体が回転駆動を開始した直後、前記アシストトルクによる駆動力のみによって回転する回転速度の検出値に基づいて、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記所定時間は、前記像担持体が、前記アシストトルクのみによって回転する際の、一定回転速度に到達した後、前記像担持体が少なくとも一回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記アシストトルク補正手段は、
前記像担持体の駆動停止タイミングを、前記中間転写体の駆動停止タイミングよりも所定時間遅くし、前記中間転写体が回転駆動を停止した後、前記像担持体が前記アシストトルクによる駆動力のみによって回転する際の回転速度の検出値に基づいて、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記所定時間は、前記中間転写体の駆動停止タイミングから、前記像担持体が、前記中間転写体により回転方向に駆動力を受けなくなってから、前記像担持体が少なくとも一回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体の回転速度は、前記所定期間内に所定の間隔でサンプリングした値の平均値から導出されることを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に当接して回転する像担持体と、
前記中間転写体を回転駆動させる第２の駆動手段と、
前記像担持体を回転駆動させる第１の駆動手段と、
前記第２の駆動手段が前記中間転写体に対し、前記中間転写体に作用する負荷トルクを相殺させるためのアシストトルクを導出するアシストトルク導出手段と、
前記アシストトルク導出手段によって導出されたアシストトルクを補正する補正手段と、
前記第２の駆動手段及び前記第１の駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第２の駆動手段に対し、前記補正手段によって補正されたアシストトルクを前記中間転写体に付与することで、前記中間転写体が前記像担持体によって従動駆動されるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記アシストトルク導出手段は、メイン電源投入直後の所定期間内に前記アシストトルクを導出し、前記補正手段は、プリント動作の開始前に、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体の表面位置を検出する表面位置検知手段と、
を有し、
前記露光手段は、前記表面位置検知手段による前記像担持体の表面位置に同期して前記像担持体表面に前記静電潜像を形成することを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記アシストトルク導出手段は、
画像形成時に前記像担持体に加えるアシストトルクを変化させても前記像担持体の表面速度が変化しない領域内の所定のトルクを前記アシストトルクとして導出することを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記アシストトルク導出手段は、
前記像担持体における前記表面速度が変化しない領域内の中央値を前記アシストトルクとして導出することを特徴とする請求項１４記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記アシストトルク補正手段は、
前記中間転写体の駆動開始タイミングを、前記像担持体の駆動開始タイミングよりも所定時間早くし、前記中間転写体が回転駆動を開始した直後、前記アシストトルクによる駆動力のみによって回転する回転速度の検出値に基づいて、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１１乃至１５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記所定時間は、前記中間転写体が、前記アシストトルクのみによって回転する際の、一定回転速度に到達した後、前記中間転写体が少なくとも一回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記アシストトルク補正手段は、
前記中間転写体の駆動停止タイミングを、前記像担持体の駆動停止タイミングよりも所定時間遅くし、前記像担持体が回転駆動を停止した後、前記中間転写体が前記アシストトルクによる駆動力のみによって回転する際の回転速度の検出値に基づいて、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１１乃至１５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記所定時間は、前記像担持体の駆動停止タイミングから、前記中間転写体が、前記像担持体により回転方向に駆動力を受けなくなってから、前記中間転写体が少なくとも一回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記中間転写体の回転速度は、前記所定期間内に所定の間隔でサンプリングした値の平均値から導出されることを特徴とする請求項１６乃至１９の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記アシストトルクを出荷時に求めて記録しておくＲＯＭと、
出荷後に導出した前記アシストトルクを記録するＲＡＭを備え、
前記補正手段は、前記ＲＡＭに前記アシストトルクが記録されていない場合は、前記ＲＯＭに記録された前記アシストトルクを用いて前記補正を行うことを特徴とする請求項１乃至２０の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段は、それぞれ低イナーシャタイプのＤＣモータであることを特徴とする請求項１乃至２１の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光ドラム及び中間転写ベルトを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、複合機として用いられる電子写真方式の画像形成装置において、トナー像を担持する感光ドラムと、中間転写ベルト（以下、「ＩＴＢ」という。）には、表面速度が定速になるように駆動することが求められている。その第１の理由として、感光ドラム上に静電潜像を形成するレーザー露光が、時間同期露光になっている場合、感光ドラムの表面速度が変動すると、レーザー照射位置が本来照射される位置からずれることが挙げられる。また、第２の理由として、感光ドラム上に形成されたトナー画像をＩＴＢに転写する一次転写プロセスで、感光ドラムとＩＴＢの表面速度に交流的な速度差があるとＩＴＢ上に転写されるトナー画像の位置が本来転写されるべき位置から変動することが挙げられる。すなわち、感光ドラムとＩＴＢの表面速度が定速でないと、最終的に記録紙上に形成される画像には、色ずれ（各色間の位置ずれ）や周期的な位置ずれであるバンディングと呼ばれるような画像不良が発生するという問題がある。
【０００３】
このため、感光ドラム及びＩＴＢの駆動は、各種速度検知センサを用いて駆動源であるモータを速度フィードバック制御することによって、高精度な定速性が確保されている。なお、モータとしては、安価、静音、高効率である点から、ブラシレスＤＣモータ（以下、「ＢＬＤＣモータ」という。）が多用されている。そして最近では、ＢＬＤＣモータを用いた速度フィードバック制御として、ドラム軸上にロータリーエンコーダを配置し、ドラム軸の回転速度を定速にするようモータを制御する方法が多用されている。
【０００４】
しかし、上記速度フィードバック制御は、ドラム軸の回転速度は検知しているものの、感光ドラムの表面速度は検知していないために、ドラム軸の偏心、ドラム径の精度不良等に起因してドラムの表面速度が定速にならないという問題がある。ＩＴＢにおいても、同様であり、ＩＴＢを駆動しているＩＴＢ駆動ローラ軸の偏心、ローラ径の精度不良、ＩＴＢの厚みムラ等に起因して同様の問題が発生している。
【０００５】
