(57)【要約】【目的】  ベルト厚み変動により発生する速度変動の安定化を簡易な構成で確実に行えるようにする。【構成】  ベルト６０に基準位置として取り付けられたマークをマークセンサ３５で検出し、ベルト６０の厚み変動で発生するエンコーダ３１による検出角変位誤差を検出する。その角変位誤差検出手段から得られるエンコーダ３１による検出角変位誤差から、ベルト６０の厚み変動の波形についての上記マークでの位相と最大振幅を算出し、その算出結果を不揮発性メモリに格納し、その格納された値に基づいて上記マークからの距離に応じた補正データを算出して、目標角変位生成部３０の揮発性メモリに格納する。そして、制御コントローラ部４０によって駆動モータ３２を駆動する際に、その補正データを制御目標値に加算して駆動制御することによって、上記エンドレスベルトの厚み変動による速度変動を安定化する。【選択図】        図１
2006209042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドレスベルトと、該エンドレスベルトを駆動する駆動ローラと、該駆動ローラを駆動する駆動モータと、前記エンドレスベルトに従動される複数の従動ローラと、該複数の従動ローラのひとつに取り付けたエンコーダとを備え、前記エンドレスベルトの実効速度が一定となるように前記駆動モータの制御目標値を設定し、該制御目標値と一致させるように前記駆動モータを駆動制御するベルト駆動制御装置であって、
前記エンドレスベルトに基準位置として取り付けられたマークを検出するマーク検出手段と、
前記エンドレスベルトの厚み変動で発生する前記エンコーダの検出角変位誤差を検出する角変位誤差検出手段と、
該角変位誤差検出手段から得られる前記エンコーダの検出角変位誤差から、前記エンドレスベルトの厚み変動の波形についての前記マークでの位相と最大振幅を算出する第１演算手段と、
該第１演算手段の算出結果を格納する不揮発性メモリと、
該不揮発性メモリに格納された値に基づいて前記マークからの距離に応じた補正データを算出する第２演算手段と、
前記補正データを格納する揮発性メモリと、
前記駆動モータを駆動する際に、前記補正データを前記制御目標値に加算して駆動制御することによって、前記エンドレスベルトの厚み変動による速度変動を安定化する駆動モータ制御手段とを有し、
前記第１演算手段は、前記エンドレスベルトの複数周分で検出したエンコーダの検出角変位誤差のデータを移動平均処理および周平均処理をしてベルト１周分の前記エンコーダの検出角変位誤差のデータを算出し、その算出した検出角変位誤差のデータから、前記エンドレスベルトの厚み変動の波形についての前記マークでの位相と最大振幅を算出することを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のベルト駆動制御装置において、前記第１演算手段は、移動平均処理をする際に、駆動系の中で、ベルト１周期成分を除いて最も大きい角変位誤差の周期の整数倍の時間でサンプリングされるデータ数のデータを用いて移動平均処理をすることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のベルト駆動制御装置において、前記第１演算手段は、任意のタイミングで検出されたベルト複数周分の前記エンコーダの検出角変位誤差のデータから演算することを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のベルト駆動制御装置において、前記第１演算手段は、電源投入直後に検出されたベルト複数周分の前記エンコーダの検出角変位誤差のデータから演算することを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のベルト駆動制御装置において、前記第１演算手段は、算出した前記マークでの位相と最大振幅の値が、予め設定した範囲外であった場合にはエラー判定をし、算出結果を前記不揮発性メモリに格納することを中止し、前記マークでの位相と最大振幅についてのパラメータの値をゼロに設定することを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項６】
請求項５記載のベルト駆動制御装置において、エラー判定が出た場合はエラー発生回数の累積を前記不揮発性メモリに記憶し、任意のタイミングで前記エラー発生回数を確認できることを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のベルト駆動制御装置において、前記角変位誤差検出手段により前記エンコーダの検出角変位誤差を検出する際には、前記エンドレスベルトの速度変動を引き起こす恐れのある熱源の作動を停止することを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のベルト駆動制御装置において、前記角変位誤差検出手段により前記エンコーダの検出角変位誤差を検出する前に、前記エンドレスベルトの駆動が安定するまで前記エンドレスベルトを空回しすることを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のベルト駆動制御装置を備えた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】  この発明は、カラー画像形成装置の転写装置等に用いられる転写搬送ベルトのようなエンドレスベルトの駆動を制御するベルト駆動制御装置、およびそれを備えたカラープリンタやカラー複写機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  画像形成装置におけるカラー画像形成の一般的な方法としては、複数の感光体上にそれぞれ異なる色で形成され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、同じく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、その後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式がある。これらの方式は、共通して複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させて並べて配置するので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、静電潜像の形成および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、転写紙を担持しながら走行する無端ベルト（エンドレスベルト）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個の感光体をそれぞれ含む作像ユニットを無端ベルトの一方の走行辺に沿って並設している。【０００４】  上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よく重ねることが色ズレ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、転写ユニットを構成する複数個の従動軸のうちのひとつにエンコーダを取り付け、その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が有効な手段となっている。【０００５】  このような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、比例制御（ＰＩ制御）がある。これはまず、エンコーダの目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とエンコーダの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差から位置偏差ｅ（ｎ）を演算する。そして、その演算結果の位置偏差ｅ（ｎ）にローパスフィルタをかけて高周波ノイズを除去するとともに、制御ゲインをかけ、さらに一定の標準駆動パルス周波数を加える。これにより得られた駆動パルス周波数により、駆動ローラを駆動する駆動モータを制御することによって、常にエンコーダ出力が目標角変位で駆動されるように制御することができる。【０００６】  実際の制御としては、エンコーダパルスの出力の立上りエッジをカウントするカウンタと、制御周期（例えば１ｍｓ）ごとにカウントするカウンタを使用し、制御周期（１ｍｓ）間に移動する目標角変位の演算結果と、制御周期ごとに前記エンコーダカウント値を取得することで得られる検出角変位との差から、位置偏差を取得することができる。
具体的な演算としては、エンコーダが取り付けられている従動軸のローラ径をφ１５．６１５とすると以下のようになる。【０００７】    ｅ（ｎ）＝θ０×ｑ−θ１×ｎｅ［ｒａｄ］
なお、この式における各記号の意味は次のとおりである。
ｅ（ｎ）［ｒａｄ］：今回のサンプリングにて演算された位置偏差
θ０［ｒａｄ］：制御周期あたりの移動角度（＝２π×Ｖ×１０−３／１５．６１５π［ｒａｄ］）
θ１［ｒａｄ］：エンコーダ１パルスあたりの移動角度（＝２π／ｐ［ｒａｄ］、ここでｐはエンコーダのスリットピッチ）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
ｎｅ：エンコーダカウント値
Ｖ：ベルト線速［ｍｍ／ｓ］【０００８】  ここで例えば、制御周期１ｍｓでエンコーダの分解能を１回転当たり３００パルスのものを使用し、転写ベルトを１６２ｍｍ／ｓで動作するようにフィードバック制御をかけた場合を想定すると以下のようになる。
θ０＝２π×１６２×１０−３／１５．６１５π＝０．０２０７４８７［ｒａｄ］
θ１＝２π×ｐ＝２π／３００＝０．０２０９４３９［ｒａｄ］
以上の演算を制御周期毎に行うことで位置偏差を取得し、フィードバック制御を行う。【０００９】  しかし、この方法は微小な搬送ベルトの厚さによって、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画像品質の低下を招くとともに、複数の記録紙間においても画像に変動が発生し、記録紙間における画像形成位置の繰り返し再現性が劣化するという問題があった。
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時、ベルト搬送速度Ｖは、次式によって求められる。
Ｖ＝（Ｒ＋Ｂ／２）×ω
この式において、Ｒ：駆動ローラ半径、Ｂ：ベルト厚さ、ω：駆動ローラ角速度
