(57)【要約】 【課題】  画質劣化の原因が複数存在したとしても、従来よりも良好な画質の画像を提供する。【解決手段】  それぞれ協働して回転することでカラー画像を形成する複数の回転体を含むカラー画像形成装置において、カラー画像の画質劣化の原因となる回転体の回転速度の変動量を、各回転体（すなわち原因）ごとに検出し、検出された各変動量をそれぞれ適宜に補正する。【選択図】  図１
2006119541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を形成する画像形成装置であって、
それぞれ協働して回転することでカラー画像を形成する複数の回転体と、
形成される前記カラー画像の画質劣化の原因となる前記回転体の回転速度の変動量を、複数の前記回転体のうち第１の回転体と第２の回転体とに関してそれぞれ検出する検出ユニットと、
前記第１の回転体に関して検出された前記変動量を打ち消すように前記第１の回転体の回転速度を補正する回転速度補正ユニットと、
前記第１の回転体の回転速度が補正された後に検出された前記第２の回転体の回転速度の変動量を打ち消すよう該第２の回転体の回転速度を調整する回転速度調整ユニットと
を含むカラー画像形成装置。
【請求項２】
複数の前記回転体には、
それぞれ色の異なる複数の現像材によって形成された現像材の像を記録材に転写するための転写ベルトと、
前記転写ベルトを駆動するための駆動ローラと、
前記駆動ローラを駆動するための駆動ギアと、
前記駆動ギアを駆動するための駆動モータと
が含まれることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
【請求項３】
前記検出ユニットには、
前記駆動ギアの偏心を原因とする前記駆動ローラの前記変動量を検出する第１の変動量検出ユニットと、
前記転写ベルトのベルト面上の速度ムラを原因とする該転写ベルトの前記変動量を検出する第２の変動量検出ユニットと
が含まれることを特徴とする請求項２に記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】
前記回転速度補正ユニットには、
前記駆動ローラが１回転する間に前記第１の変動量検出ユニットにより検出された複数の前記変動量から、前記駆動モータの回転速度を補正するための第１の補正プロファイルを作成する第１の作成ユニットが含まれ、
前記回転速度調整ユニットには、
前記第１の補正プロファイルにより前記駆動モータが駆動されることで、前記転写ベルトが１回転する間に前記第２の変動量検出ユニットにより取得された前記変動量から前記駆動モータの回転速度を補正する第２の補正プロファイルを作成する第２の作成ユニットと、
前記第２の補正プロファイルから前記駆動モータの駆動周波数を算出する算出ユニットと、
算出された前記駆動周波数を用いて前記駆動モータを駆動させる駆動制御ユニットと
が含まれる請求項３に記載のカラー画像形成装置。
【請求項５】
前記駆動周波数の算出処理を、記録材へのカラー画像の形成前に実行するよう制御する実行制御ユニットをさらに含む請求項４に記載のカラー画像形成装置。
【請求項６】
カラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、
現像材による像を記録材上に転写するための転写ベルトと、該転写ベルトを摺擦駆動する回転体と、該回転体を駆動する駆動ユニットとを含むベルト搬送装置と、
前記回転体の回転位相を検出する第１の位相検出ユニットと、
検出された前記回転位相における前記回転体の回転速度の変動量を検出する第１の変動量検出ユニットと、
検出された前記回転位相と、検出された前記回転体の回転速度の変動量とに基づいて、該回転位相における第１の補正データを生成する第１の補正データ生成ユニットと、
前記転写ベルトの回転位相を検出する第２の位相検出ユニットと、
検出された前記転写ベルトの回転位相における前記転写ベルトの移動速度の変動量を検出する第２の変動量検出ユニットと、
検出された前記転写ベルトの回転位相と、検出された前記転写ベルトの移動速度の変動量とに基づいて、該回転位相における第２の補正データを生成する第２の補正データ生成ユニットと、
検出された前記回転体の回転位相に対応する第１の補正データと、検出された前記転写ベルトの回転位相に対応する前記第２の補正データとに基づいて、前記回転体の回転位相と前記転写ベルトの回転位相との組み合わせに対応する前記駆動ユニットの駆動周波数を算出する算出ユニットと、
算出された前記駆動周波数に応じて、前記駆動ユニットの駆動制御を行う制御ユニットと
を含むカラー画像形成装置。
【請求項７】
それぞれ協働して回転することでカラー画像を形成する複数の回転体を含む画像形成装置の制御方法であって、
形成される前記カラー画像の画質劣化の原因となる前記回転体の回転速度の変動量を、複数の前記回転体のうち第１の回転体と第２の回転体とに関してそれぞれ検出するステップと、
前記第１の回転体に関して検出された前記変動量を打ち消すように前記第１の回転体の回転速度を補正するステップと、
前記第１の回転体の回転速度が補正された後に検出された前記第２の回転体の回転速度の変動量を打ち消すよう該第２の回転体の回転速度を調整するステップと
を含むカラー画像形成装置の制御方法。
