(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材に対して接近又は離間可能な第２の部材を有した押し当て部と、
前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう方向の力を前記押し当て部に作用させる弾性部材と、
前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう又は前記第１の部材から離れる方向の力を前記押し当て部に作用させるアクチュエータと、
前記押し当て部の速度を含むパラメータを取得可能な取得部と、
前記パラメータに基づき前記アクチュエータをフィードバック制御する制御部と、
を具備することを特徴とする押し当て装置。
【請求項２】
第１の部材に対して接近又は離間可能な第２の部材を有した押し当て部と、
前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう方向の力を前記押し当て部に作用させる弾性部材と、
電気によって駆動するものであって、前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう又は前記第１の部材から離れる方向の力を前記押し当て部に作用させるアクチュエータと、
前記アクチュエータに流れる電流を取得することで、前記アクチュエータが前記押し当て部に作用させる力を含むパラメータを取得可能な取得部と、
前記パラメータに基づき前記アクチュエータに流れる電流をフィードバック制御する制御部と、
を具備することを特徴とする押し当て装置。
【請求項３】
前記押し当て部は、前記第２の部材と前記弾性部材と前記アクチュエータとが取り付けられ、支点を中心に揺動することで前記第２の部材を前記第１の部材に対して接近又は離間させる揺動部を有し、
前記アクチュエータが前記揺動部に取り付けられた位置と前記揺動部の支点との間の距離は、前記第２の部材が前記揺動部に取り付けられた位置と前記揺動部の支点との間の距離よりも長い、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の押し当て装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、前記揺動部の端部に取り付けられた回転型アクチュエータであり、トルクを前記揺動部に伝達することによって前記第２の部材が前記第１の部材に向かう又は前記第１の部材から離れる方向の力を前記押し当て部に作用させる、ことを特徴とする請求項３に記載の押し当て装置。
【請求項５】
前記取得部は、前記押し当て部の位置を含む前記パラメータを取得する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の押し当て装置。
【請求項６】
前記取得部は、前記押し当て部の速度を含む前記パラメータを取得し、
前記制御部は、前記押し当て部の速度を含む前記パラメータに基づき前記アクチュエータをフィードバック制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の押し当て装置。
【請求項７】
前記第２の部材を前記第１の部材から接近又は離間させるための前記アクチュエータを制御するための目標位置を、第１の目標位置から第２の目標位置に変更するとき、第１の目標位置と第２の目標位置の間を時系列に繋ぎ、フィードバック制御部の新たな目標位置である軌道目標位置を生成する軌道生成部を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の押し当て装置。
【請求項８】
前記軌道生成部は、数値演算フィルタであることを特徴とする請求項７に記載の押し当て装置。
【請求項９】
画像が形成される中間転写体を有する前記第１の部材と、
請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の押し当て装置と、
を具備し、
前記第２の部材は、当該第２の部材と前記第１の部材との間に配置された用紙に押し当てられ、当該用紙に前記第１の部材に形成された前記画像を転写する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記用紙の厚さを取得する用紙情報取得部をさらに具備し、
前記制御部は、前記用紙の厚さに基づき、前記アクチュエータを制御することで前記第２の部材を前記第１の部材から接近又は離間させることが可能である、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
第１の部材に対して接近又は離間可能な第２の部材を有した押し当て部と、
前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう方向の力を前記押し当て部に作用させる弾性部材と、
前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう又は前記第１の部材から離れる方向の力を前記押し当て部に作用させるアクチュエータと、
を備える押し当て装置の制御方法であって、
前記押し当て部の速度を含むパラメータを取得する工程と、
前記パラメータに基づき前記アクチュエータをフィードバック制御する工程と、
を含むことを特徴とする押し当て装置の制御方法。
【請求項１２】
第１の部材に対して接近又は離間可能な第２の部材を有した押し当て部と、
前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう方向の力を前記押し当て部に作用させる弾性部材と、
電気によって駆動するものであって、前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう又は前記第１の部材から離れる方向の力を前記押し当て部に作用させるアクチュエータと、