である。【００１０】  しかし、例えば図２７に示す搬送ベルト５０のベルト厚さＢが変動すると、破線で示すベルト厚さ実効線の位置が変化する。これは、ベルト駆動実効半径ｒが変化することであり、上記式の（Ｒ＋Ｂ／２）が変化するため、駆動ローラ５１の角速度ωが一定でも、ベルト搬送速度が変化することになる。すなわち、駆動ローラ５１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。【００１１】  ここで、図２８に搬送ベルト５０が駆動ローラ５１と従動ローラ５２とテンションローラ５３に張架された搬送ベルトの駆動搬送系のモデルを示し、図２９に駆動ローラ５１を一定角速度で回転させた場合の搬送ベルト５０の１周にわたるベルト厚さ変動とベルト速度変動についての概念図を示す。搬送ベルト５０の厚い部分が駆動ローラ５１に巻き付いている際には、図２７に示すようにベルト駆動位置におけるベルト駆動実効半径ｒが増加し、図２２に示すようにベルト搬送速度が増加する。逆に搬送ベルト５０の薄い部分が駆動ローラ５１に巻き付いている際には、ベルト搬送速度が低下する。【００１２】  次に、図３０では、搬送ベルト５０が一定速度で搬送されていた時の従動ローラ５２でのベルト厚さ変動と、従動ローラ５２で検出したベルト速度変動を示している。搬送ベルト５０が理想的に速度変動なく搬送されていても、その厚い部分が従動ローラ５２に巻き付いていると、ベルトの従動実効半径ｒが増加して、従動ローラ５２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、ベルトの薄い部分が従動ローラ５２に巻き付いていると、従動ローラの回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。【００１３】  このように、ベルト厚さ変動が存在した場合、エンコーダなどで従動ローラの回転角変位でベルト搬送速度を検出すると、誤検出成分が発生する。そのため、たとえベルトが一定速度で搬送されていても、ベルト厚さ変動により、従動ローラ（従動軸）の回転角変位検出では、あたかも搬送ベルトが速度変動しているように検出されてしまう。そして、前述した従動軸フィードバック制御では、このようなベルト厚さ変動をも考慮した高精度な制御ができない。【００１４】  このようなベルト厚さ変動による問題を解決する手法として、特許文献１に記述されているものがある。それは、まずベルトマークによって検知される位置を基準として、転写ベルトの全周方向にわたる厚さプロファイルを予め計測しておき、一定のパルスレートで駆動ローラを駆動した場合に、転写ベルトの厚さプロファイルによって発生する速度変動Ｖｈを打ち消す速度プロファイルを算出しておく。そして、この速度プロファイルによりパルスレートを変調した駆動モータ制御信号で駆動モータを制御し、駆動ローラを介して転写ベルトを駆動することにより、最終的に転写ベルトの速度Ｖｂを変動のないものとする。
【特許文献１】特開２０００−３１０８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】  しかし、この特許文献１に記載の手法では、速度プロファイルデータは制御周期毎のデータを必要とするため、制御周期を短周期で行う場合は大容量のメモリが必要となり、また制御周期を長周期にするとフィードバック制御自体が十分な効果が得られなくなる問題がある。例えばベルト周長が８１５ｍｍで、ベルト駆動速度が１２５ｍｍ／ｓ、制御周期が１ｍｓであった場合には、次の式で求められるように、ベルト１周あたり６５２０回の制御が必要になる。
８１５ｍｍ／（１２５ｍｍ／ｓ×１ｍｓ）＝６５２０回【００１６】  また、１ポイント当たりのベルト厚みのデータを１６ｂｉｔのサイズ表現にしようとすると、次のように１００Ｋｂｉｔ以上のメモリが必要になる。
６５２０回×１６ｂｉｔ＝１０４３２０ｂｉｔ
そのため上記制御を実用機で行う場合には、ベルト厚みプロファイル格納用メモリとして不揮発性メモリを新たに用意する必要があり、仮にデータを圧縮して格納し、電源投入時に揮発性メモリに解凍するとしても、大容量のメモリが必要となる。そのため、通常のワークエリアとして使用しているメモリのほかに別途メモリが必要となり、大幅なコストアップを招く要因となって現実的ではない。【００１７】  さらに、特許文献１の手法では、ベルトの厚みプロファイルデータとして、ベルトの厚みそのものを全周にわたって計測する必要があり、そのための手段としてレーザー変位計で厚さを計測している。また計測したデータは、製品出荷時もしくはサービスマンにより操作パネル等の入力手段から入力するとしている。しかしながら数μｍのベルトの厚み変動を計測するには、高精度の計測手段が必要となると共に、その計測結果のデータ管理の手間がかかり、且つそのデータ量が多いため、入力ミスが発生する恐れがある。
この発明は、このようなむ問題を解決するためになされたものであり、画像形成装置等のエンドレスベルトの駆動を制御するベルト駆動制御装置において、ベルト厚み変動により発生する速度変動の安定化を簡易な構成で確実に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】  この発明は、エンドレスベルトと、そのエンドレスベルトを駆動する駆動ローラと、その駆動ローラを駆動する駆動モータと、上記エンドレスベルトに従動される複数の従動ローラと、その複数の従動ローラのひとつに取り付けたエンコーダとを備え、上記エンドレスベルトの実効速度が一定になるように上記駆動モータの制御目標値を設定し、その制御目標値と一致させるよう前記駆動モータを駆動制御するベルト駆動制御装置であって、上記の目的を達成するため、次のように構成する。【００１９】  すなわち、上記エンドレスベルトに基準位置として取り付けられたマークを検出するマーク検出手段と、上記エンドレスベルトの厚み変動で発生する上記エンコーダの検出角変位誤差を検出する角変位誤差検出手段と、その角変位誤差検出手段から得られる上記エンコーダの検出角変位誤差から、上記エンドレスベルトの厚み変動の波形についての上記マークでの位相と最大振幅を算出する第１演算手段と、その第１演算手段の算出結果を格納する不揮発性メモリと、その不揮発性メモリに格納された値に基づいて上記マークからの距離に応じた補正データを算出する第２演算手段と、その補正データを格納する揮発性メモリと、上記駆動モータを駆動する際に、その補正データを上記制御目標値に加算して駆動制御することによって、上記エンドレスベルトの厚み変動による速度変動を安定化する駆動モータ制御手段とを有する。【００２０】  そして、上記第１演算手段は、上記エンドレスベルトの複数周分で検出した上記エンコーダの検出角変位誤差のデータを移動平均処理および周平均処理をして、上記エンドレスベルト１周分のエンコーダの検出角変位誤差のデータを算出し、その算出した検出角変位誤差のデータから、上記エンドレスベルトの厚み変動の波形についての上記マークでの位相と最大振幅を算出する。【００２１】  そのベルト駆動制御装置において、上記第１演算手段は、移動平均処理をする際に、駆動系の中で、ベルト１周期成分を除いて最も大きい角変位誤差の周期の整数倍の時間でサンプリングされるデータ数のデータを用いて移動平均処理をするとよい。
あるいは、上記第１演算手段は、任意のタイミングで検出されたベルト複数周分の上記エンコーダの検出角変位誤差のデータから、上記エンドレスベルトの厚み変動の波形についての上記マークでの位相と最大振幅を演算するこもできる。【００２２】  さらに、上記第１演算手段は、電源投入直後に検出されたベルト複数周分の前記エンコーダの検出角変位誤差のデータから上記演算をするようにするとよい。
上記第１演算手段は、算出した上記マークでの位相と最大振幅の値が、予め設定した範囲外であった場合にはエラー判定をし、算出結果を上記不揮発性メモリに格納することを中止し、上記マークでの位相と最大振幅についてのパラメータの値をゼロに設定するようにしても。
そのエラー判定が出た場合はエラー発生回数の累積を前記不揮発性メモリに記憶し、任意のタイミングでそのエラー発生回数を確認できるようにするとよい。【００２３】  これらのベルト駆動制御装置において、上記角変位誤差検出手段により上記エンコーダの検出角変位誤差を検出する際には、上記エンドレスベルトの速度変動を引き起こす恐れのある熱源の作動を停止するのが望ましい。
また、上記角変位誤差検出手段により上記エンコーダの検出角変位誤差を検出する前に、上記エンドレスベルトの駆動が安定するまで該エンドレスベルトを空回しするとよい。
この発明は、これらのベルト駆動制御装置を備えた画像形成装置も提供する。
【発明の効果】
【００２４】  この発明のベルト駆動制御装置によれば、駆動ローラと従動ローラに張架されたエンドレスベルトの搬送速度を、従動ローラに取り付けたエンコーダによる検出信号を用いて制御する場合に、ベルト厚み変動によって発生する速度変動の安定化を、簡易な構成で確実に行うことができる。また、画像品位に応じて適切な処理を行うことが可能であり、良好なフィードバック制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】  以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、図２及び図３によって、この発明によるベルト駆動制御装置を備えた画像形成装置の構成例について説明する。この画像形成装置は、直接転写方式の電子写真方式によりカラー画像を形成するカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）であり、図２はそのレーザプリンタ全体の概略構成図である。【００２６】  このレーザプリンタは、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す）が、図中の矢印Ａに沿ってベルト６０が走行することによって転写紙Ｐが移動する方向における上流側（図で右下側）から順に配置されている。
このトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、現像ユニット１２とを備えている。また、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。【００２７】  また、このレーザプリンタは、上記トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのほかに、光書込ユニット２、給紙カセット３，４、レジストローラ対５、転写紙Ｐを担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する転写搬送ベルト６０を備えたベルト駆動装置６、ベルト定着方式の定着ユニット７、および排紙トレイ８等を備えている。なお、ベルト駆動装置６は、後述する制御系と合わせてこの発明によるベルト駆動制御装置の実施形態を構成するものであり、また転写ユニットとしても機能するものである。【００２８】  このレーザプリンタはさらに、手差しトレイ１４、トナー補給容器２２も備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。
光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備えており、画像データに基づいて各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射する。【００２９】  図３は、上述したベルト駆動装置６の概略構成を示す拡大図である。