一方、画像不良が生じる原因としては、感光ドラムとＩＴＢの転写面での摩擦による相互干渉が上げられる。すなわち、感光ドラム及びＩＴＢのどちらか一方に生じている速度変動の影響が他方に伝達する問題がある。その他にも、ＩＴＢ上に担持されているトナー画像を記録紙上に二次転写する際に、記録紙が厚紙である場合、ＩＴＢ上に突発的な負荷変動が生じることによって高周波の速度変動が発生し、この速度変動が、一次転写における位置ずれの原因となっている。このように、画像不良が生じる原因は多岐に渡っており、全てを解決することは非常に困難である。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載されているように、画像胴（感光ドラム相当）を画像転写胴（ＩＴＢ相当）で摩擦により従動駆動するような技術が開発された。この技術によれば、以下のようなメリットがある。すなわち、第１に、感光ドラム上の画像がＩＴＢ上の画像となるので、感光ドラム上の位置基準で画像を形成すれば、感光ドラムの回転ムラの影響は削除される。また、第２に、ＩＴＢの二次転写部への記録紙突入時のショック等により、ＩＴＢの速度変動が生じても、感光ドラム上の画像とＩＴＢ上の画像の整合性が確保されるので、一次転写における画像不良が発生し難いというメリットがある。但し、このように画像胴を画像転写胴により摩擦で動かす駆動方法は、接触部における摩擦力を大きくしなければならず、トナーの転写性に多大な影響を与える。その結果、画像形成装置を構成するトナーの種類、転写プロセス仕様等によっては、必ずしも実用性の高い技術ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３３７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されているように、摩擦によって感光ドラムをＩＴＢで従動駆動させるためには、一次転写部の転写圧を大きくしなければならない。ここで、一次転写部の転写圧を大きくする理由は、画像形成プロセスにおいて、感光ドラムが回転駆動している際、感光ドラム上に発生している負荷トルクに相当する回転トルクを感光ドラムとＩＴＢの接触面での摩擦力によって発生させる必要があるためである。
【０００９】
しかし、転写圧を大きくすると、感光ドラム及びＩＴＢに生じる負荷量が増加し、モータのトルク量が増大する。また、トナーの転写性に影響を与えることにもなる。一方、転写圧を大きくしないで、感光ドラムの表面速度とＩＴＢの表面速度が一致するように駆動させるためには、感光ドラムとＩＴＢの接触面での摩擦力が担う力を小さくしてやる必要がある。具体的には、感光ドラムの回転軸に回転力を与える駆動源を別途用意する必要がある。駆動源としては、例えばＢＬＤＣモータが挙げられる。この場合、ＢＬＤＣモータが発生するトルクは、感光ドラムが、所定の目標速度で回転している場合において、一次転写部における摩擦トルク以外の負荷トルクに相当するトルクである。なお、目標速度は、記録紙の生産速度、例えば、５０ｐｐｍに相当するものである。これにより、摩擦力が担う力は、感光ドラム又はＩＴＢの交流的な速度変動成分による加速力に対するもののみとすることができる。
【００１０】
但し、このような駆動方法を採用する場合、感光ドラムが、所定の目標速度で回転している際に発生する負荷トルクを正確に測定することが求められる。そして、負荷トルクが、常時同一であることが理想的であるが、実際には、感光ドラム表面の経年劣化や、クリーナブレードの経年劣化、感光ドラムの周囲温度、湿度の変化等による影響で同一にはならない。そのため、感光ドラムの駆動源であるモータが発生すべき適切なトルクをその都度変更、調整する必要があり、その結果、負荷トルクの測定をこまめにして調整モードを頻繁に用意する必要が生じるので、生産性が低下するという問題が発生する。
【００１１】
本発明は、生産性を低下させることなく、色ずれ等の画像不良の発生を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回転可能な像担持体と、前記像担持体に当接して回転する中間転写体と、前記像担持体を回転駆動させる第１の駆動手段と、前記中間転写体を回転駆動させる第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段が前記像担持体に対し、前記像担持体に作用する負荷トルクを相殺させるためのアシストトルクを導出するアシストトルク導出手段と、前記アシストトルク導出手段によって導出されたアシストトルクを補正する補正手段と、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第１の駆動手段に対し、前記補正後のアシストトルクを前記像担持体に付与することで、前記像担持体が前記中間転写体により従動駆動されるように制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、回転可能な中間転写体と、前記中間転写体に当接して回転する像担持体と、前記中間転写体を回転駆動させる第２の駆動手段と、前記像担持体を回転駆動させる第１の駆動手段と、前記第２の駆動手段が前記中間転写体に対し、前記中間転写体に作用する負荷トルクを相殺させるためのアシストトルクを導出するアシストトルク導出手段と、前記アシストトルク導出手段によって導出されたアシストトルクを補正する補正手段と、前記第２の駆動手段及び前記第１の駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第２の駆動手段に対し、前記補正手段によって補正されたアシストトルクを前記中間転写体に付与することで、前記中間転写体が前記像担持体によって従動駆動されるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像形成装置のメイン電源をＯＮした直後の調整モード中でなく、プリント処理を開始した後、感光ドラム１００に作用させるアシストトルクを最適アシストトルクに補正する。これによって、調整モードを頻繁に用意することなく最適アシストトルクを付与することができるので、感光ドラムとＩＴＢとの表面速度差をなくし、生産性を低下させることなく、色ずれ等の画像不良の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１における感光ドラムの駆動構成を示す図である。
【図３】図１における中間転写ベルト（ＩＴＢ）の駆動構成を示す図である。
【図４】図２及び図３における制御器の内部構成を示す図である。
【図５】図１における感光ドラムが中間転写ベルトに従動して回転する従動駆動システムを説明するための図である。
【図６】図５における感光ドラム上に生じる負荷トルク及び感光ドラムと中間転写ベルトの接触面に生じる摩擦トルクを説明するための図である。
【図７】図６における感光ドラムに生じる負荷トルクの経時変化を示す図である。
【図８】図６における感光ドラムに生じる負荷トルクがアシストトルクで相殺された状態を示す図である。
【図９】図６の感光ドラムにおける加速トルクと変動トルク成分の和と、摩擦トルクとの関係を経時的に示した図である。
【図１０】プリント時において、感光ドラムを回転させる際のトルク指令値と感光ドラムの表面速度との関係を示す図であり、図１０（ａ）は、適切なアシストトルクを導出した場合の従動駆動状態を示す図である。図１０（ｂ）は、不適切なアシストトルクを導出した場合の従動駆動状態を示す図であり、図１０（ｃ）は、トルク変動が対称でない場合の従動駆動状態を示す図である。
【図１１】感光ドラムとＩＴＢの駆動開始から画像形成期間を経て、駆動停止に至るまでの回転速度を示した図である。図１１（ａ）は、トルク指令値５２４で起動させた際の挙動を示したものであり、図１１（ｂ）は、最適なアシストトルクの導出方法により導出したトルク指令値５２２により、起動させた際の挙動を示したものである。また、図１１（ｃ）は、トルク指令値５２５で起動させた際の挙動を示したものである。
【図１２Ａ】図１の画像形成装置における感光ドラムの表面速度導出処理を説明するための図であり、図１２（ａ）は、表面速度導出処理の手順を示すフローチャート、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のステップＳ１１３１で実行されるＤｕｔｙ比ＵＰ測定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】図１の画像形成装置における感光ドラムの表面速度導出処理を説明するための図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）のステップＳ１１５１で実行されるＤｕｔｙ比ＤＯＷＮ測定処理の手順を示すフローチャート、図１２（ｄ）は、図１２（ａ）のステップＳ１１８１で実行される所定のプロセス速度における表面速度（ωＳ）導出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】Ｄｕｔｙ比ＵＰ処理（ａ）及びＤｕｔｙ比ＤＯＷＮ処理（ｂ）を説明するための図である。
【図１４】図１の画像形成装置を用いたプリント処理を説明するための図であり、図１４（ａ）は、プリント処理の手順を示すフローチャート、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のステップＳ２１４１で実行されるアシストトルク補正値導出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１５】感光ドラムの表面と、該表面の位置を検出する表面位置検知部との位置関係を示す模試図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置２００は、電子写真方式のカラーデジタル複写機である。なお、画像形成装置２００は、複写機の他、複合機又はファクシミリであってもよく、また、カラーの他、白黒のデジタル複写機、複合機又はファクシミリであってもよい。
【００１８】
