(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な像担持体と、
前記像担持体を回転駆動するための駆動手段と、
前記像担持体に設けられた目盛りが予め設定された第一距離間を移動することを検知することにより前記像担持体の速度情報を検出する第一検出手段と、
前記像担持体に設けられた目盛りが前記第一距離よりも小さい第二距離を移動することを検知することにより前記像担持体の速度情報を検出する第二検出手段と、
前記第一検出手段からの出力の高周波領域と前記第二検出手段からの出力の低周波領域を抑制するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの出力から検知された前記像担持体の速度を算出する算出部と、
算出された前記像担持体の速度が設定した速度になるように前記駆動手段を制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第一検出手段は、前記像担持体の回転方向において所定の間隔で設けられた複数のセンサを有し、前記目盛りがそれぞれのセンサを通過することを検知することで前記第一検出手段は前記像担持体の速度情報を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第二検出手段は、前記像担持体の回転方向において前記第一検出手段の間隔よりも小さい間隔で設けられた複数のセンサを有し、前記目盛りがそれぞれのセンサを通過することを検知することで前記第二検出手段は前記像担持体の速度情報を検出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体上に複数の目盛りが設けられ、前記第二検出手段のセンサ間の間隔は、前記目盛り間の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第二検出手段は、前記目盛り間の間隔を検出するエンコーダであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
回転可能な像担持体と、
回転軸を有し、前記像担持体を回転駆動するための駆動手段と、
前記像担持体の回転方向に設けられた複数のセンサを有し、前記像担持体に設けられた目盛りがそれぞれのセンサを移動することを検知することにより前記像担持体の速度情報を検出する第一検出手段と、
エンコーダにより前記回転軸の回転速度情報を検出する第二検出手段と、
前記第一検出手段からの出力の高周波領域と前記エンコーダからの出力の低周波領域を抑制するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの出力から検知された前記像担持体の速度を算出する算出部と、
算出された前記像担持体の速度が設定した速度になるように前記駆動手段を制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に形成されたマークを検出して像担持体の回転速度制御を行う画像形成装置、詳しくはマークの精度に影響を受けることなく速度変動の幅広い周波数成分に対して、高いゲインで安定した制御を実現できる制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体（感光体又は中間転写体）に担持させたトナー像を記録材に転写した後に、記録材を加熱加圧して画像を記録材表面に定着させる画像形成装置が広く用いられている。像担持体に速度変動が発生すると、走査線の粗密による画像の濃度ムラや各色画像の重ね合わせ精度の低下につながるため、像担持体の駆動モータの制御に関して種々の提案がされている。
【０００３】
特許文献１には、中間転写ベルトの縁に目盛り状の等間隔のマークを形成し、マーク検出手段によってマークを光学的に検出して、中間転写ベルトの刻々の速度を求め、刻々の速度を中間転写ベルトの駆動モータの回転速度にフィードバックする制御が示される。しかし、この場合、１つのマーク検出手段（センサ）が複数のマークを同じものとして順番に検出するため、マークの精度以上には精度の制御を高めることができない。中間転写ベルトが部分的に伸びてマーク間隔が拡大したり、一部のマークが汚れたりすると、マーク検出誤差が発生して中間転写ベルトに新たな速度変動が追加されてしまう。
【０００４】
これに対して、特許文献２には、中間転写ベルトの回転方向に距離を隔てた２つのマーク検出手段（センサ）を同一のマークが通過する時間を測定して中間転写ベルトの刻々の速度を求め、刻々の速度を駆動モータの回転速度にフィードバックする制御が示される。この場合、２つのマーク検出手段が同一のマークを検出するため、個々のマークの位置精度、汚れ、マーク間隔のばらつき等が回転速度の制御に影響しないで済む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６０５１２号公報
【特許文献２】特開２００８−２７６０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、２つのマーク検知手段の間を通過する時間から算出した移動体（中間転写ベルト）の移動速度は、２つのマーク検知手段の間を１つのマークが通過する過程の平均速度である。この平均速度は、２つ目のマーク検知手段を通過したときに算出されるため、算出時より所定時間前の移動体の速度を表しており、検知遅れが生じている。
【０００７】
この平均速度を使って特許文献２のようにフィードバック制御を行う場合、検知遅れのため、積分器などの位相遅れを伴う強い制御系を構成することができず、サーボ帯域を広くすることができない。その結果、制御の精度を上げることができず、低い周波数の速度ムラでも正しく制御することができない、という課題があった。
【０００８】
例えば、移動体（中間転写ベルト）が平均２００ｍｍ／ｓｅｃで移動しているとし、２つのマーク検知手段の間の距離を１０ｍｍとしたとき、上記の算出方法で求められる１０ｍｍ区間の平均速度は、区間の半分の５ｍｍの地点を通過するときの速度に近い。この場合、およそ５ｍｍの通過時間分の遅れが生じることになる。２００ｍｍ／ｓｅｃの場合、約２５ｍｓｅｃの検知遅れになる。
【０００９】
ある移動体の駆動系において、検知の遅れがないとき、サーボ帯域が１０Ｈｚ程度になるように制御系を構築すると、位相余有が５０度程度で十分安定であるとする。この系に前記の検知遅れがあると、２５ｍｓｅｃの検知遅れは、１０Ｈｚで９０度の位相遅れに相当する。したがって、位相余有はなくなり、数Ｈｚで位相反転が起きて不安定になってしまう。そのため、サーボ帯域を狭めて安定になるようにし、制御の精度を犠牲にして構築しなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、回転可能な像担持体と、前記像担持体を回転駆動するための駆動手段と、前記像担持体に設けられた目盛りが予め設定された第一距離間を移動することを検知することにより前記像担持体の速度情報を検出する第一検出手段と、前記像担持体に設けられた目盛りが前記第一距離よりも小さい第二距離を移動することを検知することにより前記像担持体の速度情報を検出する第二検出手段と、前記第一検出手段からの出力の高周波領域と前記第二検出手段からの出力の低周波領域を抑制するフィルタ回路と、前記フィルタ回路からの出力から検知された前記像担持体の速度を算出する算出部と、算出された前記像担持体の速度が設定した速度になるように前記駆動手段を制御する制御部と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、第一検出手段によって検出した速度情報の検知遅れが、第二検出手段によって検出した速度情報によって補われる。したがって、検知の遅れによって位相余裕が無くなりにくくなって、サーボ帯域を広くして、制御の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】マーク検知センサの説明図である。
【図３】実施例１の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。