このベルト駆動装置６で使用する転写搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０９〜１０１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層エンドレスベルトであり、その材質は例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルト６０は、各トナー像形成部の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ６１〜６６に張架されている。【００３０】  これら支持ローラのうちで転写紙移動方向の上流側に位置する入口ローラ６１に対し、転写搬送ベルト６０を挟んでその外周面側で対向するように静電吸着ローラ８０が設けられている。この静電吸着ローラ８０には電源１８によって所定電圧が印加されており、２つのローラ６１，８０の間を通過した転写紙１００は帯電して転写搬送ベルト６０上に静電吸着される。ローラ６３は転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、駆動源である駆動モータ（後述）によって矢印Ｄの方向に回転される。【００３１】  各感光体ドラムに対向する各転写位置において、転写電界を形成する転写電界形成手段としての転写バイアス印加部材２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋが転写搬送ベルト６０の裏面に接触するように設けられている。これらの転写バイアス印加部材はスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋからローラ心金に転写バイアス電圧が印加される。この印加された転写バイアス電圧の作用により、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写搬送ベルト６０と感光体ドラム表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８を備えている。【００３２】  上記転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は、それぞれ回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印Ｅの方向に回動することによってで時計方向に回動する。【００３３】  前述した入り口ローラ６１と静電吸着ローラ８０は一体的に、入り口ローラブラケット９０に支持され、軸９１を回動中心として、図３の状態から時計方向に回動可能である。そして、揺動ブラケット９３に設けられた孔９５に、入り口ローラブラケット９０に突設されたピン９２が嵌入しており、揺動ブラケット９３の回動と連動して入り口ローラブラケット９０も回動する。これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、バイアス印加部材２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃから離され、入り口ローラ６１と静電吸着ローラ８０も下方に移動する。これにより、黒（ブラック）トナーのみで画像を形成する時に、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと転写搬送ベルト６０の接触を避けることが可能になっている。【００３４】  一方、転写バイアス印加部材２７Ｋとその隣のバックアップローラ６８は出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラ６２と同軸の軸９９を中心に回動可能になっている。このベルト駆動装置６をレーザプリンタ本体に着脱する際に、図示していないハンドルの操作により出口ブラケット９８を時計方向に回動させ、転写バイアス印加部材２７Ｋ及びバックアップローラ６８とともに転写搬送ベルト６０を、ブラック画像形成用の感光体１１Ｋから離間させることができる。【００３５】  転写搬送ベルト６０の駆動ローラ６３に巻きつけられた部分の外周面には、図２に示すように、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５により転写搬送ベルト６０上に付着した残留トナー等の異物が除去される。
その転写搬送ベルト６０の走行方向で駆動ローラ６３のすぐ下流側に、転写搬送ベルト６０の外周面を押し込むようにローラ６４を設け、駆動ローラ６３に対する転写搬送ベルト６０の巻き付け角を大きく確保している。また、ローラ６４のすぐ下流側には、転写搬送ベルト６０の内周面に接触し、押圧部材であるばね６９の付勢力により外側へ押圧して転写搬送ベルト６０にテンションを与えるテンションローラ６５が配設されている。【００３６】  次に、このレーザプリンタによる画像形成動作について説明する。
このレーザプリンタによる画像形成時には、図２に示す給紙カセット３，４および手差しトレイ１４のいずれかより転写紙Ｐが給紙されて、図示しない搬送ガイドにガイドされながら一点鎖線で示す搬送経路に沿って搬送ローラによって搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。【００３７】  一方、カラー画像形成時には４組のトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、図２で時計方向に回転しており、それぞれ図示していない帯電部材によって表面が均一に帯電された後、その表面に光書込ユニット２によって、形成すべき画像の各色のデータによって変調されたレーザ光が照射走査され、それぞ静電潜像が書き込まれる。その後現像ユニットによって各色のトナーによって現像され、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面に各色のトナー像が形成される。【００３８】  前述のようにレジストローラ対５に挟持されて一時停止された転写紙Ｐは、レジストローラ対５により所定のタイミングで送り出され、転写搬送ベルト６０に担持されて各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて順次搬送され、その各転写ニップを通過する。各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成される各色のトナー像は、それぞれ各転写ニップにおいて転写紙Ｐ上で重ね合わされるように順次作像タイミングをずらして作像されており、転写紙Ｐが各転写ニップを通過する際に上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙Ｐ上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙Ｐ上にはフルカラートナー像が形成される。
このトナー像転写後の各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面はクリーニング装置１３によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。【００３９】  一方、フルカラートナー像が形成された転写紙Ｐは、定着ユニット７でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイド２１の回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方、第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送させるか、またはスイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。【００４０】  以上ようにして、このレーザゾプリンタは転写紙Ｐにフルカラー画像を形成する。
このようなタンデム方式の画像形成装置では、各色のトナー画像を高い位置精度で重ね合わせることが色ズレの発生を防止する上で重要である。しかしながら、ベルト駆動装置６で使用している駆動ローラ６３、入り口ローラ６１、出口ローラ９９、転写搬送ベルト６０は、部品製造時に数十μｍ単位の製造誤差が発生する。この誤差により各部品が一回転した際に発生する変動成分が転写搬送ベルト６０に伝達され、転写紙の搬送速度に変動が生じてしまう。【００４１】  この転写紙の搬送速度の変動により、各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上のトナー像を転写紙Ｐに転写する際に、それぞれタイミングに微妙なずれが生じ、副走査方向（転写紙の搬送方向）に色ずれが発生してしまう。特に１２００×１２００ＤＰＩ等の微小ドットで画像を形成する装置では、数μｍのタイミングのずれが色ずれとして目立ってしまう。そこで、この実施形態の駆動制御装置では、図３で右下部の従動ローラ（「右下ローラ」という）６６の軸上に設けたエンコーダの検出信号によって右下ローラ６６の回転速度を検出し、駆動ローラ６３の回転をフィードバック制御することによって、転写搬送ベルト６０を一定速度で走行させるようにする。【００４２】  図４は転写ベルトを透視してベルト駆動装置６の全体構成を示す斜視図である。
転写駆動ローラ６３はタイミングベルト３３を介して駆動モータ３２に連結しており、駆動モータ３２の回転速度に比例して回転駆動される。そしてこの転写駆動ローラ６３の回転によって転写搬送ベルト６０が摩擦駆動され、転写搬送ベルト６０が駆動されることによって右下ローラ６６が摩擦回転する。前述したようにこの実施形態では、右下ローラ６６の軸上にエンコーダ３１を設けており、このエンコーダ３１から検出した右下ローラ６６の回転速度に基づいて駆動モータ３２の速度制御を行っている。【００４３】  図５に右下ローラ６６とエンコーダ３１の詳細を示す。エンコーダ３１はディスク３１１、発光素子３１２、受光素子３１３、圧入ブッシュ４３１４，３１５から構成されている。ディスク３１１は右下ローラ６６の軸６６１に圧入ブッシュ３１４，３１５を圧入することによって固定され、右下ローラ６６の回転と同時に回転するようになっている。
また、このディスク３１１には、円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットが形成されており、その両側に発光素子３１２と受光素子３１３を配置しており、その受光素子３１３によって右下ローラ６６の回転角度に応じた数のパルス信号を発生する。そのパルス信号を用いて右下ローラ６６の移動角（以下「角変位」と称す）を検出して、駆動モータ３２の駆動量を制御する。【００４４】  また、転写搬送ベルト６０の表面の非画像形成領域には、図４に示すように転写搬送ベルト６０の基準位置を管理するためのマーク（「ベルトマーク」ともいう）３４が取り付けられており、そのマーク３４の通過経路の対向位置にマークセンサ３５（マーク検出手段）が配設されている。そして、そのマークセンサ３５によって、マークの通過タイミングを検出している。これは、前述した駆動ローラ６３のフィードバック制御を行う際に、ベルト厚み変動で生じる検出角変位誤差の位置と実際のベルト位置とを対応させるために行うものである。このことについては、後に詳しく述べる。【００４５】  図６は、このレーザプリンタにおける上述したベルト駆動制御装置の駆動モータ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（制御部）６００は、上記エンコーダ３１の出力信号に基づいて駆動モータ３２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６００は、ＣＰＵ６０１、ＲＡＭ６０２、ＲＯＭ６０３、ＩＯ制御部６０４、モータ駆動Ｉ／Ｆ部６０６、ドライバ６０７、検出ＩＯ部６０８、およびバス６０９から構成されている。【００４６】  ＣＰＵ６０１は外部装置３８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、このレーザプリンタ全体の制御を行っている。また、ＣＰＵ６０１のワークメモリとして用いられるＲＡＭ６０２及びプログラムを格納するメモリとして用いられるＲＯＭ６０３、および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３９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。