図１において、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する感光ドラム１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ及び１００Ｋをそれぞれ備える複数、例えば４つの画像形成ユニットが略水平方向に沿って配列されている。像担持体としての感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋは回転可能であり、それぞれ図１中、矢線Ａ方向へ回転する。
【００１９】
画像形成ユニットは、それぞれ対応する感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの他、１次帯電装置１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ，１０５Ｋ、露光装置１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋ、及び現像装置１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋを備えている。現像装置１０２Ｙ〜１０２Ｋは、それぞれ対応する現像スリーブ１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋを備えている。また、画像形成ユニットは、感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋにそれぞれ対応するクリーナ１０４Ｙ、１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋ及び感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面位置を検知する表面位置検知手段１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ、１０６Ｋを備えている。
【００２０】
一次帯電装置１０５Ｙ〜１０５Ｋは、それぞれ対応する感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面を一様に帯電する。また、露光装置１０１Ｙ〜１０１Ｋは、それぞれ帯電された感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面を、画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する。
【００２１】
現像装置１０２Ｙ〜１０２Ｋは、それぞれ対応する有彩色トナーを内包する現像スリーブ１０３Ｙ〜１０３Ｋを用いて対応する感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。
【００２２】
各感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋに対向してそれぞれ一次転写ローラ１０７Ｙ，１０７Ｍ，１０７Ｃ，１０７Ｋが配置されている。感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋと一次転写ローラ１０７Ｙ〜１０７Ｋとの間を搬送されるように、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト（ＩＴＢ）１０８が張架されている。
【００２３】
ＩＴＢ１０８は、複数の張架ローラ１１０〜１１２によって張架されており、感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面にそれぞれ当接するように回動する。ＩＴＢ１０８は、図１中、矢印Ｂ方向へ回動する。感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面に形成された各色のトナー像は、順次ＩＴＢ１０８上に転写、重畳されてカラー画像を形成する。
【００２４】
張架ローラ１１０は、ＩＴＢ１０８を駆動する駆動ローラであり、ＩＴＢ１０８の張力を一定に制御するテンションローラとしても機能する。張架ローラ１１１は、対向する二次転写外ローラ１１３との当接部にニップ部を形成する二次転写内ローラである。
【００２５】
ＩＴＢ１０８上のトナー画像は内外の二次転写ローラの作用によって用紙Ｐに転写され、トナー像が転写された用紙Ｐは、後流の定着装置１１４に搬入され、該定着装置１１４によってトナー像が用紙Ｐに定着され、その後、装置外に排出される。一方、二次転写後のＩＴＢ１０８は、クリーニング装置１０９によって転写残トナーや紙粉等がクリーニングされ、繰り返し画像形成工程に適用される。
【００２６】
図２は、図１における感光ドラムの駆動構成を示す図であり、感光ドラム１００を駆動するための電気的、機械的な構成が示されている。
【００２７】
図２においては、感光ドラム１００は、カップリング５２を介してドラム軸５０と機械的に接続されている。ドラム軸５０には、減速ギヤ５１ａを介してモータ軸ギヤ３２ａが係合しており、また、ドラム軸５０の回転速度を検知するためのロータリーエンコーダ４０ａが設けられている。感光ドラム１００を駆動する第１の駆動源としてのＢＬＤＣモータ３０ａからの駆動力は、モータ軸ギヤ３２ａと減速ギヤ５１ａの噛み合いによりドラム軸５０へ伝達される。また、感光ドラム１００の上方には、該感光ドラム１００の表面位置を検出するための表面位置検知手段１０６が設けられている。
【００２８】
制御器２０は、上位ＣＰＵ１０からの指令信号、例えば駆動オン・オフ信号、目標速度信号、レジスタ設定値信号、ＰＷＭ値信号等を、制御信号としてモータドライバＩＣ２４に出力する。なお、ＰＷＭ信号とは、パルス幅変調信号のことであり、信号がハイレベルの区間を信号１周期期間で割ったものをＤｕｔｙ比とし、その大きさはパーセントで表現する。Ｄｕｔｙ比は、ＢＬＤＣモータ３０ａの回転トルクに比例する。以下、詳細は後述するが、感光ドラム１００は、表面速度が目標速度になるように、Ｄｕｔｙ比を調整するという従来よく用いられた速度フィードバック制御は行わない。ここでは、所定の決められたＤｕｔｙ比をモータドライバＩＣ２４に入力することで駆動させる。
【００２９】
モータドライバＩＣ２４は、制御器２０からの制御信号及び回転位置検出部３１ａからの回転位置信号に基づいて、駆動回路２５のＢＬＤＣモータ３０ａに流す相電流の相切り替えと、電流量の調整を行う。ＢＬＤＣモータ３０ａは、モータ軸ギヤ３２ａ及び減速ギヤ５１ａを介してドラム軸５０を回転駆動する。ＢＬＤＣモータ３０ａは、例えば、低イナーシャタイプのブラシレスＤＣモータである。
【００３０】
なお、本実施の形態において、回転速度を検知するためにロータリーエンコーダ４０ａを用いているが、感光ドラム１００の回転速度または、表面速度を検知できるものであれば、特にこれに限定されるものではない。
【００３１】
一方、図３は、図１における中間転写ベルト（ＩＴＢ）の駆動構成を示す図であり、ＩＴＢ１０８を駆動するための電気的、機械的な構成が示されている。
【００３２】
図３において、ＩＴＢ１０８は、該ＩＴＢ１０８の内側に当接するよう設置されたＩＴＢ駆動ローラ１１０を回転駆動することによって駆動する。ＩＴＢ駆動ローラ１１０のローラ軸７０には、減速ギヤ５１ｂを介してモータ軸ギヤ３２ｂが係合しており、また、ＩＴＢ駆動ローラ軸７０の回転速度を検知するためのロータリーエンコーダ４０ｂが設けられている。ＩＴＢ１０８を駆動する第２の駆動原であるＢＬＤＣモータ３０ｂからの駆動力は、感光ドラム１００の場合と同じように、モータ軸ギヤ３２ｂと減速ギヤ５１ｂとの噛み合わせによって減速されてＩＴＢ駆動ローラ１１０へ伝達される。ＩＴＢの制御器２０は、上位ＣＰＵ１０からの指令信号、例えば駆動オン・オフ信号、目標速度信号、レジスタ設定値信号、ＰＷＭ値信号等を、制御信号としてモータドライバＩＣ２１に出力する。また、制御器２０は、ロータリーエンコーダ４０の信号に基づいて速度制御のための演算を行う。感光ドラム１００とは異なり、ＩＴＢ１０８は表面速度が目標速度となるように速度フィードバック制御される。なお、電気構成としての表面位置検知部１０６は、ＩＴＢ側には設けられていない。
【００３３】
次に、制御器２０の内部構成について説明する。
【００３４】
図４は、図２及び図３における制御器２０の内部構成を示す図である。図４において、制御器２０は、ＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２２と、ＲＡＭ２３によって主として構成されている。ＣＰＵ２１は、ロータリーエンコーダ４０からの速度検知信号から表面速度を算出する。ＲＯＭ２２には、出荷時に最適なアシストトルク（詳細については、後述する）を導出して、そのＤｕｔｙ比を書き込んでおく。出荷後は、ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２からＤｕｔｙ比を読み取り、モータドライバＩＣ２４にＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比として入力し、ＢＬＤＣモータ３０ａで一定のアシストトルクを出力する。調整によって、最適なアシストトルクを新たに導出した場合、ＲＡＭ２３に、そのＤｕｔｙ比を書き込む。ＲＡＭ２３にＤｕｔｙ比が書き込んであるなら、ＲＯＭ２２からの読み取りは行わない。