を備える押し当て装置の制御方法であって、
前記アクチュエータに流れる電流を取得することで、前記アクチュエータが前記押し当て部に作用させる力を含むパラメータを取得する工程と、
前記パラメータに基づき前記アクチュエータに流れる電流をフィードバック制御する工程と、
を含むことを特徴とする押し当て装置の制御方法。
【請求項１３】
第１の部材に対して接近又は離間可能な第２の部材を有した押し当て部と、
前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう方向の力を前記押し当て部に作用させる弾性部材と、
前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう又は前記第１の部材から離れる方向の力を前記押し当て部に作用させるアクチュエータと、
を備えるコンピュータに、
前記押し当て部の速度を含むパラメータを取得するステップと、
前記パラメータに基づき前記アクチュエータをフィードバック制御するステップと、
を実行させるためのプログラム。
【請求項１４】
第１の部材に対して接近又は離間可能な第２の部材を有した押し当て部と、
前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう方向の力を前記押し当て部に作用させる弾性部材と、
電気によって駆動するものであって、前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう又は前記第１の部材から離れる方向の力を前記押し当て部に作用させるアクチュエータと、
を備えるコンピュータに、
前記アクチュエータに流れる電流を取得することで、前記アクチュエータが前記押し当て部に作用させる力を含むパラメータを取得するステップと、
前記パラメータに基づき前記アクチュエータに流れる電流をフィードバック制御するステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押し当て装置、画像形成装置、押し当て装置の制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、光書き込みによって静電潜像を感光体上に形成し、これを現像してトナー像を得る。このトナー像が用紙に転写され、熱や圧力などによって用紙に定着されることによって、用紙上に画像が形成される。
【０００３】
また、フルカラーの画像形成装置において、トナー画像を中間転写体に転写し、この転写されたトナー画像を中間転写体から用紙に転写する技術が知られている。例えば、カラートナー画像が、一旦中間転写ベルト及び中間転写ドラムのような中間転写体に転写（一次転写）される。中間転写体上に複数色のカラートナー画像が重ねられた後、中間転写体から用紙にカラートナー像が転写（二次転写）される。その後、用紙上のカラートナー像が定着させられることで、フルカラー画像が得られる。
【０００４】
このような中間転写体を用いる画像形成装置において、中間転写体に速度変動が生じると、一次転写の際のカラートナー像の重ね位置にズレが生じる。当該カラートナー像の重ね位置のズレは、色むらやスジ画像を生じさせるおそれがあり、画像品質の低下を招く。
【０００５】
中間転写体の速度変動を抑制するために、従来、軸やモータの機械加工精度を向上させたり、高精度なギヤを使用したりすることで回転偏心を抑えることが行われる。また、制御系において、回転検出系のロータリエンコーダの取り付け偏心を抑えるために二つのセンサを使用したり、制御回路をハイゲイン化して検出感度を向上したりすることで、回転変動の抑制が図られる。これらの対策は、周期性を持った定常外乱による中間転写体の速度変動を効果的に抑制できる。
【０００６】
一方、中間転写体の速度変動は、二次転写が行われる中間転写体とローラとの間のニップに、用紙が突入することによっても生じ得る。例えば、ニップに用紙が入り込むとき、ローラの負荷が増加または低下し、中間転写体の搬送速度が一時的に遅くまたは低下する。すなわち、中間転写体の速度変動が生じる。
【０００７】
上記の用紙突入は、非定常で過渡的な外乱であり、ブロードな周波数特性を有する。上述の対策は、このような非定常外乱によって生ずる中間転写体の速度変動を効果的に抑制することが困難である。
【０００８】
また、用紙突入による外乱は、中間転写体の速度変動を生じさせるだけでなく、筐体を介して光書き込み部や一次転写部を振動させるおそれがある。このような振動は、画像品質を低下させる原因になる。
【０００９】
特許文献１では、用紙通過による中間転写ベルトの負荷変動及び速度変動を抑制するために、中間転写ベルトを挟持する負荷対向ローラが設けられる。当該負荷対向ローラに予め回転負荷が与えられることで、用紙通過時に限らず負荷変動の影響が低減される。負荷対向ローラは、摺接部材により回転負荷を与えられ、バネによって中間転写ベルトに圧接される。
【００１０】
特許文献２では、加圧ローラがヒートローラとの間で記録媒体を挟持し、当該加圧ローラに印加されるバネの加圧力をアクチュエータが制御する。当該アクチュエータは、加圧ローラ及びバネを保持する保持部材と、ヒートローラと、の間の距離を調節することで、バネの加圧力を変換する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１では、カムによってローラの位置が制御されるが、バネによるローラの圧接力は制御されない。このため、例えば、用紙の形状及び厚さのばらつきによって、中間転写ベルトに急激に力が加わる可能性がある。
【００１２】
特許文献２では、アクチュエータによって保持部材の位置が調節されるが、アクチュエータはヒートローラの加圧力を直接的に制御しない。このため、ヒートローラの加圧力の調整はバネの可動範囲に留まる。さらに、ヒートローラの加圧力の制御についての応答性を向上させることが難しい。
