(57)【要約】【課題】低コストかつ簡単な構成により、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行した際における感光体ドラムや中間転写ベルト等の制御破錠を回避する。【課題を解決するための手段】画像形成装置１００Ａのトルク検出部１６０は、フィードバック制御部１４からのＰＷＭ指令値と制御部１０からの速度指令値とに基づいてドラムモータ１８１の負荷トルクを算出する。閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０から供給されたドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定された閾値範囲外であると判別した場合、ドラムモータ１８１の負荷トルクおよび回転速度から制御テーブル１６３を参照し、ドラムモータ１８１の負荷トルクが正常の範囲内となる最適な制御値（ドラムモータ１８１の変更線速）を取得する。フィードバック制御部１４は、ドラムモータ１８１の制御値等に基づいてＰＷＭ指令値を生成してモータ駆動部１８０に供給する。【選択図】図２
2011118167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が潜像される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムに潜像されたトナー像が転写されるベルトと、
前記感光体ドラムを駆動する第１の駆動部と、
前記ベルトを前記感光体ドラムと所定の速度差を有するように駆動する第２の駆動部と、
前記第１の駆動部の負荷トルクを検出し、検出した前記第１の駆動部の負荷トルクに基づいてフィードフォワード制御を行い、当該フィードフォワード制御により得られた制御目標値に基づいて前記第１の駆動部の前記負荷トルクが適正範囲となるようにフィードバック制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第１の駆動部の前記負荷トルクと予め設定されている前記第１の駆動部の適正負荷の範囲を示す閾値範囲とを比較し、当該比較結果により前記第１の駆動部の前記負荷トルクが前記閾値範囲でないと判別した場合、前記第１および第２の駆動部の少なくとも何れか一方の駆動を制御して前記感光体ドラムと前記ベルトとの速度差を調整することにより、前記第１の駆動部の前記負荷トルクを適正負荷に調整する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、
検出により得られた前記第１の駆動部の速度および負荷トルクと前記第１の駆動部の負荷トルクを適正負荷トルクに戻すための前記第１の駆動部の適正速度とが対応付けられたテーブルを有し、
検出により得られた前記第１の駆動部の前記負荷トルクが予め設定された前記閾値範囲内でないと判別した場合、検出した前記第１の駆動部の速度および前記負荷トルクから、前記テーブルを参照して前記第１の駆動部の前記適正速度を取得し、取得した前記適正速度となるように前記第１の駆動部を駆動制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記閾値範囲の下限を第１の閾値し、前記閾値範囲の上限を第２の閾値としたとき、
検出により得られた前記第１の駆動部の前記負荷トルクが予め設定された前記第１の閾値よりも小さいと判別した場合、前記第１の駆動部の速度を所定単位で加速させ、
検出により得られた前記第１の駆動部の前記負荷トルクが予め設定された前記第２の閾値より大きいと判別した場合、前記第１の駆動部の速度を所定単位で減速させる
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１の駆動部の速度および負荷トルクと前記第１の駆動部の負荷トルクを適正負荷トルクに戻すための前記第２の駆動部の適正速度とが対応付けられたテーブルを有し、
検出により得られた前記第１の駆動部の前記負荷トルクが予め設定された前記閾値範囲内でないと判別した場合、前記第１の駆動部の速度および前記負荷トルクから、前記テーブルを参照して前記第２の駆動部の前記適正速度を取得し、取得した前記適正速度となるように前記第２の駆動部を駆動制御する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記閾値範囲の下限を第３の閾値し、前記閾値範囲の上限を第４の閾値としたとき、
検出により得られた前記第１の駆動部の前記負荷トルクが予め設定された前記第３の閾値よりも小さいと判別した場合、前記第２の駆動部の速度を所定単位で減速させ、
検出により得られた前記第１の駆動部の前記負荷トルクが予め設定された前記第４の閾値より大きいと判別した場合、前記第２の駆動部の速度を所定単位で加速させる
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１および第２の駆動部の速度変更制御は、前記第１および第２の駆動部の速度に対して０．１％の精度で行う
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙上に画像を形成する画像形成装置に関する。詳しくは、検出した第１の駆動部の負荷トルクと予め設定されている第１の駆動部の適正負荷の範囲を示す閾値範囲とを比較し、当該比較結果により第１の駆動部の負荷トルクが閾値範囲でないと判別した場合、第１および第２の駆動部の少なくとも何れか一方の駆動を制御して感光体ドラムとベルトとの速度差を調整することにより、第１の駆動部と第２の駆動部との間において負荷トルクを移動させて第１の駆動部の負荷トルクを適正負荷に調整するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機能、スキャナ機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を備えたデジタル複合機等の画像形成装置が広く利用されている。タンデム式のカラー画像形成装置では、複数の単色画像形成ユニットを構成する感光体ドラムに形成された単色画像（トナー像）を中間転写ベルト上に重ね合わせることにより、所定のカラー画像を記録紙上に転写している。このとき、各単色画像形成ユニットを構成する像担持体（感光体ドラム）は、同速でかつ速度変動がないことが良質なカラー画像を得るための必須条件とされている。そこで、感光体ドラムの速度制御として、エンコーダによる角速度検出手段を用い、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用した回転速度制御が行われている。