【００３５】
このような構成の画像形成装置２００において、装置全体の制御を司る上位ＣＰＵ１０が、例えば、ユーザから用紙Ｐへの作像命令を受けると、感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの回転を開始する。また、ＣＰＵ１０は、一次帯電装置１０５Ｙ〜１０５Ｋ、現像装置１０２Ｙ〜１０２Ｋ、一次転写ローラ１０７Ｙ〜１０７Ｋ、ＩＴＢ駆動ローラ１１０、二次転写内ローラ１１１、定着装置１１４等を起動する。
【００３６】
一次帯電装置１０５Ｙ〜１０５Ｋには、不図示の高圧電源が接続されており、直流電圧又は直流電圧に正弦波電圧を重畳した高電圧が印加される。これにより、一次帯電装置１０５Ｙ〜１０５Ｋがそれぞれ接触している感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面が、高圧電源から与えられる直流電圧と同電位に一様に帯電される。帯電された感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋは、露光装置１０１Ｙ〜１０１Ｋのレーザー照射位置まで回転し、対応する露光装置１０１Ｙ〜１０１Ｋによって画像信号に応じて露光され、静電潜像が形成される。現像装置１０２Ｙ〜１０２Ｋの現像スリーブ１０３Ｙ〜１０３Ｋには、それぞれ不図示の高圧電源によって、直流に矩形波電圧を重畳した高電圧が印加されている。そして、負電荷のトナーが、現像スリーブ１０３Ｙ〜１０３Ｋによって、現像スリーブよりも正電位であり、かつＧＮＤに対して負電位である感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋ上の静電潜像に供給されてトナー像を形成する。４個の感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋ上のトナー像は、対応する一次転写ローラ１０７Ｙ〜１０７ＫによってＩＴＢ１０８に順次転写され、重畳されてカラー画像を形成する。ＩＴＢ１０８上のカラー画像は、二次転写内ローラ１１１及び二次転写外ローラ１１３によって用紙Ｐに転写される。一次転写ローラ１０７Ｙ〜１０７Ｋ、二次転写内ローラ１１１には、トナー像を転写するための直流高圧が不図示の高圧電源から印加されている。
【００３７】
用紙Ｐに転写されたトナー像は、後流の定着装置１１４で圧力と温度が加えられて用紙Ｐに定着され、カラー画像を形成する。感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋ上にそれぞれ残った転写残トナーは、クリーナ１０４Ｙ〜１０４Ｋによって掻き取られて回収される。一方、ＩＴＢ１０８に残った転写残トナー等は、ＩＴＢクリーナ１０９によって掻き取られて回収される。
【００３８】
画像形成装置２００において、感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋを、ＩＴＢ１０８に従動駆動させて、感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面速度とＩＴＢ１０８の表面速度が常時同一になるように制御される。
【００３９】
以下、ＩＴＢ１０８の回転に伴って感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋが回転する従動駆動について任意の感光ドラム１００を用いて説明する。
【００４０】
図５は、図１における感光ドラム１００がＩＴＢに従動して回転する従動駆動システムを説明するための図である。
【００４１】
図５において、画像形成装置２００における感光ドラム１００にＩＴＢ１０８が当接するように配置されており、当接部においてＩＴＢ１０８を介して感光ドラム１００に当接するように一次転写ローラ１０７が配置されて従動駆動部が形成されている。感光ドラム１００に対向して表面位置検知部としての表面位置検知手段１０６が設けられており、また、上位ＣＰＵ１０からの信号を受信するＡＳＩＣ６０、レーザードライバ６１及び露光装置１０１によって、副走査同期露光部が形成されている。
【００４２】
露光装置１０１は、表面位置検知部１０６によって検知された感光ドラム１００の表面位置に同期して露光（副走査同期露光）を行うことによって、感光ドラム１００上に静電潜像を形成するよう制御される。他の感光ドラムにおいても同様である。
【００４３】
なお、露光制御の方法は、時間同期露光が用いられている。この方法では、感光ドラム１００の表面速度が一定であることを前提にしており、仮に一定ではなく速度変動が起きている場合においては、照射された静電潜像が本来照射されるべき位置からずれて画像品質が低下する。しかしながら、本実施の形態では、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８の表面速度が同一であるような駆動状態を実現する。これによって、感光ドラム１００の表面位置に同期させて露光を制御することができ、ＩＴＢ１０８に転写される画像には位置ずれ等の画像不良が発生しないため、画像の品質は向上する。
【００４４】
本実施の形態において、従動駆動とは、ＩＴＢ１０８と感光ドラム１００との間の摩擦力を利用して、ＩＴＢ１０８によって感光ドラム１００を連れ回すことをいう。より正確には、ＩＴＢ１０８によって感光ドラム１００を連れ回すことによって、ＩＴＢ１０８の表面速度と感光ドラム１００の表面速度を常時同一にするように駆動することをいう。
【００４５】
以下、従動駆動、表面位置検知部、副走査同期露光部に関して説明するが、先ず従動駆動に関して詳細に説明する。
【００４６】
従動駆動時、ＩＴＢ１０８は速度フィードバック制御により、一定速度となるように駆動されており、感光ドラム１００は、所定の決められたＤｕｔｙ比によって駆動される。
【００４７】
Ｄｕｔｙ比は、安定して回転させている時のトルクの大きさに対して線形性があり、一意的に決まる。Ｄｕｔｙ比は、印加電圧をＯＮする期間を表しており、モータドライバＩＣはその期間にモータに電流を流すので、Ｄｕｔｙ比と電流は比例するからである。なお、モータドライバＩＣによって異なり、ＯＦＦ期間のものもある。
【００４８】
また、ＢＬＤＣモータやブラシＤＣモータは、電流とトルクの線形性が良好で、Ｄｕｔｙ比とトルクも線形性がある。すなわち、従動駆動は、感光ドラム１００を回転させる所定のトルクを調整することで実現することができ、この所定のトルクを、以後、アシストトルクと定義する。すなわち、アシストトルクとは、上述したように、例えば、感光ドラム１００のドラム軸５０に作用する負荷トルクの一定成分を打ち消すために、ドラム軸５０に付与される回転トルクである。
【００４９】
本実施の形態において、アシストトルクが設計パラメータであり、このパラメータはＤｕｔｙ比によって大きさが変えられる。
【００５０】
以下、従動駆動を実現するための技術的手段に関して説明する。
【００５１】
図６は、図５における感光ドラム１００に生じる負荷トルク及び感光ドラムとＩＴＢの接触面に生じる摩擦トルクを説明するための図である。
【００５２】
図６において、感光ドラム１００における負荷トルクは、画像形成時の回転動作において、クリーナブレード１０４、ドラム軸受部等によって発生する負荷トルクを合算した値であり、摩擦トルクは負荷トルクに含まれない。
【００５３】
図７は、図６の感光ドラムに生じる負荷トルクの経時変化を示す図である。
【００５４】
図７において、負荷トルクは常に一定ではなく、帯電高圧を印加するタイミングや、転写しきれずに残ったトナーがクリーナブレード１０４に突入するタイミングによっても変化する。しかし、このような過渡的な変化成分（以下、「変動トルク成分」という。）は、一定に生じている負荷トルクに対して十分に小さいことが知られている。
【００５５】
また、負荷トルクの定常成分は、摩擦トルクに対して非常に大きいために、摩擦トルクを利用してＩＴＢ１０８により感光ドラム１００を従動駆動させることは通常、困難である。
【００５６】
そこで、本実施の形態においては、負荷トルクの一定成分を打ち消す（相殺する）ように、ＢＬＤＣモータ３０ａにより感光ドラム１００に負荷トルクの定常成分と同等の回転トルクをアシストトルクとして付与させる。
【００５７】
図８は、図６における感光ドラムに生じる負荷トルクがアシストトルクで相殺された状態を示す図である。
【００５８】
図８において、負荷トルクの定常成分は、感光ドラム１００に付与されたアシストトルクによって相殺されており、実質的に変動トルクだけが作用している。
【００５９】
このように、負荷トルクの定常成分をアシストトルクによって相殺することによって、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８の接触面に作用する摩擦トルクに比べて、負荷トルク成分である変動トルクが小さくなる。これによって、感光ドラム１００が、ＩＴＢ１０８の回転速度に同期して従動駆動するようになる。
【００６０】
感光ドラム１００におけるＩＴＢ１０８の速度変動に対する従動性を高めるために、感光ドラム１００のドラム軸５０上のドラムイナーシャと加速度の積で表わされる加速トルクを考慮することが好ましい。