モータ駆動モータＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１からの駆動指令により、転写搬送ベルト６０を駆動するための駆動モータ３２に対して、ドライバ６０７を介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駆動モータ３２が回転駆動されるため、転写搬送ベルト６０の搬送速度の可変制御が可能がなる。【００４７】  エンコーダ３１の出力信号は、検出用ＩＯ部６０８に入力される。検出ＩＯ部６０８は、エンコーダ３１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、エンコーダ３１の出力パルスを計数するカウンタを備えている。そして、そのカウンタがカウントした数値に予め定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて、右下ローラ６８の軸６６１（図５）の角変位に対応するデジタル数値に変換する。このエンコーダ３１のディスク３１１の角変位に対応するデジタル数値の信号は、バス６０９を介してＣＰＵ６０１に送られる。【００４８】  モータ駆動用ＩＦ部６０６は、ＣＰＵ６０１から送られてくる駆動周波数の指令信号に基づいて、その駆動周波数を有するパルス状の制御信号を生成する。
ドライバ６０７は、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、モータ駆動用ＩＦ部６０６から出力されるパルス状の制御信号に基づいて動作し、駆動モータ３２にパルス状の駆動電圧を印加する。その結果、駆動モータ３２はＣＰＵ６０１から出力される所定の駆動周波数に比例する速度で駆動制御される。これにより、エンコーダ３１のディスク３１１１の角変位が目標角変位になるように追値制御され、右下ローラ６６が所定の角速度で等角速度回転する。このディスク３１１の角変位は、エンコーダ３１と検出ＩＯ部６０８により検出され、ＣＰＵ６０１に取り込まれて制御が繰り返される。【００４９】  また、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、事前に計測しておいた転写搬送ベルトの厚さ変動に対応した、マークセンサ３５からの転写搬送ベルト一周分の検出角変位誤差データが格納される。なお、ＲＡＭ６０２は揮発性メモリであるため、図示していないＥＥＰＲＯＭなど不揮発性メモリに、図７に示すような転写搬送ベルトの位相・振幅パラメータを格納しておき、電源ＯＮ時もしくは駆動モータ３２の起動時にＳＩＮ関数もしくは近似式を用いて、ベルト一周期分のデータをＲＡＭ６０２上に展開する。図７には、マークセンサ３５によって転写搬送ベルト６０の一周ごとに検出されるベルトマークの検出パルスも示している。【００５０】  ところで、一般にこのようなフィードバック制御に用いられる比例制御演算では、前述したように制御周期毎の目標角変位と検出角変位の差に制御ゲインをかけて、駆動モータの駆動速度を制御するため、ベルト厚みによる検出角変位誤差が大きいと、より増幅して駆動モータを駆動してしまう。そのためベルト厚み量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。
これは前述したように、駆動モータ３２を一定速度で駆動した時に、転写搬送ベルト６０が理想的に速度変動なく搬送されていても、ベルトの厚い部分が従動ローラに巻き付いていると、ベルトの従動実効半径が増加して、一定時間あたりの従動ローラの回転角変位量は低下する。これは、ベルト搬送速度の低下として検出される。また、ベルトの薄い部分が巻き付いていると、従動ローラの回転角変位量は増加し、ベルト搬送速度の増加として検出される。【００５１】  上述の説明は、駆動モータ３２を一定速度で駆動した時の挙動についてであるが、言い換えると、ベルトの厚み変動がベルト一周分を周期とした正弦波状になっているものとみなした場合、エンコーダ３１の出力パルスのカウント値を一定タイミングでサンプリングした結果が、図８に示すようになるように動作していると、右下ローラ６６は一定速度で回転していることになる。そのためこの発明では、図８に示す曲線のように制御周期毎の目標角変位を生成し、この目標角変位のようにエンコーダが回転するように駆動モータ３２を制御することによって、転写搬送ベルト６０の速度を一定にしようとするものである。【００５２】  これはμｍ単位の実際の転写搬送ベルトの厚みを計測してそれを制御パラメータにするのではなく、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。
前述のように、駆動モータ３２を一定速度で駆動した時のエンコーダ３１の出力結果から制御パラメータを生成するので、既存の実用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を必要としないので、非常に安価に実施することが可能になる。【００５３】  また、後述するように転写搬送ベルトの厚みは、殆どの場合正弦波状の特性になるため、外部治具などによっ高分解能な計測が可能な場合でも、外部治具での計測結果からベルトマークでの位相と最大振幅を算出し、これを制御パラメータとして、実機上の操作パネルから入力することによって、駆動制御を実現することも可能である。
なお、実際のエンコーダ３１の出力結果には、ベルト厚み変動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や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の影響成分のみを抽出する処理を行い、その抽出した結果を検出角変位誤差の制御パラメータとする。【００５４】  図１は、この発明によるベルト駆動制御装置の一実施形態の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。この実施形態はこの発明を上述したベルト駆動装置６の制御に適用した場合の例を示す。
この図１において、この制御コントローラ部４０は、減算回路４１と、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ４２と、比例演算部（ゲインＫｐ）４３と、伝達部４２と、定常駆動パルス周波数設定部４４と、加算回路４５によって構成されている。【００５５】  目標角変位生成部３０は、前述のように予め測定した転写搬送ベルト６０の厚さ変動によって生じる検出角変位誤差を加算した制御目標値である目標角変位のデータを格納したメモリ３０１を備えている。そして、マークセンサ３５によって転写搬送ベルト６０の１回転毎にホームポジション（ＨＰ）で検出されるマーク検出信号を入力して、そのメモリ３０１から目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）を時間経過に応じて順次読み出し、それを出力した制御コントローラ部４０に入力させる。【００５６】  制御コントローラ部４０では、目標角変位生成部３０から入力される制御目標値である目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）と、エンコーダ３１からの検出角変位Ｐ（ｎ−１）とを減算回路４１に入力してその差ｅ（ｎ）をとる。すなわち差分の変位量の演算を行う。その差ｅ（ｎ）を比例演算部４２によってゲインＫｐで比例増幅し、伝達関数Ｋ１の伝達部４３を介して補正量（ｒａｄ）を加算回路４５に与える。加算回路４５では、定常駆動パルス周波数設定部４４からの一定の定常駆動パルス周波数（Ｒｅｆｐｃ）Ｈｚに伝達部４２からの補正量（ｒａｄ）が加えて、駆動パルス周波数ｆ（ｎ）を決定してパルス出力器３７に出力する。【００５７】  このようにして、転写搬送ベルト６０の厚さ変動によって生じる検出角変位誤差の加算は、転写搬送ベルト６０の回動によって検出されるマークセンサ３５の出力のタイミングに応じて、周期的に繰り返されるように加算される。
ここで、ベルトの位相・振幅パラメータを算出するために必要な、ベルトの厚み変動で発生するベルト１周分のエンコーダの検出角変位誤差データの取得方法について説明する。【００５８】  まず、ベルト駆動装置の速度変動を引き起こす恐れのある定着ヒータの熱源をＯＦＦにし、駆動モータ３２を一定速度で駆動させる。そして転写搬送ベルト６０の駆動が安定するまで駆動モータ３２を空回し駆動させる。その空回し駆動修了後に初めて、マークセンサ３５よって図４に示したマーク（「ベルトマーク」という）３４の検出が行われるまでに（Ｄ＋Ｙ１）回（Ｄは駆動ローラ６３が２回転する時間にサンプリングされるデータ数）のサンプリングができるタイミングで、エンコーダ３１によって発生されるパルスのカウント値を一定タイミングでサンプリングし始め、エンコーダ３１の目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とエンコーダ３１の検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差ｅ（ｎ）を（４Ｗ＋２Ｄ＋Ｙ１＋Ｙ２）回算出する。【００５９】  ここで、Ｗはベルト１周あたりにサンプリングされるデータ数でＲＡＭ６０２の空き容量によって決定し、ＲＡＭ６０２の空き容量が多い程、データの分解能を向上させるためにベルト１周あたりにサンプリングされるデータ数Ｗ大きい値に設定する。またＹ１，Ｙ２は余裕分のサンプリングである。一定タイミングでサンプリングを行った場合、駆動系の径時変化により、ベルト１周あたりにサンプリングされるデータ数と駆動ローラ６３が２回転する時間にサンプリングされるデータ数が設定値のＷとＤにならないことがあるため、余裕分のサンプリングを行っている。なお、算出したｅ（ｎ）はＲＡＭ６０２のアドレス「０」から順番に格納していく。また、ベルトマークの検出が行われてから初めてｅ（ｎ）を格納したメモリアドレスを、１つ目のアドレスをＺ１、２つ目のアドレスをＺ２，・・・，５つ目のアドレスをＺ５とする。ｅ（ｎ）を格納後のメモリマップを図９に示す。【００６０】  なお、この検出角変位誤差の計測では、駆動モータ３０２を位置制御を行わずに一定速度で駆動しているため、目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とエンコーダ３１の検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差であるｅ（ｎ）は、図１２に示すように傾きを持ってしまう。また、転写搬送ベルトの厚み変動によって発生するエンコーダ３１の検出角変位誤差以外の他のノイズ成分が含まれてしまう。