【０００３】
しかし、従来の速度制御方法では、感光体ドラムや中間転写ベルト等の温度や駆動装置の回転部材の磨耗、トナー像の付着等により、感光体ドラムや中間転写ベルトに負荷変動が発生し、フィードフォワード制御範囲から逸脱することで、駆動異常の発生が高まってしまうとう問題があった。例えば、トナー像の感光体ドラムへの付着により、感光体ドラムやベルトの負荷が軽くなり、駆動特性が変動することでフィードフォワード制御範囲から逸脱してしまう可能性があった。
【０００４】
この負荷変動による駆動異常を防止するために、速度変動が生じたときに、ブレーキ制御回路を介してブレーキ装置に対するブレーキ値の制御を行い、感光体の回転速度の変動を抑制する感光体の駆動制御装置が提案されている（特許文献１参照）。この駆動制御装置によれば、感光体ドラムの回転変動を抑制することができ、制御破錠を回避することができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３３２２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載される駆動制御装置では、以下のような問題がある。すなわち、駆動制御装置のブレーキ装置として用いられるバイアスブレーキは非常に高価であるため、このバイアスブレーキを実装した画像形成装置の価格も同時に高価なものとなってしまうという問題がある。また、バイアスブレーキを採用した場合には、通常負荷よりも常にバイアスブレーキ分の負荷が余剰にかかってしまうため、駆動モータの出力を大きくする必要がある。その結果、駆動モータの配置スペースを従来よりも余計に確保しなければならないと共に、消費電力も増えてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストかつ簡単な構成により、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行した際における感光体ドラムや中間転写ベルト等の制御破錠を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、トナー像が潜像される感光体ドラムと、感光体ドラムに潜像されたトナー像が転写されるベルトと、感光体ドラムを駆動する第１の駆動部と、ベルトを感光体ドラムと所定の速度差を有するように駆動する第２の駆動部と、第１の駆動部の負荷トルクを検出し、検出した第１の駆動部の負荷トルクに基づいてフィードフォワード制御を行い、当該フィードフォワード制御により得られた制御目標値に基づいて第１の駆動部の負荷トルクが適正範囲となるようにフィードバック制御を行う制御部とを備え、制御部は、第１の駆動部の負荷トルクと予め設定されている第１の駆動部の適正負荷の範囲を示す閾値範囲とを比較し、当該比較結果により第１の駆動部の負荷トルクが閾値範囲でないと判別した場合、第１および第２の駆動部の少なくとも何れか一方の駆動を制御して感光体ドラムとベルトとの速度差を調整することにより、第１の駆動部の負荷トルクを適正負荷に調整することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明において、フィードフォワード制御およびフィードバック制御が実施されている場合に、検出により得られた第１の駆動部の負荷トルクと予め設定されている第１の駆動部の適正負荷の範囲を示す閾値範囲とが制御部により比較される。そして、比較結果により第１の駆動部の負荷トルクが閾値範囲でないと判別された場合、第１および第２の駆動部の少なくとも何れか一方の駆動が制御され、感光体ドラムとベルトとの速度差が調整される。これにより、第１の駆動部と第２の駆動部との間において、負荷トルクを第１の駆動部から第２の駆動部また第２の駆動部から第１の駆動部に移動させることができるので、速度差の調整に応じて第１の駆動部の負荷トルクを適性負荷に戻す（変更する）ことができるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、検出された第１の駆動部の負荷トルクと予め設定されている第１の駆動部の適正負荷の範囲を示す閾値範囲との比較結果に基づいて第１の駆動部の負荷トルクを適正負荷に調整するので、低コストかつ簡単な構成により、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行した際における感光体ドラムや中間転写ベルトの制御破錠を回避できる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、テーブルを用いることにより第１の駆動部の負荷トルクを適正負荷に調整することができるので、低コストかつ簡単な構成により、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行した際における感光体ドラムや中間転写ベルト等の速度制御を行うことができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、第１の閾値より小さい場合には第１の駆動部の速度を加速させ、第１の駆動部の負荷トルクが第２の閾値より大きい場合には第１の駆動部の速度を減速させる速度変更制御を行うことにより、第１の駆動部の負荷トルクを適正負荷に調整することができるので、低コストかつ簡単な構成により、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行した際における感光体ドラムや中間転写ベルト等の速度制御を行うことができる。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、ベルトを駆動する第２の駆動部の速度を変更制御することにより、第１の駆動部の負荷トルクを最適負荷に調整することができ、低コストかつ簡単な構成により、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行した際における感光体ドラムや中間転写ベルト等の速度制御を行うことができる。
【００１４】
請求項５に係る発明によれば、ベルトを駆動する第２の駆動部の速度を変更することによっても、第１の駆動部の負荷トルクを最適負荷に調整することができ、低コストかつ簡単な構成により、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行した際における感光体ドラムや中間転写ベルト等の速度制御を行うことができる。
【００１５】
請求項６に係る発明によれば、第１および第２の駆動部の速度変更制御を第１および第２の駆動部の速度に対して０．１％の精度で行うので、速度調整の単位が荒くなってしまうことを防止でき、高精度かつ効率的に第１および第２の駆動部の速度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【図２】画像形成装置のブロック構成の一例を示す図である。
【図３】制御テーブルの構成の一例を示す図である。
【図４】ドラムモータの負荷トルクおよび線速とベルトモータの負荷トルクおよび線速との関係の一例を示す図である。
【図５】画像形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【図７】画像形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明する。
＜１．第１の実施の形態＞
［画像形成装置の構成例］
本発明に係る画像形成装置１００Ａは、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクと予め設定されているドラムモータ１８１の適正負荷の範囲を示す閾値範囲とを比較し、当該比較結果によりドラムモータ１８１の負荷トルクが閾値範囲でないと判別した場合、ドラムモータ１８１の駆動を制御して感光体ドラム２０と中間転写ベルト９０との速度差を調整することにより、ドラムモータ１８１の負荷トルクを適正負荷に調整するものである。
【００１８】
画像形成装置１００Ａは、図１に示すように、給紙部７０と搬送部８０と画像形成部１８と定着部４０とを備えている。給紙部７０は、複数の給紙トレイ７１と給紙ローラ７２とを有している。複数の給紙トレイ７１のそれぞれにはＡ４、Ｂ５サイズ等の用紙が収容されており、給紙トレイ７１から搬出された所定の用紙は給紙ローラ７２を介して搬送部８０に搬送される。
【００１９】
搬送部８０は、搬送ローラ８１とレジストローラ８２と検出センサ８３とを有している。搬送ローラ８１は、給紙部７０から搬送されてくる用紙をレジストローラ８２に突き当てる。レジストローラ８２は、給紙部７０から搬送された用紙の搬送方向を補正し、補正した用紙を二次転写部９２に搬送する。検出センサ８３は、給紙部７０から搬送されてくる用紙の先端等を検出する。
【００２０】
画像形成部１８は、Ｙ色画像形成ユニット３０ＹとＭ色画像形成ユニット３０ＭとＣ色画像形成ユニット３０ＣとＫ色画像形成ユニット３０Ｋと中間転写ベルト９０と二次転写部９２とを有している。Ｙ色画像形成ユニット３０Ｙは、帯電部２２Ｙと露光部２４Ｙと現像部２６Ｙと像担持体としての感光体ドラム２０Ｙとセンサ２８Ｙとから構成されている。帯電部２２Ｙは、画像書込み前に感光体ドラム２０Ｙの表面を一様に帯電する。露光部２４Ｙは、表面が一様に帯電された感光体ドラム２０Ｙにレーザ光を照射することにより感光体ドラム２０Ｙに静電潜像を形成する。現像部２６Ｙは、露光部２４Ｙによって感光体ドラム２０Ｙに形成された静電潜像をトナー部材によって現像する。センサ２８Ｙは、非転写領域に形成されたパッチ等を検出する。
【００２１】
その他のＭ色画像形成ユニット３０Ｍ、Ｃ色画像形成ユニット３０ＣおよびＫ色画像形成ユニット３０Ｋの構成についても、上述したＹ色画像形成ユニット３０Ｙと同様の構成であるため、説明を省略する。
【００２２】
各色の感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの表面上に形成されたトナー像のそれぞれは中間転写ベルト９０上で重ね合わせられ、重ね合わせられたトナー像は二次転写部９２において用紙表面に転写される。トナー像が転写された用紙は定着部４０に搬送される。定着部４０は、トナー像が転写された用紙に対して加熱および加圧処理を施すことにより、トナー像を用紙に圧着させてトナー像を用紙上で安定した状態にする。トナー像が圧着された用紙は、図示しない排紙トレイに搬出される。中間転写ベルト９０はベルトの一例を構成している。
【００２３】
［画像形成装置のブロック構成例］
次に、本発明に係る画像形成装置１００Ａのブロック構成の一例について説明する。図２に示すように、画像形成装置１００Ａは、制御部１０とモータ制御部６０と画像形成部１８とを備えている。制御部１０およびモータ制御部６０は制御部の一例を構成している。
【００２４】
制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ（Random Access Memory）とを有しており、ＲＯＭにインストールされているＯＳやファームウェア等のプログラムに基づいて画像形成装置１００Ａの各部を制御することにより画像形成装置１００Ａを統括的に制御する。また、制御部１０は、感光体ドラム２０を駆動するドラムモータ１８１の回転速度を指示するための速度指令値をフィードバック制御部１４およびフィードフォワード制御部１６のそれぞれに供給する。速度指令値は、例えば表示部に表示される速度設定画面によりユーザが任意に設定することもできるし、予め最適な速度をＲＯＭ等に設定することもできる。さらに、制御部１０は、フィードバック制御およびフィードフォワード制御の少なくとも何れか一方の制御に切り替えるためのモード指令を生成して後述するモード制御部１２に供給する。
【００２５】
モータ制御部６０は、モード制御部１２とフィードバック制御部１４とフィードフォワード制御部１６とを有している。モード制御部１２は、モータの駆動状態を制御するものであり、制御部１０から供給されるモード指令に基づいて、フィードバック制御部１４およびフィードフォワード制御部１６を切り替え制御してフィードバック制御およびフィードフォワード制御の少なくとも一方の制御を実行させる。
【００２６】
