(57)【要約】【課題】ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅及び位相を抽出中であっても、画像形成を行うことができるベルト駆動制御装置、ベルト装置及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】  モータ１７から出力された駆動入力信号を変換部８０３で従動ローラの回転角速度として変換する。そして、比較器８０４で駆動出力信号８０７と変換部８０３で変換された駆動入力信号８０３とを比較し、ベルト１周期のベルト厚み変動に起因した変動成分を得る。次に、周期変動サンプル部８０５でベルト１周期のベルト厚み変動に起因した変動成分をメモリに記憶する。メモリに記憶されたベルト１周期分の変動成分から変動振幅・位相検出部８０６で、ベルト周期成分の振幅と位相とを検出する。【選択図】  図１０
2006106642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転を制御することにより、該ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御装置であって、
該複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、該駆動源からの回転駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、該従動支持回転体検出手段の検出結果と、該駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、該ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅・位相を抽出する抽出手段と、該交流成分の振幅及び位相に基づいて、上記駆動支持回転体の回転を制御する制御手段とを備えた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のベルト駆動制御装置において、
上記ベルトの任意の位置を仮想の基準位置にして、少なくとも該ベルトの厚さ変動の一周期分の上記交流信号の振幅及び位相の情報を記憶しておき、該基準位置と該記憶されている情報とに基づいて目標基準信号を生成し、上記駆動支持回転体の回転制御を、該生成した目標基準信号と上記従動支持回転体検出手段の検出結果との比較結果に基づいて行うように、上記制御手段を構成したことを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または２のベルト駆動制御装置において、
上記抽出手段は、ベルト一回転周期のベルト厚さ変動に対応した周波数を有するベルト基本交流成分の位相・振幅と、該ベルト基本交流成分の整数倍のベルト厚さ変動に対応した周波数を有するベルト高調波交流成分の位相・振幅とをそれぞれ抽出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、２または３のベルト駆動制御装置において、
上記従動支持回転体の半径と、上記ベルトの該従動支持回転体に接触している接触部分の移動速度の基準となる実効ベルト厚さとの和Ａと、上記駆動支持回転体の半径と、該ベルトの該駆動支持回転体に接触している接触部分の移動速度の基準となる実効ベルト厚さとの和Ｂと、該ベルトの該従動支持回転体との接触部分中央から該ベルトの該駆動支持回転体との接触部分中央までの該ベルトの移動時間τを考慮して、上記交流成分を処理し、上記駆動支持回転体の回転制御を、該処理後の交流成分の振幅及び位相に基づいて行うように、上記制御手段を構成した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、２、３または４のベルト駆動制御装置において、
上記抽出手段は、上記交流成分の振幅及び位相に基づく上記駆動支持回転体の回転制御中に得られた上記従動支持回転体検出手段の検出結果と、上記駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、上記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する該回転角変位又は該回転角速度の交流成分の位相・振幅を抽出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１、２、３、４または５のベルト駆動制御装置において、
ベルト周囲の環境変化やベルトの径時変化を検知する環境・径時変化検知手段を備え、上記抽出手段は、該環境・径時変化検知手段の検知結果に基づき、上記交流成分から抽出するデータを選択す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、２、３、４、５または６のベルト駆動制御装置において、
従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出および基準位置マークの検出をベルト一回転以上にわたり行う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、２、３、４、５、６または７のべルト駆動制御装置において、
上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出結果から、上記ベルト交流成分の周波数に対して１０倍以上の高周波成分を除去する除去フィルタを備えてい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、２、３、４、５、６、７または８のべルト駆動制御装置において、
上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出結果から、周期性のない成分を除去する除去手段を備えていることを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９のべルト駆動制御装置において、
上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出結果から、上記ベルト交流成分以外の交流成分を除去する除去フィルタを備えていることを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０のべルト駆動制御装置において、
従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出を上記ベルト交流成分の周波数の１０倍以上の周波数で検出することを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項１２】
複数の支持回転体に掛け渡された無端状のベルトと、該ベルトを駆動するための回転駆動力を発生する駆動源と、複数の支持回転体のうち該回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、該駆動源からの回転駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、該従動支持回転体検出手段の検出結果と、該駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分に基づいて、該駆動支持回転体の回転を制御することにより、該ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御装置とを備えたベルト装置であって、
該駆動制御装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１のベルト駆動制御装置を用いたことを特徴とするベルト装置。
【請求項１３】
請求項１２のベルト装置において、
上記検出手段は、上記ベルトの上記駆動支持回転体との接触部分中央から該ベルトの上記従動支持回転体との接触部分中央までの該ベルトの移動距離がベルト周長の（１／２）にある従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出することを特徴とするベルト装置。
【請求項１４】
請求項１２のベルト装置において、
上記検出手段は、上記ベルトの上記駆動支持回転体との接触部分中央から該ベルトの上記従動支持回転体との接触部分中央までの該ベルトの移動距離が最も長くなる従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出することを特徴とするベルト装置。
【請求項１５】
請求項１２、１３または１４のベルト装置において、
上記駆動支持回転体の半径と上記検知手段によって回転角変位又は回転角速度が検知される従動支持回転体の半径とを等しくし、かつ、上記ベルトが該駆動支持回転体と接触する領域の長さと、該ベルトが該検知手段によって回転角変位又は回転角速度が検知される従動支持回転体と接触する領域の長さとを等しくしたことを特徴とするベルト装置。
【請求項１６】
請求項１２、１３、１４または１５のベルト装置において、上記駆動源は、入力信号に対して既定角度回転するモータであることを特徴とするベルト装置。
【請求項１７】
請求項１２、１３、１４または１５のベルト装置において、
上記駆動源は、駆動支持回転体へ回転駆動力を伝達する出力軸と、該出力軸の回転角を検出する回転角検出手段を有しており、該回転角検出手段の検出結果に基づいて、該駆動源のトルクを制御することを特徴とするベルト装置。
【請求項１８】
請求項１２、１３、１４または１５のベルト装置において、
駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する検出手段を備え、該駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出結果から上記駆動源を制御することを特徴とするベルト装置。
【請求項１９】
請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８のベルト装置において、
上記伝達機構の回転体の回転周期と、上記駆動支持回転体の回転周期とが整数比であることを特徴とするベルト装置。
【請求項２０】
請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９のベルト装置において、
上記駆動支持回転体の回転周期と、上記回転角変位又は回転角速度が検出される従動支持回転体の回転周期とが整数比であることを特徴とするベルト装置。
【請求項２１】
請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０のベルト装置において、
上記駆動支持回転体の回転周期と、上記回転角変位又は回転角速度が検出される従動支持回転体以外の従動支持回転体の回転周期とが整数比であることを特徴とするベルト装置。
【請求項２２】
複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体上の顕像を記録材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記潜像担持体を駆動させるベルト装置として、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１のベルト装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２３】
潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる中間転写体と、該潜像担持体上の顕像を該中間転写体に転写する第１の転写手段と、該中間転写体上の顕像を記録材に転写する第２の転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記中間転写体を駆動させるベルト装置として、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１のベルト装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】
潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる記録材搬送部材と、該潜像担持体上の顕像を中間転写体を介して又は中間転写体を介しないで直接に、該記録材搬送部材で搬送されている記録材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記記録材搬送部材を駆動させるベルト装置として、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１のベルト装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２５】
インクを吐出する吐出口を備えたヘッド部と、該ヘッド部と対向し記録媒体を該ヘッド部と対向する位置に搬送する搬送部材とを備え、該吐出口からインクを吐出して該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
上記搬送部材を駆動させるベルト装置として、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１のベルト装置を用い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、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御装置、このベルト駆動制御装置を用いたベルト装置、及び、このベルト装置を利用した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなベルトを利用する装置として、感光体ベルト、中間転写ベルト、紙搬送ベルト等のベルトを用いる画像形成装置がある。このような画像形成装置においては、そのベルトの高精度な駆動制御が高品位な画像を得るために必須である。特に画像形成速度に優れ且つ小型化に適した直接転写方式のタンデム型画像形成装置では、記録材である記録用紙を搬送する搬送ベルトの高精度な駆動制御が要求される。この画像形成装置では、搬送ベルトを用いて記録用紙を搬送し、その搬送方向に沿って配置された互いに異なる単色の画像を形成する複数の画像形成ユニットを順次通過させる。これにより、記録用紙上に各単色画像を重ね合わせて形成しカラー画像を得ることができる。