【図４】マーク検知センサの検出信号の説明図である。
【図５】フィルタ特性の説明図である。
【図６】モータ指令値演算部の構成の説明図である。
【図７】実施例１の制御の効果の説明図である。
【図８】実施例１の変形例の制御のフローチャートである。
【図９】実施例２の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。
【図１０】実施例２の変形例の制御のフローチャートである。
【図１１】実施例３の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。
【図１２】実施例３の変形例の制御のフローチャートである。
【図１３】実施例４の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。
【図１４】実施例４におけるマーク検知センサの説明図である。
【図１５】実施例５の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、長いセンサ間隔のセンサ対と短いセンサ間隔のセンサ対とを用いて像担持体の回転速度を制御する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１４】
従って、感光体、中間転写体、又は記録材搬送体を用いる画像形成装置であれば、帯電方式、露光方式、現像方式、転写方式、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／記録材搬送型／直接転写型、モノクロ／フルカラーの区別無く実施できる。駆動制御の対象は、中間転写ベルトに限らず、感光ドラム、感光ベルト、中間転写ドラム等の回転体に適用してもよい。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１５】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１は、中間転写ベルト３１に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
【００１６】
画像形成部Ｓａでは、感光ドラム１１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト３１に転写される。画像形成部Ｓｂでは、感光ドラム１１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト３１に転写される。画像形成部Ｓｃ、Ｓｄでは、感光ドラム１１ｃ、１１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト３１に転写される。中間転写ベルト３１に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ二次転写される。
【００１７】
記録材カセット２１からピックアップローラ２２により引き出された記録材Ｐは、分離ローラ２３で１枚ずつに分離して、レジストローラ２５へ送り出される。レジストローラ２５は、中間転写ベルト３１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Ｐを送り出す。
【００１８】
トナー像と重ねて記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で、二次転写ローラ３７に直流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３１から記録材Ｐへ二次転写される。転写されずに中間転写ベルト３１に残った転写残トナーは、ベルトクリーニング装置３８に回収される。
【００１９】
トナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト３１から曲率分離して定着装置４０へ送り込まれ、加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出トレイ４８へ排出される。定着装置４０は、ヒータ４３を備えた定着ローラ４１に加圧ローラ４２を圧接して記録材Ｐの加熱ニップを形成している。
【００２０】
画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは、それぞれの現像装置１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は同一に構成される。このため、以下では、画像形成部Ｓａについて説明し、画像形成部Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００２１】
画像形成部Ｓａは、感光ドラム１１ａの周囲に、コロナ帯電器１２ａ、露光装置１３ａ、現像装置１４ａ、転写ローラ３５ａ、及びドラムクリーニング装置１５ａが配置される。感光ドラム１１ａは、アルミニウム製のシリンダの外周面に、帯電極性が負極性の感光層を形成され、両端部を回転自在に支持され、そして、不図示の駆動モータに駆動されて矢印Ｒ１方向に回転する。
【００２２】
コロナ帯電器１２ａは、感光ドラム１１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置１３ａは、イエローの分解色画像を展開して得られた走査線信号をＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを走査して、感光ドラム１１ａに画像の静電像を書き込む。この走査線画像データは、イエローの分解色画像を展開したものである。
【００２３】
現像装置１４ａは、負極性に帯電したトナーを感光ドラム１１ａに供給して、静電像の露光部分に付着させ、静電像を反転現像する。
【００２４】
一次転写ローラ３５ａは、中間転写ベルト３１を介して感光ドラム１１ａに圧接して、感光ドラム１１ａと中間転写ベルト３１との間に一次転写部Ｔ１を形成する。感光ドラム１１ａに担持されたトナー像が一次転写部Ｔ１を通過する過程で、一次転写ローラ３５ａに正極性の直流電圧が印加されることにより、トナー像が中間転写ベルト３１へ一次転写される。
【００２５】
クリーニング装置１５ａは、一次転写部Ｔ１を通過して感光ドラム１１ａの表面に残留した転写残トナーを除去する。
【００２６】
＜中間転写ベルト＞
中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２、テンションローラを兼ねたステアリングローラ３３、バックアップローラ３４に掛け渡して支持される。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２を回転させるモータ３６に駆動されて、２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。駆動手段の一例であるモータ３６は、回転可能な中間転写ベルト３１を回転駆動する。
【００２７】
中間転写ベルト３１は、カーボンブラックを含有させて抵抗性を付与したポリイミド樹脂（ＰＩ）で無端状に形成される。中間転写ベルト３１は、ＰＶｄＦ［ポリフッ化ビニリデン］等で形成してもよい。
【００２８】
ステアリングローラ３３は、中間転写ベルト３１の寄り位置に応じて傾動制御されて中間転写ベルト３１を幅方向に位置決める。バックアップローラ３４は、接地電位に接続され、二次転写部Ｔ２の下流側で中間転写ベルト３１の循環経路を折り曲げて、中間転写ベルト３１に付着した記録材Ｐを曲率分離させる。
【００２９】
二次転写ローラ３７は、導電性を付与したゴムローラであって、バックアップローラ３４に支持された中間転写ベルト３１に圧接して、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３７の間に二次転写部Ｔ２を形成する。ベルトクリーニング装置３８は、二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト３１に残留した転写残トナーを除去する。
【００３０】
＜実施例１＞