次に、このｅ（ｎ）の傾き成分を除去する。最小二乗法の演算により図１２に示すようなｅ（ｎ）の傾き成分ｋ（ｎ）を算出し、ｅ（ｎ）からｋ（ｎ）を除去したＪ（ｎ）＝ｅ（ｎ）−ｋ（ｎ）を求め、このＪ（ｎ）をＲＡＭ６０２のアドレス「０」から順番に格納していく。【００６１】  次に、転写搬送ベルト６０の一周期以外の周期で発生している検出角変位誤差を移動平均処理で除去する。この実施例では、転写搬送ベルト６０を摩擦搬送する駆動ローラ６３の偏芯による検出角変位誤差を重点的に除去するために、この駆動ローラ６３が２回転する時間にサンプリングされるデータ数を用いて移動平均処理を行う。駆動ローラ６３が２回転する時間にサンプリングされるデータ数をＤとした場合、次の演算式で移動平均処理を行う。【００６２】  Ｊ′（０）＝｛［Ｚ１−Ｄ］＋・・＋［Ｚ１−１］＋［Ｚ１］＋［Ｚ１＋１］＋・・＋［Ｚ１＋Ｄ］｝／（２Ｄ＋１）
を計算して、Ｊ′（０）をＲＡＭ６０２のアドレス「０」に格納する。
Ｊ′（１）＝Ｊ′（０）＋｛［Ｚ１＋Ｄ＋１］−［Ｚ１−Ｄ］｝／（２Ｄ＋１）
を計算して、Ｊ′（１）をＲＡＭ６０２のアドレス「１」に格納する。
Ｊ′（２）＝Ｊ′（１）＋｛［Ｚ１＋Ｄ＋２］−［Ｚ１−Ｄ＋１］｝／（２Ｄ＋１）
を計算して、Ｊ′（２）をＲＡＭ６０２のアドレス「２」に格納する。
Ｊ′（３）＝Ｊ′（２）＋｛［Ｚ１＋Ｄ＋３］−［Ｚ１−Ｄ＋２］｝／（２Ｄ＋１）
を計算して、Ｊ′（３）をＲＡＭ６０２のアドレス「３」に格納する。【００６３】  以下、この計算をＪ′（Ｚ５−Ｚ１）をＲＡＭ６０２のアドレス「Ｚ５−Ｚ１」に格納するところまで続ける。
なお、上記の式中の［  ］はカッコ内の数値のＲＡＭ６０２のメモリアドレスに格納されている値である。
移動平均処理後のＪ′（ｎ）を格納したメモリマップを図１０に示す。そして、ベルト一周期以外の周期で発生している検出角変位誤差が除去された図１３に示すようなデータを得る。【００６４】  次に、転写搬送ベルト６０の厚み変動によって発生するエンコーダ３１の検出角変位誤差の強調およびランダムノイズ除去のために、ベルト回動周期の周平均処理を行う。この実施例ではベルト４回転分のデータにより周平均処理を行う。
まず、１周目から４周目までのそれぞれの周での実際にサンプリングされたデータ数を比較して、その中で最も少ないデータ数をＷ′と決定して以下の演算で周平均処理を行う。【００６５】  Ｊ″（０）＝｛［０］＋［Ｚ２−Ｚ１］＋［Ｚ３−Ｚ１］＋［Ｚ４−Ｚ１］｝／４
を計算して、Ｊ″（０）をＲＡＭ６０２のアドレス「０」に格納する。
Ｊ″（１）＝｛［１］＋［Ｚ２−Ｚ１＋１］＋［Ｚ３−Ｚ１＋１］＋［Ｚ４−Ｚ１＋１］｝／４
を計算して、Ｊ″（１）をＲＡＭ６０２のアドレス「１」に格納する。
Ｊ″（２）＝｛［２］＋［Ｚ２−Ｚ１＋２］＋［Ｚ３−Ｚ１＋２］＋［Ｚ４−Ｚ１＋２］｝／４
を計算して、Ｊ″（２）をＲＡＭ６０２のアドレス「２」に格納する。【００６６】        （途中省略）
Ｊ″（Ｗ′−１）＝｛［Ｗ′−１］＋［Ｚ２−Ｚ１＋Ｗ′−１］＋［Ｚ３−Ｚ１＋Ｗ′−１］＋［Ｚ４−Ｚ１＋Ｗ′−１］｝／４
を計算して、Ｊ″（Ｗ′−１）をＲＡＭ６０２のアドレス「Ｗ′−１」に格納する。
なお、上記の式中の［  ］はカッコ内の数値のＲＡＭ６０２のメモリアドレスに格納されている値である。
この周平均処理後のＪ″（ｎ）を格納したメモリマップを図１１に示す。【００６７】  このようにして得られた図１４に示すようなデータが、転写搬送ベルトの厚み変動によって発生するベルト１周分のエンコーダ３１の検出角変位誤差データとなり、このデータからベルトの位相・振幅パラメータを算出する。
また、この時算出したベルトの位相・振幅パラメータの値が、予め設定した範囲外であった場合にはエラーと判定して、上記周平均の算出結果を不揮発性メモリに格納するのを中止して、位相・振幅パラメータの値を「０」に設定するとともに、このエラー履歴情報をＥＥＰＲＯＭなどの揮発性メモリに格納することによって、後に累積のエラー回数を確認できるようにしておくとよい。【００６８】  なお、この転写搬送ベルト１周分のエンコーダの検出角変位誤差データの取得およびベルトの位相・振幅パラメータの算出は、図６に示した外部装置３８により実行命令が入力された場合、またはこのレーザープリンタが朝に初めて電源がＯＮになった場合に実行されるようにすればよい。
実際のベルト厚みは、その製造工程に左右される要素が大きいが、殆どの場合ＳＩＮ状（正弦波状）となっていて、必ずしもベルト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はなく、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。【００６９】  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、上記位相・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ため、揮発性メモリのみのエリアだけ用意すれば制御可能になる。その場合、ベルト厚み変動による検出角変位誤差データは、電源ＯＮ時もしくは駆動モータ３２の起動時に以下の演算式によって生成される。【００７０】  Δθ［ｒａｄ］：従動ローラの回転角速度変動値〔＝ｂ×ｓｉｎ（２×π×ｆｔ＋τ）〕
上記Δθをベルトマークからの制御時間に応じて演算し、揮発性メモリであるＲＡＭ６０２に順次格納する。
実際に転写モータ３０２を駆動する時は、マークセンサ３５がベルトマーク３４を検知したタイミングに応じて、ＲＡＭ６０２の参照アドレスを切り替えてデータを読み出す。その読み出したデータを、前述の制御目標角変位に加算することによって、ベルト厚みの影響を受けずにフィードバック制御を行うことができる。【００７１】  また、ベルト厚み変動による速度変動のピーク値のみ下げればよい場合には、制御周期毎のベルト厚み変化による検出角変位誤差データは必要ない。そのためメモリエリアを削減するために、例えば図１５（ａ）に示すようにベルト１周あたり５０ポイント程度のプロファイルデータを生成し、各ポイントに転写ベルトが到達した時に厚みプロファイルデータを更新することによっても、速度変動のピーク値を十分に低下させることが可能である。この場合、ベルト一周あたり５０回制御目標値を変えることになる。図中のＡは１回の目標値変化量を示す。
また、ベルト一周あたり１００回制御目標値を変えると図１５（ｂ）に示すようになり、２０回制御目標値を変える場合は図１５（ｃ）に示すようになる。【００７２】  図１６及び図１７に、この発明によるベルト駆動制御を実現する上でのタイミングチャートの例を示す。
まず、図１６において、エンコーダ３１の出力されるエンコーダパルス出力をカウントするエンコーダパルスカウンタ（１とする）のカウント値は、エンコーダパルスのＡ相出力の立上りエッジによりインクリメントされる。また、この制御の制御周期は１ｍｓであり、制御周期タイマによるＣＰＵ６０１への割込みがかかるごとに制御周期タイマカウンタのカウント値がインクリメントされる。
タイマのスタートは、駆動モータのスルーアップおよびセトリング終了後に初めてエンコーダパルスの立上りエッジが検出された時点で行われ、かつ制御周期タイマカウンタのカウント値をリセットする。【００７３】  また、制御周期タイマによるＣＰＵ６０１への割込みがかかるごとに、エンコーダパルスカウンタ（１）のカウント値：ｎｅの取得および制御周期タイマカウンタのカウント値：ｑの取得およびインクリメントを行う。
そのエンコーダパルスカウンタ（２）は、前述のエンコーダパルスカウンタ（１）と同様に、図１７に示すように、エンコーダパルスのＡ相出力の立上りエッジによりインクリメントされ、マークセンサ３５によるベルトマーク検出信号が入力されている時の最初のエンコーダパルスの立ち上りエッジでリセットされる。そのため、エンコーダパルスカウンタ（２）は実質的にベルトマークからの移動距離をカウントしていて、この値に応じてベルト一周分の制御目標プロファイルのデータが格納されたＲＡＭ６０２の参照アドレスを切り替える。【００７４】  これらの各エンコーダパルスカウンタ（１，２）のカウント値をもとに、次に示すように位置偏差の演算を行う。
Ｅ（ｎ）＝θ０×ｑ＋（Δθ−Δθ０）−θ１×ｎｅ    （単位：ｒａｄ）
ここで、上式中の各記号の意味は次のとうりである。
ｅ（ｎ）［ｒａｄ］：今回のサンプリングにて演算された位置偏差
θ０［ｒａｄ］：制御周期１［ｍｓ］あたりの移動角度（＝２π×Ｖ×１０−３／Ｌπ［ｒａｄ］）
Δθ［ｒａｄ］：従動ローラの回転角速度変動値〔＝ｂ×ｓｉｎ（２×π×ｆｔ＋τ）〕（テーブル参照値）【００７５】    Δθ０［ｒａｄ］：駆動モータ起動後の最初に取得するΔθ値
θ１［ｒａｄ］：エンコーダパルスの１パルスあたりの移動角度（＝２π／ｐ［ｒａｄ］）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：ベルト線速［ｍｍ／ｓ］
Ｌ：右下ローラ６６の径［ｍｍ］
ｂ：ベルト厚みで変動する振幅［ｒａｄ］
τ：ベルト厚み変動のベルトマークでの位相［ｒａｄ］
ｆ：ベルト厚み変動の周期［Ｈｚ］【００７６】  この実施例においては、エンコーダ３１を取り付けてある従動ローラである右下ローラ６６の径はφ１５．５１５［ｍｍ］であり、かつ転写搬送ベルト６０の厚さは０．１［ｍｍ］である。右下ローラ６６は転写搬送ベルト６０との摩擦力により回転駆動されるが、実質ベルト厚みの約１／２の厚みがこの右下ローラ６６を回転させる際の芯線位置であるとすると、右下ローラ６６の実質駆動径Ｌは次のようになる。
Ｌ′＝１５．５１５＋０．１＝１５．６１５［ｍｍ］
また、この実施例ではエンコーダ３１の分解能ｐは、１回転当たり３００パルスのものとする。【００７７】  さらに、この実施例では、駆動モータ３２の起動後の最初に取得するΔθ値をΔθ０とし、算定式“（Δθ−Δθ０）”でΔθから駆動モータ３２の起動後の最初に取得したΔθ０を減算することによって、図１８に示すようにフィードバック制御開始時の急激な速度変動を緩和させることができる。なおΔθ０は転写モータ回転中は同じ値を使用し、転写モータ起動ごとに更新される。【００７８】  次に、急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算された偏差に対して以下の仕様のフィルタ演算を行うとよい。
フィルタタイプ：Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ  ＩＩＲ  ローパスフィルタ
サンプリング周波数：１ＫＨｚ（＝制御周期と等しい）
パスバンドリップル（Ｒｐ）：０．０１ｄＢ
ストップバンド端減衰量（Ｒｓ）：２ｄＢ
パスバンド端周波数（Ｆｐ）：５０Ｈｚ