【０００３】
ここで、電子写真方式による直接転写方式のタンデム型画像形成装置の一例について、図１５を用いて具体的に説明する。この画像形成装置では、例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒の各単色画像を形成する画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが記録用紙の搬送方向に順次配置される。そして、図示しないレーザ露光ユニットにより各感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面に形成された静電潜像が各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋで現像されることによりトナー像（顕像）が形成される。そして、静電力により搬送ベルト２１０に付着されて搬送される図示しない記録用紙上に順次重ね合わられて転写された後、定着装置２５によってトナーが溶融圧着されることにより、記録用紙上にカラー画像が形成される。搬送ベルト２１０は、互いに平行に配置された駆動ローラ２１５及び従動ローラ２１４に適当なテンションで掛け渡される。駆動ローラ２１５は、図示しない駆動モータによって所定の回転速度で回転駆動され、それに伴い搬送ベルト２１０も所定の速度で無端移動する。記録用紙は給紙機構によって所定のタイミングで搬送ベルト２１０の画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ側に供給され、搬送ベルト２１０の移動速度と同一速度で移動して搬送されることにより、各画像形成ユニットを順次通過する。
このような画像形成装置では、記録用紙の移動速度、つまり搬送ベルト２１０の移動速度が一定速度に維持されないと、色ズレが発生する。この色ズレは、記録用紙上で重ね合わせられる各単色画像の転写位置が相対的にズレることによって発生する。色ズレが発生すると、例えば、複数色の画像が重なって形成された細線画像がにじんで見えたり、複数色の画像が重なって形成された背景画像中に形成される黒の文字画像の輪郭周辺に白抜けが発生したりする。
なお、図１６に示すように、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面に形成された各単色画像を、一旦中間転写ベルト１０上に順次重なり合うように転写した後、これを記録用紙上に一括転写する中間転写方式を採用したタンデム型画像形成装置もある。この装置においても、中間転写ベルト１０の移動速度が一定速度に維持されないと、同様に色ズレが発生する。
【０００４】
また、上述したタンデム型の画像形成装置に限らず、記録材を搬送する記録材搬送部材や、その記録材に転写される画像を担持する感光体や中間転写体等の像担持体として、ベルトを用いた画像形成装置においては、そのベルトの移動速度が一定速度に維持されないとバンディングが発生する。このバンディングは、画像転写中にベルト移動速度が速くなったり遅くなったりすることにより発生する画像濃度ムラである。すなわち、ベルト移動速度が相対的に速い時に転写された画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に引き延ばされた形状となり、逆に、ベルト移動速度が相対的に遅い時に転写された画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に縮小された形状となる。これにより、引き延ばされた画像部分は濃度が薄くなり、縮小された画像部分は濃度が濃くなる。その結果、ベルト周方向に画像濃度ムラが発生し、バンディングが生じる。このバンディングは、淡い単色画像を形成する場合には人間の目に顕著に感じ取られる。
【０００５】
以上のように感光体ベルト、中間転写ベルト、搬送ベルト等の無端状のベルトを一定の移動速度で移動させる高精度な駆動制御が要求される。このベルトの高精度な駆動制御ために、従来、ベルトを駆動する駆動ローラの回転速度を一定にするように駆動ローラの回転を制御する駆動制御方法が知られている。この駆動制御方法は、駆動源であるモータの回転角速度や、モータで発生する回転駆動力を駆動ローラに伝達させるギヤの回転角速度を一定に保持することにより、駆動ローラの回転速度を一定にする駆動制御方法である。しかしながら、上記従来のベルトの駆動制御方法では、ベルトの厚さ変動、特にベルト移動方向に沿った方向で厚さ変動がある場合、駆動ローラの回転角速度を一定にしてもベルトの移動速度を一定にできないという問題点があった。
【０００６】
上記ベルトの厚さ変動は、例えば、円筒金型を用いて遠心焼成方式で作成されたベルトにみられるベルト移動方向にわたる肉厚の偏りによって生じる。このようなベルトの厚さ変動がベルトに存在すると、ベルトを駆動する駆動ローラ上にベルト厚の厚い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が速くなり、反対にベルト厚の薄い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が遅くなる。そのため、ベルト移動速度に変動が生じる。
【０００７】
そこで、このようなベルトの厚さ変動による速度差を考慮してベルトの駆動制御を行う画像形成装置が知られている（特許文献１、２）
特許文献１には、ベルト厚さ変動がベルト１周にわたりサイン波で発生しやすい遠心成形法で形成されたベルトを装置本体へ組込む前に、製造工程で予めベルト全周における厚みプロファイル（ベルト厚さ変動）を測定し、そのデータをフラッシュＲＯＭに記憶させる画像形成装置が開示されている。この画像形成装置においては、その全周の厚みプロファイルデータと実際のベルト厚さ変動との位相を合わせるための基準位置であるホームポジションとなる基準マークを付し、その位置を基準に検出することによって、ベルト厚さ変動によるベルト移動速度の変動をキャンセルするようにベルト駆動制御を行う。
また、特許文献２には、検出用パターンをベルト上に形成して、これを検出センサで検出することにより、周期的なベルト移動速度の変動を検出する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置においては、検出した周期的なベルト移動速度の変動を打ち消すように駆動ローラの回転速度を制御する。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３１０８９７号公報
【特許文献２】特許第３１８６６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記特許文献１に記載された画像形成装置においては、ベルト製造段階においてベルト厚さ変動を計測する計測工程が必要となり、またその計測工程において高精度なベルト厚み計測器が必要となる。そのため、製造コストが大幅に増大してしまうという問題がある。また、ベルトを新しいものに交換する際には、その新しいベルト固有の厚みプロファイルデータを装置へ入力する作業が必要となるという問題もある。
また、上記特許文献２に記載された画像形成装置においては、ベルト移動速度の変動を検出するのに、少なくともベルト１周分の検出用パターンをベルト上に形成する必要がある。そのため、この検出用パターンの形成のために多くのトナーを消費してしまうという問題がある。特に、ベルト移動速度の変動をより高い精度で検出するために、ベルト複数周分のベルト移動速度の変動情報の平均値をベルト移動速度の変動として把握する場合には、ベルト複数周分の検出用パターンを形成する必要があり、トナー消費の問題はより深刻なものとなる。
【００１０】
そこで、本出願人は、特願２００２−２３０５３７号（以下、「先願」という。）において、これらの問題を解決し得るベルト駆動制御装置を提案した。このベルト駆動制御装置では、従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出し、その検出データから、ベルトの周方向における周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する、従動支持回転体の回転角速度の交流成分を抽出する。この抽出した交流成分の振幅及び位相は、ベルトの周方向における周期的な厚さ変動の振幅及び位相に対応している。したがって、この交流成分の振幅及び位相に基づいて、駆動支持回転体に厚いベルト部分が接するタイミングでは駆動支持回転体の回転角速度を低め、逆に駆動支持回転体に薄いベルト部分が接するタイミングでは駆動支持回転体の回転角速度を高めるように制御する。この方法によれば、ベルトの周方向における厚さ変動の影響を受けずに、そのベルトを所望の移動速度で駆動することが可能である。しかも、ベルト製造段階においてベルト厚みムラを計測する計測工程が必要ないので、上記特許文献１の装置のように製造コストが増大するということはない。また、上記特許文献２の装置のようにベルトを新しいものに交換する際に厚みプロファイルデータを装置へ入力するという作業も必要ない。加えて、検出用パターンを形成する必要がないため、ベルト駆動制御のためにトナーを消費することもない。
【００１１】
上記先願で提案したベルト駆動制御装置は、従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出データからベルトの周方向における周期的な厚さ変動に対応した交流成分を精度よく抽出する必要がある。このため、上記先願で提案したベルト駆動制御装置では、ベルトの周方向における周期的な厚さ変動の交流成分以外に駆動支持回転体の角速度の変動成分が抽出されないよう、駆動支持回転体を一定の角速度で駆動させている。具体的には、ベルトの周方向における周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する、従動支持回転体の回転角速度の交流成分を抽出するにあたり、駆動ローラを一定の角速度で駆動させるテスト駆動を行っている。しかし、このようなテスト駆動中は、画像形成を行うことができず、テスト駆動が終わるまで、ユーザーを待たしてしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅及び位相を抽出中であっても、画像形成を行うことができるベルト駆動制御装置、ベルト装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、無端状のベルトが掛け渡された複数の支持回転体のうち回転駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転を制御することにより、該ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御装置であって、該複数の支持回転体のうち回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、該駆動源からの回転駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、該従動支持回転体検出手段の検出結果と、該駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、該ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅・位相を抽出する抽出手段と、該交流成分の振幅及び位相に基づいて、上記駆動支持回転体の回転を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のベルト駆動制御装置において、上記ベルトの任意の位置を仮想の基準位置にして、少なくとも該ベルトの厚さ変動の一周期分の上記交流信号の振幅及び位相の情報を記憶しておき、該基準位置と該記憶されている情報とに基づいて目標基準信号を生成し、上記駆動支持回転体の回転制御を、該生成した目標基準信号と上記従動支持回転体検出手段の検出結果との比較結果に基づいて行うように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２のベルト駆動制御装置において、上記抽出手段は、ベルト一回転周期のベルト厚さ変動に対応した周波数を有するベルト基本交流成分の位相・振幅と、該ベルト基本交流成分の整数倍のベルト厚さ変動に対応した周波数を有するベルト高調波交流成分の位相・振幅とをそれぞれ抽出することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３のベルト駆動制御装置において、上記従動支持回転体の半径と、上記ベルトの該従動支持回転体に接触している接触部分の移動速度の基準となる実効ベルト厚さとの和Ａと、上記駆動支持回転体の半径と、該ベルトの該駆動支持回転体に接触している接触部分の移動速度の基準となる実効ベルト厚さとの和Ｂと、該ベルトの該従動支持回転体との接触部分中央から該ベルトの該駆動支持回転体との接触部分中央までの該ベルトの移動時間τを考慮して、上記交流成分を処理し、上記駆動支持回転体の回転制御を、該処理後の交流成分の振幅及び位相に基づいて行うように、上記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４のベルト駆動制御装置において、上記抽出手段は、上記交流成分の振幅及び位相に基づく上記駆動支持回転体の回転制御中に得られた上記従動支持回転体検出手段の検出結果と、上記駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、上記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する該回転角変位又は該回転角速度の交流成分の位相・振幅を抽出することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、１、２、３、４または５のベルト駆動制御装置において、ベルト周囲の環境変化やベルトの径時変化を検知する環境・径時変化検知手段を備え、上記抽出手段は、該環境・径時変化検知手段の検知結果に基づき、上記交流成分から抽出するデータを選択することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６のベルト駆動制御装置において、従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出および基準位置マークの検出をベルト一回転以上にわたり行うことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７のべルト駆動制御装置において、上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出結果から、上記ベルト交流成分の周波数に対して１０倍以上の高周波成分を除去する除去フィルタを備えていることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８のべルト駆動制御装置において、上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出結果から、周期性のない成分を除去する除去手段を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９のべルト駆動制御装置において、上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出結果から、上記ベルト交流成分以外の交流成分を除去する除去フィルタを備えていることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０のべルト駆動制御装置において、従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出を上記ベルト交流成分の周波数の１０倍以上の周波数で検出することを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、複数の支持回転体に掛け渡された無端状のベルトと、該ベルトを駆動するための回転駆動力を発生する駆動源と、複数の支持回転体のうち該回転駆動力の伝達に寄与しない従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する従動支持回転体検出手段と、該駆動源からの回転駆動力が伝達される駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する駆動支持回転体検出手段と、該従動支持回転体検出手段の検出結果と、該駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分に基づいて、該駆動支持回転体の回転を制御することにより、該ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御装置とを備えたベルト装置であって、該駆動制御装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１のベルト駆動制御装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２のベルト装置において、上記検出手段は、上記ベルトの上記駆動支持回転体との接触部分中央から該ベルトの上記従動支持回転体との接触部分中央までの該ベルトの移動距離がベルト周長の（１／２）にある従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出することを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１２のベルト装置において、上記検出手段は、上記ベルトの上記駆動支持回転体との接触部分中央から該ベルトの上記従動支持回転体との接触部分中央までの該ベルトの移動距離が最も長くなる従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１２、１３または１４のベルト装置において、上記駆動支持回転体の半径と上記検知手段によって回転角変位又は回転角速度が検知される従動支持回転体の半径とを等しくし、かつ、上記ベルトが該駆動支持回転体と接触する領域の長さと、該ベルトが該検知手段によって回転角変位又は回転角速度が検知される従動支持回転体と接触する領域の長さとを等しくしたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１２、１３、１４または１５のベルト装置において、上記駆動源は、入力信号に対して既定角度回転するモータであることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１２、１３、１４または１５のベルト装置において、上記駆動源は、駆動支持回転体へ回転駆動力を伝達する出力軸と、該出力軸の回転角を検出する回転角検出手段を有しており、該回転角検出手段の検出結果に基づいて、該駆動源のトルクを制御することを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１２、１３、１４または１５のベルト装置において、駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する検出手段を備え、該駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の検出結果から上記駆動源を制御することを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８のベルト装置において、上記伝達機構の回転体の回転周期と、上記駆動支持回転体の回転周期とが整数比であることを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９のベルト装置において、上記駆動支持回転体の回転周期と、上記回転角変位又は回転角速度が検出される従動支持回転体の回転周期とが整数比であることを特徴とするものである。
また、請求項２１の発明は、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０のベルト装置において、上記駆動支持回転体の回転周期と、上記回転角変位又は回転角速度が検出される従動支持回転体以外の従動支持回転体の回転周期とが整数比であることを特徴とするものである。
また、請求項２２の発明は、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体上の顕像を記録材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記潜像担持体を駆動させるベルト装置として、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１のベルト装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項２３の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる中間転写体と、該潜像担持体上の顕像を該中間転写体に転写する第１の転写手段と、該中間転写体上の顕像を記録材に転写する第２の転写手段とを備えた画像形成装置において、上記中間転写体を駆動させるベルト装置として、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１のベルト装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項２４の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる記録材搬送部材と、該潜像担持体上の顕像を中間転写体を介して又は中間転写体を介しないで直接に、該記録材搬送部材で搬送されている記録材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記記録材搬送部材を駆動させるベルト装置として、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１のベルト装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項２５の発明は、インクを吐出する吐出口を備えたヘッド部と、該ヘッド部と対向し記録媒体を該ヘッド部と対向する位置に搬送する搬送部材とを備え、該吐出口からインクを吐出して該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、上記搬送部材を駆動させるベルト装置として、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１のベルト装置を用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１乃至２５の発明によれば、駆動支持回転体の回転角速度または回転角変位が変動していても、従動支持回転体検出手段の検出結果から駆動支持回転体検出手段の検出結果を引くことで、ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分を求めるこができる。駆動支持回転体の回転角速度または回転角変位が変動しているとき、従動支持回転体検出手段で検出される回転角速度または回転角変位の変動成分は、上記ベルト交流成分と、駆動支持回転体の回転角速度または回転角変位の変動とからなっている。一方、駆動支持回転体の回転角速度または回転角変位が変動しているとき、駆動支持回転体検出手段で検出される回転角速度または回転角変位の変動成分は、駆動支持回転体の回転角速度または回転角変位の変動である。上記ベルト交流成分と、駆動支持回転体の回転角速度または回転角変位の変動とは、お互い依存しない。このため、従動支持回転体検出手段の検出結果から駆動支持回転体検出手段の検出結果を引くことで、従動支持回転体検出手段の検出結果から駆動支持回転体の回転角速度または回転角変位の変動成分が除去されて、ベルト交流成分を得ることができる。従って、従来のように、駆動支持回転体を一定の角速度で回転させるテスト駆動を実行しなくても、ベルトが１周期回転すれば、従動支持回転体検出手段で検出された検出結果からベルト交流成分を得ることができる。従って、画像形成中であって駆動支持回転体が一定の回転角速度で回転していないような状態であっても、ベルト交流成分を精度よく得ることができる。その結果、ベルト交流成分の振幅及び位相を抽出中であっても、画像形成を行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明を適用する画像形成装置としての複写機の一例を示す概略構成図である。図１において、符号１００は複写機本体であり、符号２００はそれを載せる給紙テーブルであり、符号３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナであり、符号４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。この複写機は、タンデム型で中間転写（間接転写）方式を採用する電子写真複写機である。
【００１６】
複写機本体１００には、その中央に、像担持体としての中間転写体であるベルトからなる中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、３つの支持回転体としての支持ローラ１４，１５，１６に掛け渡されており、図中時計回り方向に回転移動する。これらの３つの支持ローラのうちの第２支持ローラ１５の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。また、３つの支持ローラのうちの第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡したベルト部分には、そのベルト移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成部１８が並べて配置されたタンデム画像形成部２０が対向配置されている。本実施形態においては、第２支持ローラ１５を駆動ローラとしている。また、タンデム画像形成部２０の上方には、潜像形成手段としての露光装置２１が設けられている。
【００１７】
また、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての２次転写装置２２が設けられている。この２次転写装置２２においては、２つのローラ２３間に記録材搬送部材としてのベルトである２次転写ベルト２４が掛け渡されている。この２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように設けられている。この２次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上の画像を記録材であるシートに転写する。また、この２次転写装置２２の図中左方には、シート上に転写された画像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられた構成となっている。上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備わっている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて持たせることが難しくなる。また、本実施形態では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８も設けられている。
【００１８】
上記複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動する。他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動する。次いで、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
この原稿読取りに並行して、図示しない駆動源である駆動モータで駆動ローラ１６を回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り２つの支持ローラ（従動ローラ）１４，１５が連れ回り回転する。また、これと同時に、個々の画像形成部１８において潜像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを回転させ、各感光体ドラム上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光現像し、単色のトナー画像（顕像）を形成する。そして、各感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上のトナー画像を中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００１９】