【００６１】
すなわち、感光ドラム１００上の加速トルクと変動トルク成分の和が、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８との間の摩擦トルク以下であれば、感光ドラム１００がＩＴＢ１０８により有効に従動する。
【００６２】
図９は、図６の感光ドラムにおける加速トルクと変動トルク成分の和と、摩擦トルクとの関係を経時的に示した図である。
【００６３】
摩擦トルクは、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８の表面速度が一致していると、静止摩擦係数が支配的となる。摩擦トルクは、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８の表面速度に差が出ないように力が働き、その大きさは変動する。そのとき、表面速度に差を生じさせないように働く最大の摩擦トルクが、最大静止摩擦トルクである。
【００６４】
図９の関係、すなわち、負荷トルクの一定成分を打ち消すアシストトルクをＢＬＤＣモータ３０ａから発生させたときの関係を運動方程式を用いて示すと以下のようになる。
【００６５】
【数１】
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ここで、ＴＦは摩擦トルク、Ｊはドラムイナーシャ、ｄω／ｄｔは感光ドラムの角加速度、ＴＬは負荷トルク、ＴＡＳはアシストトルク、ΔＴＬは変動トルク成分である。
【００６６】
上記（１）式は、摩擦トルク（ＴＦ）が、右辺第一項の加速トルクと右辺第二項の変動トルク成分の合計よりも大きい場合、感光ドラム１００がＩＴＢ１０８に従動することを示している。
【００６７】
すなわち、本実施の形態においては、上述したように、負荷トルク（ＴＬ）の定常成分をアシストトルク（ＴＡＳ）で相殺し、変動トルクΔＴＬを含む負荷トルク成分を無視できる程度に小さくして感光ドラム１００を、ＩＴＢ１０８に従動駆動させる。そして、アシストトルク以外の部分で従動性を高めるためには、上記（２）式より、摩擦トルクを大きくするか、加速トルクを小さくすることが有効であることが分かる。
【００６８】
基本的にΔＴＬを無視できるほど小さくした場合、アシストトルク以外の部分で従動性を高めるためには、上記（２）式より、摩擦トルクを大きくするか、加速トルクを小さくすることが考えられる。
【００６９】
ここで、摩擦トルクは一次転写におけるトナーの転写プロセスと密接に関係があるために変更することは難しいが、加速トルクを下げることは、等価ドラムイナーシャを小さくすることで比較的容易に実現可能である。等価ドラムイナーシャとは、回転する全負荷を、ドラム軸５０上でのイナーシャ成分として表したものである。
【００７０】
ドラム軸５０上に現れるＢＬＤＣモータ３０ａのイナーシャ成分は、減速ギヤ５１ａとモータ軸ギヤ３２ａのギヤ比が大きく影響し、ギヤ比の二乗をモータ軸イナーシャに乗算した値となる。それにより、ＢＬＤＣモータ３０ａのロータイナーシャはドラム軸５０上では感光ドラム１００のイナーシャ成分より遥かに大きくなってしまうことがある。そこで、本実施の形態においては、ＢＬＤＣモータ３０ａとしてインナーロータタイプの低イナーシャタイプを使用している。これによって、アシストトルクを加えて感光ドラム軸上の等価負荷トルクの一定成分を打ち消し、かつ、低イナーシャ成分のモータを選定することで、摩擦トルクにより感光ドラム１００をＩＴＢ１０８により有効に従動させる上での従動領域を広げることができる。なお、本実施の形態では、ＢＬＤＣモータ３０ａをアシストトルク発生源としているが、一定のトルクを発生できるものであるならば、特にＢＬＤＣモータに限定されるものではない。
【００７１】
ところで、上記運動方程式（１）式、（２）式に基づいてアシストトルクを求める方法には以下のような問題がある。
【００７２】
すなわち、アシストトルクは、負荷トルクと等価であり、負荷トルクを測定すれば必要なアシストトルクが求まる。しかしながら、測定状態が実際のプリント動作状態と異なるために、測定誤差が生じ易い。負荷トルクは、感光ドラム１００をＩＴＢ１０８の表面速度と同じになるように駆動し、そのときのモータで発生させているトルクである。実際のプリント動作は、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８は当接した状態であるが、測定は離間した状態で行わないと、負荷トルクと摩擦トルクが区別できない。このため、測定は感光ドラム１００とＩＴＢ１０８を離間して行われる。このとき、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８の表面速度に定常的な差があると、両者が当接するプリント時には、定常的に摩擦トルクが発生する状態になる。この場合、従動が外れやすくなるおそれがある。なお、定常的な速度差は、感光ドラム１００の径の誤差、ＩＴＢ駆動ローラ１０７の径の誤差、ＩＴＢ１０８のベルト厚みの誤差等に起因して発生する。
【００７３】
安定した従動制御を実現するための最適なアシストトルクは、感光ドラム１００のあらゆるトルク変動に対して、最大静止摩擦トルクの正負の範囲（以下、「従動領域」という。）に収まるようなトルク指令値である。
【００７４】
以下に、最適なアシストトルクを求める方法について説明する。
【００７５】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、プリント時において、感光ドラムを回転させる際のトルク指令値と感光ドラムの表面速度との関係を示す図であり、図１０（ａ）は、適切なアシストトルクを導出した場合の従動駆動状態を示す図である。図１０（ｂ）は、不適切なアシストトルクを導出した場合の従動駆動状態を示す図であり、図１０（ｃ）は、トルク変動が対称でない場合の従動駆動状態を示す図である。
【００７６】
図１０（ａ）において、プリント時に、その都度所定のアシストトルクとなるトルク指令値を与え、そのときの表面速度５１１の平均値がプロットされている。通常、感光ドラム１００に与えるトルク指令値を増やせば、当然ながら表面速度５１１は増加していく。しかし、トルク指令値を増加させても表面速度５１１に変化のない領域５０５が存在する。この領域が従動領域５０５である。このとき、従動領域５０５の最小のトルク指令値５２４と最大のトルク指令値５２５が、最大静止摩擦トルクである。
【００７７】
また、トルク指令値５２２は、最大静止摩擦トルクを正負に二分するポイントであり、摩擦トルクが０となるポイントである。つまり、摩擦トルクの大きさは、摩擦トルクが０であるトルク指令値５２２を中心としてトルク指令値５２４又は５２５に近づくにつれて大きくなる。さらに、トルク指令値５２４、５２５に挟まれた従動領域５０５から外れると、非従動領域５０６となり、動摩擦係数が支配的となり、摩擦トルクは低下する。従って、トルク指令値に対して、感光ドラム１００の表面速度が変化し始める値５２４、５２５の中央値が最適なアシストトルクとなる。但し、トルク変動が正負非対称である図１０（ｃ）のような場合もあるため、最適なアシストトルクは、従動領域内の中央値とは限らない。
【００７８】
ここで、アシストトルクが適切に求められなかった場合は、図１０（ｂ）に示すようになる。すなわち、図１０（ｂ）において、アシストトルク５２５は、従動領域５０５の範囲内であるが、従動領域５０５から外れることもある。さらに、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８が離間した測定時には見えてこなかった１次転写の高圧による影響等より、トルク変動が想定より大きくなり、従動領域５０５から外れてしまうこともある。この場合、感光ドラム１００の表面速度に速度変動５７１として表れ、色ずれやバンディングが目立つようになる。
【００７９】
以上、説明したアシストトルクの導出方法は、トルク変動が対称であると仮定した場合であり、また、上記方法により導出されたアシストトルクは、負荷トルクの値が一定である状態に適合する方法である。このような場合は、例えば、画像形成装置のメイン電源投入直後に行う調整モードで、一度アシストトルクを導出すれば、問題を生じることはない。なお、一般に画像形成装置は、メイン電源がオンされると、最初に調整モードと呼ばれる状態になる。調整モードでは、定着器１１４の定着ローラの温度調整、主走査傾き補正、色間補正等が行われる。そして、調整モードが終了して初めてプリント動作が可能な状態になる。
【００８０】
しかし、負荷トルクは、感光ドラム１００に当接しているクリーナブレード１０４におけるトナーの載り量や、感光ドラム１００の周囲温度、湿度や、感光ドラム１００表面の経年劣化等によって変動する。このため、上記アシストトルク導出方法によって対応するためには、頻繁に適切なアシストトルクを導出しなければならず、これでは、調整モード状態を増加させることにもなり、生産性を低下させる原因となる。
【００８１】
そこで、本実施の形態では、上記方法によるアシストトルク導出方法の適用タイミングを、メイン電源を投入した直後の調整モード内における所定期間内に限定し、現実の画像形成操作の開始前に、適時、アシストトルクの大きさを、最適値に補正することにした。