フィードフォワード制御部１６は、トルク検出部１６０と閾値設定部１６１と閾値判定部１６２と制御テーブル１６３とを有している。トルク検出部１６０は、フィードバック制御部１４から出力されるＰＷＭ指令値と制御部１０からの速度指令値とを取得し、取得したＰＷＭ指令値および速度指令値からドラムモータ１８１に供給する電力とドラムモータ１８１の回転速度（回転数）とを算出する。トルク検出部１６０は、算出した電力を回転速度で除算することにより、ドラムモータ１８１の負荷トルク（負荷電流）を算出し、算出したドラムモータ１８１の回転速度および負荷トルクを閾値判定部１６２に供給する。なお、予め各速度におけるＰＷＭ指令値と負荷トルクとを対応付けたテーブルを用意し、フィードバック制御部１４からのＰＷＭ指令値に応じてテーブルを参照することでドラムモータ１８１の負荷トルクを取得するようにしても良い。
【００２７】
閾値設定部１６１は、図示しない操作部に接続されており、例えばユーザの操作部の操作により入力された閾値情報を取得する。ここで、閾値とは、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが駆動異常を発生しない正常範囲内であるかの基準を示す値である。閾値設定部１６１は、操作部から取得した閾値情報を、ドラムモータ１８１の負荷トルクが適正か否かを判別する際に用いる閾値として設定する。
【００２８】
閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０から供給されたドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定されている閾値の範囲内であるか否かを判別する。閾値判定部１６２は、ドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定された閾値の範囲外であると判別した場合、トルク検出部１６０から供給されたドラムモータ１８１の負荷トルクおよび回転速度（線速）から制御テーブル１６３を参照する。そして、ドラムモータ１８１の負荷トルクが正常の範囲内となる最適なパラメータ（最適速度）を制御テーブル１６３から取得してフィードバック制御部１４に供給する。
【００２９】
制御テーブル１６３は、ドラムモータ１８１に負荷変動が発生した場合に、ドラムモータ１８１の負荷トルクを正常範囲に変更するためのパラメータ（制御値）を格納するものである。制御テーブル１６３には、図３に示すように、列方向にユーザにより実際に設定されるドラムモータ１８１の線速（回転速度）が所定ステップで配置され、行方向にトルク検出部１６０により実際に検出されるドラムモータ１８１の負荷トルク（負荷電流）が所定ステップで配置される。列方向と行方向の重なる位置には、ドラムモータ１８１の負荷トルクを最適値に調整するためのドラムモータ１８１の最適線速値（制御値）が配置される。制御テーブル１６３の加減速ステップは、例えば０．１％単位で設定される。これは、ステップ単位を荒く設定すると、速度変更したドラムモータ１８１の負荷トルクが正常の範囲を超えてしまう場合があるからである。
【００３０】
また、制御テーブル１６３は、図３に示すように、速度変更するドラムモータ１８１の速度毎に設けられる。例えば、ドラムモータ１８１の負荷トルクを３００ｍＡに制御する場合の制御テーブル、負荷トルクを３０５ｍＡに制御する場合の制御テーブル、負荷トルクを３１０ｍＡに制御する場合の制御テーブル・・・を有する。
【００３１】
例えば、ドラムモータ１８１の負荷トルクを３００ｍＡに制御する場合、図３に示すように、画像形成時のドラムモータ１８１の線速が２９９ｍｍ／ｓであり、トルク検出部１６０により検出された負荷電流が３３０ｍＡであるときには、制御テーブル１６３を参照することにより、ドラムモータ１８１の線速の変更値として２９８．５ｍｍ／ｓを取得する（斜線部分参照）。
【００３２】
図２に戻り、フィードバック制御部１４は、制御部１０から供給される速度指令値とフィードフォワード制御部１６の閾値判定部１６２から供給されるドラムモータ１８１の制御値（最適パラメータ）とドラムモータ１８１からフィードバックされるモータ回転速度とに基づいて、ドラムモータ１８１を適正（正常）範囲で回転駆動させるためのＰＷＭ指令値を生成して画像形成部１８のモータ駆動部１８０に供給する。
【００３３】
画像形成部１８は、感光体ドラム２０を駆動させるためのドラム部１８Ａと、中間転写ベルト９０を駆動させるためのベルト部１８Ｂとを有している。ドラム部１８Ａは、モータ駆動部１８０とドラムモータ１８１とドラム駆動機構部１８２と感光体ドラム２０とから構成されている。モータ駆動部１８０は、フィードバック制御部１４から供給されるＰＷＭ指令値に基づいて、このＰＷＭ指令値に応じた周波数やデューティー比のＰＷＭ信号を生成してドラムモータ１８１に供給する。
【００３４】
ドラムモータ１８１は、モータ駆動部１８０から供給されるＰＷＭ信号に基づいて、所定の回転数（回転速度）で回転すると共に、ドラムモータ１８１の回転速度をフィードバック制御部１４およびモード制御部１２のそれぞれに供給する。ドラムモータ１８１は、第１の駆動部の一例を構成している。ドラム駆動機構部１８２は、ドラムモータ１８１の回転を受け、各種変速機構（例えばギア）や各種クラッチ等を介して感光体ドラム２０を所定の回転数で回転させる。
【００３５】
ベルト部１８Ｂは、モータ駆動部１８３とベルトモータ１８４とベルト駆動機構部１８５と中間転写ベルト９０とから構成されている。モータ駆動部１８３は、制御部１０から供給されるＰＷＭ指令値に基づいて、このＰＷＭ指令値に応じた周波数やデューティー比のＰＷＭ信号を生成してベルトモータ１８４に供給する。
【００３６】
ベルトモータ１８４は、モータ駆動部１８３から供給されるＰＷＭ信号に基づいて、所定の回転数（回転速度）で回転する。ベルトモータ１８４は、第２の駆動部の一例を構成している。ベルト駆動機構部１８５は、ベルトモータ１８４の回転を受け、各種変速機構（例えばギア）や各種クラッチ等を介して中間転写ベルト９０をドラムモータ１８１と速度差を有するように所定の回転数で回転させる。なお、中間転写ベルト９０についても、感光体ドラム２０と同様に、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行するようにしても良い。