【請求項８】
現像材による像を記録材上に転写するための転写ベルトと、該転写ベルトを摺擦駆動する回転体と、該回転体を駆動する駆動ユニットとを含むカラー画像形成装置の制御方法であって、
前記回転体の回転位相を検出するステップと、
検出された前記回転体の回転位相における前記回転体の回転速度の変動量を検出するステップと、
検出された前記回転体の回転位相と、検出された前記回転体の回転速度の変動量とに基づいて、該回転位相における第１の補正データを生成するステップと、
前記転写ベルトの回転位相を検出するステップと、
検出された前記転写ベルトの回転位相における前記転写ベルトの移動速度の変動量を検出するステップと、
検出された前記転写ベルトの回転位相と、検出された前記転写ベルトの移動速度の変動量とに基づいて、該回転位相における第２の補正データを生成するステップと、
検出された前記回転体の回転位相に対応する第１の補正データと、検出された前記転写ベルトの回転位相に対応する前記第２の補正データとに基づいて、前記回転体の回転位相と前記転写ベルトの回転位相との組み合わせに対応する前記駆動ユニットの駆動周波数を算出するステップと、
算出された前記駆動周波数に応じて、前記駆動ユニットの駆動制御を実行するステップと
を含むカラー画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置では、トナー像を転写ベルト上に形成し、形成されたトナー像をさらに記録材に転写することで永久画像を形成している。また、カラー画像形成装置では、それぞれ色の異なる複数のカラートナーを順番に使用して複数のトナー像を重畳形成する。そのため、ある色のトナー像を形成したときの転写ベルトの回転速度と、次のトナー像を形成したときの転写ベルトの回転速度とが一致していなければ、それぞれのトナー像がずれてしまうといった、いわゆる色ずれが発生する。
【０００３】
色ずれなどの原因としては、（１）中間転写ベルトの厚みムラに起因する速度変動、（２）転写ベルトを駆動する駆動ローラの偏心に起因する速度変動、（３）当該駆動ローラの角速度変動などが考えられる。
【０００４】
このうち、原因（１）を解決する方法としては、転写ベルト上にレジパターン（トナー像）を形成し、このレジパターンの通過タイミングに基づいて、転写ベルトの移動速度変動を抽出し、抽出された移動速度変動に応じて駆動ロールを制御する方法（特許文献１）が提案されている。
【０００５】
一方、レジパターンの代わりに、光学的または磁気的なパターンを製造時に転写ベルトに設けておき、該パターンをセンサで検出することで、転写ベルトの移動速度変動を検出する方法も提案されている（特許文献２）。
【０００６】
また、原因（２）に関しては、転写ベルトの移動速度変動を当該転写ベルトに摺擦するエンコーディングロールによって検出するとともに、各画像形成ユニット間の距離をエンコーディングロールの周長の整数倍とする方法も提案されている（特許文献３）。
【０００７】
さらに、原因（３）に関しては、駆動ローラの軸上にエンコーダを設けることで、当該駆動ロールの角速度変動を検出する方法が提案されている（特許文献４）。
【特許文献１】特開平１０−１８６７８７号公報。
【特許文献２】特開平６−１３０８７１号公報。
【特許文献３】特開平４−１７２３７５６号公報。
【特許文献４】特開平４−１７５４２７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の従来技術によれば、想定される特定の原因について対処する方法のみが提案されているに過ぎず、それぞれ想定外の原因による色ずれや濃度ムラには対処できない欠点がある。たとえば、原因（１）が支配的な画像形成装置では、特許文献１または特許文献２に記載の発明は好適かもしれないが、原因（２）または（３）が支配的な画像形成装置では、十分に色ずれや濃度ムラを低減できないだろう。同様に、原因（１）に関しては、特許文献３や特許文献４に記載の方法では、十分に色ずれや濃度ムラを低減できないだろう。要するに、これら複数の原因が存在する場合であっても、好適に色ずれや濃度ムラを低減できる画像形成装置に対するニーズが存在するのである。
【０００９】
そこで、本発明は、このような課題および他の課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、それぞれ協働して回転することでカラー画像を形成する複数の回転体を含むカラー画像形成装置において、形成されるカラー画像の画質劣化の原因となる前記回転体の回転速度の変動量を、複数の前記回転体のうち第１の回転体と第２の回転体とに関してそれぞれ検出し、前記第１の回転体に関して検出された前記変動量を打ち消すように前記第１の回転体の回転速度を補正し、前記第１の回転体の回転速度が補正された後に検出された前記第２の回転体の回転速度の変動量を打ち消すよう該第２の回転体の回転速度を調整する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、それぞれ協働して回転することでカラー画像を形成する複数の回転体を含むカラー画像形成装置において、カラー画像の画質劣化の原因となる回転体の回転速度の変動量を、各回転体（すなわち原因）ごとに検出し、検出された各変動量をそれぞれ適宜に補正するようにしたので、画質劣化の原因が複数存在したとしても、従来よりも良好な画質の画像を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、実施形態に係るカラー画像形成装置の例示的なブロック図である。このカラー画像形成装置は、それぞれ色の異なる現像材により像を形成する複数の画像形成ユニットを含んでいる。画像形成ユニットは、転写ベルト上にそれぞれ現像材による像を重畳させることでカラー画像を形成し、形成されたカラー画像を記録材上に転写する。