【００８２】
すなわち、本発明者は、感光ドラム１００の駆動開始タイミングを、ＩＴＢ１０８の駆動開始タイミングに対して所定時間早く、すなわち、ΔＴ５３１だけ早く駆動開始させ、駆動開始時から画像形成プロセスを経て駆動停止時に至るまでの動作を詳細に検証した。その結果、トルク変動の大きさが対称である場合のトルク指令値（図１０（ａ））と、感光ドラム１００の駆動開始後のΔＴ５３１の間において、感光ドラムが安定する速度（以下、「ドラム起動速度５２６」という。）には相関があることがわかった。
【００８３】
図１１は、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８の駆動開始から画像形成期間５３２を経て、駆動停止に至るまでの回転速度を示した図であり、図１１（ａ）は、トルク指令値５２４（図１０参照）で感光ドラムを起動させた際の挙動を示す。また、図１１（ｂ）は、最適なアシストトルクの導出方法により導出したトルク指令値５２２（図１０参照）で感光ドラムを起動させた際の挙動を示したものである。また、図１１（ｃ）は、トルク指令値５２５（図１０参照）で感光ドラムを起動させた際の挙動を示したものである。
【００８４】
図１０において、どのトルク指令値においても、ドラム起動時間５２９とＩＴＢ起動時間５３０の間には、ΔＴ５３１が設けられている。ΔＴ５３１は、例えば、感光ドラム１００が、アシストトルクのみによって回転する際の、一定回転速度に到達した後、一回転する時間よりも長く設定される。
【００８５】
そして、ドラム起動開始直後は、感光ドラム１００は、ＩＴＢ１０８から回転方向に駆動力を受けていない。このΔＴ５３１内において、感光ドラム１００の回転速度（以下、「ドラム回転速度５２７」という。）は、ＩＴＢ１０８の回転速度（以下、「ＩＴＢ回転速度５２８」という。）が、ドラム回転速度５２７よりも速くなった際に、ＩＴＢ１０８から駆動力を受けて、一定回転速度である目標速度５２３に向けて加速される。なお、図１１（ａ）から、画像形成期間５３２におけるドラム回転速度５２７と、画像形成期間前までのドラム回転速度５２７が異なっている。これは、画像形成区間５３２では、トナー転写プロセスや、クリーナブレード１０４上にトナーが入ることによる負荷トルクの低下のためである。そして、画像形成期間５３２を終えると、再び負荷トルクの大きさが変化し、ドラム回転速度５２７が低下していく。
【００８６】
図１１（ａ）〜（ｃ）において、ドラム起動速度５２６の大きさは、アシストトルクの大きさに比例している。これは、モータの回転速度が、トルクの大きさに比例しているためである。そして、当然最適なアシストトルクであるトルク指令値５２２におけるドラム起動速度５２６も一意的に決まるものである。つまり、トルク指令値５２２と、ドラム起動速度５２６は一対一の関係になっている。従って、この関係を利用して、感光ドラム１００上における負荷トルクの一定値（ＤＣ成分）が変化した際のアシストルクの最適値を調整する。
【００８７】
すなわち、感光ドラム１００をトルク指令値５２２で起動させたとしても、プリントジョブを繰り返し行うことで、例えば、負荷トルクが大きくなった場合、ドラム起動速度が遅くなることがある。これは、アシストトルクを５２４で起動させた際の図１１（ａ）で示した挙動と同様の挙動となる。つまり、負荷トルクが大きくなる前におけるトルク指令値は、最適なアシストトルクである５２２であったが、負荷トルクが大きくなったことにより、最適なアシストトルクがより大きな値に変化したためにドラム起動速度が遅くなる。このことは、ドラム起動速度５２６を検出することによって、この検出値に基づいて最適なアシストトルク５２２に補正可能であることを示している。
【００８８】
そこで、本実施の形態では、ドラム起動速度に基づいてトルク指令値を最適なものに補正する。すなわち、下記（３）式及び（４）式によって、所定の補正係数を算出し、該算出した補正係数をトルク指令値に乗算することによって、補正後のトルク指令値を導出する。
【００８９】
Ｄ＝ωＢ／ωs                          （３）
Ｄｕｔｙ＿Ｃ＝Ｄ×Ｄｕｔｙ＿Ｄ        （４）
ここで、Ｄは補正係数、ωＢは負荷トルクが変化する前に、補正前アシストトルクで駆動開始した際のドラム起動速度、ωＳは負荷トルクが変化した後に、補正前アシストトルクで駆動開始した際のドラム起動速度である。また、Ｄｕｔｙ＿Ｃは、補正後アシストトルクに対応するＤｕｔｙ比、Ｄｕｔｙ＿Ｄは、補正前アシストトルクに対応するＤｕｔｙ比である。
【００９０】
ドラム起動速度５２６より、補正されたアシストトルク（以下、「Ｄｕｔｙ＿Ｃ」という。）は、画像形成期間５３２になる前までに、アシストトルクとして制御器２０からモータドライバＩＣ２４に出力することで、画像形成期間５３２におけるトルク指令値として最適な値にすることが可能となる。
【００９１】
このようなアシストトルクの補正は、ドラム起動速度５２６が変動した際、適時実行される。なお、上記のアシストトルクの補正演算は、一例であって、これに限定されるものではない。
【００９２】
以下に、感光ドラム１００ｍの表面速度を導出し、導出した表面速度を用いてアシストトルクを最適なアシストトルクに補正し、補正後のアシストトルクを用いて画像を形成する具体的フローについて説明する。
【００９３】
図１２Ａは、図１の画像形成装置における感光ドラムの表面速度処理を説明するための図である。図１２（ａ）は、表面速度導出処理の手順を示すフローチャート、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のステップＳ１１３１で実行されるＤｕｔｙ比ＵＰ測定処理の手順を示すフローチャートである。また、図１２Ｂは、図１の画像形成装置における感光ドラムの表面速度処理を説明するための図である。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）のステップＳ１１５１で実行されるＤｕｔｙ比ＤＯＷＮ測定処理の手順を示すフローチャートである。図１２（ｄ）は、図１２（ａ）のステップＳ１１８１で実行される所定のプロセス速度における表面速度（ωＳ）導出処理の手順を示すフローチャートである。
【００９４】
表面速度導出処理は、上位ＣＰＵ１０の指令を受けた制御器２０のＣＰＵ２１が、例えばＲＯＭ２２に格納された表面速度導出プログラムである表面速度導出手順に従って実行する。
【００９５】
図１２（ａ）において、表面速度導出処理が開始されると、まず、ＣＰＵ２１は、上位ＣＰＵ１０から表面速度導出指令信号を受信する（ステップＳ１１１１）。次いで、ＣＰＵ２１は、プロセス速度を選択する（ステップＳ１１２１）。一般的に画像形成装置は、厚紙にも対応できるように、複数のプロセス速度を備えている。従って、アシストトルクを、各プロセス速度に応じて導出する必要がある。
【００９６】
次いで、ＣＰＵ２１は、後述する図１２（ｂ）のＤｕｔｙ比ＵＰ測定処理を開始する（ステップＳ１１３１）。すなわち、従動領域からＤｕｔｙ比を増加させた場合の感光ドラム１００の表面速度の平均値を測定する。このシーケンスによって、図１３（ａ）に示すような正の最大静止摩擦トルク５２５となるＤｕｔｙ比Ｔ２を導出する。
【００９７】
次いで、ＣＰＵ２１は、Ｄｕｔｙ比ＵＰ測定処理で求めたＤｕｔｙ比をＴ２としてＲＡＭ２３に記録する（ステップＳ１１４１）。
【００９８】
次いで、ＣＰＵ２１は、後述する図１２（ｃ）のＤｕｔｙ比ＤＯＷＮ測定処理を開始する（ステップＳ１１５１）。このシーケンスによって、図１３（ａ）に示すような負の最大静止摩擦トルクとなるＤｕｔｙ比Ｔ１を導出する。次いで、ＣＰＵ２１は、Ｄｕｔｙ比ＤＯＷＮ測定処理で求めたＤｕｔｙ比をＴ１としてＲＡＭ２３に記録する（ステップＳ１１６１）。
【００９９】
次いで、ＣＰＵ２１は、図１３（ｂ）に示すように、Ｔ１とＴ２間の中央値（Ｔ１＋Ｔ２）／２を新たな設定Ｄｕｔｙ比として、ＲＡＭ２３に記録する（ステップＳ１１７１）。なおステップＳ１１７１におけるアシストトルクは、上述したように作像時のトルク変動の平均値が最適なアシストトルクであり、中央値とは限らない。例えば、０より大きい重み係数αを乗じて、（αＴ１＋Ｔ２）／２または（Ｔ１＋αＴ２）／２のようになる。
【０１００】
新たなＤｕｔｙ比を記録した後、ＣＰＵ２１は、後述する図１２（ｄ）の当該プロセス速度である所定のプロセス速度におけるωｓ導出処理を開始する（ステップＳ１１８１）。
【０１０１】
次いで、ＣＰＵ２１は、その他プロセス速度においても、ステップＳ１１１１〜ステップＳ１１８１の処理を繰り返し（ステップＳ１１９１）、その後、アシストトルク導出処理を終了する。
【０１０２】
図１２（ａ）の処理によれば、Ｄｕｔｙ比ＵＰ測定処理とＤｕｔｙ比ＤＯＷＮ測定処理とで求めたＤｕｔｙ比の平均値に基づいて感光ドラム１００の表面速度を求めるので、装置構成の経時変化等を加味したより正確な表面速度を導出することができる。
【０１０３】
ここで、Ｄｕｔｙ比ＵＰ測定処理、Ｄｕｔｙ比ＤＯＷＮ測定処理及び所定のプロセス速度におけるωｓ導出処理について説明する。