【００３７】
［ドラムモータとベルトモータとの関係］
次に、ドラムモータ１８１およびベルトモータ１８４の線速差と負荷トルク（駆動電流）との関係について説明する。本発明に係る画像形成装置１００Ａにおいては、ドラムモータ１８１とベルトモータ１８４とは所定の線速差により回転駆動されている。例えば、ベルトモータ１８４の回転速度の方がドラムモータ１８１の回転速度よりも早くなるように設定されている。ドラムモータ１８１とベルトモータ１８４との間に線速差がある場合、回転速度の速いベルトモータ１８４が回転速度の遅いドラムモータ１８１をアシストする（引っ張る）状態となる。
【００３８】
このような状態において、図４に示すように、ドラムモータ１８１の線速を上げると、ベルトモータ１８４のアシスト量が軽減されるので、ベルトモータ１８４の負荷電流が所定の傾きで低下する。一方、ドラムモータ１８１の負荷電流は、アシスト量が減って負担が増加するので上昇する。従って、ドラムモータ１８１の負荷トルクが適正範囲外である場合には、ドラムモータ１８１の線速を変更調整することで、ベルトモータ１９４の負荷トルクの一部をドラムモータ１８１の負荷トルクに移動させることができ、ドラムモータ１８１の負荷トルクを適正負荷に制御することができる。
【００３９】
［画像形成装置の動作例］
次に、上述した画像形成装置１００Ａの動作の一例について説明する。本例では、ドラムモータ１８１の速度変動制御を画像形成動作時の紙間において行う場合について説明する。図５に示すように、ステップＳ１０でモータ制御部６０は、画像形成時に、フィードバック制御部１４によるフィードバック制御とフィードフォワード制御部１６によるフィードフォワード制御とを併用して実行する。画像形成時には、画像形成前の濃度安定化処理等によりドラムモータ１８１の負荷トルクを既に取得しているので、通常の画像形成時の段階ではフィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用してドラムモータ１８１の回転制御を行うことができる。
【００４０】
ステップＳ２０で制御部１０は、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用した状態で、全ての色のドラムモータ１８１の回転速度が安定したと判別すると、画像データに基づいた画像形成を行うように画像形成装置１００Ａの各部を制御する。
【００４１】
ステップＳ３０でフィードフォワード制御部１６は、フィードバック制御部１４から出力される感光体ドラム２０の例えば１回転分のＰＷＭ指令値と制御部１０から供給される速度指令値とを取得し、取得したこれらのＰＷＭ指令値および速度指令値に基づいてドラムモータ１８１の負荷トルクを算出する。
【００４２】
ステップＳ４０で制御部１０は、画像形成動作時において処理動作が紙間であるか否かを判別する。制御部１０は、画像形成装置１００Ａの処理動作が紙間であると判別した場合にはステップＳ５０に進む。一方、処理動作が紙間でないと判別した場合には、ドラムモータ１８１の負荷トルクの変更制御を行うタイミングではないとしてステップＳ１０に戻る。
【００４３】
ステップＳ５０でフィードフォワード制御部１６の閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたモータ駆動部１８０の負荷トルクが予め設定された閾値の範囲内であるか否かを判別する。閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定された閾値の範囲内であると判別した場合には、検出した負荷トルクが正常の範囲内であるとして、負荷トルク変更制御処理を終了して通常の画像形成処理に移行する。一方、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定された閾値の範囲内でないと判別した場合には、検出した負荷トルクが正常の範囲内でないとしてステップＳ６０に進む。
【００４４】
ステップＳ６０でフィードフォワード制御部１６の閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクおよび線速から制御テーブル１６３を参照し、ドラムモータ１８１の負荷トルクが目標とする値となるような適正パラメータ（制御値）を取得する。例えば、ドラムモータ１８１の目標とする負荷トルクが３００ｍＡに設定されている場合には、図３に示したように、負荷トルク３００ｍＡ用の制御テーブル１６３を参照する。そして、画像形成時のドラムモータ１８１の実際の線速が２９９ｍｍ／ｓであり、トルク検出部１６０により検出された負荷電流が３３０ｍＡである場合には、ドラムモータ１８１の線速の最適値として２９８．５ｍｍ／ｓ（制御値）を制御テーブル１６３から読み出して取得する。
【００４５】
ステップＳ７０でフィードバック制御部１４は、フィードフォワード制御部１６から供給された制御値等に基づいて、ドラムモータ１８１の負荷トルクが最適となるＰＷＭ指令値を生成してモータ駆動部１８０に供給する。例えば、上述したように、制御テーブル１６３から取得したドラムモータ１８１の線速が２９８．５ｍｍ／ｓである場合、フィードバック制御部１４はドラムモータ１８１の線速を２９９ｍｍ／ｓから２９８．５ｍｍ／ｓに減速するように制御する。これにより、図４に示したように、ドラムモータ１８１の負荷がベルトモータ１８４に移動するので、ドラムモータ１８１の負荷トルクが適正値である３３０ｍＡに制御される。
【００４６】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、ドラムモータ１８１の線速の速度変更に応じて、ドラムモータ１８１とベルトモータ１８４との間で負荷を中間転写ベルト９０および感光体ドラム２０を介して移動させることができる。これにより、ドラムモータ１８１の線速を最適値に設定することで、ドラムモータ１８１の負荷トルクを適正範囲に調整することができる。従って、従来のように高価なブレーキ装置を必要とせずに負荷トルクの調整を行うことができるので、低コストかつ簡単な構成により、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行した際における感光体ドラム２０や中間転写ベルト９０の制御破錠を防止できる。その結果、不要なコストアップ、無駄な電力消費および駆動部の大型化を回避することができる。また、第１の実施の形態では、速度変更制御を紙間等の画像形成処理以外のタイミングにおいて行うので、ジョブの中断による生産性の低下を防止しつつ、フィードフォワード制御の制御破錠を回避することができる。