このような画像形成に並行して、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を転写する。画像転写後のシートは、２次転写ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
なお、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００２０】
この複写機を用いて、黒のモノクロコピーをとることもできる。その場合には、図示しない手段により、中間転写ベルト１０を感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃから離れるようにする。これらの感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃは、一時的に駆動を止めておく。黒用の感光体ドラム４０Ｋのみが中間転写ベルト１０に接触させ、画像の形成と転写を行う。
【００２１】
次に、本発明の特徴部分である、中間転写ベルト１０の駆動制御について説明する。
本実施形態の複写機では、中間転写ベルト１０を一定速度で移動させる必要がある。しかし、実際には、ベルトの厚みにより、そのベルト移動速度に変動が生じる。中間転写ベルト１０のベルト移動速度が変動すると、実際のベルト移動位置が目標とするベルト移動位置からズレてしまい、感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ上の各トナー画像の先端位置が中間転写ベルト１０上でズレて色ズレが発生する。また、ベルト移動速度が相対的に速い時に中間転写ベルト１０上に転写されたトナー画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に引き延ばされた形状となり、逆に、ベルト移動速度が相対的に遅い時に中間転写ベルト１０上に転写されたトナー画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に縮小された形状となる。この場合、最終的にシート上に形成された画像には、そのベルト周方向に対応する方向に周期的な画像濃度の変化（バンディング）が表れる。
そこで、以下、中間転写ベルト１０を高い精度で一定速度に維持する構成及び動作について説明する。なお、以下の説明は、中間転写ベルト１０に限られるものではなく、広く、駆動制御がなされるベルトについて同様であるので、ベルトとして説明する。
【００２２】
図２は、中間転写ベルト１０の主要部を示す断面模式図である。中間転写ベルト１０は、従動ローラとしての第１の支持ローラ１４（以下、従動ローラ）に対してベルト巻付角θ１で巻き付いており、駆動ローラとしての第２の支持ローラ１５（以下、駆動ローラ）に対してベルト巻付角θ２で巻き付いている。中間転写ベルト１０は、図中矢印Ａの方向に無端移動する。第１の支持ローラ１４には、従動支持回転体検出手段としての図示しないロータリエンコーダが設けられている。これらの回転型エンコーダとしては、第１の支持ローラ１４の回転角変位又は回転角速度が検知できるものであればよい。
【００２３】
図３は、中間転写ベルト１０の主要部を示す斜視模式図である。駆動ローラ１５は、伝達機構１８を介して駆動源としてのモータ１７からの回転駆動力が伝達されるようになっている。具体的には、モータ１７からの回転駆動力は、モータの出力軸１７ａに伝達される。出力軸１７ａに伝達された回転駆動力は、出力軸１７ａと接触している第１の回転体に１８ａ伝達される。第１の回転体１８ａに伝達された回転駆動力は、第１の回転体と接触している第の回転体１８ｂに伝達され、第２の回転体１８ｂと接触している駆動軸１５ａに伝達されて駆動ローラ１５を回転せしめる。
【００２４】
また、駆動ローラ１５には、駆動支持回転体検出手段としての図示しないロータリエンコーダが設けられている。これらの回転型エンコーダとしては、第１の支持ローラ１４の回転角変位又は回転角速度が検知できるものであればよい。
また、駆動支持回転体検出手段は、モータに設けても良い。この場合は、モータの回転角やモータの駆動信号から駆動ローラ１５の回転角速度または角変位を推測する。
【００２５】
本実施形態は、まず、従動ローラ１４に設置されたロータリエンコーダを用いて中間転写ベルト１０の回転周期で発生する変動成分を認識し、適切な目標値を生成してフィードバック制御を行う。認識方法としては、駆動ローラ１５の回転角変位または回転角速度と従動ローラ１４の回転角変位又は回転角速度のサンプルリングを行う。サンプルリングされた駆動ローラ１５の回転角変位または回転角速度と従動ローラ１４の回転角変位又は回転角速度との差から求められる変動成分の振幅及び位相を求める。これをベルトの回転周期で発生する変動成分とし、この変動成分からベルト回転周期の搬送速度変動が発生しないような目標値を設定してフィードバック制御を行う。
【００２６】
次に、ベルトの厚さとベルトの移動速度との関係について説明する。
図４は、一般的に用いられるベルトの周方向におけるベルト厚み変動（ベルト厚み偏差分布）の一例を示すグラフである。
このグラフの横軸は、ベルト１周分の長さ（ベルト周長）を２π［ｒａｄ］の角度に置き換えたものである。縦軸は、ベルト周方向におけるベルト平均厚み（１００μｍ）を基準（基準値０）としたベルト厚みの偏差値である。図４に示すベルト厚み変動は、ベルト厚み変動の周波数成分のうち、基本（一次）成分のみを示したものである。なお、後述するが、本実施形態においてはこのような一次成分のみの厚み変動からベルト駆動を制御するだけでなく、高次成分を考慮に入れて対応可能である。
【００２７】
駆動ローラ１５側でのベルト移動速度は、以下のようにして求める。
図５は、駆動ローラ１５に巻き付いたベルト部分を、その駆動ローラ１５の軸方向から見たときの拡大図である。駆動ローラ１５側でのベルト移動速度は、駆動ローラ１５のベルト巻付角θ２の（１／２）上における中間転写ベルト１０の中央部をベルト駆動位置Ｘと仮に設定し、このベルト駆動位置での速度とする。
ベルト１０の厚さが図４に示すように周方向に沿って正弦的に変化しているとき、駆動位置におけるベルト実効厚みＢｔは、下記の数１に示す式で表すことができる。この式中の「Ｂｔ０」は、ベルト１０の平均厚みであり、「Ｂｔａ」は厚さ変動の振幅値、「θｂ」はベルト厚さ回転角速度であり、αは、初期位相である。
【数１】
2006106642.tif 000003
【００２８】
実効厚みＢｔは、ベルト材質が均一で、かつ、ベルト１０の内周面と外周面との伸縮度の絶対値がほぼ一致する場合、そのベルト厚み方向の中央とベルト内周面との距離に相当する。多層構造のベルトなどにおいては、硬質な層と軟質な層との間で互いに伸縮性が異なる結果、ベルト厚み方向の中央からズレた位置とベルト内周面との距離がベルト実効厚みＢｔとなることもある。また、ベルト実効厚みＢｔは、駆動ローラ１５に対するベルト巻付角によっても変化することがある。ベルト実効厚みＢｔは、ベルト厚み実効係数κｄを用いると、下記の数２に示す式で表すことができる。ベルト厚み方向の中央とベルト内周面との距離がちょうどベルト実効厚みＢｔに等しい場合、ベルト厚み実効係数κｄは０．５となる。
【数２】
2006106642.tif 000004
【００２９】
このようなベルト実効厚みＢｔ’となった場合のベルト搬送速度Ｖｂは、（駆動ローラ半径Ｒｄ＋ベルト実効厚みＢｔ’）×駆動ローラ回転角速度ωｄより求められ、下記の数３に示す式で表すことができる。
【数３】
2006106642.tif 000005
【００３０】
上記数３から厚さ変動の振幅「Ｂｔａ」があると、駆動位置におけるベルト搬送速度が変化することがわかる。
【００３１】
従動ローラ１４側でのベルト移動速度は、以下のようにして求める。図２に示すように、従動ローラ１４のベルト巻付角θ１の（１／２）上における中間転写ベルト１０の中央部をベルト従動位置Ｙと仮に設定し、このベルト従動位置での速度とする。
上記ベルト駆動位置Ｘからベルト従動位置Ｙまでの距離は、ベルト一周の長さを２πラジアンとするとき、位相差τラジアンと表すことができる。すると、従動位置Ｙにおけるベルト実効厚みＢｔ’’は、下記の数４に示す式で表すことができる。
【数４】
2006106642.tif 000006
【００３２】
ここで、κｅは従動ローラ１４側でのベルト厚み実効係数であり、駆動ローラ１５と従動ローラ１４とでベルト巻付き量が異なる構成が考えられるため、別の係数を設定した。そして、このようなベルト実効厚みＢｔ’’のベルトが巻付いている時の従動位置Ｙにおけるベルト搬送速度Ｖｂは、下記の数５に示す式で表すことができる。この式中の「Ｒｅ」は従動ローラ半径であり、ωｅは、従動ローラ回転角速度である。
【数５】
2006106642.tif 000007
【００３３】
ここで、中間転写ベルト１０の実効厚み（Ｂｔ）の変動における支持ローラの回転角速度（ω）とベルトの速度（Ｖｂ）との関係を図６に基づき説明する。図６（ａ）は、支持ローラ１４が一定の回転角速度（ω＝定数）で回転している場合の各ベルト位置でのベルトの速度（Ｖｂ）の関係Ａと、ベルトが一定速度（Ｖｂ＝定数）で回転している場合の各ベルト位置での支持ローラの回転角速度（ω）の関係Ｂとを示した図である。なお。グラフＥは、ベルト実効厚み（Ｂｔ）を示している。図６（ａ）のグラフＡからわかるように、支持ローラが一定の回転角速度で回転している場合（ω＝定数）、ベルトの速度（Ｖｂ）は、ベルトの実効厚み（Ｂｔ）が最大の部分で速度が最大となり、ベルトの厚みが最小の部分で速度が最小となっている。一方、ベルト速度を一定（Ｖｂ＝一定）とした場合は、支持ローラの回転角速度（ω）は、ベルト実効の厚み（Ｂｔ）が最大の部分で速度が最小となり、ベルトの実効厚み（Ｂｔ）が最小の部分で速度が最大となっている（図６（ａ）のＢ参照）これは、数３や、数５からわかるように、支持ローラの回転角速度（ω）、ベルト速度（Ｖｂ）、ベルト実効厚み（Ｂｔ）との間には、Ｖｂ＝Ｂｔ×ωの関係が成り立っているからである。
【００３４】
この図６（ａ）の結果から、以下のことが言える。駆動ローラ１５を一定の角速度で回転させた場合、ベルトの速度は、ベルトの厚みの影響により図６（ａ）のＡの波形のように変動する。一方、従動ローラの回転角速度は、上記速度変動の影響を受ける。厚み変動の影響を考慮しなければ、従動ローラの回転角速度は、上記速度変動と同様な波形となる。しかしながら、実際は、従動ローラの回転角速度は、ベルトの厚みの影響によって、図６（ａ）に示す波形Ｂのような変動成分が加わる。すなわち、従動ローラの回転角度は、図６（ａ）の波形Ａと波形Ｂとが重畳されたような波形となる。
【００３５】
図６（ｂ）は、図２に示すように従動ローラ１４と駆動ローラ１５とがτ離れた場合の中間転写ベルト１０の厚み変動における駆動ローラ１５の速度および中間転写ベルト１０の速度の関係、並びに、中間転写ベルト１０の厚み変動における従動ローラ１４の速度および中間転写ベルト１０の速度の関係を示した図である。図６（ｂ）のＡは、駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転した場合のベルト搬送速度を示したグラフである。Ｃは、駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転した場合の従動ローラ１４の回転角速度である。Ｂ’は、ベルトを一定の搬送速度で回転したときの従動ローラ１４の回転角速度である。Ｅｊは、図２に示す従動位置Ｙにおけるベルトの実効厚み変動である。Ｅｄは、図２に示す駆動位置Ｘにおけるベルトの実効厚み変動である。
図６（ｂ）からわかるように、駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転した場合の従動ローラ１４の回転角速度であるＣは、ベルトを一定の搬送速度で回転したときの従動ローラ１４の回転角速度変動Ｂ’と、駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転した場合のベルト搬送速度であるＡとを重畳したものである。
なお、ここでは、Ｒｅ＝Ｒｄ、κｅ＝κｄ、α＝０、τ＝１．３ラジアンとしている。
【００３６】
また、図６（ｂ）からわかるように、回転角速度であるＣをロータリエンコーダで検出する場合、位相差τがπｒａｄ（もしくはπの奇数倍）であれば、波形Ｂ’が波形Ａと同一の曲線となる。その結果、波形Ｂ’と波形Ａとの合成曲線である波形Ｃの振幅は最大（図の例では曲線Ａの振幅の２倍）になる。すなわち、駆動ローラ１５と従動ローラ１４の距離がベルト厚み変動の周期の２分の１に設定できれば従動ローラ１４の回転角速度の検出感度が最大になる。また同様に、πに近い方が波形Ｂ’と波形Ａとが同一曲線に近づくので検出感度が大きくなる。このことから、回転角速度を検出する従動ローラ１４は、駆動ローラ１５に対しベルト上での距離がπに近い（ベルト周期成分がベルト１周１周期の場合、もっとも距離が離れた）従動ローラ１４を選択するのが好ましい。
実際には、画像形成装置で機能性を持たせたベルト搬送経路を考慮すると、τをベルト厚み変動周期の丁度２分の１に設定することは難しいが、なるべくその近くに設定できると検出感度が高くなる。ベルト厚み変動が全体で２周期以上有る場合は、その変動周期において、前記の位相差τを丁度π、もしくはπの奇数倍に設定でき、高い検出感度を得ることができる。この関係をベルトの長さで表現すると、ベルト厚み変動の周期Ｔｂに対応するベルト長さの２分の１、もしくはその奇数倍ということになる。
【００３７】
本実施形態においては、従動ローラ１４の回転角速度の変動がＢ’となるように、駆動ローラ１５の回転角速度を調整するものである。詳しくは、図６（ｂ）の波形Ｃから、波形Ｂ´を求める。波形Ｃ、波形Ｂ´とも周期は、ベルト厚み変動の周期であり同じ周期を有している。波形ＣをＫｓｉｎ（θ＋τ）とすると、波形Ｂ’は、ηＫＳｉｎ（θ＋τ＋Ｔ）で表すことができ、振幅の補正係数ηと位相補正値Τとがわかれば、波形Ｃから、波形Ｂを求めることができる。
【００３８】
以下に、駆動ローラを一定角速度で駆動したときの従動ローラの回転角速度（波形Ｃ）から、ベルトを一定の搬送速度で回転したときの従動ローラ１４の回転角速度（波形Ｂ’）を算出する演算について説明する。
【００３９】