ストップバンド端周波数（Ｆｓ）：１００Ｈｚ【００７９】  そのフィルタ演算のブロック図を図１９に、フィルタ係数一覧を図２０に示す。同じ構成のフィルタを２段カスケード接続し、各段における中間ノードをそれぞれｕ１（ｎ），ｕ１（ｎ−１），ｕ１（ｎ−２）およびｕ２（ｎ），ｕ２（ｎ−１），ｕ２（ｎ−２）と定める。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
（ｎ）：現在のサンプリング
（ｎ−１）：１つ前のサンプリング
（ｎ−２）：２つ前のサンプリング【００８０】  以下のプログラム演算をフィードバック実行中に制御タイマ割込みがかかる度に行う。
ｕ１（ｎ）＝ａ１１×ｕ１（ｎ−１）＋ａ２１×ｕ１（ｎ−２）＋ｅ（ｎ）×ＩＳＦ
ｅ１（ｎ）＝ｂ０１×ｕ１（ｎ）＋ｂ１１×ｕ１（ｎ−１）＋ｂ２１×ｕ１（ｎ−２）
ｕ１（ｎ−２）＝ｕ１（ｎ−１）
ｕ１（ｎ−１）＝ｕ１（ｎ）
ｕ２（ｎ）＝ａ１２×ｕ２（ｎ−１）＋ａ２２×ｕ２（ｎ−２）＋ｅ１（ｎ）
ｅ′（ｎ）＝ｂ０２×ｕ２（ｎ）＋ｂ１２×ｕ２（ｎ−１）＋ｂ２２×ｕ２（ｎ−２）
ｕ２（ｎ−２）＝ｕ２（ｎ−１）
ｕ２（ｎ−１）＝ｕ２（ｎ）
図２１にこのフィルタの振幅特性を、図２２に位相特性を示す。【００８１】  次に、制御対象に対する制御量を求める。制御ブロック図において、まず位置コントローラとしてＰＩＤ制御を考えると、
Ｆ（Ｓ）＝Ｇ（Ｓ）×Ｅ′（Ｓ）＝Ｋｐ×Ｅ′（Ｓ）＋Ｋｉ×Ｅ′（Ｓ）／Ｓ＋Ｋｄ×Ｓ×Ｅ′（Ｓ）……（１）
ただし、Ｋｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン、Ｋｄ：微分ゲイン  である。
Ｇ（Ｓ）＝Ｆ（Ｓ）／Ｅ′（Ｓ）＝Ｋｐ＋Ｋｉ／Ｓ＋Ｋｄ×Ｓ……（１）【００８２】ここで、（１）式を双一次変換（Ｓ＝（２／Ｔ）×（１−Ｚ−１）／（１＋Ｚ−１））を行うと、次式を得る。
Ｇ（Ｚ）＝（ｂ０＋ｂ１×Ｚ−１＋ｂ２×Ｚ−２）／（１−ａ１×Ｚ−１−ａ２×Ｚ−２）……（２）
ただし、ａ１＝０
ａ２＝１
ｂ０＝Ｋｐ＋Ｔ×Ｋｉ／２＋２×Ｋｄ／Ｔ
ｂ１＝Ｔ×Ｋｉ−４×Ｋｄ／Ｔ
ｂ２＝−Ｋｐ＋Ｔ×Ｋｉ／２＋２×Ｋｄ／Ｔ【００８３】  （２）式をブロック図として表すと、図２３のようになる。ここで、ｅ′（ｎ）、ｆ（ｎ）は、Ｅ′（Ｓ）、Ｆ（Ｓ）をそれぞれ離散データとして扱うことを示している。図２３において、中間ノードとしてそれぞれｗ（ｎ）、ｗ（ｎ−１）、ｗ（ｎ−２）を定めると、差分方程式は次式のようになる（ＰＩＤ制御の一般式）。
ｗ（ｎ）＝ａ１×ｗ（ｎ−１）＋ａ２×ｗ（ｎ−２）＋ｅ′（ｎ）………（３）
ｆ（ｎ）＝ｂ０×ｗ（ｎ）＋ｂ１×ｗ（ｎ−１）＋ｂ２×ｗ（ｎ−２）…（４）
ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
（ｎ）：現在のサンプリング
（ｎ−１）：１つ前のサンプリング
（ｎ−２）：２つ前のサンプリング【００８４】  今、位置コントローラとしては比例制御を考えると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図２３における各係数は以下のようになり、（３）式及び（４）式は次の（５）式のように簡略化される
ａ１＝０    ａ２＝１    ｂ０＝Ｋｐ    ｂ１＝０    ｂ２＝−Ｋｐ
ｗ（ｎ）＝ｗ（ｎ−２）＋ｅ′（ｎ）
ｆ（ｎ）＝Ｋｐ×ｗ（ｎ）−Ｋｐ×ｗ（ｎ−２）
→∴ｆ（ｎ）＝Ｋｐ×ｅ′（ｎ）……（５）【００８５】  また、Ｆ０（Ｓ）に対応する離散データｆ０（ｎ）は、この実施例の場合一定であり、
ｆ０（ｎ）＝６１０５［Ｈｚ］
である。よって、駆動モータに設定するパルス周波数は、最終的に次の（６）式により計算する。
ｆ′（ｎ）＝ｆ（ｎ）＋ｆ０（ｎ）＝Ｋｐ×ｅ′（ｎ）＋６１０５［Ｈｚ］…（６）【００８６】  図２４に前述したエンコーダパルスカウンタ（１）の動作フローチャートを示す。この図及び以下に説明するフローチャートにおいて、各ステップを「Ｓ」と略記している。
まず、スルーアップ＆セトリング後の最初のパルス入力かどうかを判定し（Ｓ１）、ＹＥＳならば、エンコーダパルスカウンタ（１）をゼロクリアし（Ｓ２）、制御周期カウンタをゼロクリアし（Ｓ３）、制御周期タイマによる割込みを許可し（Ｓ４）、制御周期タイマをスタートして（Ｓ５）、図示していないメインルーチンへリターンする。また、ステップ１の判定でＮＯであった場合は、エンコーダパルスカウンタをインクリメントして（Ｓ６）、メインルーチンへリターンする。【００８７】  図２５に前述したエンコーダパルスカウンタ（２）の動作フローチャートを示す。
まず、エンコーダパルスが入力した時に、ベルトマークセンサの状態を判定し（Ｓ１１）、ＹＥＳならばエンコーダパルスカウンタ（２）をゼロクリアする（Ｓ１２）。また、ステップ１１の判定でＮＯであった場合ｆ、エンコーダパルスカウンタ（２）をインクリメントしｗ（Ｓ１３）、メインルーチンへリターンする。【００８８】  さらに、図２６に制御周期タイマによる割込み処理のフローチャートを示す。
まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし（Ｓ２１）、次いでエンコーダパルスカウント値ｎｅを取得する（Ｓ２２）。さらに、テーブルデータを参照してΔθの値を取得し（Ｓ２３）、テーブル参照アドレスをインクリメントする（Ｓ２４）。次いで、これらの値を用いて位置偏差演算を行い（Ｓ２５）、得られた位置偏差に対しフィルタ演算を行い（Ｓ２）、そのフィルタ演算の結果をもとに制御量の演算（比例演算）を行う（Ｓ２７）。そして、実際にステッピングモータの駆動パルスの周波数を変更して（Ｓ２８）、メインルーチンへリターンする。【００８９】  以上の制御によって、転写搬送ベルトの厚み変動によって発生するベルト搬送速度の変動を安定化する制御を、安価に且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。
上述した実施例は、いずれも転写搬送ベルト６０上に感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが複数並べて配設されるタンデム式のレーザプリンタにおけるベルト駆動装置にこの発明を適用した例について説明したが、この発明が適用可能な画像形成装置及びベルト駆動装置はこの構成に限るものではない。
複数のローラに張架された無端状ベルトをそのローラのうちの少なくとも１以上のローラによって回転駆動するベルト駆動装置を有する画像形成装置であれば、そのいずれのベルト駆動装置にも適用可能である。【００９０】  また、前述の実施例では転写ベルト６０によって転写紙を搬送し、その転写紙上で感光体ドラムからの４色のトナー像を順次転写する直接転写方時のカラープリンタにこの発明を適用したが、中間転写ベルト上に４色のトナー像を転写して、４色重ね合わせた後に転写紙に一括して転写する間接転写方式のカラープリンタ等における中間転写ベルト駆動装置にも、この発明を適用可能である。
さらに、前述の実施例では露光光源としてはレーザー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アレイ等を光源として使用するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】  この発明は、カラープリンタ等の各種画像形成装置に備えている転写搬送ベルト駆動装置等のベルト駆動装置、およびそれを備えた画像形成装置に適用することができる。
そして、その転写搬送ベルト等のベルトの厚み変動によって発生するベルト搬送速度の変動を安定化する制御を、安価に且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】この発明によるベルト駆動制御装置の一実施形態の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。
【図２】この発明によるベルト駆動制御装置を備えた画像形成装置の一例を示すレーザプリンタ全体の概略構成図である。
【図３】図２に示したベルト駆動装置６の概略構成を示す拡大図である。
【図４】同じくそのベルト駆動装置６における転写ベルトを透視してその構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示した右下ローラ６６とエンコーダ３１の詳細を示す斜視図である。
【図６】図２に示したレーザプリンタにおけるベルト駆動制御装置の駆動モータ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７】転写搬送ベルトの位相・振幅パラメータとベルトマークとの関係を示す線図である。
【図８】図４におけるエンコーダ３１の出力パルスのカウントイ直を一定タイミングでサンプリングした結果の一例を示す線図である。
【図９】（ｎ）を格納後のメモリマップを示す図である。
【００９３】
【図１０】移動平均処理後のＪ′（ｎ）を格納したメモリマップを示す図である。
【図１１】周平均処理後のＪ″（ｎ）を格納したメモリマップを示す図である。
【図１２】目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とエンコーダの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差であるｅ（ｎ）とそれから傾きを除去したＪ（ｎ）を示す線図である。
【図１３】ベルト一周期以外の周期で発生している検出角変位誤差が除去されたデータを示す線図である。
【図１４】転写搬送ベルトの厚み変動によって発生するベルト１周分のエンコーダの検出角変位誤差データの例を示す線図である。
【図１５】ベルト一周あたり５０回、１００回、及び２０回制御目標値を変える場合の制御目標値の例を示す線図である。
【図１６】この発明によるベルト駆動制御動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】同じく別のタイミングチャートである。
【図１８】同じくさらに別のタイミングチャートである。
【図１９】この発明に使用するフィルタ演算の構成を示すブロック図である。
【００９４】
【図２０】同じくそのフィルタ係数一覧を示すテーブル図である。
【図２１】同じくそのフィルタの振幅特性を示す線図である。
【図２２】同じくそのフィルタの位相特性を示す線図である。
【図２３】図１９における１段のフィルタ演算の構成を示すブロック図である。
【図２４】エンコーダパルスカウンタ（１）の動作フローチャートである。
【図２５】エンコーダパルスカウンタ（２）の動作フローチャートである。
【図２６】制御周期タイマ割り込み処理のフローチャートである。
【図２７】従来の問題点を説明するための搬送ベルトのベルト厚さＢとベルト駆動実効半径ｒの関係を示す図である。
【図２８】同じく搬送ベルトの駆動搬送系のモデルを示す図である。
【図２９】同じく駆動ローラを一定角速度で回転させた場合の搬送ベルトの１周にわたるベルト厚さ変動とベルト速度変動を示す概念図である。
【図３０】同じく搬送ベルトが一定速度で搬送されている時の従動ローラでのベルト厚さ変動と従動ローラで検出しるベルト速度変動を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９５】１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ：トナー像形成部    ６：ベルト駆動装置