【００１３】
図において、複数の回転体１００は、それぞれ協働して回転することでカラー画像を形成するユニットである。複数の回転体１００には、たとえば、それぞれ色の異なる複数の現像材によって形成された現像材の像を記録材に転写するための転写ベルト１０１と、転写ベルト１０１を駆動するための駆動ローラ１０２と、駆動ローラ１０２を駆動するための駆動ギア１０３と、駆動ギア１０３を駆動するための駆動モータ１０４などが含まれていてもよい。
【００１４】
検出ユニット１１０は、形成されるカラー画像の画質劣化の原因となる回転体１００の回転速度の変動量を、複数の回転体のうち第１の回転体と第２の回転体とに関してそれぞれ検出するユニットである。たとえば、検出ユニット１１０には、駆動ギア１０３の偏心を原因とする駆動ローラ１０２の変動量を検出する第１の変動量検出ユニット１１１と、転写ベルト１０１のベルト面上の速度ムラを原因とする、ベルト移動速度の変動量を検出する第２の変動量検出ユニット１１２などが含まれていてもよい。
【００１５】
回転速度補正ユニット１２０は、第１の回転体に関して検出された回転速度の変動量を打ち消すよう、第１の回転体の回転速度を補正するユニットである。回転速度補正ユニット１２０には、たとえば、駆動ローラ１０２が１回転する間に第１の変動量検出ユニット１１１により検出された複数の変動量から、駆動モータ１０４の回転速度を補正するための第１の補正プロファイルを作成する第１の補正プロファイル作成ユニット１２１が含まれてもよい。
【００１６】
回転速度調整ユニット１３０は、第１の回転体（たとえば、駆動ローラ１０２）の回転速度が第１の補正プロファイルに基づいて補正された後に検出された第２の回転体（たとえば、転写ベルト１０１など）の回転速度の変動量を打ち消すよう、第２の回転体の回転速度を調整するユニットである。回転速度調整ユニット１３０には、たとえば、第１の補正プロファイルにより駆動モータ１０４が駆動されることで、転写ベルト１０１が１回転する間に第２の変動量検出ユニット１１２により取得された変動量から、駆動モータ１０４の回転速度を補正する第２の補正プロファイルを作成する第２の作成ユニット１３３と、第２の補正プロファイルから駆動モータ１０４の駆動周波数を算出する算出ユニット１３２と、算出された駆動周波数を用いて駆動モータ１０４を駆動させる駆動制御ユニットなどが含まれてもよい。なお、算出ユニット１３２は、第１の補正プロファイルに基づいてから駆動モータ１０４の駆動周波数を算出する際にも利用されてもよい。
【００１７】
図２は、実施形態に係るカラー画像形成装置を制御するための例示的なフローチャートである。なお、本フローチャートは、一般に、カラー画像を記録材に形成する前に予め実行されることが望ましい。
【００１８】
ステップＳ２０１において、駆動モータ１０４がデフォルトの駆動周波数によって回転を開始することで、複数の回転体１００が協働して回転すると、検出ユニット１１０は、形成されるカラー画像の画質劣化原因のうち、第１の回転体に回転速度の変動量を検出する。
【００１９】
ステップＳ２０２において、回転速度補正ユニット１２０は、第１の回転体に関して検出された変動量を打ち消すように第１の回転体の回転速度を補正する。より具体的には、補正プロファイル作成ユニット１２１が、駆動ローラ１０２の回転速度の変動量を低減するための第１の補正プロファイルを作成する。
【００２０】
ステップＳ２０３において、駆動周波数算出ユニット１３２は、第１の補正プロファイルに基づいて駆動周波数を算出し、続いて、駆動制御ユニット１３１は、算出された駆動周波数に基づいて駆動モータ１０４を駆動制御する。駆動モータ１０４の動力は、駆動ギア１０３を介して駆動ローラ１０２に伝達される。これにより、第１の回転体が補正駆動される。すなわち、第１の回転体に関連する画質劣化原因が低減される。
【００２１】
ステップＳ２０４において、検出ユニット１１０は、第１の回転体の回転速度が補正された後で、第２の回転体の回転速度の変動量を検出する。
【００２２】
ステップＳ２０５において、回転速度調整ユニット１３０は、第２の回転体の回転速度の変動量を打ち消すよう、第２の回転体の回転速度を調整する。たとえば、第２の補正プロファイル作成ユニット１３３は、検出された第２の回転体の回転速度の変動量を打ち消すような第２の補正プロファイルを作成する。
【００２３】
ステップＳ２０６において、回転速度調整ユニット１３０は、第２の補正プロファイルに基づいて第２の回転体の回転速度を調整する。たとえば、駆動周波数算出ユニット１３２は、少なくとも第２の補正プロファイルに応じて駆動周波数を算出する。もちろん、第１の補正プロファイルと第２の補正プロファイルとの両方に基づいて駆動周波数を算出してもよい。そして、駆動制御ユニット１３１は、算出された駆動周波数によって駆動モータ１０４を駆動する。駆動モータ１０４の動力は、駆動ギア１０３および駆動ローラ１０２を介して転写ベルト１０１へと伝達され、転写ベルト１０１が補正駆動される。