図２はマーク検知センサの説明図である。図３は実施例１の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。図４はマーク検知センサの検出信号の説明図である。図５はフィルタ特性の説明図である。図６はモータ指令値演算部の構成の説明図である。図７は実施例１の制御の効果の説明図である。
【００３１】
図１に示すように、画像形成装置１では、中間転写ベルト３１の回転速度の変動を抑制して位置ずれを抑えるために、中間転写ベルト３１の搬送速度を検知してリアルタイムに補正している。中間転写ベルト３１の搬送速度を検知するために、目盛り状のマーク１２１が、中間転写ベルト３１の内周面に、１周にわたって連続するように設けられている。マーク１２１は、中間転写ベルト３１の回転方向に沿って目盛り状に形成される。マーク１２１の間隔は、３００ｄｐｉ分解能のスケールとして８４．６μｍである。
【００３２】
図２を参照して図３に示すように、第一検出手段の一例である第一マーク検知センサ１２２及び第二マーク検知センサ１２３は、中間転写ベルト３１に設けられた目盛りが予め設定された第一距離間を移動することを検知する。第二検出手段の一例である第二マーク検知センサ１２３は、中間転写ベルト３１に設けられた目盛りが第一距離よりも小さい第二距離を移動することを検知する。フィルタ回路の一例であるローパスフィルタ１４１及びハイパスフィルタ１４２は、第一マーク検知センサ１２２及び第二マーク検知センサ１２３からの出力の高周波領域と第二マーク検知センサ１２３からの出力の低周波領域を抑制する。算出部の一例である信号合成演算部１４３は、ローパスフィルタ１４１及びハイパスフィルタ１４２からの出力から中間転写ベルト３１の速度を算出する。制御部の一例であるモータ指令値演算部１５３は、算出された中間転写ベルト３１の速度が設定した速度になるようにモータ３６を制御する。
【００３３】
第一マーク検知センサ１２２と第二マーク検知センサ１２３は、中間転写ベルト３１の回転方向に距離を隔てて配置される。Ａ相受光部３０４ＢとＢ相受光部３０５Ｂは、第一マーク検知センサ１２２と第二マーク検知センサ１２３よりも短い距離を隔てて配置される。Ａ相受光部３０４ＢとＢ相受光部３０５Ｂの配置間隔は、目盛り状に隣接したマーク１２１の間隔よりも短い。センサ区間検知演算部１３１に出力を行うＡ相受光部３０４Ｂは、ＡＢ相区間検知演算部１３２に出力を行うＡ相受光部３０４Ｂを兼ねている。センサ区間検知演算部１３１は、第一マーク検知センサ１２２と第二マーク検知センサ１２３を用いて中間転写ベルト３１に形成された同一のマークを検出して第一の検知速度１３３を求める。ＡＢ相区間検知演算部１３２は、Ａ相受光部３０４ＢとＢ相受光部３０５Ｂを用いて中間転写ベルト３１に形成された同一のマークを検出して第二の検知速度１３４を求める。
【００３４】
像担持体上の一例である中間転写ベルト３１上のマーク１２１を検知するために、２つのマーク検知センサ１２２、１２３が、中間転写ベルト３１の移動方向に沿って、支持部材２２４に設置されている。第一マーク検知センサ１２２は、対向して矢印Ｒ２方向に回転する中間転写ベルト３１の回転方向に関して第二マーク検知センサ１２３の上流側に配置されている。第一マーク検知センサ１２２及び第二マーク検知センサ１２３は、それぞれＬＥＤの発光部３０２Ａ、３０２Ｂと、フォトダイオードの受光部３０３Ａ、３０３Ｂとを、筐体３０１Ａ、３０１Ｂに固定して設けている。
【００３５】
第一マーク検知センサ１２２のＡ相受光部３０４Ａと、第二マーク検知センサ１２３のＡ相受光部３０４Ｂとは、１０ｍｍの間隔で設置される。
【００３６】
中間転写ベルト３１が搬送されると、中間転写ベルト３１上に等間隔で配列したマーク１２１が順次、第一マーク検知センサ１２２及び第二マーク検知センサ１２３の対向位置を通過する。その際、第一マーク検知センサ１２２のＡ相受光部３０４ＡからはＡ相信号１２４が出力され、第二マーク検知センサ１２３のＡ相受光部３０４ＢからはＡ相信号１２６が出力される。
【００３７】
図４に示すように、第一マーク検知センサ１２２のＡ相信号１２４と第二マーク検知センサ１２３のＡ相信号１２６とが、１０ｍｍの間隔に相当する遅れ時間を持ってセンサ区間検知演算部１３１に入力される。センサ区間検知演算部１３１は、同一のマークのＡ相信号１２４、１２６を選択して「１０ｍｍの間隔に相当する遅れ時間」を計測する。
【００３８】
同一のマークのＡ相信号を弁別する方法としては、各マークの太さや配置間隔を異ならせて固有の特徴的な信号パターンを出力させる方法もある。実施例１では、中間転写ベルト３１の１周に１回存在する固有の原点マークを、第一マーク検知センサ１２２及び第二マーク検知センサ１２３で検出し、そこを起点にして各マークに順番に番号を付与して弁別している。
【００３９】
センサ区間検知演算部１３１は、第一マーク検知センサ１２２のＡ相信号１２４と、第二マーク検知センサ１２３のＡ相信号１２６とから、センサ区間検知による第一の検知速度１３３を算出する。センサ区間検知演算部１３１は、第一マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ａを通過したマーク１２１が第二マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ｂを通過するまでの通過時間を、図４に示すように、順次、ｔ１２（１）、ｔ１２（２）、・・・と検知する。センサ区間検知演算部１３１は、検知した通過時間から、第一の検知速度１３３を、Ｖ１（１）＝１０［ｍｍ］／ｔ１２（１）、Ｖ１（２）＝１０［ｍｍ］／ｔ１２（２）、・・・と算出する。
【００４０】
実施例１では、中間転写ベルト３１の搬送速度を駆動制御によって補正するため、制御コントローラ２００は、第一の検知速度１３３と第二の検知速度１３４とを合成演算してモータ指令信号を生成する。モータドライバ１６０は、生成されたモータ指令信号に基づいて、モータ３６を駆動する。モータ３６が減速機３９を介して駆動ローラ３２を回転させることによって、中間転写ベルト３１が回転する。
【００４１】
図２に示すように、下流側の第二マーク検知センサ１２３の受光部３０３Ｂは、Ａ相受光部３０４ＢとＢ相受光部３０５Ｂとを持っている。第二マーク検知センサのＡ相受光部３０４ＢとＢ相受光部３０５Ｂとは、２１．１５［μｍ］の間隔を持たせて設置される。これは、８４．６μｍ間隔のマーク１２１を検知する第二マーク検知センサ１２３の出力信号の一周期を位相で３６０度として、Ａ相信号とＢ相信号とに９０度の位相差を持たせるように設定してあるためである。
８４．６［μｍ］／（３６０［度］／９０［度］）＝２１．１５［μｍ］
【００４２】
図３に示すように、第二マーク検知センサ１２３のＡ相受光部３０４ＢとＢ相受光部３０５Ｂは、中間転写ベルト３１のマーク１２１を検知して、パルスの立ち上がりタイミングが異なるＡ相信号１２６とＢ相信号１２７とを出力する。
【００４３】
第一マーク検知センサ１２２と第二マーク検知センサ１２３のＡ相信号１２４、１２６がセンサ区間検知演算部１３１に入力されるのと同時に、第二マーク検知センサ１２３のＡ相信号１２６とＢ相信号１２７がＡＢ相区間検知演算部１３２へ出力される。ＡＢ相区間検知演算部１３２は、Ａ相受光部３０４ＢからのＡ相信号１２６と、Ｂ相受光部３０５ＢからのＢ相信号１２７とから、第二の検知速度１３４を算出する。
【００４４】
ＡＢ相区間検知演算部１３２は、第二マーク検知センサ１２３のＡ相受光部３０４Ｂを通過したマーク１２１がＢ相受光部３０５Ｂを通過するまでの通過時間を、図４に示すように、順次、ｔＡＢ（１）、ｔＡＢ（２）、・・・と検出する。
【００４５】
ＡＢ相区間検知演算部１３２は、第二の検知速度１３４を、次式により算出する。
Ｖ２（１）＝２１．１５［μｍ］／ｔＡＢ（１）
Ｖ２（２）＝２１．１５［μｍ］／ｔＡＢ（２）
Ｖ２（３）＝２１．１５［μｍ］／ｔＡＢ（３）
・・・・・
【００４６】
制御コントローラ２００は、図３に示すような電気回路として、図１に示す制御基板９０に備えられる。制御コントローラ２００は、ローパスフィルタ１４１、ハイパスフィルタ１４２、信号合成演算部１４３、目標速度生成部１５１、速度偏差演算部１５２、モータ指令値演算部１５３を有する。
【００４７】