まず、従動ローラの回転角速度ωｅは、上記数３と数５から下記の数６に示す式で表すことができる。
【数６】
2006106642.tif 000008
【００４０】
ベルト厚み変動Ｂｔａは、ローラ径Ｒよりも十分小さいとして近似することにより、下記の数７に示す式で表すことができる。
【数７】
2006106642.tif 000009
【００４１】
数７に示す従動ローラの回転角速度ωｅのうち、変動成分Δωｅは、下記の数８に示す式で表すことができる。
【数８】
2006106642.tif 000010
【００４２】
Δωｅは、ベルト１周の厚み変動による変動成分であり、｛｝の中の２項に注目し、前者をＡ、後者をＢとすると、Ａは駆動位置におけるベルト変動成分を示しており、Ｂは従動位置におけるベルト変動成分をそれぞれ表わしている。なお、｛｝の外の分数の構成から、従動ローラの半径Ｒｅよりも、駆動ローラの半径Ｒｄを大きくすることで、検出感度が高くなることが分かる。
【００４３】
【数９】
2006106642.tif 000011
【数１０】
2006106642.tif 000012
【００４４】
ここで、駆動ローラを一定角速度で回転させた場合の従動ローラで検出されるデータ成分Ｃとすると、下記の数１１に示す式で表すことができる。
【数１１】
2006106642.tif 000013
【００４５】
Ａ、Ｂは同じ周期を有する正弦波であるから、その和は同じ周期の単一の正弦波に合成されるので、Ｃは正弦関数で表現でき、Ｋ、βを定数とすると下記の数１２に示す式で表すことができる。
【数１２】
2006106642.tif 000014
【００４６】
Ａ、Ｂ、Ｃはいずれも回転周期がベルトの回転周期と同じであるため、位相ベクトルで表現することができる。図７はＡ、Ｂ、Ｃの位相ベクトル成分図である。図７では、一般化する意味でベクトルＡを０°としているが、ベクトルＡに初期位相αを与えても、各ベクトルの振幅位相関係には影響ない。
【００４７】
駆動ローラ１５を一定回転させたときの従動ローラ１４の回転角速度変動（ベクトルＣ）から、目標値であるベルト一定速度の時の従動ローラ１４の角速度変動（ベクトルＢ）への変換係数ηが補正係数となる。どちらも正弦関数であるため振幅に対して係数をかけて、位相操作を行うことによりベクトルＣからベクトルＢへ変換が可能である。つまり、図７に示したように、検出されたＣのベクトル成分からＢのベクトル成分へ変換するために、ベクトルの長さ（振幅値）を補正係数にて変換し、π−τ＋βだけ位相を遅らせることにより変換できる。ここでβとは、ＡとＣとの位相差である。
【数１３】
2006106642.tif 000015
【数１４】
2006106642.tif 000016
【００４８】
駆動ローラを一定回転させたときに従動ローラ側で検出される変動振幅を、ベルトが一定速度で搬送された時の従動ローラ側での変動振幅に変換する補正係数ηは下記の数１５に示す式で表すことができる。
【数１５】
2006106642.tif 000017
また、位相に対する補正値Τは
【数１６】
2006106642.tif 000018
となる。
つまり、駆動ローラ１５を一定回転させて検出されたベルト回転周期の変動データ（図６（ｂ）の波形Ｃ）の変振幅及び位相数値に対して、振幅値は、補正係数ηをかけて、位相Ｔを加えた値が、ベルトが一定速度で回転させた場合の従動ローラ１４の回転角速度の変動データ（図６（ｂ）の波形Ｂ’）となる。これがベルト厚み変動に対応したベルトを一定速度で回転させるための従動ローラ１４の目標基準信号数値となる。数１３〜１５は、ローラ径や位相差など、すべてベルト搬送機構の構成に関する数値で求められる。そのため、振幅の補正係数ηと位相補正値Ｔは、予め決定される定数である。ただし、ベルト厚み実効係数κは、ベルトの材質やベルトの巻付き角に応じて変化するものであり、駆動ローラ１５側と従動ローラ１４側のベルト厚み実効係数κを事前に把握する必要がある。このベルト厚み実効係数κは、ベルトの平均搬送速度と各ローラの平均回転角速度の関係を計測して求めることができる。ベルト厚み実効係数κは、ベルト材質やベルトの巻付き角が装置すべてに共通であれば、１つの装置において計測すれば他の装置に同じ数値を用いることができる。また、駆動ローラ１５と従動ローラ１４の半径Ｒを同一として、さらにベルト実効厚み係数κも同一となる構成にすることで、数１３、数１４が簡略化されることがわかる。そのことから、駆動側と従動側のκがほぼ同一となるように巻付き角を一致させるようにベルト搬送経路を設計することが好ましい。また、巻付き角がある角度を超える、つまり、駆動ローラ１５側と従動ローラ１４側の巻付き角を十分に持たせると、ベルト厚み実効係数κは、巻付き角に依らず、ベルト体の構造固有の値に安定することが実験から得られた。このことから、駆動と従動の両者の巻付き角を十分に持たせることで同様にκの比を１とすることが可能である。
【００４９】
上述においては、簡単のために駆動ローラの回転を一定とした場合について説明してきたが、駆動ローラを一定にする必要はない。この理由を以下に説明する。以下の説明では、わかりやすくするため、駆動ローラの角速度を変動させて、ベルト速度を一定とした場合について説明する。ベルト速度が一定と仮定した場合、駆動ローラにおける回転角速度は、図６（ｂ）に示す波形Ａとπだけ位相がずれた波形となる。このときの従動ローラにおける回転角速度は、図６（ｂ）に示す波形Ｂ´となる。駆動ローラにおける回転角速度（波形Ａとπずれた波形）と従動ローラにおける回転角速度（波形Ｂ´）との差分は、図６（ｂ）のＣの波形（駆動ローラ１５を一定回転させたときの従動ローラ１４の回転角速度）となる。上記説明では、わかり易くするために、ベルト速度が一定と仮定した場合について説明したが、上述のように駆動ローラにおける回転角速度から従動ローラにおける回転角速度を差し引けば、図６（ｂ）のＣの波形（駆動ローラ１５を一定回転させたときの従動ローラ１４の回転角速度）が得られる。これは、従動軸側で検出される（９）（１０）（１２）式で表現されたベルト厚み変動に起因した変動成分の関係は、駆動ローラの回転角速度に依存しないためである。つまり、駆動ローラ軸の回転角速度が変動していても、従動ローラ軸の回転角速度から駆動ローラ軸の回転角速度を差し引くことによって、駆動ローラ軸を一定に回転させた時と同様にベルト厚み変動に起因した変動成分を得ることができる。
【００５０】
以上、従動ローラ軸の回転角速度および駆動ローラ軸の回転角速度（角変位）の変動を計測したデータから、ベルト厚み変動による従動ローラ１４の回転角速度（角変位）変動を算出する。そして、この算出データから、ベルトが一定搬送速度となる従動ローラの制御目標値（角速度を設定し、この目標値と従動ローラ側ロータリエンコーダの出力値と比較して駆動制御する。これにより、駆動ローラの偏心等駆動系の回転変動によるベルト速度変動、ベルト厚み変動によるベルト速度変動、ベルトとローラの熱膨張によるベルト速度変動、スリップによるベルト速度変動などのベルトの周期変動を制御することが可能となる。
【００５１】
また、変動成分を三角関数として近似し、展開したこの原理は、ローラ径やベルト周長などによらず、どのような構成においても適用することが可能である。
【００５２】
また、駆動ローラ１５と従動ローラ１４との回転角速度によって、ベルトの周期変動を制御する原理について説明したが、角速度ではなく回転角変位（位置）でも同様の原理が適用される。これは、角速度を積分したものが角変位となるからである。数式では、ｓｉｎ関数がｃｏｓ関数に変換され、振幅が変わり、定常偏差が発生する。しかし、本理論で重要な点は、波形Ａ、Ｂ、Ｃの振幅と位相の関係であり、角速度でも、角変位でも波形Ａ、Ｂ、Ｃの振幅と位相の関係は変化しない。つまり、波形Ａ、Ｂ、Ｃが角変位でも、上記と同様の数式で表現された振幅補正係数ηと位相補正値Ｔが求められるからである。
【００５３】
また、ここでは、ベルト周期変動をベルト１周期の基本波成分が支配している場合で、変動を正弦波として近似し、その振幅と位相値から、ベルト１周分の目標基準信号を正弦波として算出する原理を説明した。しかし、実際には、使用するベルトの周期変動が基本波として近似するには誤差が大きい場合がある。その時には、基本波の半分の周期をもつ第２高調波成分や同様に基本波の１／ｎの周期を持つ第ｎ高調波成分を扱い、ベルト周期変動を近似すればよい。これは、周期関数をフーリエ級数展開するものと同様である。そして、それぞれの高調波成分に対して、同様の振幅補正、位相補正を行えばよい。ただし、位相差τに関しては、それぞれの高調波成分の周期に合わせて変換する必要がある。
【００５４】
次に、本実施形態のベルト駆動制御について説明する。図８は、ベルト駆動制御装置のブロック図である。図８に示すベルト駆動制御装置は、モータ駆動部６１５と、コントローラ部６１４とを備えている。モータ駆動部６１５には、モータ１７、サーボアンプ６０３、ループフィルタとチャージポンプとを備えた出力制御部６０４が設けられている。コントローラ部６１４には、比較器６０５、目標基準信号生成部６０６、目標関数演算部６０７、ベルト周期変動検出部６０８が設けられている。
【００５５】
コントローラ部６１４は、ＣＰＵ、またはＤＳＰの処理能力やコスト等をふまえて、ソフトで処理する部分とハードで処理する部分を適宜選択することができる。例えば、コントローラ部６１４をすべてＣＰＵ、又はＤＳＰでデジタル処理し、モータ駆動６１５への出力の時にＤ／Ａ変換するように構成しても良い。また、目標関数演算部６０７までをＣＰＵ、又はＤＳＰでデジタル処理し、目標基準信号生成部６０６では、６０７からの信号に応じてパルス出力周波数を変調する回路で構成し、６０５はエンコーダの出力パルスと位相比較を行うようというＰＬＬ制御系とするように構成しても良い。さらに、すべてを回路で構成するようにしてもよい。ＣＰＵ又はＤＳＰ等でデジタル処理領域を多くすることで、環境、経時変化やノイズの影響を受けにくくなるが、高コスト、量子化離散化ノイズなどが発生してしまう。このようなことを考慮して、ソフトで処理を行う部分、ハードで処理を行う部分を適宜選択することが好ましい。
【００５６】
モータ駆動部６１５は、モータ１７によって、駆動ローラ１５をベルトが安定した速度で搬送されるように回転させるための制御を行うものである。モータ駆動部６１５は、サーボモータ１７を含めたサーボアンプ６０３やループフィルタ＋チャージポンプ６０４を位相比較器として、公知のＰＬＬ制御系で構成している。また、モータ１７は、サーボモータに限らず、ステッピングモータや振動波モータとしても良い。モータ１７をステッピングモータや振動波モータとした場合、それに伴いモータ駆動部６１５の制御ブロックは若干変更する。図９は、モータ１７をステッピングモータや振動波モータとした場合のベルト駆動制御装置のブロック図である。図９に示す、モータ駆動部６１５´では、サーボアンプ６０３、ループフィルタ＋チャージポンプ６０４に替わり、モータドライバ６０３’と駆動パルス生成部６０４‘の構成となる。このモータ駆動部６１５’は、コントローラ部６１４から出力される信号に応じて、駆動パルス生成部６０４’で駆動パルス列が出力される。それをモータドライバ６０３’が受けて、駆動電流をモータの各相に流す。また、駆動パルス生成部６０４’は、比較器６０５からの制御基準信号とエンコーダ出力信号との差分を駆動パルスに変換する機能をもっている。しかし、比較器６０５からの信号は、目標値との偏差であるため、その偏差が小さくなるようにモータを駆動する機能も駆動パルス生成部６０４’は併せもっている。具体的には、駆動パルス生成部６０４’にＰＩＤ制御器などを組み込み、制御対象のベルトが目標速度に対して、偏差やオーバーシュート、発振が無いように調整してから駆動パルス列が出力されるようにしている。
【００５７】
また、モータ駆動部６１５は、駆動入力信号として駆動ローラ１５の回転角速度情報をコントローラ部６１４に送信している。モータ１７がステッピングモータの場合は、駆動入力信号として、モータ駆動信号がコントローラ部６１４に送信される。ステッピングモータの場合は、モータ駆動パルス列に応じてステップ駆動するので、モータ駆動信号から容易に駆動ローラ１５の回転角速度を推測することができる。また、モータ１７がＤＣサーボモータの場合は、サーボモータに内蔵されているモータ軸の回転数を検出するＭＲセンサの信号を駆動入力信号としてコントローラ部６１４に送信する。
また、駆動入力信号は、これに限らず、例えば、駆動ローラ１５にロータリエンコーダを設けて、このロータリエンコーダの出力信号を駆動入力信号としても良い。
【００５８】
従動ローラ１４の同軸上に設けられたロータリエンコーダは、従動ローラ１４の回転角に応じた波形を出力する。出力された波形は、エンコーダ回転検出部６１０を介してコントローラ部６１４に送られる。コントローラ部６１４がアナログ処理の場合、エンコーダ出力をパルス波形として、コントローラ部６１４に送れば良い。コントローラ部６１４がデジタル処理の場合は、エンコーダ回転検出部６１０でエンコーダの検知内容（回転速度検出または回転角変位検出）に応じた処理が行われる。エンコーダの検知内容が回転角速度検出の場合、エンコーダ出力波形の周期を計測し、回転角速度をエンコーダ回転検出部６１０で算出してからコントローラ部６１４へ信号を送信する。また、エンコーダ出力波形（パルス波）をカウントし、任意の時間内に計測されたパルスカウント値から回転角速度を算出して、コントローラ部６１４へ信号を送信するようにしても良い。
一方、エンコーダの検知内容が回転角変位検出の場合、エンコーダ出力波形（パルス波）をカウントして回転角変位をエンコーダ回転検出部６１０で算出してからコントローラ部６１４へ駆動出力信号を送信する。または、回転角速度結果をエンコーダ回転検出部６１０で積分して、コントローラ部６１４へ駆動出力信号を送信するようにしても良い。