【００２４】
以上のように、本実施形態によれば、カラー画像の画質劣化の原因となる回転体の回転速度の変動量を、各回転体（すなわち原因）ごとに検出し、検出された各変動量をそれぞれ適宜に補正するようにしたので、画質劣化の原因が複数存在したとしても、従来よりも良好な画質の画像を提供することができる。
【００２５】
たとえば、転写ベルトの厚みムラだけしか考慮しない従来技術や、駆動ローラの偏心成分だけしか考慮しない従来技術と比較した場合、本発明は、より良好な画質の画像を提供することができるようになろう。
【００２６】
次に、それぞれ色の異なるトナーを使用する４つの画像形成ユニットを備えるカラー画像形成装置に本発明を適用する例を説明する。なお、本発明は、４色以上の現像剤を使用するカラー画像形成装置においても適用できることは言うまでも無い。
【００２７】
図３は、実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。とりわけ、この画像形成装置の画像形成エンジンには、４つの画像形成ユニット３００が備えられている。各画像形成ユニット３００には、それぞれ、表面に潜像が形成される感光ドラムなどの感光体３０５、感光体３０５に形成された潜像をトナーによってトナー像へと現像する現像器３０６、感光体３０５からトナーを除去するクリーナ３０７、感光体３０５を一様に帯電させる帯電器３０８、感光体３０５の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト３０１へと一次転写するための一次転写ローラ３０９、帯電された感光体３０５の表面にレーザ光を照射して潜像を形成するためのレーザ光学系３１０などが含まれている。
【００２８】
各画像形成ユニット３００は、それぞれ異なる色のトナー像を中間転写ベルト３０１上に形成する。本実施形態では、Ｙ（黄）トナーによる画像、Ｍ（マゼンダ）トナーによる画像、Ｃ（シアン）トナーによる画像、Ｋ（黒）トナーによるトナー像が中間転写ベルト３０１上に形成される。
【００２９】
ステッピングモータなどの駆動モータ３０２は、ギア３０３を介して駆動ローラ３０４を回転させる。駆動ローラ３０４は、中間転写ベルト３０１を摺擦駆動する。
【００３０】
基本的な画像処理は、次のとおりである。帯電器３０８は、感光ドラム３０５の光半導体層を均一に帯電される（帯電処理）。レーザ光学系３１０は、感光ドラム３０５に向けて、画像パターン（静電潜像）を照射する（レーザ露光処理）。現像器３０６は、感光ドラム３０５に形成された静電潜像にトナーを付着させることでトナー像を形成する（現像処理）。一次転写ローラ３０９は、感光ドラム３０５に形成されたトナー像を中間転写ベルト３０１上に転写する。これらの処理は、各色に対応するそれぞれの画像形成ユニットで実行される。
【００３１】
二次転写器３１１は、中間転写ベルト３０１上に形成されたトナー像を記録紙３２０に転写する（二次転写処理）。定着器３１１は、記録紙３２０に転写されたトナー像に対して加熱及び加圧を行い、トナーを記録紙３２０上に定着させる（定着処理）。なお、クリーナ３０７は、中間転写ベルト３０１上に転写しきらずに感光体３０５上に残ってしまったトナーをクリーニングする（クリーニング処理）。
【００３２】
上述したように、中間転写ベルト３０１上には、各画像形成ユニット３００にて形成されたトナー像が重畳される。そのため、中間転写ベルト３０１に速度変動が生じていると、各色の画像形成位置が変動してしまい、色ずれ（１次転写位置のずれ）や濃度ムラなど、画質劣化が発生する。
【００３３】
そこで、本実施形態では、このような要因を低減するために、複数の変動量を検出するための複数の変動量検出ユニットを設ける。まず、駆動ローラ３０４の回転速度（角速度）を検出するためのロータリエンコーダ３１３を駆動ローラ３０４の軸上に配置する。
【００３４】
また、駆動ローラ３０４の基準位置（ホームポジション）を検出するための駆動ローラホームポジションセンサ３１４も、駆動ローラ３０４の軸上に設置する。すなわち、駆動ローラホームポジションセンサ３１４は、駆動ローラ３０４の回転位相を検出する位相検出ユニットとして機能する。駆動ローラホームポジションセンサ３１４が、最初に基準位置を検出してから、次に基準位置を検出すると、駆動ローラ１０４が１回転したことになる。もちろん、これは基準位置を１つだけ設ける場合にあてはまる事実である。
【００３５】
また、ベルトホームポジションセンサ３１５は、中間転写ベルト３０１に設けられた光学的または磁気的なホームポジションマークを検出する。すなわち、ベルトホームポジションセンサ３１５は、中間転写ベルト３０１の回転位相を検出する位相検出ユニットとして機能する。当該マークがひとつだけであれば、ベルトホームポジションセンサ３１５が、最初にマークを検出してから、次にマークを検出すると、中間転写ベルト１０１が１回転したことになる。
【００３６】
画像読取センサ３１６は、中間転写ベルト３０１上に形成されたトナー像または所定パターンを検出するための検出ユニットである。