３０：目標角変位生成部    ３１：エンコーダ    ３２：駆動モータ
３４：ベルトマーク    ３５：マークセンサ    ３７：パルス出力器
４０：制御コントローラ部    ６０：転写搬送ベルト    ６３：駆動ローラ
６６：右下ローラ（従動ローラ）
【図１】
2006209042.tif 000003
【図２】
2006209042.tif 000004
【図３】
2006209042.tif 000005
【図４】
2006209042.tif 000006
【図５】
2006209042.tif 000007
【図６】
2006209042.tif 000008
【図７】
2006209042.tif 000009
【図８】
2006209042.tif 000010
【図９】
2006209042.tif 000011
【図１０】
2006209042.tif 000012
【図１１】
2006209042.tif 000013
【図１２】
2006209042.tif 000014
【図１３】
2006209042.tif 000015
【図１４】
2006209042.tif 000016
【図１５】
2006209042.tif 000017
【図１６】
2006209042.tif 000018
【図１７】
2006209042.tif 000019
【図１８】
2006209042.tif 000020
【図１９】
2006209042.tif 000021
【図２０】
2006209042.tif 000022
【図２１】
2006209042.tif 000023
【図２２】
2006209042.tif 000024
【図２３】
2006209042.tif 000025
【図２４】
2006209042.tif 000026
【図２５】
2006209042.tif 000027
【図２６】
2006209042.tif 000028
【図２７】
2006209042.tif 000029
【図２８】
2006209042.tif 000030
【図２９】
2006209042.tif 000031
【図３０】
2006209042.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月23日(2006.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
さらに、特許文献１の手法では、ベルトの厚みプロファイルデータとして、ベルトの厚みそのものを全周にわたって計測する必要があり、そのための手段としてレーザー変位計で厚さを計測している。また計測したデータは、製品出荷時もしくはサービスマンにより操作パネル等の入力手段から入力するとしている。しかしながら数μｍのベルトの厚み変動を計測するには、高精度の計測手段が必要となると共に、その計測結果のデータ管理の手間がかかり、且つそのデータ量が多いため、入力ミスが発生する恐れがある。
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、画像形成装置等のエンドレスベルトの駆動を制御するベルト駆動制御装置において、ベルト厚み変動により発生する速度変動の安定化を簡易な構成で確実に行えるようにすることを目的とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
そのベルト駆動制御装置において、上記第１演算手段は、移動平均処理をする際に、駆動系の中で、ベルト１周期成分を除いて最も大きい角変位誤差の周期の整数倍の時間でサンプリングされるデータ数のデータを用いて移動平均処理をするとよい。
あるいは、上記第１演算手段は、任意のタイミングで検出されたベルト複数周分の上記エンコーダの検出角変位誤差のデータから、上記エンドレスベルトの厚み変動の波形についての上記マークでの位相と最大振幅を演算することもできる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
これら支持ローラのうちで転写紙移動方向の上流側に位置する入口ローラ６１に対し、転写搬送ベルト６０を挟んでその外周面側で対向するように静電吸着ローラ８０が設けられている。この静電吸着ローラ８０には電源１８によって所定電圧が印加されており、２つのローラ６１，８０の間を通過した転写紙は帯電して転写搬送ベルト６０上に静電吸着される。ローラ６３は転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、駆動源である駆動モータ（後述）によって矢印Ｄの方向に回転される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
上記転写バイアス印加部材２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は、それぞれ回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印Ｅの方向に回動することによってで時計方向に回動する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
以上のようにして、このレーザプリンタは転写紙Ｐにフルカラー画像を形成する。
このようなタンデム方式の画像形成装置では、各色のトナー画像を高い位置精度で重ね合わせることが色ズレの発生を防止する上で重要である。しかしながら、ベルト駆動装置６で使用している駆動ローラ６３、入り口ローラ６１、出口ローラ９９、転写搬送ベルト６０は、部品製造時に数十μｍ単位の製造誤差が発生する。この誤差により各部品が一回転した際に発生する変動成分が転写搬送ベルト６０に伝達され、転写紙の搬送速度に変動が生じてしまう。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
この転写紙の搬送速度の変動により、各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上のトナー像を転写紙Ｐに転写する際に、それぞれタイミングに微妙なずれが生じ、副走査方向（転写紙の搬送方向）に色ずれが発生してしまう。特に１２００×１２００ＤＰＩ等の微小ドットで画像を形成する装置では、数μｍのタイミングのずれが色ずれとして目立ってしまう。そこで、この実施形態のベルト駆動制御装置では、図３で右下部の従動ローラ（「右下ローラ」という）６６の軸上に設けたエンコーダの検出信号によって右下ローラ６６の回転速度を検出し、駆動ローラ６３の回転をフィードバック制御することによって、転写搬送ベルト６０を一定速度で走行させるようにする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図５に右下ローラ６６とエンコーダ３１の詳細を示す。エンコーダ３１はディスク３１１、発光素子３１２、受光素子３１３、圧入ブッシュ３１４，３１５から構成されている。ディスク３１１は右下ローラ６６の軸６６１に圧入ブッシュ３１４，３１５を圧入することによって固定され、右下ローラ６６の回転と同時に回転するようになっている。
また、このディスク３１１には、円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットが形成されており、その両側に発光素子３１２と受光素子３１３を配置しており、その受光素子３１３によって右下ローラ６６の回転角度に応じた数のパルス信号を発生する。そのパルス信号を用いて右下ローラ６６の移動角（以下「角変位」と称す）を検出して、駆動モータ３２の駆動量を制御する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図６は、このレーザプリンタにおける上述したベルト駆動制御装置の駆動モータ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（制御部）６００は、上記エンコーダ３１の出力信号に基づいて駆動モータ３２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６００は、ＣＰＵ６０１、ＲＡＭ６０２、ＲＯＭ６０３、ＩＯ制御部６０４、モータ駆動ＩＦ６０６、ドライバ６０７、検出ＩＯ部６０８、およびバス６０９から構成されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
ＣＰＵ６０１は外部装置３８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、このレーザプリンタ全体の制御を行っている。また、ＣＰＵ６０１のワークメモリとして用いられるＲＡＭ６０２及びプログラムを格納するメモリとして用いられるＲＯＭ６０３、および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３９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。
モータ駆動ＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１からの駆動指令により、転写搬送ベルト６０を駆動するための駆動モータ３２に対して、ドライバ６０７を介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駆動モータ３２が回転駆動されるため、転写搬送ベルト６０の搬送速度の可変制御が可能がなる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
エンコーダ３１の出力信号は、検出ＩＯ部６０８に入力される。検出ＩＯ部６０８は、エンコーダ３１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ＩＯ部６０８では、エンコーダ３１の出力パルスを計数するカウンタを備えている。そして、そのカウンタがカウントした数値に予め定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて、右下ローラ６６の軸６６１（図５）の角変位に対応するデジタル数値に変換する。このエンコーダ３１のディスク３１１の角変位に対応するデジタル数値の信号は、バス６０９を介してＣＰＵ６０１に送られる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
モータ駆動ＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１から送られてくる駆動周波数の指令信号に基づいて、その駆動周波数を有するパルス状の制御信号を生成する。