制御部の一例である制御コントローラ２００は、第一の検知速度１３３及び第二の検知速度１３４をフィードバックしてモータ３６を制御する。制御コントローラ２００は、中間転写ベルト３１の所定周波数以上の速度変動に対しては、第二の検知速度１３４を第一の検知速度１３３よりも高い割合でフィードバックする。しかし、所定周波数未満の速度変動に対しては、第一の検知速度１３３を第二の検知速度１３４をよりも高い割合でフィードバックする。所定周波数は、後述する比較例のように、第一の検知速度１３３のみをフィードバックしてモータ３６を制御した場合に中間転写ベルト３１の速度変動が発散する速度変動の周波数よりも低い。
【００４８】
ローパスフィルタ１４１は、「１０ｍｍの間隔に相当する遅れ時間」の影響が現れる周波数をカットオフ周波数としたとき、カットオフ周波数以上の信号成分を減衰させる。ローパスフィルタ１４１は、第一の検知速度１３３から、「１０ｍｍの間隔に相当する遅れ時間」の影響が小さい、ＤＣ成分を含む低周波数域の信号を抽出する。
【００４９】
ハイパスフィルタ１４２は、前記ローパスフィルタ１４１と同じカットオフ周波数を持ち、カットオフ周波数以下の信号成分を減衰させる。ハイパスフィルタ１４２は、第二の検知速度１３４から、サーボ帯域の境界周波数域を含み、「１０ｍｍの間隔に相当する遅れ時間」によって制御が影響を受ける周波数域の信号を抽出する。
【００５０】
具体的には、「１０ｍｍの間隔に相当する遅れ時間」によって平均移動時間５０ｍｓｅｃの１／２である２５ｍｓｅｃの検知遅れを持つ第一の検知速度１３３は、図５に示すように、１Ｈｚ以上の信号で位相遅れが顕著に現れる。そこで、図５の（ｂ）に示すように、１Ｈｚをカットオフ周波数としたローパスフィルタ１４１とハイパスフィルタ１４２を設けている。
【００５１】
信号合成演算部１４３は、第一の検知速度１３３をフィルタ演算したローパスフィルタ通過信号１７１と、第二の検知速度１３４フィルタ演算したハイパスフィルタ通過信号１７２とをリアルタイムに足し合わせて合成信号１４４を生成する。すると、合成信号１４４は、ＤＣ成分を含む１Ｈｚより低い周波数域では、第二の検知速度１３４より第一の検知速度１３３のフィードバック比率が大きくなる。また、サーボ帯域の境界周波数を含む１Ｈｚより高い周波数域では、第一の検知速度１３３より第二の検知速度１３４のフィードバック比率が大きくなる。その結果、「１０ｍｍの間隔に相当する遅れ時間」による検知遅れがほとんど見られない合成信号１４４が生成される。
【００５２】
速度偏差演算部１５２は、現在の検知速度と目標速度との差から、モータ指令値の増減を演算するため、合成信号１４４と、目標速度生成部１５１で生成される目標速度との偏差を演算し、制御演算入力信号１５５を算出する。
【００５３】
図６に示すように、モータ指令値演算部１５３は、制御演算入力信号１５５を用いて、ＰＩ制御の演算と上下限制限の演算を行い、モータドライバ１６０に入力するモータ駆動指令信号１５６を生成する。モータ駆動指令信号１５６は、ＰＷＭのパルス信号であり、モータドライバ１６０では、このＰＷＭパルス信号に基づいてＤＣサーボモータであるモータ３６を駆動する。
【００５４】
ＰＩ制御比例演算部１８１は、制御演算入力信号１５５に比例パラメータを掛けてＰＩ制御比例演算値１９１を算出する。ＰＩ制御積分演算部１８２は、制御演算入力信号１５５に積分パラメータを掛けた値を積分演算してＰＩ制御積分演算値１９２を算出する。ＰＩ制御合成部１８３は、ＰＩ制御比例演算値１９１とＰＩ制御積分演算値１９２を足し合わせ、ＰＩ制御合成値１９３を算出する。
【００５５】
モータ駆動指令値１９４は、ＰＷＭデューティー比であるので、０から１の範囲の値でなければならない。そこで、上下限制限部１８４は、ＰＩ制御合成値１９３が負値のときにはモータ駆動指令値１９４を０にし、ＰＩ制御合成値１９３が１より大きい値のときにはモータ駆動指令値１９４を１にする。そして、ＰＩ制御合成値１９３が０から１の間の値のときには、モータ駆動指令値１９４をＰＩ制御合成値１９３と等しい値にする。ＰＷＭパルス信号発生部１８５は、モータ駆動指令信号１５６として、モータ駆動指令値１９４のＰＷＭデューティー比となるパルス信号を生成する。
【００５６】
図７に示すように、画像形成装置１を起動して中間転写ベルト３１の周速度の立ち上がりを測定した。実施例１の制御では、「１０ｍｍの間隔に相当する遅れ時間」による検知遅れの影響がほとんどない合成信号１４４を用いて中間転写ベルト３１を速度制御する。このため、検知遅れがない速度信号を用いた場合と同様に、中間転写ベルト３１の速度を２００ｍｍ／ｓｅｃに収束できる。
【００５７】
＜比較例＞
比較例では、制御コントローラ２００は、第一の検知速度１３３のみをモータ３６の回転速度にフィードバックするＰＩ制御を行って、モータ駆動指令信号１５６を生成する。
【００５８】
通過時間ｔ１２（１）、ｔ１２（２）・・・の算出方法からわかるように、第一の検知速度１３３は、マーク１２１が第一マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ａと第二マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ｂとの間を通過する平均速度である。この１０ｍｍ区間の平均速度は、区間の半分の５ｍｍの地点を通過するときの速度値に近い。
【００５９】
そして、第一の検知速度１３３は、マーク１２１が第二マーク検知センサ１２３を通過したときのＡ相信号１２６を使って演算されて更新されるため、前記平均速度から約５ｍｍの通過時間分の遅れを持って算出される。
【００６０】
これは、中間転写ベルト３１の速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとすると、２５ｍｓｅｃの検知遅れになる。したがって、図５に示すように、第一の検知速度１３３は遅れ時間による位相遅れの特性を持つ。
【００６１】
第一の検知速度１３３のみを用いてフィードバック制御を行う場合、位相遅れによって、積分器などの位相遅れを伴う強い制御系を構成することができず、サーボ帯域を広くすることができない。
【００６２】
画像形成装置１の場合、中間転写ベルト３１が平均２００ｍｍ／ｓｅｃで移動しており、第一マーク検知センサ１２２と第二マーク検知センサ１２３の間の距離は１０ｍｍである。このとき、この１０ｍｍの区間の中間転写ベルト３１の平均速度は、区間の半分の５ｍｍの地点を通過するときの移動速度に近い。このため、中間転写ベルト３１が５ｍｍ進む時間分の遅れが生じている。
【００６３】
中間転写ベルト３１は、２００ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で１０ｍｍを５０ｍｓｅｃで通過するため、約２５ｍｓｅｃの検知遅れが発生している。
【００６４】
中間転写ベルト３１の駆動系の時定数が０．１６ｓｅｃ程度であるとする。この駆動系に対して、ＰＩ制御により、サーボ帯域が１０Ｈｚ程度になるように構築した場合、図７に示すように、検知遅れがなければ、位相余有を５０度程度持つことができる。検知の遅れがなければ、サーボ帯域が１０Ｈｚ程度でも、位相余有が５０度程度で十分安定である。
【００６５】
ところが、サーボ帯域が１０Ｈｚの場合、２００ｍｍが１０×３６０度であるから、３６０度が２０ｍｍとなり、５ｍｍ（２５ｍｓｅｃ）の検知遅れは、９０度の位相遅れに相当する。したがって、位相余有はなくなり、数Ｈｚで位相反転が起きて不安定になってしまう。この系に、上述した２５ｍｓｅｃの検知遅れを加えると、１０Ｈｚで９０度の位相遅れを加えることになり、位相余有がなくなって、不安定になる。
【００６６】
その結果、図７に示すように、制御が発散する結果になる。検知遅れがなければ、中間転写ベルト３１の速度を２００ｍｍ／ｓｅｃに収束させることができる。しかし、検知遅れがある第一の検知速度１３３のみを用いてフィードバック制御を行うと、速度が大きく増速したり減速したりして発振する。
【００６７】
そのため、比較例では、サーボ帯域を１Ｈｚまで狭めて安定になるように設計して、速度制御の精度を犠牲にしなければならなかった。
【００６８】