【００３７】
図４は、実施形態に係る画像形成装置の制御ユニットに関するブロック図である。本装置は、基本的に、システムコントローラ４００によって統括的にコントロールされる。また、システムコントローラ４００は、たとえば、本装置内の各負荷の駆動制御、ならびにセンサ類からの情報収集および解析を実行する。
【００３８】
システムコントローラ４００には、ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、ＡＳＩＣ４０４などが搭載されている。ＣＰＵ４０１は、ＲＯＭ４０２に格納された制御プログラムによって、予め決められた画像形成シーケンスなど、様々な制御シーケンスを実行する。たとえば、ＣＰＵ４０１は、画像形成シーケンスの実行前に、以下で説明するような補正プロファイルの生成シーケンスなどを実行することができる。また、ＣＰＵ４０１は、一次的または恒久的に保存することが必要な書き換え可能なデータをＲＡＭ４０３に格納する。
【００３９】
ＡＳＩＣ４０４は、画像読取センサ３１６からの出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換器４０５、エンコーダ３１３からの出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換器４０６を有する。各ＡＤ変換器から出力されたデジタルデータは、システムコントローラ４００に送信される。
【００４０】
また、ＡＳＩＣ４０４は、駆動モータ３０２を駆動するためのクロック生成器４１１を有する。このクロック生成器４１１は、ＣＰＵ４０１により設定された値に基づいてモータドライバ４０７に駆動クロックを出力する。モータドライバ４０７は、ＡＳＩＣ４０４から送信された駆動クロックの周波数に基づいて駆動モータ３０２を駆動する。
【００４１】
図５は、本実施形態に係る制御概念図である。そもそも本発明の基本概念は、色ずれや色むらなどの原因は複数存在し、それを個別に検出して、それぞれ低減することにある。駆動ローラ３０４、駆動ギア３０３、駆動モータ３０２および転写ベルト３０１は、いずれも回転体であるから、色ずれや色むらなどの原因は周期的に発生する。たとえば、転写ベルト３０１が一回転する時間は、駆動ローラ３０４が一回転する時間よりも長いため、前者に起因する変動は、低い周波数成分となり、後者に起因する変動は、高い周波数成分となる。さらに、駆動ギア３０３に起因する変動は、さらに高い周波数成分となり、駆動モータ３０２に起因する変動は、最も高い周波数成分となろう。よって、原因ごとの変動成分を抽出するためには、それぞれ通過帯域が異なる複数のフィルタを使用すればよい。デジタルフィルタを使用するのであれば、各原因ごとに好適なフィルタ係数を適用することで、それぞれの変動成分を抽出できると考えられる。
【００４２】
駆動ギア３０３の偏心を原因とする駆動ローラ３０４の変動成分は、エンコーダ３１３からのデータを、ＣＰＵ４０１が、デジタルフィルタによって濾過することで抽出できる。デジタルフィルタは、ＣＰＵ４０１の演算処理により実現できる。駆動ローラ３０４が１回転する間に抽出された変動成分は、駆動ギア偏心成分プロファイル５０１としてＣＰＵ４０１によってテーブル化され、ＲＡＭ４０３に記憶される。ＣＰＵ４０１は、駆動ギア偏心成分プロファイル５０１から駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２を生成する。
【００４３】
同様に、転写ベルト３０１の厚みムラに起因する変動成分（厚みムラ成分またはベルト面上速度の速度ムラ成分）についても、ＣＰＵ４０１は、画像読み取りセンサ３１６からのデータをフィルタ処理することで抽出する。ＣＰＵ４０１は、さらに、抽出された厚みムラ成分を、転写ベルト３０１の一回転分にわたって収集することで、厚みムラ成分プロファイル５０３を生成し、ＲＡＭ４０３に記憶する。ＣＰＵ４０１は、厚みムラ成分プロファイル５０３から、厚みムラ成分を低減するための厚みムラ成分補正プロファイル５０４を生成する。
【００４４】
最後に、ＣＰＵ４０１は、駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２と厚みムラ成分補正プロファイル５０４とを乗算し、この積のデータからＣＰＵ４０１は、駆動モータ３０２の駆動周波数を算出する。ＣＰＵ４０１は、この駆動周波数をクロック生成器４１１に設定すると、クロック生成器４１１は駆動クロックを生成し、モータドライバ４０７は、当該駆動クロックによって駆動モータ３０２を駆動する。これによって、上述の各原因ごとの変動成分を適宜かつ個別に低減することができる。
【００４５】
ところで、駆動ローラ３０４の回転速度Ｖ＿Ｒｏｌｌｅｒは、駆動ローラ３０４の直径ｒ＿Ｒｏｏｌｅｒと、駆動ローラ３０４の角速度ω＿Ｒｏｌｌｅｒとから次のように表現できる。
【００４６】
Ｖ＿Ｒｏｌｌｅｒ ＝ ｒ＿Ｒｏｌｌｅｒ × ω＿Ｒｏｌｌｅｒ  ・・・（１）
ここで、駆動ローラ３０４の角速度ω＿Ｒｏｌｌｅｒは、駆動ギアの回転速度Ｖ＿Ｇｅａｒと等価であるため、次のように表現できる。
【００４７】
ω＿Ｒｏｌｌｅｒ ＝ Ｖ＿Ｇｅａｒ ＝ ｒ＿Ｇｅａｒ × ω＿ＭｏｔｏｒＳｈａｆｔ  ・・・（２）