【００４７】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、制御テーブル１６３を用いずに、閾値判定の結果に基づいて速度変更制御を行う点において上記第１の実施の形態と異なっている。なお、その他の画像形成装置１００Ａの構成は上述した第１の実施の形態と同一であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４８】
［画像形成装置の構成例］
画像形成装置１００Ｂのフィードフォワード制御部１６は、図６に示すように、トルク検出部１６０と閾値設定部１６１と閾値判定部１６２とを有している。トルク検出部１６０は、フィードバック制御部１４から出力されるＰＷＭ指令値と制御部１０からの速度指令値とを取得し、取得したＰＷＭ指令値および速度指令値からドラムモータ１８１の負荷トルクを算出して閾値判定部１６２に供給する。
【００４９】
閾値設定部１６１は、操作部により入力された閾値に基づいて、ドラムモータ１８１の負荷トルクが適正か否かを判別する際に用いる第１の閾値Ｔh1および第２の閾値Ｔh2を設定する。ここで、第１の閾値Ｔh1とは負荷トルクがこの値より小さければドラムモータ１８１が回転不能となってしまう値であり、第２の閾値Ｔh2とは負荷トルクがこの値より大きければ過負荷状態となってしまう値である。
【００５０】
閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０から供給されたドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定されている第１の閾値Ｔh1より小さいか、第２の閾値Ｔh2より大きいか否かを判別する。閾値判定部１６２は、ドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定された閾値の範囲外であると判別した場合、ドラムモータ１８１の回転速度（線速）を所定単位で加速または減速させるための制御値をフィードバック制御部１４に供給する。
【００５１】
フィードバック制御部１４は、閾値判定部１６２から供給される制御値、制御部１０から供給される速度指令値およびドラムモータ１８１からフィードバックされるモータ回転速度に基づいて、モータ駆動部１８０の負荷トルクが適正範囲となるように駆動するためのＰＷＭ指令値を生成してモータ駆動部１８０に供給する。
【００５２】
［画像形成装置の動作例］
次に、第２の実施の形態に係る画像形成装置１００Ａの動作の一例について説明する。図７に示すステップＳ１００〜Ｓ１３０までの処理は、上記第１の実施の形態で説明した図５に示すステップＳ１０〜Ｓ４０までの処理と同様であるため、説明を簡略化する。ステップＳ１００でモータ制御部６０は、画像形成時に、フィードバック制御部１４によるフィードバック制御とフィードフォワード制御部１６によるフィードフォワード制御とを併用して実行する。
【００５３】
ステップＳ１１０で制御部１０は、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用した状態で、全ての色のドラムモータ１８１の回転速度が安定したと判別すると、画像データに基づいた画像形成を行うように画像形成装置１００Ａの各部を制御する。続けて、ステップＳ１２０でフィードフォワード制御部１６は、フィードバック制御部１４から出力される感光体ドラム２０の例えば１回転分のＰＷＭ指令値等を取得し、ＰＷＭ指令値の平均値からドラムモータ１８１の負荷トルクを算出する。
【００５４】
ステップＳ１３０で制御部１０は、画像形成動作時において画像形成装置１００Ａの処理動作が紙間であるか否かを判別する。制御部１０は、画像形成装置１００Ａの処理動作が紙間であると判別した場合にはステップＳ１４０に進む。一方、画像形成装置１００Ａの処理動作が紙間でないと判別した場合には、負荷トルク変更制御を行うタイミングではないため、ステップＳ１００に戻る。
【００５５】
ステップＳ１４０でフィードフォワード制御部１６の閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定された第１の閾値Ｔh1より小さいか否かを判別する。閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第１の閾値Ｔh1よりも小さいと判別した場合には、検出した負荷トルクが異常であるとしてステップＳ１５０に進む。一方、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第１の閾値Ｔh1よりも小さくないと判別した場合には、さらにステップＳ１６０に進む。
【００５６】
ステップＳ１５０でフィードバック制御部１４は、現在駆動しているドラムモータ１８１の線速に対して０．１％だけドラムモータ１８１の回転速度を加速させるような制御値を生成してフィードバック制御部１４に供給する。線速の加速変更単位を０．１％としたのは、分解能を荒くしないためである。そのため、０．１％でなくでも分解能が荒くならない範囲であれば適宜選定可能である。また、ドラムモータ１８１とベルトモータ１８４との線速差が±１％以下となるように、ドラムモータ１８１の回転速度の変更制御を行う。ドラムモータ１８１とベルトモータ１８４との線速差が±１％を越える場合には、画像形成に影響を与えてしまうからである。
【００５７】
速度変更が完了したら、再度ステップＳ１３０に戻り、画像形成装置１００Ａの処理動作が紙間であるか否かを再度判別する。そして、紙間であると判別した場合には、ステップＳ１５０で加速制御されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第１の閾値Ｔh1より小さいか否かを再び判別する。このような０．１％単位での変更制御処理をドラムモータ１８１の負荷トルクが第１の閾値Ｔh1より大きくなるまで繰り返して行う。