これに対して、実施例１では、上述したように、制御コントローラ２００による信号合成方法を行うことで、検知遅れの影響を抑え、速度制御の精度を向上させている。これにより、図７に示すように、検知遅れがない場合とほぼ同様に制御が収束する。
【００６９】
実施例１の制御によれば、１つのマークを検出するから、マーク間隔誤差があっても制御の精度を向上させることができる。そして、第二の検知速度１３４に第二マーク検知センサ１２３のＡＢ相区間検知を用いるので、マーク間隔誤差による影響がなくなり、特に低い周波数域で制御の精度を向上させることができる。
【００７０】
これらに加えて、２つのマーク検知センサの区間検知による検知遅れの影響を抑えることができるため、追従可能な速度変動の周波数範囲であるサーボ帯域を広くできるようになる。その結果、中間転写ベルトの回転速度変動を抑制し、転写時の位置ずれを低減して画像品質の低下を防ぐことができる。
【００７１】
なお、実施例１では、第二の検知速度１３４を、第二マーク検知センサ１２３のＡＢ相区間検知で算出した。しかし、第二の検知速度１３４は、図４に示すように、第二マーク検知センサ１２３を順次通過するマーク１２１の時間間隔ｔＡＡ（１）、ｔＡＡ（２）、・・・から算出される以下の検知速度Ｖ３に置き換えてもよい。
Ｖ３（１）＝８４．６［μｍ］／ｔＡＡ（１）
Ｖ３（２）＝８４．６［μｍ］／ｔＡＡ（２）
Ｖ３（３）＝８４．６［μｍ］／ｔＡＡ（３）
・・・
【００７２】
ただし、連続するマーク１２１の間隔を８４．６μｍで一定に配置することは困難なため、エンコーダ検知による速度にはマーク１２１の間隔誤差が含まれてしまう。ハイパスフィルタ１４２を通すことで、低い周波数のマーク間隔誤差は低減することができる。しかし、前記のＡＢ相区間検知による検知速度にはマーク間隔誤差は含まれないため、ＡＢ相区間検知の速度を用いる方が、特に低い周波数域で制御の精度を向上させることができる。
【００７３】
また、実施例１では、第二の検知速度１３４を１個の第二マーク検知センサ１２３を用いて検知した。しかし、第二マーク検知センサ１２３を中間転写ベルト３１の回転方向に沿って複数個配置して、出力の平均を求めることにより、センサ間隔の短さに伴う誤差を軽減してもよい。
【００７４】
また、実施例１では、センサ区間検知による第一の検知速度１３３を算出する方法を、２つのセンサのＡ相間の通過時間で説明したが、２つのセンサのＢ相間の通過時間から算出してもよい。同様に、ＡＢ相区間検知による第二の検知速度１３４を算出する方法を、第二マーク検知センサ１２３のＡＢ相間の時間差で説明したが、第一マーク検知センサ１２２のＡＢ相間の時間差から算出してもよい。
【００７５】
また、実施例１では、フィルタを用いて信号の帯域分離を行う例を示したが、同様の帯域分離が可能な回路素子、例えば後述する積分回路で置き換えてもよい。
【００７６】
また、実施例１では、モータ指令値演算部１５３での制御演算をＰＩ制御の例で示したが、単純なＰ制御等、他のフィードバック制御手法で演算を行ってもよい。
【００７７】
また、実施例１では、検知される通過時間のデータを通過速度に変換し、通過速度を制御しているが、通過時間のデータのまま使用し、通過時間を制御するようにしてもよい。
【００７８】
＜実施例１の変形例＞
図８は実施例１の変形例の制御のフローチャートである。図３に示す電気回路は、少なくともその一部をマイコン回路のプログラム演算を用いて実現することが好ましい。この場合、制御コントローラ２００は、マイコン回路と、少数の専用集積回路と、不揮発性メモリに格納されたプログラムとして、図１に示す制御基板９０に備えられる。制御コントローラ２００でモータ駆動指令信号１５６を生成する処理は、マイコン回路のＣＰＵが、制御基板９０に備えられる不揮発性メモリに格納された制御プログラムに基づいて実行される。
【００７９】
図３を参照して図８に示すように、制御コントローラ２００は、画像形成装置１の各部の制御を司る前記ＣＰＵから出力される、中間転写ベルト３１の駆動ＯＮ信号がＯＮかＯＦＦかを判断する（Ｓ４１０）。駆動ＯＦＦの場合（Ｓ４１０のＮｏ）、ＰＷＭデューティー比Ｄに０を記憶する（Ｓ５１０）。しかし、駆動ＯＮの場合（Ｓ４１０のＹｅｓ）、第一の検知速度１３３を演算し、算出した速度値Ｖ１を取り出して記憶する（Ｓ４２０）。マーク１２１が、第一マーク検知センサ１２２のＡ相受光部３０４Ａを通過してから、第二マーク検知センサ１２３のＡ相受光部３０４Ｂを通過するまでの通過時間を検知し、この通過時間から第一の検知速度１３３を算出する。この第一の検知速度１３３の値を、センサ区間検知演算部１３１から取り出し、記憶する。
【００８０】
制御コントローラ２００は、制御コントローラ２００は、第二の検知速度１３４を演算し、算出した速度値Ｖ２を取り出して記憶する（Ｓ４３０）。マーク１２１が、第二マーク検知センサ１２３のＡ相受光部３０４Ｂを通過してから、第二マーク検知センサ１２３のＢ相受光部３０５Ｂを通過するまでの通過時間を検知し、この通過時間から第二の検知速度１３４を算出する。この第二の検知速度１３４の値を、ＡＢ相区間検知演算部１３２から取り出し、記憶する。
【００８１】
制御コントローラ２００は、ステップＳ４２０で記憶した速度値Ｖ１を入力として、ローパスフィルタの演算を行い、算出した値Ｖｆ１を記憶する（Ｓ４４０）。また、ステップＳ４３０で記憶した速度値Ｖ２を入力として、ハイパスフィルタの演算を行い、算出した値Ｖｆ２を記憶する（Ｓ４５０）。
【００８２】
制御コントローラ２００は、ステップＳ４４０で記憶した値Ｖｆ１と、ステップＳ４５０で記憶した値Ｖｆ２とを足し合わせ、算出した値Ｖｓを記憶する（Ｓ４６０）。また、次のサンプリングタイムにおける目標速度を演算し、算出した速度値Ｖ０を記憶する（Ｓ４７０）。
【００８３】
制御コントローラ２００は、ステップＳ４７０で記憶した速度値Ｖ０から、ステップＳ４６０で記憶した値Ｖｓを引き、算出した速度偏差Ｖｄを記憶する（Ｓ４８０）。また、ステップＳ４８０で記憶した速度偏差Ｖｄを入力として、ＰＩ制御の演算を行う（Ｓ４９０）。さらに、速度偏差Ｖｄに比例パラメータをかけて比例演算値Ｐを算出した後に、速度偏差Ｖｄを積分演算して、積分演算値Ｉを算出する。この積分演算は、速度偏差Ｖｄに積分パラメータとサンプリングタイムとを掛けた値を累積する。次に、比例演算値Ｐと積分演算値Ｉとを足し合わせて制御値Ｃを算出する。
【００８４】
制御コントローラ２００は、ステップＳ４９０で算出した制御値Ｃが負値のとき、ＰＷＭデューティー比Ｄに０を記憶し、制御値Ｃが１より大きい値のとき、ＰＷＭデューティー比Ｄに１を記憶する。また、制御値Ｃが０から１の間の値のとき、ＰＷＭデューティー比Ｄに制御値Ｃを記憶する（Ｓ５００）。
【００８５】
制御コントローラ２００は、ステップＳ５００またはステップＳ５１０で記憶したＰＷＭデューティー比Ｄのパルス信号を生成する（Ｓ５２０）。以降、制御コントローラ２００のサンプリングタイムごとに、ここまでのフローを周期的に繰り返し、駆動制御を行う。
【００８６】
＜実施例２＞
図９は実施例２の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。実施例１では、フィルタを用いて各検知信号の周波数帯域を切り取り、それらを合成して、検知遅れを除いた速度信号を生成する方法について説明した。実施例２では、第一の検出速度の積分演算によって検知遅れを除いた速度信号を生成する方法について説明する。積分演算は、低周波数域の信号増幅と高周波数域の信号減衰の特性を有するからである。
【００８７】
図９に示されるように、実施例２の制御構成は、制御コントローラ２１０の内部の構成以外は、実施例１と同一である。また、制御コントローラ２１０の内部の構成の一部も実施例１と同一である。このため、図９中、実施例１と同一構成には図３と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【００８８】
制御コントローラ２１０は、電気回路として、制御基板９０に備えられる。制御コントローラ２１０は、信号合成演算部１４３、積分演算部１４５、目標速度生成部１５１、速度偏差演算部１５２Ａ、１５２Ｂ、モータ指令値演算部１５３を有する。
【００８９】