ここで、ｒ＿Ｇｅａｒは、駆動ギア４０３の直径であり、ω＿ＭｏｔｏｒＳｈａｆｔは、駆動モータ軸の角速度を示している。（２）式において、駆動モータ３０２の軸の角速度ω＿ＭｏｔｏｒＳｈａｆｔは、
ω＿ＭｔｒＳｈａｆｔ ＝ ｒ＿ＭｔｒＳｈａｆｔ × ω＿ＭｏｔｏｒＦｒｅｑ  ・・・（３）
となる。ここで、ｒ＿ＭｏｔｏｒＳｈａｆｔは、駆動モータ３０２の軸のシャフト振れ最大径（これは、軸の加工精度に依存する。）であり、ω＿ＭｏｔｏｒＦｒｅｑは駆動モータ３０２の駆動周波数である。
【００４８】
よって、（１）式は、次式のように変形できる。
【００４９】
Ｖ＿Ｒｏｌｌｅｒ ＝ ｒ＿Ｒｏｌｌｅｒ × ｒ＿Ｇｅａｒ × ｒ＿ＭｏｔｏｒＳｈａｆｔ × ω＿ＭｏｔｏｒＦｒｅｑ  ・・・（４）
駆動モータ３０２の駆動周波数は、モータドライバ４０７からのクロックであるため、一定と考えることができる。よって、駆動ローラ３０４の速度変動成分は
ｄＶ＿Ｒｏｌｌｅｒ ＝ ｄｒ＿Ｒｏｌｌｅｒ × （ｄｒ＿Ｇｅａｒ × ｄｒ＿ＭｏｔｏｒＳｈａｆｔ）
＝ ｄｒ＿Ｒｏｌｌｅｒ × ｄω＿Ｒｏｌｌｅｒ  ・・・（５）
となる。（５）式は、駆動ローラ３０４の軸上に設置されたエンコーダ３１３の検出値に、駆動ギアの偏心成分とモータシャフト軸の偏心成分とが含まれていることを意味している。
【００５０】
実際のエンコーダ３１３の検出値には、上述した要因以外の速度変動要因（負荷変動、装置内の他の振動要因）が含まれている。しかしながら、他の要因は、上述した要因に対して周波数が高い場合が多く、かつ、画像に与える影響度も小さい場合が多い。
【００５１】
そこで、エンコーダ３１３の検出値を、低域通過型フィルタ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を通すことで、画像劣化の主要因となる駆動ギア偏心成分とモータシャフト軸偏心成分（低周波数成分）を抽出することが可能となる。
【００５２】
なお、駆動モータ３０２の軸の加工精度が十分高く、画像への影響度が小さい場合、ｄｒ＿Ｇｅａｒ ＞＞  ｄｒ＿ＭｏｔｏｒＳｈａｆｔと考えられる。よって、実質的に、ｄω＿Ｒｏｌｌｅｒ ＝ ｄｒ＿Ｇｅａｒ と表現できるので、本実施形態では、駆動ギア偏心成分に着目している。もちろん、本発明では、モータシャフト軸偏心成分も抽出して、補正プロファイルを作成し、当該偏心成分を除去してもよいことはいうまでもない。
【００５３】
図６は、本実施形態に係る制御方法の例示的なフローチャートである。
【００５４】
ステップＳ６０１において、ＣＰＵ４０１は、予め設定された所定の駆動周波数Ｖｔにより駆動モータ１０２の駆動を開始する。
【００５５】
ステップＳ６０２において、ＣＰＵ４０１は、ＡＳＩＣ４０４から送信されるエンコーダデータから複数ある速度変動量のうちギア偏心成分を抽出する。
【００５６】
図７は、実施形態に係るエンコーダデータの取得に関するタイミングチャートである。７０１は、ＡＳＩＣ４０４の基本クロックのタイミングを示している。７０２は、駆動ローラ３０４の軸に設けられたホームポジションを検出するセンサ３１４からの出力データを示している。７０３は、エンコーダ３１３からの出力データを示している。７０４は、ＡＳＩＣ４０４によって実現されるカウンタの値を示している。当該カウンタは、エンコーダ３１３からの出力データ７０３に基づいて駆動ローラ３０４の一回転に係る時間を計測する。すなわち、駆動ローラ３０４の回転速度Ｖ＿Ｒｏｌｌｅｒまたはその角速度ω＿Ｒｏｌｌｅｒの算出に寄与するカウンタである。７０５は、ＡＳＩＣ４０４からＣＰＵ４０１に出力されるカウンタによる計測値である。
【００５７】
図７によれば、エンコーダ入力ｅ０から次のエンコード入力ｅ１があるまでの時間は、カウンタによって“７”が計測される。このカウンタの値“７”がＡＳＩＣ４０４からＣＰＵ４０１に送信される。同様に、次のエンコーダ入力ｅ２については、カウンタの値“８”が得られ、さらに次のエンコーダ入力ｅ３については、カウンタの値“５”が得られることが、図７からわかるであろう。
【００５８】
ＣＰＵ４０１は、ＡＳＩＣ４０４から受信した駆動ローラ３０４の回転速度Ｖ＿Ｒｏｌｌｅｒ［ｉ］を、順番にＲＡＭ４０３に記憶してゆく。ここで、ｉは自然数であり、駆動ローラ３０４の回転位相を表している。回転位相は、ホームポジション船さ３１４によって取得される。Ｖ＿Ｒｏｌｌｅｒ［ｉ］は、転写ベルト３０１の一回転分について取得される。ＣＰＵ４０１は、エンコーダ３１３からの出力データであるＶ＿Ｒｏｌｌｅｒ［ｉ］に対して、随時、低域通過型のデジタルフィルタ処理を施した上でＲＡＭ４０３に記憶してもよい。これは、画像の劣化要因とならない高周波成分を除去するためである。
【００５９】
さらに、ＣＰＵ４０１は、Ｖ＿Ｒｏｌｌｅｒ［ｉ］と目標速度Ｖ＿ｔａｒｇｅｔとの差である変動量ｄＶ＿Ｒｏｌｌｅｒ［ｉ］を算出し、これを上述の駆動ギア偏心成分プロファイル５０１としてＲＡＭ４０３に記憶する。ｄＶ＿Ｒｏｌｌｅｒ［ｉ］は、複数ある速度変動量のうちギア偏心成分であることは上述したとおりである。なお、駆動ギア偏心成分プロファイル５０１格納されるギア偏心成分の数は、エンコーダデータのサンプリング数と等しいことはいうまでもない。また、エンコーダデータについてのサンプリング周波数は、駆動ローラ３０４の駆動ギア偏心成分の周波数に対して十分速い周波数であればよい。