エンコーダの検知内容を角速度と角変位のどちらにするかについては、制御対象としているベルトの周期に応じて決めるとよい。画像形成装置で用いられる中間転写ベルト１０などの無端状ベルトとそれを駆動するモータ１７や伝達機構１８、駆動ローラ１５などの駆動系部品の回転周期は、０．１〜５［Ｈｚ］が多い。図１で示した画像形成装置の中間転写ベルト１０は、約８００［ｍｍ］の無端状ベルトを１６０［ｍｍ／ｓｅｃ］で搬送するので、回転周期は０．２［Ｈｚ］である。このようなベルト回転周期の変動を検出して適切に制御する場合、角速度を検出するよりも角変位を検出する方が変動としては大きくなり、制御性能を高くすることができる。それは、角速度は、ベルト一周期のベルトの速度変動を検出するものであるが、角変位は、ベルト一周期あたりのローラの移動量（回転量）であるからである。例えば、図１の画像形成装置では、ローラの半径が１６［ｍｍ］で、ベルト平均厚みが１００［μｍ］、ベルトの厚みが±１０［μｍ］変化するものが多い。従動ローラが一定速度で回転した場合とベルトが一定速度で回転した場合とを比較すると、速度変動率は、±０．１６［％］であるが、角変位量は、±２０［μｍ］以上となる。このような理由から、本実施形態においては、回転角変位情報を検出する方が適している。ただし、ベルトの回転に対し比較的高い周波数の駆動系回転体に対して、より高精度に制御するために速度フィードバック系を併せて構成してもよい。
【００５９】
このように、エンコーダ回転検出部６１０からコントローラ部６１４へ送られた信号は、ベルト周期変動検出部６０８または比較器６０５に送られる。後述する駆動出力信号である場合は、ベルト周期変動検出部６０８に送られ、後述するフィードバック制御を行うために検出された信号である場合は、比較器６０５に送られる。
【００６０】
ベルト周期変動検出部６０８は、駆動入力信号と駆動出力信号とからベルトの仮想ホームポジション信号を基準としたベルト周期変動を検出する。このベルト周期変動検出部６０８の出力値は、先述したベルト回転周期変動の基本波及び高調波成分の振幅と位相数値である。
上記仮想ホームポジション信号は、ベルトの１回転周期で発生するように設定された信号である。仮想ホームポジション信号は、例えば、駆動ローラの径や駆動伝達系の減速比などを考慮して、ベルト１周回分に相当するモータの累積回転角を設定する。そして、モータの累積回転角が、この設定された値となったら仮想ホームポジション信号が発生するようにする。また、従動ローラの径を考慮して、ベルト１周回分に相当する従動ローラの累積回転角を設定する。従動ローラに設置されたロータリエンコーダで回転角検出して、設定した累積回転角になったときに仮想ホームポジション信号が発生するようにしてもよい。さらに、ベルトが設定された平均速度で搬送されている場合は、ベルト回転周期に相当する時間間隔のクロック信号を設定してもよい。この仮想ホームポジション信号を基準に累積回転角や経過時間を管理することで、現在のベルトの位相を認識することができる。
【００６１】
図１０は、ベルト周期変動検出部６０８のブロック図である。図１０に示すベルト周期変動検出部６０８は、変換部８０３、比較器８０４、周期変動サンプル部８０５、変動振幅・位相検出部８０６が設けられている。変換部８０３は、モータ１７から出力された駆動入力信号を従動軸の回転角速度として変換する部分である。例えば、駆動入力信号がモータ駆動信号の場合は、モータが減速器を介して駆動ローラに接続されている場合には、減速比を考慮して、モータ駆動信号を駆動ローラ回転角に変換する。さらに、駆動ローラと従動ローラの径比を考慮して、従動軸回転角相当に変換する。また、仮に駆動入力信号８０２と出力信号８０７がそれぞれ速度情報と位置情報といったように異なる情報である場合には、駆動出力信号を駆動入力信号に一致させるように、変換部８０３に積分器又は微分器が付加される。比較器８０４は、駆動出力信号８０７と変換部８０３で変換された駆動入力信号８０３とを比較し、その差分が周期変動サンプル部８０５に出力される。この周期変動サンプル部８０５に出力される差分情報は、上述したようにベルト厚み変動に起因した変動成分である。周期変動サンプル部８０５は、ベルト１周期のベルト厚み変動に起因した変動成分をメモリに記憶する部分である。周期変動サンプル部８０５は、ベルト仮想ホームポジション信号を検知するとメモリにベルト厚み変動に起因した変動成分の記憶を開始する。そして、再びベルト仮想ホームポジション信号を検知した時点でメモリにベルト厚み変動に起因した変動成分の記憶を停止する。これにより、ベルト１周期分のベルト変動成分がメモリに記憶される。
【００６２】
変動振幅・位相検出部８０６は、メモリに記憶されたベルト１周期分の変動成分から基本波及び高調波の振幅と位相を検出する部分である。変動振幅、位相の検出手法としては、変動値のゼロクロス、又はピーク値から既定周期の変動成分の振幅と位相を検出する手法や直交検波による既定周期成分の検出手法がある。これらの手法は、ＣＰＵ又はＤＳＰの演算負荷やメモリ等のハード構成と、変動振幅、位相検出部８０６に入力される情報のＳＮ比にから選択する。ゼロクロス、又はピーク値から検出する手法は、演算負荷も少ないがノイズの影響を受けやすい。直交検波による手法は、演算負荷は大きいがノイズの影響は受け難い。このようにして、ベルト周期成分の振幅と位相が検出される。
【００６３】
図１に示す画像形成装置に用いられる中間転写ベルト１０などの搬送ベルトにおいては、エンコーダで検出されるデータにベルトの周期（厚み）変動以外に様々な変動成分が重畳している。例えば、駆動系歯車の偏心や歯の累積ピッチ誤差などに起因した伝達誤差による変動成分や駆動ローラとベルト間のスリップによる変動成分、駆動ローラの偏心、ベルトに接触するクリーニングブレードやローラ、転写材による負荷変動による変動成分、さらに、従動ローラ１４やエンコーダの取付け偏心による変動成分などである。これらの変動成分がベルト周期変動成分を検出するのに無視できない場合、先述した図１０の構成だけでは不十分である。このため、ベルト厚み変動成分以外の変動を除去する機能が必要となる。
【００６４】
図１１は、上記のようなベルトの厚み変動以外に様々な変動成分を除去して、高精度にベルト厚み変動の交流成分を検出することができるフィルタ部９００を備えたベルト変動検出部８０９である。図中点線で示したベルト周期変動検出部８０９は、少なくとも図８のベルト周期変動検出部６０８と同等の機能を有している。フィルタ部９００は、フィルタ１（９０１）、フィルタ２（９０２）、ＤＣ除去部９０３を有している。比較器８０４から出力されたベルト変動成分は、フィルタ１（９０１）、フィルタ２（９０２）、ＤＣ除去部９０３を通過して周期変動サンプル部８０５に送られる。フィルタ１（９０１）は、高周波のノイズ成分を除去することを目的に設計されている。フィルタ１（９０１）は、ベルトの回転変動が０．１〜５Ｈｚであるときに、１００Ｈｚ以上の信号を除去する。このとき、折返し成分が発生しないように、また、ベルト回転変動周辺の信号が変化しないようにすることが望まれる。このような条件を満たすフィルタとしては、ＦＩＲローパスフィルタが挙げられる。このようにフィルタ１（９０１）により高周波ノイズを除去することで、低価格なロータリエンコーダを使用することができる。高周波ノイズには、ロータリエンコーダを使用して回転量を検出した場合に発生する量子化ノイズがあり、分解能の低いロータリエンコーダを使用した場合に高周波ノイズが顕著に表れ、ベルト周期変動検出に問題となる。しかし、本実施形態では、フィルタ１（９０１）で高周波ノイズを除去するので、分解能の低いロータリエンコーダによる検出が可能となり低価格でかつ高精度な回転検出が実現できる。
【００６５】
フィルタ２（９０２）は、回転系の周期変動成分を除去することを目的に設定している。フィルタ２（９０２）は、ベルト厚み変動である０．２Ｈｚ以下だけの信号にするためのローパスフィルタであり、ＦＩＲローパスフィルタが設定される。フィルタ２（９０２）で除去する変動は、主に、駆動ローラ１５やその伝達機構１８の回転体（１８ａ、１８ｂ）、従動ローラ１４の偏心により発生する周期変動である。これらの周期変動が同一又は整数比の関係である場合、フィルタ２の設計が容易で、より効率良く除去することが可能となる。また、従動ローラ１４から駆動ローラ１５に向かってベルトが搬送される搬送経路上に別の支持ローラがある場合、その支持ローラの偏心に起因して、その回転周期で発生する変動成分もロータリエンコーダで検出される。この変動成分をフィルタ２で除去する上でも同様に回転周期が駆動ローラ１５などの周期変動成分と同一又は整数比の関係であるとよい。
【００６６】
フィルタ１（９０１）、フィルタ２（９０２）を通過した後のベルト変動成分の一例を、図１２に示す。横軸は時間で、縦軸には変動値を回転角ラジアンで示している。また、ベルト搬送スピードを一定としている。１００１はフィルタ１（９０１）、フィルタ２（９０２）を通過していないベルト変動成分である。１００３はベルト仮想ホームポジション信号の出力タイミング（ベルト一周期）を示している。図１２からわかるように、フィルタ１（９０１）、フィルタ２（９０２）を通過したベルト変動成分１００２は、ノイズが除去されて滑らかな正弦関数となっていることがわかる。
【００６７】
しかしながら、上記２つのフィルタでも除去できない成分が存在する。この除去しきれない成分としては、ＤＣ成分が挙げられる。図１２に示すように、２つのフィルタを通したベルト変動成分１００２は、ベルト一周を一周期とする基本波形となっていないことがわかる。すなわち、基準となるホームポジション位置１００３（図１２中左側）では、２つのフィルタで除去されたベルト変動成分１００２は、０ラジアンから始まっている。しかし、次に検出されベルト一周を示すホームポジション位置（図１２中右側）では、ベルト変動成分１００２は、０ラジアンとなっていない。つまり、この波形のずれ量（図１２中の１００４）がＤＣ成分である。
【００６８】
このＤＣ成分は、定常的なスリップや駆動ローラ１５、従動ローラ１４径の誤差により平均速度が異なることによって発生する。このＤＣ成分は、後の振幅、位相検出に影響を与えるので除去するのが好ましい。この波形のズレ量を検出して除去するのがＤＣ成分除去９０３である。
【００６９】
また、この他に上記２つのフィルタで除去できない変動成分としてランダムなスリップなどのランダムな変動成分がある。このランダムな変動成分は、一般的に同期加算と呼ばれる手法で、除去することができる。具体的には、ベルトホームポジションを基準にベルト複数周回分のベルト変動成分をサンプリングしてこのサンプリングしたデータを平均化することで除去することが可能である。つまり、ベルトホームポジション信号を基準にベルト複数周回分のサンプリングされたベルト変動成分を加算して平均することで、ランダムに発生する変動成分は減少し、ベルト１回転周期のベルト変動成分は強調される。これによって、さらに高精度な振幅、位相検出が可能となる。この同期加算の処理は周期変動サンプル部８０５で行うことができる。
【００７０】
比較器８０４から出力されたベルト変動成分は、フィルタ部９００を通過してベルト変動成分以外の変動成分が除去されて周期変動サンプル部８０５に入力され、ベルト一周期のベルト変動成分がメモリに記憶される。
【００７１】
また、フィルタ部９００を通過したベルト変動成分をダウンサンプルしてメモリに記憶してもよい。フィルタ部９００を通過したベルト変動成分は、滑らかな正弦関数となっているので、ダウンサンプルを行っても精度良くベルト厚み成分に対応した交流成分の振幅と位相を抽出することが可能である。一般的に０．２Ｈｚあたりのベルト厚み周期成分を検出するには、１０倍の周期２０［Ｈｚ］くらいのサンプリングで十分である。そこで、まず、比較器の出力までを１００［Ｈｚ］以上の短い周期でサンプリングを行い、変動に対して位相遅れの少なく、高精度な検出を行う。そして、フィルタ部９００でフィルタ処理を行った後、２０［Ｈｚ］にダウンサンプルして出力する。フィルタ部９００を通過した後のベルトの変動成分は、他の変動成分が除去されて、図１２に示すような滑らかな正弦波形となっているため、ダウンサンプルしてデータを保存したとしても、この波形を精度よく再現することが可能である。このため、変動振幅、位相検出部８０６で、ベルト周期変動成分の基本波及び高調波の振幅と位相が検出するときに使用するメモリ容量を少なくすることができる。
また上記のように、１００［Ｈｚ］以上の短い周期でサンプリングを行い、この短い周期でサンプリングしたベルト変動成分をフィルタ処理することで、低分解能なロータリエンコーダであっても、高い精度で周期変動を検出することが可能となる。例えば、ロータリエンコーダの分解能がベルト上に換算して１００［μｍ］程度のロータリエンコーダでも５００［Ｈｚ］でサンプリングして上記フィルタ処理を行うことで数［μｍ］程度の精度で周期変動を検出することが可能となる。
【００７２】
図１２に示したフィルタ部９００のフィルタ１（９０１）、フィルタ２（９０２）、ＤＣ除去（９０３）は、高精度にベルト厚み変動による角速度変動や角変位変動を検出するために付加される処理であり、使用される装置との関係によりどの処理を付加するかを選択することが可能である。また、フィルタ１とフィルタ２の機能を併せもつ１つのフィルタで構成してもよい。また、フィルタは、説明したＦＩＲフィルタに限らず、移動平均を用いた簡易なローパスフィルタで構成することも可能である。
【００７３】
目標関数演算部６０７は、ベルト周期変動検出部６０８で得られたベルト厚み変動の基本波及び高調波成分の振幅および位相数値と、数１５の振幅補正係数ηおよび数１６の位相補正値Ｔとを用いて、ベルト搬送速度を一定にするための従動ローラの目標回転変動を演算する部分である。ここで演算された目標回転変動と同じように従動ローラの回転角速度を変動させることで、ベルト搬送速度を一定にすることができる。この目標回転変動は、仮想ホームポジション信号を検知する度に設定される。目標回転変動の算出は、まず、仮想ホームポジション信号を検知したら、時間計測を開始する。そして、仮想ホームポジション信号を再び検知したら、時間計測を停止する。この計測された時間を一周期（基本波の場合）とするＳｉｎ波を基準とし、ベルト周期変動検出部６０８で得られた振幅に振幅補正係数ηを乗算して、目標回転変動（目標関数）の振幅値を決定する。また、計測された時間を一周期（基本波の場合）とするＳｉｎ波を基準とし、ベルト周期変動検出部６０８で得られた位相に位相補正値Ｔを加算して目標回転変動（目標関数）の位相値を決定する。これにより、基本波の目標回転変動（目標関数）が生成される。高調波成分においても同様に、計測された時間をｎ周期とするＳｉｎ波をそれぞれ基準とし、ベルト周期変動検出部６０８で得られた振幅に振幅補正係数ηを乗算し、ベルト周期変動検出部６０８で得られた位相に位相補正値Ｔを加算して高調波成分の目標回転変動（目標関数）が生成される。そして、基本波の目標関数と、高調波成分の目標関数とを加算して目標回転変動（目標関数）が生成される。
上記においては、画像形成毎に目標回転変動（目標関数）を演算しているが、装置にあるＣＰＵ、またはＤＳＰの処理能力、メモリ容量に応じて、予め目標回転変動（目標関数）を演算して、数値をテーブル化して保存しておき、画像形成毎に読み出すようにしてもよい。