【０１０４】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のステップＳ１１３１で実行されるＤｕｔｙ比ＵＰ測定処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０５】
図１２（ｂ）において、ＣＰＵ２１は、まず、ＲＡＭ２３又はＲＯＭ２２から読み取った固定Ｄｕｔｙ比を、モータドライバＩＣ２４に入力し、ＢＬＤＣモータ３０を駆動させる（ステップＳ３１１１）。このとき、ＩＴＢ１０８は速度制御により、ＩＴＢ１０８の表面速度が、設定したプロセス速度となるように速度制御されており、アシストトルク導出期間中はこの状態を保持している。
【０１０６】
次いで、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の表面速度が安定する所定の期間、例えば、０．２秒待機する（ステップＳ３１２１）。次いで、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の表面速度を所定の間隔、例えば、１０ミリ秒毎に１０点サンプリングし、平均値を求める（ステップＳ３１３１）。次いで、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の表面速度の平均値が目標速度である速度設定値の、例えば、１０３％よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ３１４１）。このとき、目標速度を実際のＩＴＢ１０８の表面速度の平均値としてもよい。ステップＳ３１４１における判別の結果、１０３％よりも大きくない（ステップＳ３１４１で「ＮＯ」の）場合、ＣＰＵ２１は、現在のＤｕｔｙ比に＋１％加算したものを新たな設定Ｄｕｔｙ比とする。この新たな設定Ｄｕｔｙ比をモータドライバＩＣ２４に入力し、新たに設定したアシストトルクとして反映させる（ステップＳ３１５１）。その後、ＣＰＵ２１は、処理をＳ３１２１に戻し、以下同様の処理を繰り返す。
【０１０７】
一方、ステップＳ３１４１における判別の結果、１０３％よりも大きい（ステップＳ３１４１で「ＹＥＳ」）の場合、ＣＰＵ２１は、処理をステップＳ１１３１のシーケンスから抜け出させ、図１２（ａ）のステップＳ１１４１に移行させる。
【０１０８】
また、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）のステップＳ１１５１で実行されるＤｕｔｙ比ＤＯＷＮ測定処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０９】
図１２（ｃ）において、ＣＰＵ２１は、まず、ＲＡＭ２３又はＲＯＭ２２から読み取ったＤｕｔｙ比を、モータドライバＩＣ２４に入力し、ＢＬＤＣモータ３０ａを駆動させる（ステップＳ３６１１）。このとき、ＩＴＢ１０８は速度制御により、ＩＴＢ１０８の表面速度が、設定したプロセス速度となるように速度制御されており、アシストトルク導出期間中はこの状態を保持している。
【０１１０】
次いで、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の表面速度が安定する所定の期間、例えば、０．２秒待機する（ステップＳ３６２１）。次いで、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の表面速度を所定の間隔、例えば、１０ミリ秒毎に１０点サンプリングし、平均値を求める（ステップＳ３６３１）。次いで、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の表面速度の平均値が目標速度である速度設定値の、例えば９７（１００−３）％よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ３６４１）。このとき、目標速度を実際のＩＴＢ１０８の表面速度の平均値としてもよい。ステップＳ３６４１における判別の結果、９７％よりも小さくない場合、すなわち、９７％と同じかそれよりも大きい（ステップＳ３６４１で「ＮＯ」の）場合、ＣＰＵ２１は、現在のＤｕｔｙ比に１％減算したものを新たなＤｕｔｙ比として設定する。次いで、ＣＰＵ２１は、設定した新たなＤｕｔｙ比をモータドライバＩＣ２４に入力し、新たに設定したアシストトルクとして反映させ（ステップＳ３６５１）、その後、処理をステップＳ３６２１に戻し、以下同様の処理を繰り返す。
【０１１１】
一方、ステップＳ３６４１の判別の結果、９７％よりも小さい（ステップＳ３６４１で「ＹＥＳ」の）場合、ＣＰＵ２１は、処理をステップＳ１１５１のシーケンスから抜け出させ、図１２（ａ）のステップＳ１１６１に移行させる。
【０１１２】
一方、図１２（ｄ）は、図１２（ａ）のステップＳ１１８１で実行される所定のプロセス速度におけるωｓ導出処理の手順を示すフローチャートである。
【０１１３】
図１２（ｄ）において、ＣＰＵ２１は、Ｓ１１７１で導出されたＤｕｔｙ比で感光ドラム１００の駆動を開始する（ステップ。Ｓ１１８１Ａ）。次いで、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の速度が安定する所定の時間、例えば、０．２秒待機する（ステップＳ１１８１Ｂ）。次いで、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の表面速度を所定の時間、例えば、０．５秒間サンプリングを行い、その平均値を導出する（ステップＳ１１８１Ｃ）。なお、平均値は、上述したように、ドラム起動速度５２６に相当する。次いで、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３に、ωＳを保存する（ステップＳ１１８１Ｄ）。ＲＡＭ２３に、ωＳを保存したＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の駆動を停止し（ステップＳ１１８１Ｅ）、ωＳ導出処理を終了し、処理を図１２（ａ）に戻す。
【０１１４】
以上が、図１２（ａ）の表面速度導出処理に付随する処理である。
【０１１５】
次に、図１２（ａ）で求めたωＳを用いてアシストトルクを補正し、補正後のアシストトルクを用いて実行されるプリント処理について説明する。
【０１１６】
プリント処理は、ユーザーインターフェース（ＵＩ）または、ＰＣからのプリント指令が上位ＣＰＵ１０に入力され、制御器２０のＣＰＵ３００は２１が上位ＣＰＵ１０からの制御指令を受けて実行する。
【０１１７】
図１４は、図１の画像形成装置を用いたプリント処理を説明するための図であり、図１４（ａ）は、プリント処理の手順を示すフローチャートである。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のステップＳ２１４１で実行されるアシストトルク補正値導出処理の手順を示すフローチャートである。これらの処理は、制御器２０のＣＰＵ２１が、プリント処理プログラムにおけるプリント処理手順に従って実行する。
【０１１８】
図１４（ａ）において、プリント処理が開始されると、ＣＰＵ２１は上位ＣＰＵ１０から感光ドラム１００及びＩＴＢ１０８の駆動指令信号を受信する（ステップＳ２１１１）。駆動指令信号は、例えばプロセス速度、駆動オン信号等である。次いで、ＣＰＵ２１は、プロセス速度に応じて、固定Ｄｕｔｙ比としてのアシストトルクをＲＡＭ２３又はＲＯＭ２２から読み取る（ステップＳ２１２１）。アシストトルクは、プリント動作と同様に画像形成プロセスを行い、感光ドラム１００の表面速度を測定することによって求められ、表面速度は、ロータリーエンコーダ４０ａによって検出される。感光ドラム１００を回転駆動させるには、ＢＬＤＣモータ３０ａに電流を流す。モータドライバＩＣ２４は、ＰＷＭ信号により、ＢＬＤＣモータ３０ａに流れる相電流を決定するドライバＩＣである。ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比によって、モータで発生するトルクの大きさが決まる。従って、画像形成プロセス中に発生させるアシストトルクは、感光ドラム１００の表面速度が目標のプロセス速度となる大きさになるように、Ｄｕｔｙ比が調整される。
【０１１９】
次いで、ＣＰＵ２１は、モータドライバＩＣ２４へ固定Ｄｕｔｙを、Ｄｕｔｙ＿Ｄとして出力し、感光ドラム１００の駆動を開始する（ステップＳ２１３１）。感光ドラム１００の駆動させた後、ＣＰＵ２１は、後述する図１４（ｂ）のアシストトルク補正値導出処理を開始する（ステップＳ２１４１）。
【０１２０】
アシストトルク補正値導出処理を実行したのち、ＣＰＵ２１は、ＩＴＢ１０８の駆動を速度フィードバック制御によって開始し（ステップＳ２１５１）、該ＩＴＢ１０８に感光ドラム１００を従動駆動させて画像形成処理を実行する。
【０１２１】
このとき、表面位置検知部によって、感光ドラム１００表面の位置を検出し、該検出位置に基づいて副走査同期露光部が、感光ドラム１００表面に静電潜像を形成する。すなわち画像形成処理において、各感光ドラム１００の表面位置は、表面位置検知部１０６として反射型光電センサを用いることで検知される。
【０１２２】