【００６０】
ステップＳ６０３において、ＣＰＵ４０１は、駆動ギア偏心成分プロファイル５０１から、駆動ギア偏心成分を補正するための駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２を生成し、ＲＡＭ４０３に記憶する。駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２には、駆動ローラ３０４の１周分の補正データが格納される。
【００６１】
駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２の具体的な生成方法を説明する。ｉ番目の回転位相についての補正量をＶｃ［ｉ］は、次式から求めることができる。
【００６２】
Ｖｃ［ｉ］＝（１−（ｄＶ＿Ｒｏｌｌｅｒ［ｉ］／Ｖ＿ｔａｒｇｅｔ）×Ｇａｉｎ）×Ｖ＿ｔａｒｇｅｔ  ・・・（６）
ここで、Ｇａｉｎは、補正反映係数であり、検出された変動量を、どの程度補正に反映させるかを決めるために使用される。たとえば、Ｇａｉｎ＝１であれば、理論上完全に変動量が補正されることになるが、実際の駆動系においては、“１”未満の値の中で、試行錯誤により設定することになろう。これは、補正制御系の安定度を確保するためである。
【００６３】
ステップＳ６０４において、ＣＰＵ４０１は、エンコーダデータ入力に同期して、駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２を使用し、駆動モータ３０２を補正駆動する。具体的には、ＣＰＵ４０１が、駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２に格納されている補正データから駆動モータ３０２の駆動周波数を算出し、算出した駆動周波数をクロック発生器４１１に設定することで、モータドライバ４０７が駆動モータ３０２を補正駆動する。
【００６４】
ステップＳ６０５において、ＣＰＵ４０１は、駆動モータ３０２が補正駆動された状態でエンコーダ３１３により検出された各データが、予め設定された目標範囲内であるかどうかを判定する。この判定は、駆動ローラ３０４が精度良く補正されているか否かを調べるために実行される。
【００６５】
目標範囲は、本発明が適用される画像形成装置の画質の目標値に応じて決定される。たとえば、相対的に高画質を目標とする場合は、相対的に目標範囲が狭く設定されることになる。反対に、相対的に低画質を目標とする場合は、相対的に目標範囲が広く設定される。
【００６６】
検出されたデータが、予め設定された目標範囲外であれば、ステップＳ６０１に戻り、再度、駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２を生成し直す。一方、検出されたデータが、予め設定された目標範囲内であれば、駆動モータ３０２、駆動ギア３０３および駆動ローラ３０４などの回転体の角速度が安定していると考えられるため、ステップＳ６０６に進む。
【００６７】
ステップＳ６０６において、ＣＰＵ４０１は、所定パターンの画像データをＲＯＭ４０２から読み出し、画像形成ユニット３００を制御して、中間転写ベルト３０１に所定パターンを形成する。
【００６８】
図８は、実施形態に係るパターンの一例を示す図である。本実施形態によれば、感光体３０５上に形成されたトナー像を中間転写ベルト３０１に転写することにより、当該パターンが形成される。複数のパターン８０１は、それぞれ距離Ｌの等間隔でもって、スリット状に形成される。
【００６９】
８０２は、実施形態に係るパターンの検出波形の一例を示している。この検出波形は、中間転写ベルト３０１の上方に配置された画像読取センサ３１６によって検出されたものである。図に示すように、中間転写ベルト３０１の面上速度が変動している場合は、パターン検出信号の入力周期が目標となる入力間隔時間Ｔ０に対して変動する。
【００７０】
ステップＳ６０７において、ＣＰＵ４０１は、厚みムラ変動成分プロファイル５０３を作成し、ＲＡＭ４０３に記憶する。厚みムラ成分は、中間転写ベルト１周分にわたって抽出される。たとえば、画像読み取りセンサ３１６によって取得された入力間隔のデータに対して随時低域通過型デジタルフィルタ処理を施し、厚みムラ成分を抽出する。なお、入力間隔は、ＡＳＩＣ４０４のタイマーカウント値として取得される。
【００７１】
図８の例を用いて説明すると、転写ベルト３０１の目標面上速度をＶｔとし、目標入力間隔をＴ０とし、入力間隔の時間変動成分をｄＴとし、所定パターン８０１の目標間隔をＬとすると、厚みムラ成分をｄＶは次式から算出される。
【００７２】
Ｌ／（Ｔ０±ｄＴ）＝Ｖｔ±ｄＶ  ・・・（７）
（７）式をさらに一般化する。たとえば、ｊ番目のパターンとｊ＋１番目のパターン間の検出時間間隔をＴ［ｊ］とし、そのときの転写ベルト３０１の移動速度をＶ［ｊ］とし、２つのパターン間の距離をＬとし、転写ベルト３０１の目標移動速度をＶｔ（上述のＬ／Ｔ０に相当する。）とすれば、ｊ番目の厚みムラ変動成分ｄＶ［ｊ］は、次式から算出される。
【００７３】
ｄＶ［ｊ］＝Ｖ［ｊ］―Ｖｔ＝Ｖｔ−Ｌ／Ｔ［ｊ］  ・・・（８）