制御コントローラ２１０の速度偏差演算部１５２Ａは、現在の検知速度と目標速度との差から、モータ指令値の増減を演算するため、センサ区間検知による第一の検知速度１３３と、目標速度生成部１５１で生成される目標速度との偏差を演算する。
【００９０】
積分演算部１４５は、図５の（ａ）に破線で示すように、検知遅れの影響が現れる周波数をゼロクロス周波数とし、ゼロクロス周波数以下の信号成分を増幅し、ゼロクロス周波数以上の信号成分を減衰させる。積分演算部１４５は、前記の偏差から、検知遅れの影響が小さい、ＤＣ成分を含む低周波数域の信号を増幅させ、サーボ帯域の境界周波数域を含んで検知遅れが影響する周波数域の信号を減衰させた偏差積分信号１４６を生成する。
【００９１】
図５の（ａ）に示すように、第一の検知速度１３３は、２５ｍｓｅｃの検知遅れを持つため、実施例１で説明したように１Ｈｚ以上の信号で位相遅れが顕著に現れる。このため、図５の（ｂ）に示すように、１Ｈｚがゼロクロス周波数になるように、積分演算部１４５の中で、第一の検知速度１３３に対して積分演算と掛け算（×２．０×π×１［Ｈｚ］）を行う。これにより、偏差積分信号１４６は、１Ｈｚより低い周波数域が増幅し、１Ｈｚより高い周波数域が減衰した信号になる。
【００９２】
速度偏差演算部１５２Ｂは、ＡＢ相区間検知による第二の検知速度１３４と、目標速度生成部１５１で生成される目標速度との偏差を演算して偏差信号１４７を生成する。信号合成演算部１４３は、偏差積分信号１４６と、偏差信号１４７とを、リアルタイムに足し合わせて制御演算入力信号１５５を算出する。偏差積分信号１４６と偏差信号１４７を足し合わせると、その合成信号において、ＤＣ成分を含む１Ｈｚより低い周波数域では、第二の検知速度１３４より第一の検知速度１３３の比率が大きくなる。また、サーボ帯域の境界周波数を含む１Ｈｚより高い周波数域では、第一の検知速度１３３より第二の検知速度１３４の比率が大きくなる。その結果、検知遅れがほとんど見られない制御演算入力信号１５５が生成される。
【００９３】
モータ指令値演算部１５３は、図６に示すように、制御演算入力信号１５５を用いてＰＩ制御の演算と上下限制限の演算を行い、モータドライバ１６０に入力するモータ駆動指令信号１５６を生成する。モータ駆動指令信号１５６はＰＷＭのパルス信号であり、モータドライバ１６０では、このＰＷＭパルス信号に基づいてモータ３６を駆動する。
【００９４】
実施例２の構成では、帯域分離に積分器を用いるため、特に低い周波数域のゲインが大きくなる。したがって、低い周波数域で中間転写ベルト３１の速度制御の精度を向上させることができる。
【００９５】
実施例２では、積分演算を用いて信号の帯域分離を行う例を示したが、同様の機能を持つ制御要素を用いて第一の検知速度１３３の帯域分離を行ってもよい。
【００９６】
＜実施例２の変形例＞
図１０は実施例１の変形例の制御のフローチャートである。図９に示す電気回路は、マイコン回路と、少数の専用集積回路と、不揮発性メモリに格納されたプログラムとして、図１に示す制御基板９０に備えられる。制御コントローラ２１０でモータ駆動指令信号１５６を生成する処理は、マイコン回路のＣＰＵが、制御基板９０に備えられる不揮発性メモリに格納された制御プログラムに基づいて実行する。
【００９７】
図９を参照して図１０に示すように、制御コントローラ２２０は、画像形成装置１の各部の制御を司るＣＰＵから出力される、中間転写ベルト３１の駆動ＯＮ信号がＯＮかＯＦＦかを判断する（Ｓ６１０）。駆動ＯＦＦの場合（Ｓ６１０のＮｏ）、ＰＷＭデューティー比Ｄに０を記憶する（Ｓ７１０）。しかし、駆動ＯＮの場合（Ｓ６１０のＹｅｓ）、第一の検知速度１３３を検知し、検知した速度値Ｖ１を取り出して記憶する（Ｓ６２０）。マーク１２１が、第一マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ａを通過してから、第二マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ｂを通過するまでの通過時間を検知し、この通過時間から第一の検知速度１３３を算出する。この第一の検知速度１３３の値を、センサ区間検知演算部１３１から取り出して記憶する。
【００９８】
制御コントローラ２１０は、第二の検知速度１３４を検知し、検知した速度値Ｖ２を取り出して記憶する（Ｓ６３０）。マーク１２１が、第二マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ｂを通過してから、第二マーク検知センサのＢ相受光部３０５Ｂを通過するまでの通過時間を検知し、この通過時間から第二の検知速度１３４を算出する。この第二の検知速度１３４の値を、ＡＢ相区間検知演算部１３２から取り出して記憶する。
【００９９】
制御コントローラ２１０は、次のサンプリングタイムにおける目標速度を演算し、算出した速度値Ｖ０を記憶する（Ｓ６４０）。そして、記憶した速度値Ｖ０から、ステップＳ６２０で記憶した速度値Ｖ１を引き、算出した速度偏差Ｖｄ１を記憶する（Ｓ６５０）。また、制御コントローラ２１０は、記憶した速度値Ｖ０から、ステップＳ６３０で記憶した速度値Ｖ２を引き、算出した速度偏差Ｖｄ２を記憶する（Ｓ６６０）。
【０１００】
制御コントローラ２１０は、ステップＳ６５０で記憶した速度偏差Ｖｄ１を積分演算して、算出した偏差積分値Ｘｄを記憶する（Ｓ６７０）。この積分演算は、速度偏差Ｖｄ１に積分パラメータとサンプリングタイムとを掛けた値を累積する。
【０１０１】
制御コントローラ２１０は、ステップＳ６６０で記憶した速度偏差Ｖｄ２と、ステップＳ６７０で記憶した偏差積分値Ｘｄとを足し合わせ、算出した値Ｓを記憶する（Ｓ６８０）。そして、記憶した値Ｓを入力として、ＰＩ制御の演算を行う（Ｓ６９０）。
【０１０２】
具体的には、値Ｓに比例パラメータをかけて比例演算値Ｐを算出する。次に、値Ｓを積分演算して、積分演算値Ｉを算出する。この積分演算は、値Ｓに積分パラメータとサンプリングタイムとを掛けた値を累積する。次に、比例演算値Ｐと積分演算値Ｉとを足し合わせて制御値Ｃを算出する。
【０１０３】
制御コントローラ２１０は、ステップＳ６９０で算出した制御値Ｃが負値のとき、ＰＷＭデューティー比Ｄに０を記憶し、制御値Ｃが１より大きい値のとき、ＰＷＭデューティー比Ｄに１を記憶する。そして、制御値Ｃが０から１の間の値のとき、ＰＷＭデューティー比Ｄに制御値Ｃを記憶する（Ｓ７００）。そして、ステップＳ７００またはステップＳ７１０で記憶したＰＷＭデューティー比Ｄのパルス信号を生成する（Ｓ７２０）。以降、制御コントローラ２１０のサンプリングタイムごとに、ここまでのフローを周期的に繰り返して中間転写ベルト３１の駆動制御を行う。
【０１０４】
＜実施例３＞
図１１は実施例２の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。実施例３では、第一の検出速度の積分演算によって検知遅れを除いた速度信号を生成する別の方法について説明する。実施例３は、各検知信号を用いた閉ループの信号の合成によって、検知遅れを抑制する例でもある。
【０１０５】
図１１に示されるように、実施例３の制御構成は、制御コントローラ２２０の内部の構成以外は、実施例１と同一である。また、制御コントローラ２２０の内部の構成の一部も実施例１と同一である。このため、図１１中、実施例１と同一構成には図３と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１０６】
制御コントローラ２２０は、電気回路として、制御基板９０に備えられる。制御コントローラ２２０は、信号合成演算部１４３、積分演算部１４５、目標速度生成部１５１、速度偏差演算部１５２、モータ指令値演算部１５３、符号逆転演算部１５４を有する。
【０１０７】
制御コントローラ２２０の速度偏差演算部１５２は、現在の検知速度と目標速度との差から、モータ指令値の増減を演算するため、センサ区間検知による第一の検知速度１３３と、目標速度生成部１５１で生成される目標速度との偏差を演算する。
【０１０８】