ドライバ６０７は、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、モータ駆動ＩＦ６０６から出力されるパルス状の制御信号に基づいて動作し、駆動モータ３２にパルス状の駆動電圧を印加する。その結果、駆動モータ３２はＣＰＵ６０１から出力される所定の駆動周波数に比例する速度で駆動制御される。これにより、エンコーダ３１のディスク３１１の角変位が目標角変位になるように追値制御され、右下ローラ６６が所定の角速度で等角速度回転する。このディスク３１１の角変位は、エンコーダ３１と検出ＩＯ部６０８により検出され、ＣＰＵ６０１に取り込まれて制御が繰り返される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
また、後述するように転写搬送ベルトの厚みは、殆どの場合正弦波状の特性になるため、外部治具などによっ高分解能な計測が可能な場合でも、外部治具での計測結果からベルトマークでの位相と最大振幅を算出し、これを制御パラメータとして、実機上の操作パネルから入力することによって、駆動制御を実現することも可能である。
なお、実際のエンコーダ３１の出力結果には、ベルト厚み変動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や回転偏心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の影響成分のみを抽出する処理を行い、その抽出した結果を検出角変位誤差の制御パラメータとする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図１は、この発明によるベルト駆動制御装置の一実施形態の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。この実施形態はこの発明を上述したベルト駆動装置６の制御に適用した場合の例を示す。
この図１において、この制御コントローラ部４０は、減算回路４１と、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ４２と、比例演算部（ゲインＫｐ）４３と、定常駆動パルス周波数設定部４４と、加算回路４５によって構成されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
目標角変位生成部３０は、前述のように予め測定した転写搬送ベルト６０の厚さ変動によって生じる検出角変位誤差を加算した制御目標値である目標角変位のデータを格納したメモリ３０１を備えている。そして、マークセンサ３５によって転写搬送ベルト６０の１回転毎にホームポジション（ＨＰ）で検出されるマーク検出信号を入力して、そのメモリ３０１から目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）を時間経過に応じて順次読み出し、それを出力して制御コントローラ部４０に入力させる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
制御コントローラ部４０では、目標角変位生成部３０から入力される制御目標値である目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）と、エンコーダ３１からの検出角変位Ｐ（ｎ−１）とを減算回路４１に入力してその差ｅ（ｎ）をとる。すなわち差分の変位量の演算を行う。その差ｅ（ｎ）を比例演算部４３によってゲインＫｐで比例増幅して補正量（ｒａｄ）Ｈｚを加算回路４５に与える。加算回路４５では、定常駆動パルス周波数設定部４４からの一定の定常駆動パルス周波数（Ｒｅｆｐｃ）Ｈｚに比例演算部４３からの補正量（ｒａｄ）Ｈｚが加えて、駆動パルス周波数ｆ（ｎ）を決定してパルス出力器３７に出力する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
なお、この検出角変位誤差の計測では、駆動モータ３２を位置制御を行わずに一定速度で駆動しているため、目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とエンコーダ３１の検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差であるｅ（ｎ）は、図１２に示すように傾きを持ってしまう。また、転写搬送ベルトの厚み変動によって発生するエンコーダ３１の検出角変位誤差以外の他のノイズ成分が含まれてしまう。
次に、このｅ（ｎ）の傾き成分を除去する。最小二乗法の演算により図１２に示すようなｅ（ｎ）の傾き成分ｋ（ｎ）を算出し、ｅ（ｎ）からｋ（ｎ）を除去したＪ（ｎ）＝ｅ（ｎ）−ｋ（ｎ）を求め、このＪ（ｎ）をＲＡＭ６０２のアドレス「０」から順番に格納していく。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
次に、転写搬送ベルト６０の一周期以外の周期で発生している検出角変位誤差を移動平均処理で除去する。この実施例では、転写搬送ベルト６０を摩擦搬送する駆動ローラ６３の偏心による検出角変位誤差を重点的に除去するために、この駆動ローラ６３が２回転する時間にサンプリングされるデータ数を用いて移動平均処理を行う。駆動ローラ６３が２回転する時間にサンプリングされるデータ数をＤとした場合、次の演算式で移動平均処理を行う。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
Δθ[ｒａｄ]：従動ローラの回転角速度変動値〔＝ｂ×ｓｉｎ（２×π×ｆｔ＋τ）〕
上記Δθをベルトマークからの制御時間に応じて演算し、揮発性メモリであるＲＡＭ６０２に順次格納する。
実際に転写モータ３２を駆動する時は、マークセンサ３５がベルトマーク３４を検知したタイミングに応じて、ＲＡＭ６０２の参照アドレスを切り替えてデータを読み出す。その読み出したデータを、前述の制御目標角変位に加算することによって、ベルト厚みの影響を受けずにフィードバック制御を行うことができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
図２４に前述したエンコーダパルスカウンタ（１）の動作フローチャートを示す。この図及び以下に説明するフローチャートにおいて、各ステップを「Ｓ」と略記している。
まず、スルーアップ＆セトリング後の最初のパルス入力かどうかを判定し（Ｓ１）、ＹＥＳならば、エンコーダパルスカウンタ（１）をゼロクリアし（Ｓ２）、制御周期タイマカウンタをゼロクリアし（Ｓ３）、制御周期タイマによる割込みを許可し（Ｓ４）、制御周期タイマをスタートして（Ｓ５）、図示していないメインルーチンへリターンする。また、ステップ１の判定でＮＯであった場合は、エンコーダパルスカウンタ（１）をインクリメントして（Ｓ６）、メインルーチンへリターンする。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
さらに、図２６に制御周期タイマによる割込み処理のフローチャートを示す。
まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし（Ｓ２１）、次いでエンコーダパルスカウント値ｎｅを取得する（Ｓ２２）。さらに、テーブルデータを参照してΔθの値を取得し（Ｓ２３）、テーブルデータ参照アドレスをインクリメントする（Ｓ２４）。次いで、これらの値を用いて位置偏差演算を行い（Ｓ２５）、得られた位置偏差に対しフィルタ演算を行い（Ｓ２６）、そのフィルタ演算の結果をもとに制御量の演算（比例演算）を行う（Ｓ２７）。そして、実際にステッピングモータの駆動パルスの周波数を変更して（Ｓ２８）、メインルーチンへリターンする。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
以上の制御によって、転写搬送ベルトの厚み変動によって発生するベルト搬送速度の変動を安定化する制御を、安価に且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。
上述した実施例は、いずれも転写搬送ベルト６０上に感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが複数並べて配設されるタンデム式のレーザプリンタにおけるベルト駆動制御装置にこの発明を適用した例について説明したが、この発明が適用可能な画像形成装置及びベルト駆動制御装置はこの構成に限るものではない。
複数のローラに張架された無端状ベルトをそのローラのうちの少なくとも１以上のローラによって回転駆動するベルト駆動制御装置を有する画像形成装置であれば、そのいずれのベルト駆動制御装置にも適用可能である。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
また、前述の実施例では転写搬送ベルト６０によって転写紙を搬送し、その転写紙上で感光体ドラムからの４色のトナー像を順次転写する直接転写方時のカラープリンタにこの発明を適用したが、中間転写ベルト上に４色のトナー像を転写して、４色重ね合わせた後に転写紙に一括して転写する間接転写方式のカラープリンタ等における中間転写ベルト駆動制御装置にも、この発明を適用可能である。
さらに、前述の実施例では露光光源としてはレーザー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アレイ等を光源として使用するものでもよい。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
この発明は、カラープリンタ等の各種画像形成装置に備えている転写搬送ベルト駆動制御装置等のベルト駆動制御装置、およびそれを備えた画像形成装置に適用することができる。
そして、その転写搬送ベルト等のベルトの厚み変動によって発生するベルト搬送速度の変動を安定化する制御を、安価に且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
【図１】この発明によるベルト駆動制御装置の一実施形態の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。
【図２】この発明によるベルト駆動制御装置を備えた画像形成装置の一例を示すレーザプリンタ全体の概略構成図である。
【図３】図２に示したベルト駆動装置６の概略構成を示す拡大図である。
【図４】同じくそのベルト駆動装置６における転写搬送ベルトを透視してその構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示した右下ローラ６６とエンコーダ３１の詳細を示す斜視図である。
【図６】図２に示したレーザプリンタにおけるベルト駆動制御装置の駆動モータ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７】転写搬送ベルトの位相・振幅パラメータとベルトマークとの関係を示す線図である。
【図８】図４におけるエンコーダ３１の出力パルスのカウント値を一定タイミングでサンプリングした結果の一例を示す線図である。
【図９】（ｎ）を格納後のメモリマップを示す図である。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006209042.tif 000033
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2006209042.tif 000034