【００５８】
一方、ステップＳ１６０でフィードフォワード制御部１６の閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定された第２の閾値Ｔh2より大きいか否かを判別する。閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第２の閾値Ｔh2よりも大きいと判別した場合には、検出した負荷トルクが異常であるとしてステップＳ１７０に進む。一方、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第２の閾値Ｔh2よりも小さいと判別した場合には、負荷トルクが最適値の範囲内であるとして画像形成処理を続行する。
【００５９】
ステップＳ１７０でフィードバック制御部１４は、現在駆動しているドラムモータ１８１の線速に対して０．１％だけ、ドラムモータ１８１の回転速度を減速させるような制御値を生成してフィードバック制御部１４に供給する。線速の減速量を０．１％単位としたのは、分解能を荒くしないためである。速度変更が完了したら、再度ステップＳ１３０に戻り、画像形成装置１００Ａの処理動作が紙間であるか否かを再度判別する。そして、紙間であると判別した場合には、ステップＳ１７０で減速制御されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第２の閾値Ｔh2より大きいか否かを再び判別する。このような０．１％単位での変更制御処理をドラムモータ１８１の負荷トルクが第２の閾値Ｔh2より小さくなるまで繰り返して行う。
【００６０】
以上説明したように、第２の実施の形態によっても上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、ドラムモータ１８１の線速の速度変更に応じて、ドラムモータ１８１とベルトモータ１８４との間で負荷を中間転写ベルト９０および感光体ドラム２０を介して移動させることができる。これにより、ドラムモータ１８１の線速を最適値に設定することで、ドラムモータ１８１の負荷トルクを適正範囲に調整することができる。従って、従来のように高価なブレーキ装置を必要とせずに負荷トルクの調整を行うことができるので、低コストかつ簡単な構成により、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を実行した際における感光体ドラム２０や中間転写ベルト９０の制御破錠を防止できる。また、テーブル等を用いないため、メモリ容量の削減を図ることができる。
【００６１】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、ベルトモータ１８４側の回転速度（線速）を変更制御する点において、ドラムモータ１８１側の回転速度（線速）を制御する第１および第２の実施の形態とは異なっている。なお、その他の画像形成装置１００Ｂの構成は上述した第１および第２の実施の形態で説明した画像形成装置１００Ａと同一であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６２】
［画像形成装置の動作例（閾値判定による速度変更制御）］
次に、第３の実施の形態に係る画像形成装置１００Ｂの動作の一例について説明する。本例では、ベルトモータ１８４の速度変更制御を画像形成動作時の紙間において行う場合について説明する。図８に示すように、まず、ステップＳ２００でモータ制御部６０は、画像形成時に、フィードバック制御部１４によるフィードバック制御とフィードフォワード制御部１６によるフィードフォワード制御とを併用して実行する。
【００６３】
ステップＳ２１０で制御部１０は、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを実行している状態で、全ての色のドラムモータ１８１の回転速度が安定したと判別すると、画像データに基づいた画像形成を行うように画像形成装置１００Ｂの各部を制御する。続けて、ステップＳ２２０でフィードフォワード制御部１６は、フィードバック制御部１４から出力される感光体ドラム２０の例えば１回転分のＰＷＭ指令値等を取得してドラムモータ１８１の負荷トルクを算出する。
【００６４】
ステップＳ２３０で制御部１０は、画像形成動作時において画像形成装置１００Ｂの処理動作が紙間であるか否かを判別する。制御部１０は、画像形成装置１００Ｂの処理動作が紙間であると判別した場合にはステップＳ２４０に進む。一方、画像形成装置１００Ｂの処理動作が紙間でないと判別した場合には、ドラムモータ１８１の負荷トルク変更制御を行うタイミングではないため、ステップＳ２００に戻り、通常の制御を継続して実行する。
【００６５】
ステップＳ２４０でフィードフォワード制御部１６の閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定された第３の閾値Ｔh3より小さいか否かを判別する。閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第３の閾値Ｔh3よりも小さいと判別した場合には、検出したドラムモータ１８１の負荷トルクが異常であるとしてステップＳ２５０に進む。一方、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第３の閾値Ｔh3よりも小さくないと判別した場合にはステップＳ２６０に進む。
【００６６】
ステップＳ２５０でフィードバック制御部１４は、現在駆動しているベルトモータ１８４の線速に対して０．１％だけ、ベルトモータ１８４の回転速度を減速させるような制御値を生成してフィードバック制御部１４を介して制御部１０に供給する。ここで、ベルトモータ１８４の回転速度の減速単位を０．１％としたのは、効率的かつ高精度に速度変更制御を行うためである。また、ベルトモータ１８４とドラムモータ１８１との線速差が±０．３％以下となるように、ベルトモータ１８４の回転速度を制御する。ベルトモータ１８４とドラムモータ１８１の線速差が±０．３％を越える場合には、画像形成に影響を与えてしまうからである。特に、ベルトモータ１８４は中間転写ベルト９０を回転駆動するものであって画像形成に大きな影響を与えるものであるため、ドラムモータ１８１の速度変更制御を行う場合よりも線速差が小さくなるようにする。