積分演算部１４５は、検知遅れの影響が現れる周波数をゼロクロス周波数とし、ゼロクロス周波数以下の信号成分を増幅し、ゼロクロス周波数以上の信号成分を減衰させる。積分演算部１４５は、前記の偏差から、検知遅れの影響が小さい、ＤＣ成分を含む低周波数域の信号を増幅させ、サーボ帯域の境界周波数域を含んで検知遅れが影響する周波数域の信号を減衰させた偏差積分信号１４９を生成する。実施例２で説明したように、２５ｍｓｅｃの検知遅れを持つ第一の検知速度１３３は、図５の（ａ）に示すように、１Ｈｚ以上の信号で位相遅れが顕著に現れる。そこで、この１Ｈｚがゼロクロス周波数になるように、積分演算部１４５の中で、第一の検知速度１３３に対して積分演算と掛け算（×２．０×π×１［Ｈｚ］）演算を行う。すると、偏差積分信号１４９は、１Ｈｚより低い周波数域が増幅し、１Ｈｚより高い周波数域が減衰した偏差積分信号１４９になる。
【０１０９】
この偏差積分信号１４９は、ＡＢ相区間検知による第二の検知速度１３４の閉ループの目標値として扱われる。符号逆転演算部１５４は、現在の検知速度と目標速度との差と、モータ指令値の増減の正負が一致するように、ＡＢ相区間検知による第二の検知速度１３４の信号の符号を逆転させる。信号合成演算部１４３は、前記の符号を逆転させた信号と偏差積分信号１４９とを合成して、制御演算入力信号１５５を算出する。第二の検知速度１３４は、符号逆転演算部１５４の中で−１を掛けられ、信号合成演算部１４３の中で偏差積分信号１４９と合成される。算出された制御演算入力信号１５５は、ＤＣ成分を含む１Ｈｚより低い周波数域では、第二の検知速度１３４より第一の検知速度１３３の比率が大きくなる。また、サーボ帯域の境界周波数を含む１Ｈｚより高い周波数域では、第一の検知速度１３３より第二の検知速度１３４の比率が大きくなる。その結果、検知遅れがほとんど見られない制御演算入力信号１５５が生成される。
【０１１０】
モータ指令値演算部１５３は、図６に示すように、制御演算入力信号１５５を用いてＰＩ制御の演算と上下限制限の演算を行い、モータドライバに入力するモータ駆動指令信号１５６を生成する。モータ駆動指令信号１５６はＰＷＭのパルス信号であり、モータドライバ１６０では、このＰＷＭパルス信号に基づいてモータ３６を駆動する。
【０１１１】
実施例３の構成では、帯域分離に積分器を用いるため、特に低い周波数域のゲインが大きくなる。したがって、低い周波数域で中間転写ベルト３１の速度制御の精度を向上させることができる。
【０１１２】
実施例３では、積分演算を用いて信号の帯域分離を行う例を示したが、同様の機能を持つ制御要素を用いて第一の検知速度１３３の帯域分離を行ってもよい。
【０１１３】
＜実施例３の変形例＞
図１２は実施例１の変形例の制御のフローチャートである。図１１に示す電気回路は、マイコン回路と、少数の専用集積回路と、不揮発性メモリに格納されたプログラムとして、図１に示す制御基板９０に備えられる。制御コントローラ２２０でモータ駆動指令信号１５６を生成する処理は、マイコン回路のＣＰＵが、制御基板９０に備えられる不揮発性メモリに格納された制御プログラムに基づいて実行する。
【０１１４】
図１１を参照して図１２に示すように、制御コントローラ２２０は、画像形成装置１の各部の制御を司るＣＰＵから出力される、中間転写ベルト３１の駆動ＯＮ信号がＯＮかＯＦＦかを判断する（Ｓ８１０）。駆動ＯＦＦの場合（Ｓ８１０のＮｏ）、ＰＷＭデューティー比Ｄに０を記憶する（Ｓ９１０）。しかし、駆動ＯＮの場合（Ｓ８１０のＹｅｓ）、第一の検知速度１３３を検知し、検知した速度値Ｖ１を取り出して記憶する（Ｓ８２０）。マーク１２１が、第一マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ａを通過してから、第二マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ｂを通過するまでの通過時間を検知し、この通過時間から第一の検知速度１３３を算出する。この第一の検知速度１３３の値を、センサ区間検知演算部１３１から取り出して記憶する。
【０１１５】
制御コントローラ２２０は、第二の検知速度１３４を検知し、検知した速度値Ｖ２を取り出して記憶する（Ｓ８３０）。マーク１２１が、第二マーク検知センサのＡ相受光部３０４Ｂを通過してから、第二マーク検知センサのＢ相受光部３０５Ｂを通過するまでの通過時間を検知し、この通過時間から第二の検知速度１３４を算出する。この第二の検知速度１３４の値を、ＡＢ相区間検知演算部１３２から取り出して記憶する。
【０１１６】
制御コントローラ２２０は、次のサンプリングタイムにおける目標速度を演算し、算出した速度値Ｖ０を記憶する（Ｓ８４０）。そして、記憶した速度値Ｖ０から、ステップＳ８２０で記憶した速度値Ｖ１を引き算して速度偏差Ｖｄ１を求め、記憶する（Ｓ８５０）。
【０１１７】
制御コントローラ２２０は、ステップＳ８５０で記憶した速度偏差Ｖｄ１を積分演算して、算出した偏差積分値Ｘｄを記憶する（Ｓ８６０）。この積分演算は、速度偏差Ｖｄ１に積分パラメータとサンプリングタイムとを掛けた値を累積する。
【０１１８】
制御コントローラ２２０は、ステップＳ８３０で記憶した速度値Ｖ２に（−１）を掛け、算出した値Ｖｍを記憶する（Ｓ８７０）。そして、ステップＳ８６０で記憶した偏差積分値Ｘｄと、ステップＳ８７０で記憶した値Ｖｍとを足し合わせ、算出した値Ｓを記憶する（Ｓ８８０）。
【０１１９】
制御コントローラ２２０は、ステップＳ８８０で記憶した値Ｓを入力として、ＰＩ制御の演算を行う（Ｓ８９０）。まず、値Ｓに比例パラメータを掛けて比例演算値Ｐを算出する。次に、値Ｓを積分演算して、積分演算値Ｉを算出する。この積分演算は、値Ｓに積分パラメータとサンプリングタイムとを掛けた値を累積する。そして、比例演算値Ｐと積分演算値Ｉとを足し合わせて制御値Ｃを算出する。
【０１２０】
制御コントローラ２２０は、ステップＳ８９０で算出した制御値Ｃが負値のとき、ＰＷＭデューティー比Ｄに０を記憶し、制御値Ｃが１より大きい値のとき、ＰＷＭデューティー比Ｄに１を記憶する。そして、制御値Ｃが０から１の間の値のとき、ＰＷＭデューティー比Ｄに制御値Ｃを記憶する（Ｓ９００）。
【０１２１】
制御コントローラ２２０は、ステップＳ９００またはステップＳ９１０で記憶したＰＷＭデューティー比Ｄのパルス信号を生成する（Ｓ９２０）。以降、制御コントローラ２２０のサンプリングタイムごとに、ここまでのフローを周期的に繰り返して中間転写ベルト３１の駆動制御を行う。
【０１２２】
＜実施例４＞
図１３は実施例４の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。実施例１〜３では、第二の検出速度１３４として、第二マーク検知センサ１２３のＡＢ相区間検知によって算出される速度を使う方法を説明した。実施例４では、第二の検出速度１３４として、第二マーク検知センサ１２３のエンコーダ検知によって算出される速度を使う方法を説明する。即ち、実施例１〜３では、第二マーク検知センサは複数の受光部を有することで、マークが通過する時間からベルトの移動速度を検知する構成であった。それに対し、実施例４では、一つの受光部により検出した目盛り間の間隔が通過する時間からベルト移動速度を検知する構成である。
【０１２３】
図１４に示されるように、実施例４の構成は、エンコーダ検知演算部１３５以外は実施例１と同一である。
【０１２４】
図１３、図１４に示すように、第二検出手段の一例であるエンコーダ検知演算部１３５は、Ａ相受光部３０４Ｂを用いて中間転写ベルト３１に形成された複数のマークを検出して第二速度情報の一例である第二の検知速度１３４を求める。エンコーダ検知演算部１３５に出力を行うＡ相受光部３０４Ｂは、センサ区間検知演算部１３１に出力を行うＡ相受光部３０４Ｂを兼ねている。第二マーク検知センサ１２３は、目盛りを検出するごとにインクリメンタルパルスを発生するエンコーダ検出部として用いられる。
【０１２５】
第一マーク検知センサ１２２と第二マーク検知センサ１２３のＡ相信号１２４、１２６がセンサ区間検知演算部１３１に入力されるのと同時に、第二マーク検知センサ１２３のＡ相信号１２６がエンコーダ検知演算部１３５へ出力される。エンコーダ検知演算部１３５は、Ａ相受光部３０４ＢからのＡ相信号１２６から、第二の検知速度１３４を算出する。
【０１２６】