【００７４】
目標基準信号生成部６０６は、後述する比較器６０５でフィードバックされるエンコーダ出力信号と比較するための基準信号を目標回転変動（目標関数）に基づき生成する部分である。目標基準信号生成部６０６で生成される基準信号は、エンコーダ回転検出部６１０からフィードバックされる出力信号によって異なる。
図１３は、エンコーダ回転検出部６１０から比較器６０５へフィードバックされるエンコーダ出力信号が回転角変位情報である場合の目標基準信号の生成工程を示したものである。図１３に示す、グラフ７０１は目標関数演算部６０７から出力された従動ローラ１４の目標回転変動（目標関数）である。なお、目標関数は式７０５である。式７０５は、１次成分（基本波）のみの場合で、振幅をａ１、位相をｂ１としている。ωｂは、ベルトの回転角速度で、ｔはベルト仮想ホームポジションを検出してからの径過時間を表している。一方、グラフ７０２は平均目標角変位であり、ベルトの所望の動きを示している。グラフ７０２の傾きが従動ローラの目標平均速度となっている。そして、グラフ７０１の従動ローラ１４の目標回転変動（目標関数）と、グラフ７０２の平均目標角変位とを加算器７０３で加算して、グラフ７０４に示す目標基準信号が生成される。各グラフ縦軸は変位情報でここでは回転角ラジアンとしている。また、横軸は時間である。ＣＰＵまたはＤＳＰでのデジタル処理の場合、これらはすべて量子化された離散データとして扱うが、説明のため曲線としている。目標基準信号がグラフ７０２の平均目標角変位のみであると、ベルト厚み変動に起因した周期変動分を適切に制御することができない。しかし、本実施形態では、目標関数演算部６０７で算出されたグラフ７０１の目標回転変動（目標関数）を平均目標角変位と合成して、この合成したものを目標基準信号としている。これにより、ベルト厚み変動があってもベルトを一定速度で搬送する制御が可能となる。なお、エンコーダ回転検出部６１０から比較器６０５へフィードバックされるエンコーダ出力信号が回転角速度情報である場合も同様である。すなわち、平均目標角変位が、平均目標回転角速度となり、この平均目標回転角速度と目標回転変動（目標関数）とを合成して目標基準信号が生成される。なお、このとき、各グラフ縦軸が速度情報となる。
【００７５】
また、上記のような目標信号の生成は、ベルトを一定速度だけでなく間欠送りさせる場合にも有効である。仮に、ベルトを一定速度ではなく、大きく変化させる（例えば加速、減速）ことを目標としている場合、平均目標角変位を示すグラフ７０２は、直線ではなく、その目標の動きが設定されたグラフが生成される。この生成されたグラフ７０２と目標回転変動（目標関数）の位相が一致するように合成すれば、ベルトの速度が大きく変化する場合の目標基準信号が生成される。
【００７６】
このように求められた目標基準信号とフィードバックされたエンコーダ回転検出信号との差分が比較器６０５で算出され、そのデータがモータ駆動部６１５の出力制御部６０４に送られる。そして、出力制御部６０４でその値に応じて出力が調整され、モータの駆動トルクが調節される。こうして、ベルトの直線部分を所望の速度で搬送することが可能となる。
【００７７】
本実施形態のベルト駆動制御においては、駆動側の回転角速度（角変位）である駆動入力信号と従動ローラの回転角速度（角変位）である駆動出力信号とから、ベルトの変動成分を算出している。これにより、駆動ローラの回転角速度を一定としてなくてもベルトの変動成分を得ることができる。よって、例えば、従動ローラのエンコーダ出力信号からフィードバック制御を行いながらもベルト変動成分を算出して目標基準信号を生成することができる。これにより、環境変化や経時劣化によりベルトの厚み変動が変化した場合に対して、適切な段階でベルト駆動制御を実行することができる。
【００７８】
また、ベルト仮想ホームポジション信号は、先述したようにモータの累積回転角やロータリンエンコーダの累積回転角、設定したベルト回転周期クロックを基に発生する信号から、ベルトの一周期を求めている。しかしながら、ローラ径の誤差などの部品精度により、実際のベルト一周期と、上記ベルト仮想ホームポジションの信号から求めたベルトの一周期に誤差が生じる場合がある。例えば、仮想ホームポジション信号が６秒毎に出力しているのに対し、実際のベルトが６．１秒周期で回転している場合、周回毎に０．１秒の誤差が累積される。その結果、フィードバック制御を行うとき、基準となる仮想ホームポジションと、目標関数を生成するときに基準とした仮想ホームポジションとの位置が、ベルトの回転周期ごとにずれていき、上記目標関数で正確なフィードバック制御ができなくなってしまう。そこで、フィードバック制御中に目標関数の更新を行い、ベルトの周回ごとに累積されたずれをリセットするようにしている。具体的には、ベルト仮想ホームポジション信号をカウントし、所定回数（例えば、１０回）となったときに、目標関数の更新を実行する。まず、所定回数（例えば、１０回）となったら、周期変動サンプル部８０５で仮想ホームポジションを検知して、ベルト一周期の変動成分の記憶を開始する。そして、再び、仮想ホームポジションを検知して、ベルト一周期の変動成分の記憶を停止する。メモリに記憶されたベルト一周期の変動成分から新たなベルト仮想ホームポジションを基準とした目標関数が生成される。この新たな仮想ホームポジションを基準として生成された目標関数でフィードバック制御することで、ベルトの周回ごとに累積された位相ずれをリセットすることができる。
【００７９】
ベルトの厚み変動は、環境や径時変化により変化する場合がある。そこで、このような環境変化径時変化を検知する環境・径時変化検知手段で、環境変化径時変化を検知して、ベルト厚み変動の振幅や位相を更新するようにしても良い。振幅や位相を更新するタイミングは、ベルト体の材質やベルト搬送装置の環境、検出精度等によって調節することも可能である。また、振幅、位相のどちらか一方のみ算出を行うようにしてもよい。
例えば、ベルト材質が温度変化により厚み方向に変化しやすい場合、ベルト搬送装置の周辺に温度センサを設置する。その温度変化をモニターしながら、設定した温度の上昇、下降があった場合に、フィードバック制御中にベルト厚み変動の振幅や位相を更新する。そして、この更新した振幅や位相に基づいて、目標関数を生成しなおして、この生成しなおした目標関数に基づいて、フィードバック制御を行う。また、温度変化によりベルト厚み方向に変化して、その変化が制御性能に影響し、周方向の伸縮が制御性能へあまり影響しない場合、振幅値のみを更新するようにしてもよい。
また、経時変化としては、ベルト体の磨耗による削れ、搬送経路によるベルト体のくせの発生などがあり、時間、画像出力枚数をモニターして、所定時間や所定枚数に達したら、ベルト厚み変動の振幅や位相を更新する。
また、振幅や位相を更新する際には、過去のベルト厚み変動の振幅や位相をメモリしておき、複数のベルト厚み変動の振幅や位相の情報を用いて平均値を求めて、振幅や位相の更新を行うことで、目標基準信号の精度を向上させることができる。また、時間、画像出力枚数、温度変化などの複数の検出情報に重み付けを行い、環境、経時変化への適応性を向上させることも可能である。
【００８０】
また、上述した実施形態は、タンデム型画像形成装置の中間転写ベルトの駆動制御についての例であるが、これにかぎられず、図１４に示す感光体ベルトの駆動制御において有用である。図１４に示す画像形成装置は、複数の支持ローラに掛け回された潜像担持体としての感光体ベルト１を備えている。感光体ベルト１は図中の矢印Ａで示した時計方向に回転駆動され、その周りには、帯電器３、光書き込みユニット４、現像装置５を備えた画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、中間転写ベルト４１３、感光体クリーニング装置４０９などが配置されている。感光体ベルト１の表面には有機感光層が形成されている。
【００８１】
画像形成動作（プリント動作）を実行するときは、帯電器３によって、感光体ベルト１が一様に帯電され、光書き込みユニットで、Ｂｌａｃｋ（Ｂｋ）、Ｃｙａｎ（Ｃ）、Ｙｅｌｌｏｗ（Ｙ）、Ｍａｇｅｎｔａ（Ｍ）の画像信号に対応した光書き込みが行われ、感光体ベルト１上に静電潜像が形成される。上記感光体ベルト１上の静電潜像は、各色トナーをそれぞれ有する各現像装置５Ｂｋ、５Ｃ、５Ｙ、５Ｍによって各色ごとに現像される。これにより、感光体ベルト１上には、各色ごとにトナー像が形成される。
【００８２】
一方、上記画像形成プロセスに同期して、記録紙は所定のタイミングでレジストローラ対４１０により斜行などが補正され、タイミングをとってガイド４１１をへて転写部４２０に向かって送り出される。転写部４２０では対向ローラ４０３、および、下側にある帯電器４１２により静電的に感光ベルト４０１上のフルカラー画像が記録材に一括で転写される。
【００８３】
転写後の記録紙は支持ローラ４１４、４１５に張設された搬送ベルト４１３により搬送され、ガイド４１６をへて定着ローラ対４１７に達する。定着ローラ４１７は、ヒータ（不図示）により加熱されており、各色のトナーは熱溶融し記録紙上に定着され、カラー画像が完成する。定着ローラ対４１７によりトナー画像が表面に定着された記録紙は、装置外部に排出される。
【００８４】
本装置においても、感光ベルト４０１の厚さ変動に起因する、感光ベルト４０１上での画像の色ずれが発生する。そのため、感光ベルト４０１に従動回転する従動ローラ４０２にロータリエンコーダが設置し、フィードバック制御系を構成する。また、制御目標値を算出するために、画像形成時やフィードバック制御時などに感光ベルト４０１を回転させて駆動ローラ回転角情報と従動軸回転角情報とをサンプリングする。サンプリングされた情報に基づき、制御目標値を生成し、画像形成中の従動軸の回転情報に応じて、駆動ローラ４０４の回転速度、さらに、感光ベルト４０１の速度を制御することで、先の実施例と同じく、感光ベルトあるいは画像上に生じる色ずれ量を低減している。
【００８５】
（１）
以上、本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、従動支持回転体検出手段の検出結果と、該駆動支持回転体検出手段の検出結果との差分から、ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分の振幅・位相を抽出している。従動支持回転体検出手段の検出結果から駆動支持回転体検出手段の検出結果を引くことで、従動支持回転体検出手段で検出された回転角変位又は回転角速度から、駆動支持回転体の回転角変位や回転角速度の変動成分を除去することができる。その結果、従動支持回転体検出手段で検出された回転角変位又は回転角速度をベルトの厚さ変動に対応した回転角変位又は回転角速度のベルト交流成分とすることができる。よって、従来のように、駆動支持回転体を一定角速度で回転させるテスト駆動を実行しなくても、ベルト交流成分を得ることができる。
（２）
また、本実施形態のベルト駆動装置は、ベルトの任意の位置を仮想基準位置にして、少なくともベルトの厚さ変動の一周期分の上記交流信号の振幅及び位相の情報を記憶しておく。そして、仮想基準位置と該記憶されている情報とに基づいて目標基準信号を生成し、上記駆動支持回転体の回転制御を、該生成した目標基準信号と上記従動支持回転体検出手段の検出結果との比較結果に基づいて行う。予め記憶している上記交流信号の振幅及び位相の情報を用いて基準信号を生成することにより、上記ベルト駆動制御が容易になり、制御誤差も累積しにくい。また、ベルトやローラ等の個体差の影響を受けにくいベルト駆動制御が可能になる。また、制御手段でベルトの任意の位置を仮想基準にしている。これにより、従来のようにベルトに基準位置となるマークを設けたり、該マークを検知する検知手段を設けたりする必要がなくなり、コストを低減することができる。
（３）
また、本実施形態のベルト駆動装置は、ベルト一回転周期のベルト厚さ変動に対応した周波数を有するベルト基本交流成分の位相・振幅と、ベルト基本交流成分の整数倍のベルト厚さ変動に対応した周波数を有するベルト高調波交流成分の位相・振幅とをそれぞれ抽出している。使用するベルトの周期変動が基本波として近似するには誤差が大きいときでも、高調波交流成分を用いることでベルト周期変動を近似することができる。よって、ベルト１回転周期で発生する変動成分が１回転１周期のサイン関数から外れた複雑な変動であっても、変動成分を関数化することができるため適切な制御が可能となる。
（４）
また、本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、駆動ローラ及び従動ローラの半径や実効ベルト厚さが異なると、駆動側及び従動側におけるベルト移動量と回転角との関係やベルトの同一部分が巻き付くタイミングが異なる。このため、ベルトを一定速度で駆動するための条件が異なってくる。そこで、従動ローラの半径ＲＥとベルトの従動ローラに接触している接触部分の移動速度の基準となる実効ベルト厚さκＢｔｏとの和Ａと、駆動ローラの半径ＲＤとベルトの駆動ローラに接触している接触部分の移動速度の基準となる実効ベルト厚さβＢｔｏとの和Ｂと、ベルトの従動ローラとの接触部分中央からベルトの駆動ローラとの接触部分中央までのベルトの移動時間τとを考慮して、上記交流成分を処理する。そして、駆動ローラの回転制御を、該処理後の交流成分の振幅及び位相に基づいて行う。具体的には、上記駆動ローラおよび従動ローラの半径と実効ベルト厚さとの和Ａ，Ｂと、ベルトの従動ローラとの接触部分中央からベルトの駆動ローラとの接触部分中央までのベルトの移動時間τとから振幅補正係数ηおよび位相補正係数Τを算出する。従動ローラの回転角速度または回転角変位から交流成分としてのベルト厚み変動成分の振幅および位相を抽出手段により抽出する。この抽出手段により抽出された振幅および位相を上記補正係数η、Τで補正して目標関数を生成する。この目標関数に基づいて駆動ローラの回転制御を行う。
このように、ベルトを一定に回転させるための目標関数は、ベルトを一定速度で駆動するための条件を異ならせる要因である駆動ローラ及び従動ローラの半径や実効ベルト厚さが考慮されている。よって、従動ローラの回転角変位又は回転角速度を検出し、その回転角変位又は回転角速度が上記駆動ローラ及び従動ローラの半径や実効ベルト厚さが考慮された目標関数となるように駆動ローラの回転数を制御することで、確実にベルトを一定速度で回転させることが可能となる。
（５）