図１５は、感光ドラム１００の表面と、該表面の位置を検出する表面位置検知部との位置関係を示す模試図である。
【０１２３】
図１５において、像担持体表面である感光ドラム１００の表面上にあらかじめ等間隔でマークパターンが形成されている。マークパターンは、感光ドラム１００の非作像領域に形成され、作像領域には形成されていない。反射型光電センサは、入射光の反射を光電センサが検出してマークパターンを検知するものである。従って、マークがある箇所と無い箇所でセンサ出力が切り替わる。そして、適切な電圧に閾値を設けてやることで、光電センサの出力波形は矩形波となる。感光ドラム１００表面上の位置を特定するためには、基準となる位置を決め、基準位置から、矩形波数をカウントすることで感光ドラム１００上の表面位置をマークパターンの分解能で決まる精度で検出することができる。
【０１２４】
このようにして検知された感光ドラム１００の表面位置に同期して露光制御することにより、感光ドラム１００上に位置ずれのない静電潜像が形成される。
【０１２５】
すなわち、上述した図５において、表面位置検知部１０６により、ある時間における感光ドラム１００上の表面位置がマークパターンの分解能の精度で検出される。静電潜像を形成するための露光信号のタイミングはＡＳＩＣ６０が司っているため、表面位置検知の信号をＡＳＩＣ６０に入力することで、感光ドラム１００の表面位置に合わせて位置ずれのない静電潜像が形成される。感光ドラム１００に形成された静電潜像は、それぞれ対応する現像装置によって現像されてトナー像となり、その後ＩＴＢ１０８に順次転写、重畳されてカラー画像となる。ＩＴＢ１０８上のカラー画像は、用紙Ｐに転写され、定着される。カラー画像が定着された用紙Ｐは、図示省略した排紙ローラによって画像形成装置外に排出される。
【０１２６】
次いで、ＣＰＵ２１は、上位ＣＰＵ１０より駆動停止信号が入力されたかを判別し（ステップＳ２１６１）、駆動停止信号が入力された場合、感光ドラム１００及びＩＴＢ１０８の駆動を停止（ステップＳ２１７１）し、その後、本処理を終了する。なお、ステップＳ２１６１の判定の結果、駆動停止信号の入力がない（ステップＳ２１６１で「ＮＯ」の）場合は、駆動停止信号が入力されるまで処理を続行する。
【０１２７】
図１５の処理によれば、画像形成装置のメイン電源をＯＮした調整モード中でなく、プリント処理を開始した後、感光ドラム１００に作用させるアシストトルクを最適アシストトルクに補正する。これによって、アシストトルクを最適アシストトルクに補正することができるので、生産性を低下させることなく、感光ドラムとＩＴＢとの表面速度差をなくして色ずれ等の画像不良の発生を防止することができる。また、実際のプリント動作に移行する前にアシストトルクを補正できるので、必要に応じてプリント処理中の適時にアシストトルクを補正して画像不良のない良好な画像を連続して形成することができる。
【０１２８】
ここで、アシストトルク補正値導出処理について説明する。
【０１２９】
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のステップＳ２１４１で実行されるアシストトルク補正値導出処理の手順を示すフローチャートである。
【０１３０】
図１４（ｂ）において、アシストトルク補正値導出処理が開始されると、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１００の駆動を開始させた後、所定の時間、例えば、０．２秒待機する（ステップＳ２１４１Ａ）。次いで、ＣＰＵ２１は、例えば、０．５秒間、感光ドラム１００の表面速度をサンプリングし、その平均値を求める（ステップＳ２１４１Ｂ）。この平均値は、図１１におけるドラム起動速度５２６に相当する。なお、この平均値として、図１２（ｄ）で求めたωＳを用いることもできる。
【０１３１】
次いで、ＣＰＵ２１は、前回測定したωＳ（以下、「ωＢ」という。）を、ＲＡＭ２３から読み出す（ステップＳ２１４１Ｃ）。ωＳを読み出したＣＰＵ２１は、次いで、ωＢ／ωsを計算し、これを補正係数とし、該補正請求を、起動時のＤｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ＿Ｄ）に乗算して補正後Ｄｕｔｙ比（Ｄｕｔｙ＿Ｃ）を求める（ステップＳＳ２１４１Ｄ）。次いで、ＣＰＵ２１は、Ｄｕｔｙ＿ＣとωＳをそれぞれＲＡＭ２３に保存する（ステップＳ２１４１Ｅ）。次いで、ＣＰＵ２１は、モータドライバＩＣ２４に出力するＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比をＤｕｔｙ＿Ｃに変更し（ステップＳ２１４１Ｆ）、アシストトルク補正値導出処理を終了する。
【０１３２】
以上、感光ドラム１００の駆動開始のタイミングを、ＩＴＢ１０８の駆動開始のタイミングに対して所定の時間（ΔＴ５３１）だけ早く駆動開始させる場合におけるドラム回転速度に基づいてアシストトルクを補正する場合ついて説明した。しかし、本実施の形態において、感光ドラム１００の駆動停止タイミングを、ＩＴＢ１０８の駆動停止のタイミングに対して所定時間遅くすることもできる。すなわちΔＴ５３１だけ遅くし、感光ドラム１００の駆動を停止させる際の、該感光ドラム１００が、アシストトルクだけで回転駆動している場合の前記感光ドラム１００の表面速度に基づいてアシストトルクを補正することもできる。
【０１３３】
以下に、第２の実施の形態について説明する。
【０１３４】
図１６は、第２の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置４００は、電子写真方式による白黒のデジタル複写機又は複合機である。
【０１３５】
図１６において、画像形成装置４００は、１ドラムの画像形成装置であり、その構成は、４ドラムを１ドラムに変更させた点を除き、第１の実施の形態に係る画像形成装置と同じである。また、感光ドラム３００、ＩＴＢ３０８の駆動構成も図２及び図３のものと同様である。本実施の形態が、第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態が、感光ドラム１００をＩＴＢ１０８に従動駆動させるものであったのに対し、本実施の形態は、ＩＴＢ１０８を感光ドラム１００に従動駆動させる点である。なお、このような従動駆動システムは、１ドラムであることにより実現可能となる。
【０１３６】
本実施の形態において、従動駆動の実現方法は、第１の実施の形態で説明した方法と同様である。すなわち、本実施の形態の場合、ＩＴＢ１０８駆動ローラ３１０上に発生している負荷の一定成分をアシストトルクで打ち消してやるようアシストトルクをＢＬＤＣモータ３０ｂに付与する。アシストトルクの導出方法は、第１の実施の形態において、感光ドラム１００に対して行った方法をＩＴＢ１０８に対して同様に行うことで実現できる。また、アシストトルクの補正方法においても、第１の実施の形態で行った方法と同様であり、感光ドラム１００に対して行った方法を、ＩＴＢ１０８に対して行うことで実現できる。
【０１３７】
本実施の形態によれば、画像形成装置のメイン電源をＯＮした調整モード中でなく、プリント処理を開始した後、ＩＴＢ１０８に作用させるアシストトルクを最適アシストトルクに補正する。これによって、生産性を低下させることなく、感光ドラムとＩＴＢとの表面速度差をなくして色ずれ等の画像不良の発生を防止することができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１００  感光ドラム
１０６  表面位置検知部
１０８  中間転写ベルト（ＩＴＢ）
１０  上位ＣＰＵ
２０  制御器
２１  ＣＰＵ
２２  ＲＯＭ
２３  ＲＡＭ
２４  モータドライバＩＣ
２５  駆動回路
３０  ブラシレスＤＣモータ（ＢＬＤＣモータ）
３１  回転位置検知部
３２  モータギヤ
４０  ロータリーエンコーダ
５０  ドラム軸
５１  減速ギヤ
６０  ＡＳＩＣ
６１  レーザードライバ
７０  ローラ軸
５０５  従動領域
５０６  非従動領域
５２２  アシストトルク
５３２  画像形成期間
【図１】
2014178570.tif 000004
【図２】
2014178570.tif 000005
【図３】
2014178570.tif 000006
【図４】
2014178570.tif 000007
【図５】
2014178570.tif 000008
【図６】
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【図７】
2014178570.tif 000010
【図８】
2014178570.tif 000011
【図９】
2014178570.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2014178570.tif 000014
【図１２Ａ】
2014178570.tif 000015
【図１２Ｂ】
2014178570.tif 000016
【図１３】
2014178570.tif 000017
【図１４】
2014178570.tif 000018
【図１５】
2014178570.tif 000019
【図１６】
2014178570.tif 000020