エンコーダ検知演算部１３５は、第二マーク検知センサ１２３のＡ相受光部３０４Ｂを順次通過する８４．６μｍ間隔のマーク１２１の通過時間間隔を、図４に示すように、順次、ｔＡＡ（１）、ｔＡＡ（２）、・・・と検出する。そして、エンコーダ検知演算部１３５は、第二の検知速度１３４を、次式により算出する。
Ｖ３（１）＝８４．６［μｍ］／ｔＡＡ（１）
Ｖ３（２）＝８４．６［μｍ］／ｔＡＡ（２）
Ｖ３（３）＝８４．６［μｍ］／ｔＡＡ（３）
・・・
【０１２７】
制御部の一例である制御コントローラ２００は、第一の検知速度１３３及び第二の検知速度１３４をフィードバックしてモータ３６を制御する。
【０１２８】
実施例４の制御によれば、第二の検知速度１３４に、第二マーク検知センサ１２３のエンコーダ検知の値にハイパスフィルタ１４２を通して算出した速度を用いるので、マーク間隔誤差による影響を小さくすることができる。
【０１２９】
これらに加えて、２つのマーク検知センサの区間検知による検知遅れの影響を抑えることができるため、追従可能な速度変動の周波数範囲であるサーボ帯域を広くできるようになる。その結果、中間転写ベルトの回転速度変動を抑制し、転写時の位置ずれを低減して画像品質の低下を防ぐことができる。
【０１３０】
また、実施例４では、第二の検知速度１３４を１個の第二マーク検知センサ１２３を用いて検知した。しかし、第二マーク検知センサ１２３を中間転写ベルト３１の回転方向に沿って複数個配置して、出力の平均を求めることにより、センサ間隔の短さに伴う誤差を軽減してもよい。
【０１３１】
また、実施例４では、エンコーダ検知による第二の検知速度１３４を算出する方法を、第二マーク検知センサ１２３のＡ相信号の時間間隔で説明した。しかし、第二マーク検知センサ１２３のＢ相信号の時間間隔や、第一マーク検知センサ１２２のＡ相信号の時間間隔や、Ｂ相信号の時間間隔から算出してもよい。
【０１３２】
また、実施例４では、制御構成を実施例１と同一の制御コントローラ２００で説明したが、実施例２と同一の制御コントローラ２１０や実施例３と同一の制御コントローラ２２０で置き換えてもよい。
【０１３３】
＜実施例５＞
図１５は実施例５の中間転写ベルト駆動制御のブロック図である。実施例１〜３では、第二の検出速度１３４として、第二マーク検知センサ１２３のＡＢ相区間検知によって算出される速度を使う方法を説明した。実施例４では、第二の検出速度１３４として、第二マーク検知センサ１２３のエンコーダ検知によって算出される速度を使う方法を説明した。実施例５では、第二の検出速度１３４として、ロータリエンコーダ１２８のエンコーダ検知によって算出される速度を使う方法を説明する。
【０１３４】
図１５に示すように、実施例５の構成は、第二検出手段の一例であるロータリエンコーダ検知演算部１３６は、エンコーダ１２８により駆動ローラ３２の回転軸の回転速度情報を検出する。ロータリエンコーダ１２８とロータリエンコーダ検知演算部１３６以外は実施例１や実施例４と同一であるため、図１５中、実施例１と同一構成には図３と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１３５】
ロータリエンコーダ１２８は、中間転写ベルト３１を回転させる駆動ローラ３２の回転軸に取り付けられる。ロータリエンコーダ１２８は、その回転軸の回転角度に応じたパルス信号１２９を出力する。ロータリエンコーダ１２８は、例えば駆動ローラ３２が１周すると６００個のパルス信号１２９を出力する。
【０１３６】
このロータリエンコーダ１２８は、中間転写ベルト３１の回転に連動して回転する回転軸に取り付けられればよいので、ステアリングローラ３３、バックアップローラ３４や、駆動ローラ３２を回転させるモータ３６のいずれかの軸に取り付けてもよい。
【０１３７】
ロータリエンコーダ検知演算部１３６は、ロータリエンコーダ１２８からのパルス信号１２９から、第二の検知速度１３４を算出する。ロータリエンコーダ検知演算部１３６は、パルス信号１２９のパルスエッジの時間間隔を、順次、ｔＲＥ（１）、ｔＲＥ（２）、・・・と検知する。
【０１３８】
ロータリエンコーダ検知演算部１３６は、駆動ローラ３２の１周あたりのパルス数や、中間転写ベルト３１の送り出し半径（駆動ローラ３２の半径と中間転写ベルト３１の厚みの半分との和）を例えば１５ｍｍとして、第二の検知速度１３４を、次式により算出する。
Ｖ４（１）＝２×π×１５［ｍｍ］／６００／ｔＲＥ（１）
Ｖ４（２）＝２×π×１５［ｍｍ］／６００／ｔＲＥ（２）
Ｖ４（３）＝２×π×１５［ｍｍ］／６００／ｔＲＥ（３）
・・・
【０１３９】
制御部の一例である制御コントローラ２００は、第一の検知速度１３３及び第二の検知速度１３４をフィードバックしてモータ３６を制御する。
【０１４０】
実施例５の制御によれば、第二の検知速度１３４にロータリエンコーダ１２８のエンコーダ検知の値にハイパスフィルタ１４２を通して算出した速度を用いるので、ロータリエンコーダ１２８の低周波数域の検知誤差による影響を小さくすることができる。
【０１４１】
これらに加えて、２つのマーク検知センサの区間検知による検知遅れの影響を抑えることができるため、追従可能な速度変動の周波数範囲であるサーボ帯域を広くできるようになる。その結果、中間転写ベルトの回転速度変動を抑制し、転写時の位置ずれを低減して画像品質の低下を防ぐことができる。
【０１４２】
実施例５では、制御構成を実施例１と同一の制御コントローラ２００で説明したが、実施例２と同一の制御コントローラ２１０や実施例３と同一の制御コントローラ２２０で置き換えてもよい。
【０１４３】
以上、実施例を説明したが、中間転写ベルト３１のみならず、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおいて、実施例１〜３と同様な構成で実施することができる。また、感光ベルト、中間転写ドラム、記録材搬送ベルト、記録材搬送ドラムといった別の像担持体の速度制御においても、実施例１〜３と同様な構成で実施することができる。これにより、記録材搬送ベルト等における通常の周波数の速度変動に対する速度制御の精度を損なうことなく、より高い周波数の速度変動に対する速度制御の追従性を高めて、高品質の画像を出力できる画像形成装置が実現される。
【０１４４】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。
【符号の説明】
【０１４５】
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  感光ドラム
３１  中間転写ベルト、３２  駆動ローラ、３６  モータ
９０  制御基板、１２１  マーク
１２２  第一マーク検知センサ、
１２３  第二マーク検知センサ
１２８  ロータリエンコーダ
１３１  センサ区間検知演算部、１３２  ＡＢ相区間検知演算部
１３５  エンコーダ検知演算部、１３６  ロータリエンコーダ検知演算部
１４１  ローパスフィルタ、１４２  ハイパスフィルタ
１４３  信号合成演算部、１４５  積分演算部
１５１  目標速度生成部、１５２  速度偏差演算部
１５３  モータ指令値演算部、１５４  符号逆転演算部
１６０  モータドライバ、２００、２１０、２２０  制御コントローラ
３０１  筐体、３０２  発光部、３０３  受光部
３０４  Ａ相受光部、３０５  Ｂ相受光部
【図１】
0005907619.tif 000002
【図２】
0005907619.tif 000003
【図３】
0005907619.tif 000004
【図４】
0005907619.tif 000005
【図５】
0005907619.tif 000006
【図６】
0005907619.tif 000007
【図７】
0005907619.tif 000008
【図８】
0005907619.tif 000009
【図９】
0005907619.tif 000010
【図１０】
0005907619.tif 000011
【図１１】
0005907619.tif 000012
【図１２】
0005907619.tif 000013
【図１３】
0005907619.tif 000014
【図１４】
0005907619.tif 000015
【図１５】
0005907619.tif 000016