【００６７】
速度変更が完了したら、再度ステップＳ２３０に戻り、画像形成装置１００Ｂの処理動作が紙間であるか否かを再度判別する。そして、紙間であると判別した場合には、ステップＳ２５０で減速制御されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第３の閾値Ｔh3より小さいか否かを再び判別する。このような０．１％単位での速度変更制御をドラムモータ１８１の負荷トルクが第３の閾値Ｔh3より大きくなるまで繰り返して行う。
【００６８】
制御部１０では、フィードバック制御部１４から供給されるＰＷＭ指令値をベルト部１８Ｂのモータ駆動部１８３に供給する。ベルトモータ１８４は、モータ駆動部１８３から供給されるＰＷＭ信号に基づいて、現在の線速に対して０．１％だけ減速して回転する。これにより、ベルトモータ１８４の負荷が、中間転写ベルト９０および感光体ドラム２０を介してドラムモータ１８１に移動するので、ドラムモータ１８１の負荷トルクを適正範囲に調整できる。
【００６９】
一方、ステップＳ２６０でフィードフォワード制御部１６の閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが予め設定された第４の閾値Ｔh4より大きいか否かを判別する。閾値判定部１６２は、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第４の閾値Ｔh4よりも大きいと判別した場合には、検出した負荷トルクが異常であるとしてステップＳ２７０に進む。一方、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第４の閾値Ｔh4よりも大きくないと判別した場合には、ドラムモータ１８１の負荷トルクが最適値の範囲内であるとして画像形成処理を続行する。
【００７０】
ステップＳ２７０でフィードバック制御部１４は、現在駆動しているベルトモータ１８４の線速に対して０．１％だけ、ベルトモータ１８４の回転速度を加速させるような制御値を生成してフィードバック制御部１４を介して制御部１０に供給する。ここで、ベルトモータ１８４の回転速度の加速単位を０．１％とする理由、および、ベルトモータ１８４とドラムモータ１８１との線速差を０．３％以下とする理由は、上述した説明と同様であるため省略する。速度変更が完了したら、再度ステップＳ２３０に戻り、画像形成装置１００Ｂの処理動作が紙間であるか否かを再度判別する。そして、紙間であると判別した場合には、ステップＳ２７０で加速制御されたドラムモータ１８１の負荷トルクが第４の閾値Ｔh4より大きいか否かを再び判別し、このような０．１％単位での速度変更制御をドラムモータ１８１の負荷トルクが第４の閾値Ｔh4より小さくなるまで繰り返して行う。
【００７１】
制御部１０では、フィードバック制御部１４から供給されるＰＷＭ指令値をベルト部１８Ｂのモータ駆動部１８３に供給する。ベルトモータ１８４は、モータ駆動部１８３から供給されるＰＷＭ信号に基づいて、現在の線速に対して０．１％だけ加速して回転する。これにより、ベルトモータ１８４の負荷が、中間転写ベルト９０および感光体ドラム２０を介してドラムモータ１８１に移動するので、ドラムモータ１８１の負荷トルクを適正範囲に調整できる。
【００７２】
［画像形成装置の動作例（制御テーブルによる速度変更制御）］
次に、制御テーブルを用いた速度変更制御について説明する。第２の実施の形態で用いられる制御テーブルと上記第１の実施の形態で説明した制御テーブル１６３との異なる点は、列方向と行方向の重なる位置に、ドラムモータ１８１の変更線速ではなくベルトモータ１８４の変更線速が配置されている点である。本実施の形態では、このベルトモータ１８４の変更線速に変更制御することにより、ドラムモータ１８１の負荷トルクを適正範囲に調整する。
【００７３】
本例の制御テーブルを用いて速度変更制御を行う場合には、例えば、ユーザにより設定されたドラムモータ１８１の線速（回転速度）を制御部１０から取得すると共に、トルク検出部１６０により検出されたドラムモータ１８１の負荷トルク（負荷電流）を取得する。続けて、取得したドラムモータ１８１の線速と負荷トルクとから制御テーブルを参照し、ドラムモータ１８１が適正負荷となるようなベルトモータ１８４の変更線速を読み出して取得する。フィードフォワード制御部１６は、ベルトモータ１８４の変更線速に基づく制御値をフィードバック制御部１４に供給する。制御部１０では、フィードバック制御部１４から供給されたＰＷＭ指令値をベルト部１８Ｂのモータ駆動部１８３に供給する。ベルトモータ１８４は、モータ駆動部１８３から供給されるＰＷＭ信号に基づいて回転速度を変更して回転する。これにより、ベルトモータ１８４の負荷が、中間転写ベルト９０および感光体ドラム２０を介してドラムモータ１８１に移動するので、ドラムモータ１８１の負荷トルクを適正範囲に調整できる。
【００７４】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。上記実施の形態では、負荷トルクの変更制御を紙間で行っていたが、これに限定されることはない。ジョブを中断させなければ、どのタイミングでも適用できる。また、上記実施の形態では、ドラムモータ１８１側またはベルトモータ１８４側の何れか一方の速度変更制御を行っていたが、ドラムモータ１８１とベルトモータ１８４の双方を同時に速度変更制御を行うこともできる。
【符号の説明】
【００７５】
１０・・・制御部、１２・・・モード制御部、１４・・・フィードバック制御部、１６・・・フィードフォワード制御部、１８・・・画像形成部、２０・・・感光体ドラム、６０・・・モータ制御部、９０・・・中間転写ベルト、１６０・・・トルク検出部、１６１・・・閾値設定部、１６２・・・閾値判定部、１６３・・・制御テーブル、１８１・・・ドラムモータ、１８４・・・ベルトモータ、１００Ａ，１００Ｂ・・・画像形成装置、Ｔh1・・・第１の閾値、Ｔh2・・・第２の閾値、Ｔh3・・・第３の閾値、Ｔh4・・・第４の閾値
【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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