また、本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、上記交流成分の振幅及び位相に基づく上記駆動支持回転体の回転制御中に、上記ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する該回転角変位又は該回転角速度のベルト変動成分を抽出する。これにより、環境や径時の変化があった場合、駆動支持回転体の回転制御中に、ベルト変動成分の位相・振幅を抽出して、この抽出した位相・振幅に基づいて、目標関数の更新を行うことができる。よって、環境や径時の変化があった場合に直ちに目標関数の更新を行うことができる。
（６）
また、本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、環境・径時変化検知手段の検知結果に基づき、上記交流成分から抽出するデータを選択している。例えば、温度変化によりベルト厚み方向に変化して、その変化が制御性能に影響し、周方向の伸縮が制御性能へあまり影響しない場合、振幅値のみを更新するようにする。このように、環境変化や径時変化によって変化するのが振幅だけであれば、振幅のみを抽出すればよい。これによって、振幅と位相を抽出するものに比べてデータ処理量を減少することができる。
（７）
また、本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、ベルトを一周以上回転させて、従動ローラの回転角変位又は回転角速度および基準位置マークの検出を行っている。具体的には、ベルト複数周回分の従動ローラの回転角変位又は回転角速度データを検知して、これらのデータを加算して平均化する。このように、エンコーダからの検出データが平均化されるので、ランダムに発生する変動成分は減少し、周期的な厚み変動成分は強調される。これによって、高精度にベルト厚み変動に対応した交流成分の振幅および位相を抽出することができる。
（８）
また、本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、エンコーダからの検出データから位相・振幅を抽出する前に、フィルタを設けて、ベルト厚み変動に対応した交流成分が有する周波数に対して１０倍以上の高周波成分をエンコーダの検出データから除去している。これにより、エンコーダから発生する量子化ノイズや、高周波ノイズを除去することができる。このようにノイズが除去されたエンコーダからの検出データから位相・振幅を抽出することによってさらに高精度にベルト厚み変動に対応した交流成分の振幅および位相を抽出することができる。特に、分解能の低い安価なエンコーダを用いた場合に上記のような高周波ノイズや量子化ノイズが発生しやすい。しかし、このように高周波成分を除去するフィルタを設けることで、分解能の低い安価なエンコーダから発生する高周波成分を除去することができる。よって、分解能の低い安価なエンコーダを用いても、検知された角速度または角変位からベルト厚み変動に対応した交流成分の振幅および位相の抽出精度が落ちることがない。
（９）
また、本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、エンコーダからの検出データから位相・振幅を抽出する前に、周期性のない成分を除去する除去手段を備えてエンコーダからの検出データから周期性のない成分を除去している。このように、ノイズが除去されたエンコーダからの検出データを用いることで、さらに高精度にベルト厚み変動に対応した交流成分の振幅および位相を抽出することができる。特に、このような周期性のない成分は定常的なスリップや駆動ローラ、従動ローラ径の誤差である。しかし、このように、周期性のない成分を除去する除去手段を備えることで、駆動ローラ、従動ローラ径を精度よく作成したり、定常的なスリップを抑制する手段をもうけたりしなくても精度よく角速度または角変位からベルト厚み変動に対応した交流成分の振幅および位相を抽出することができる。
（１０）
また、本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、エンコーダからの検出データから位相・振幅を抽出する前に、フィルタを設けて、エンコーダの検出データからベルト厚み変動以外の周期性のある変動成分を除去している。これにより、フィルタを通過したエンコーダからの検出データの周期性のある変動成分は、ベルト厚み変動成分のみとなり、さらに高精度に厚み変動に対応した交流成分の振幅および位相を抽出することができる。
（１１）
また、本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、角速度または角変位のベルト厚み変動に対応した交流成分の周期に対して１０倍以上の短い周期でエンコーダの検出データをサンプリングしている。これにより、エンコーダで検出されたアナログの厚み変動に対応した交流成分を正確に再現することができる。よって、このエンコーダの検出データを用いることでさらに高精度にベルト厚み変動に対応した交流成分の振幅および位相を抽出することができる。また、ベルトの厚み変動に対応した交流成分の周期に対して１０倍以上の短い周期でエンコーダの検出データをサンプリングすることで、フィルタによって上記エンコーダから発生する量子化ノイズや、高周波ノイズを除去するときの影響を抑制することができる。
（１２）
また、本実施形態のベルト装置によれば、上記（１）〜（１１）のベルト駆動制御装置を用いることで、ベルトの制御を高精度で安価に行うことができる。
（１３）
また、本実施形態のベルト装置によれば、ベルトの駆動ローラとの接触部分の中央の位置（駆動位置）からベルトの従動ローラとの接触部分中央の位置（従動位置）までのベルトの移動距離がベルト周長の（１／２）にある従動ローラの回転角変位又は回転角速度を検出する。これにより、駆動ローラを一定速度で回転させたとき、上記ベルト周長の（１／２）にある従動ローラで検知されるベルトの厚み変動に対応した回転角速度の交流成分がベルト搬送速度に対して２倍の振幅を有するようになる。すなわち、ベルト厚み変動に対応した交流成分の検出感度が最大となる。その結果、ベルトの速度変動があった場合、ベルト周長の（１／２）に位置する従動ローラで検知した角速度または角変位と目標関数との差と、ベルト周長の（１／２）以外の位置に位置する従動ローラで検知した角速度または角変位と目標関数との差とを比べると、前者の方が大きな値となる。このため、ベルトの駆動ローラからベルト周長の（１／２）にある従動ローラ回転角変位又は回転角速度を検出することで、精度よく駆動ローラの回転を制御することができる。また、数１４、１６からわかるようにΤ＝０となり、目標関数を算出するための演算負荷を抑制することができる。
（１４）
また、（１３）に述べたように、ベルトの駆動ローラとの接触部分の中央の位置からベルトの従動ローラとの接触部分中央の位置までのベルトの移動距離がベルト周長の（１／２）にある従動ローラの角速度を検出することで、最大感度を得ることができ良好な回転制御を行うことができるが、ベルト装置のレイアウト上、上記位置に配置することができない場合がある。このような場合においては、ベルトの駆動ローラとの接触部分の中央の位置（駆動位置）からベルトの従動ローラとの接触部分中央の位置（従動位置）までのベルトの移動距離が最大となる従動ローラの角速度を検知することが好ましい。これにより、このベルト装置において、最大感度（振幅が最大となる）で角速度を検出することができる。よって、駆動ローラの回転数を精度良く制御することができる。
（１５）
また、本実施形態のベルト装置によれば、駆動ローラの半径とエンコーダによって角変位又は角速度が検知される従動ローラの半径とを等しくし、かつ、ベルトが駆動ローラと接触する領域の長さと、ベルトがエンコーダによって角変位又は角速度が検知される従動ローラと接触する領域の長さとを等しくしている。これにより、駆動ローラ側のベルト厚み実効係数κｄと、エンコーダによって角変位又は角速度が検知される従動ローラベルト厚み実効係数κｅの比を１とすることができる。これにより、数１３、数１４に示す式が簡略化され、演算負荷を抑制することができる。
（１６）
また、本実施形態のベルト装置によれば、入力信号に対して既定角度で回転するモータであるステッピングモータや、振動波モータを採用することができる。これにより、容易かつ正確に駆動ローラの回転角速度を設定することができ、駆動ローラの回転数を精度良く制御することができる。
（１７）
また、本実施形態のベルト装置によれば、モータの出力軸の回転角を検出して、この検出結果に基づいて、モータのトルクを制御することで、駆動ローラの回転数を精度良く制御することができる。
（１８）
また、本実施形態のベルト装置によれば、駆動ローラにエンコーダを設置して、駆動ローラの角変位や角速度を検出して、この検出結果に基づいて、モータのトルクを制御することで、駆動ローラの回転数を精度良く制御することができる。
（１９）
また、本実施形態のベルト装置によれば、伝達機構の回転体の回転周期と、駆動ローラの回転周期とを整数比としている。駆動ローラの偏心や回転体偏心による変動は、一回転を一周期とするものである。よって、回転体の回転周期と、駆動ローラの回転周期とを整数比とすれば、エンコーダの検出データにおける駆動ローラの偏心に対応する交流成分の周期と、回転体の偏心に対応する交流成分の周期も整数比の関係になる。このような関係を有するので、例えば、駆動ローラの偏心に対応する周期を有する交流成分を除去するフィルタを設計すれば、このフィルタに、回転体の偏心に対応する周期を有する交流成分を除去する機能を容易に持たすことができ、フィルタの設計を容易に行うことができる。
（２０）
また、本実施形態のベルト装置によれば、駆動ローラの回転周期と、エンコーダによって角変位又は角速度が検出される従動ローラの回転周期とを整数比としている。これにより、エンコーダの検出データにおける駆動ローラの偏心に対応する交流成分の周期と、角変位又は角速度が検出される従動ローラの偏心に対応する交流成分の周期を整数比の関係にすることができる。よって、駆動ローラの偏心に対応する周期を有する交流成分と変位又は角速度が検出される従動ローラの偏心に対応する交流成分とを除去するフィルタを容易に設計することができる。
（２１）
また、本実施形態のベルト装置によれば、駆動ローラの回転周期と、エンコーダによって角変位又は角速度が検出されない従動ローラの回転周期とを整数比としている。これにより、駆動ローラの偏心に対応する周期を有する交流成分と変位又は角速度が検出されない従動ローラの偏心に対応する交流成分とを除去するフィルタを容易に設計することができる。
（２２）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、感光体ベルトを上記（１２）〜（２１）のベルト装置を用いることで、ベルトの制御を高精度で安価に行うことができ、濃度ムラやバンディングを抑制することができる。
（２３）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、中間転写ベルトを上記（１２）〜（２１）のベルト装置を用いることで、ベルトの制御を高精度で安価に行うことができ、濃度ムラやバンディングを抑制することができる。
（２４）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、用紙搬送ベルトを上記（１２）〜（２１）のベルト装置を用いることで、ベルトの制御を高精度で安価に行うことができ、用紙に転写される画像の濃度ムラやバンディングを抑制することができる。
（２５）
また、本実施形態の画像形成装置によれば、インクジェットプリンタの用紙搬送ベルトを上記（１２）〜（２１）のベルト装置を用いることで、ベルトの制御を高精度で安価に行うことができ、用紙に転写される画像の濃度ムラやバンディングを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】実施形態に係る複写機全体の概略構成図。
【図２】中間転写ベルト１０の主要部を示す断面模式図。
【図３】中間転写ベルト１０の主要部を示す斜視模式図。
【図４】一般的に用いられるベルトの周方向におけるベルト厚み変動（ベルト厚み偏差分布）の一例を示すグラフ。
【図５】駆動ローラ１５に巻き付いたベルト部分を、その駆動ローラ１５の軸方向から見たときの拡大図。
【図６】中間転写ベルト１０の実効厚み（Ｂｔ）の変動における支持ローラの回転角速度（ω）とベルトの速度（Ｖｂ）との関係を示す図。
【図７】Ａ、Ｂ、Ｃの位相ベクトル成分図。
【図８】ベルト駆動制御装置のブロック図。
【図９】他のベルト駆動制御装置のブロック図。
【図１０】ベルト変動検出部のブロック図。
【図１１】ベルト変動検出部の変形例を示す図。
【図１２】フィルタを通過する前のベルト変動成分と、フィルタを通過した後のベルト変動成分の一例を示す図。
【図１３】目標基準信号の生成工程の一例を示した図。
【図１４】感光体ベルトを備えた画像形成装置一例を示す概略構成図。
【図１５】直接転写方式のタンデム型画像形成装置一例を示す概略構成図。
【図１６】中間転写方式のタンデム型画像形成装置一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００８７】
１０    中間転写ベルト
１４    従動ローラ
１５    駆動ローラ
１７    モータ
１８    伝達機構部
【図１】
2006106642.tif 000019
【図２】
2006106642.tif 000020
【図３】
2006106642.tif 000021
【図４】
2006106642.tif 000022
【図５】
2006106642.tif 000023
【図６】
2006106642.tif 000024
【図７】
2006106642.tif 000025
【図８】
2006106642.tif 000026
【図９】
2006106642.tif 000027
【図１０】
2006106642.tif 000028
【図１１】
2006106642.tif 000029
【図１２】
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【図１３】
2006106642.tif 000031
【図１４】
2006106642.tif 000032
【図１５】
2006106642.tif 000033
【図１６】
2006106642.tif 000034