ＣＰＵ４０１は、このｄＶ［ｊ］を転写ベルト３０４の１周分について算出し、厚みムラ変動成分プロファイル５０３を作成する。なお、ｊは、自然数であり、転写ベルト３０１の回転位相を表している。なお、厚みムラ変動成分プロファイル５０３に格納されるデータのサンプル数は、中間転写ベルト３０１に形成されるパターンの数と等しい。また、サンプリング周波数は、中間転写ベルト３０１の厚みムラ成分の周波数に対して十分速い周波数である。
【００７４】
なお、実際に検出されるＴ［ｊ］やＶ［ｊ］は、ベルトの厚みムラ周期による速度変動よりも高い周波数の速度変動成分を含んでいる。そのため、検出されたＴ［ｊ］またはＶ［ｊ］に対して、低域通過型のデジタルフィルタ処理を施した上で、厚みムラ変動成分プロファイル５０３に格納してもよい。これにより、画質劣化の原因になりにくい高周波成分を除去することができる。
【００７５】
ステップＳ６０８において、ＣＰＵ４０１は、厚みムラ変動成分プロファイル５０３に基づいて、厚みムラを補正するための厚みムラ成分補正プロファイル５０４を生成し、ＲＡＭ４０３に記憶する。
【００７６】
たとえば、ＣＰＵ４０１は、厚みムラ変動成分プロファイル５０３に格納されているｄＶ［ｊ］に次式を適用して、ｊ番目の回転位相についての補正データＶｃａ［ｊ］を算出する。
【００７７】
Ｖｃａ［ｊ］＝（Ｖｔ−ｄＶ［ｊ］×Ｇ）／Ｖｔ  ・・・（９）
ここで、Ｇは、上述のＧａｉｎと同様の補正反映係数である。このようにして算出した補正データＶｃａ［ｊ］を、ＣＰＵ４０１は、厚みムラ成分補正プロファイル５０４に格納する。
【００７８】
ステップＳ６０９において、ＣＰＵ４０１は、駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２および厚みムラ成分補正プロファイル５０４に基づいて、駆動モータ３０２の駆動周波数を算出し、算出された駆動周波数を用いて駆動モータ３０２を補正駆動する。
【００７９】
たとえば、図５に示したように、ＣＰＵ４０１は、駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２に格納されている各補正データと、厚みムラ成分補正プロファイル５０４に格納されている各補正データとを乗算し、駆動周波数Ｖａ［ｉ，ｊ］を算出する。
【００８０】
Ｖａ［ｉ，ｊ］＝Ｖｃ［ｉ］×Ｖｃａ［ｊ］  ・・・（１０）
ここで、Ｖａ［ｉ，ｊ］は、駆動ローラ３０４の回転位相がｉで、転写ベルト３０１の回転位相がｊのときの駆動周波数である。なお、駆動周波数Ｖａ［ｉ，ｊ］を格納した駆動周波数プロファイルをＲＡＭ４０３に記憶しておけば、ＣＰＵ４０１の演算量を削減できよう。
【００８１】
ＣＰＵ４０１は、ホームポジションセンサ３１４によって駆動ローラ３０４のホームポジションを検出することで、現在の回転位相ｉを取得し、一方、ベルトホームポジションセンサ３１５によって、中間転写ベルト３０１のホームポジションマーク検出することで、現在の回転位相ｊを取得する。ＣＰＵ４０１は、これらの位相に同期した駆動周波数を取得して、取得した駆動周波数をＡＳＩＣ４０４に送信する。駆動周波数は、駆動ギア偏心成分補正プロファイル５０２および厚みムラ成分補正プロファイル５０４から随時算出してもよいし、予め算出して駆動周波数プロファイルに格納しておいたものを読み出すことで取得してもよい。
【００８２】
上述の実施形態で説明した中間転写ベルト３０１の速度抽出手法以外の方法を、本発明は採用してもよい。たとえば、予めベルトの厚みムラを計測器等により測定しておき、計測された厚みムラから上述の補正プロファイルを算出する手法を採用してもよいし、転写ベルト自体に光学的または磁気的な複数の周期的なマークを施しておき、該マークを検出することで、転写ベルトの移動速度を抽出する手法を採用してもよい。
【００８３】
上述した回転速度の補正制御を画像形成動作中において常に継続することで、従来技術よりも濃度ムラ及び色ずれを低減することができ、さらなる高画質化を期待できるようになろう。もちろん、画像形成装置において、電源が投入された直後や、ユーザ等により指定されたときに、補正プロファイルを作成するようにしてもよい。
【００８４】
また、上述の実施形態では、駆動ギア偏心成分と、転写ベルトの厚みムラ成分について説明したが、本発明では、第３、第４またはそれ以上の回転体もしくは変動原因について個別に変動量を抽出して、各変動量を適宜補正してもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施形態に係るカラー画像形成装置の例示的なブロック図である。
【図２】実施形態に係るカラー画像形成装置を制御するための例示的なフローチャートである。
【図３】実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図４】実施形態に係る画像形成装置の制御ユニットに関するブロック図である。
【図５】本実施形態に係る制御概念図である。
【図６】本実施形態に係る制御方法の例示的なフローチャートである。
【図７】実施形態に係るエンコーダデータの取得に関するタイミングチャートである。
【図８】実施形態に係るパターンの一例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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