【００１３】
本発明は、対象物に接近又は離間可能な部分に作用する力を高精度に且つ応答性良く設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、押し当て部と、弾性部材と、アクチュエータと、取得部と、制御部と、を備える押し当て装置である。前記押し当て部は、第１の部材に対して接近又は離間可能な第２の部材を有する。前記弾性部材は、前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう方向の力を前記押し当て部に作用させる。前記アクチュエータは、前記押し当て部に取り付けられ、前記第２の部材が前記第１の部材に向かう又は前記第１の部材から離れる方向の力を前記押し当て部に作用させる。前記取得部は、前記押し当て部の速度を含むパラメータを取得可能である。前記制御部は、前記パラメータに基づき前記アクチュエータをフィードバック制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、対象物に接近又は離間可能な部分に作用する力を高精度に且つ応答性良く設定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置の構造の例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態のベルト機構を含む画像形成装置の一部を示す斜視図である。
【図３】図３は、第１の実施形態のベルト駆動制御部の一例の構成を示すブロック線図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の押し当て装置を含む画像形成装置の一部を示す側面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の押し当て制御部の一例の構成を示すブロック線図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の押し当て装置の動作の一例を示す側面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態における、転写紙にトナー画像を転写する画像形成装置の一部を示す側面図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る押し当て装置を含む画像形成装置の一部を示す側面図である。
【図９】図９は、第２の実施形態の押し当て装置の第１の変形例を含む、画像形成装置の一部を示す側面図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態の押し当て装置の第２の変形例を含む、画像形成装置の一部を示す側面図である。
【図１１】図１１は、第３の実施形態に係る押し当て装置を含む画像形成装置の一部を示す側面図である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態に係る張力調整装置を示す側面図である。
【図１３】図１３は、各実施形態におけるフィードバック制御演算を行うための構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、押し当て制御部の他の構成例（その１）を示すブロック線図である。
【図１５】図１５は、押し当て制御部の他の構成例（その２）を示すブロック線図である。
【図１６】図１６は、押し当て制御部の他の構成例（その３）を示すブロック線図である。
【図１７】図１７は、離間位置から当接位置へと動作させる例を示すデータテーブルである。
【図１８】図１８は、軌道生成部によって時系列に変化する軌道目標位置を使用した場合と、軌道生成部を使用せずに目標位置をステップ的に変化させたときの制御対象の機構部の応答結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、画像形成装置及び押し当て装置の制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。
【００１８】
以下では、各実施形態に係る押し当て装置を、画像形成装置の一例であるカラー画像を形成する複写機に適用した例について説明する。しかし、押し当て装置は、他の装置にも適用可能であり、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のような外部コントローラから画像データを受け取り、画像を形成するプリント機器にも適用され得る。また、押し当て装置は、例えば、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、及び、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能及びファクシミリ機能のうち少なくとも二つの機能を有する複合機のような画像形成装置にも適用され得る。
【００１９】
各実施形態に係る押し当て装置は、弾性部材及びアクチュエータによって部材を対象物に向かって押し付ける構造を有していれば、他の種類の装置にも適用可能なものである。押し当て装置は、例えば、感光体、用紙搬送ローラ、熱定着ローラ、インクジェット方式のプリンタ、及び複写機の用紙搬送ローラ等にも適用され得る。
【００２０】
図１は、第１の実施形態に係る、タンデムカラーの電子写真方式の画像形成装置１０の構造の例を概略的に示す図である。図１に示すように、画像形成装置１０は、スキャナユニット１１と、中間転写ベルト１２と、駆動ローラ１３と、二つの従動ローラ１４と、斥力ローラ１５と、四つの感光体ユニット１６と、モータ１７と、減速機構１８と、ベルトエンコーダセンサ１９と、給紙ユニット２１と、給紙ローラ２２と、紙搬送ローラ２３と、二つのレジストローラ２４と、二次転写ローラ２５と、定着ユニット２６と、排紙ユニット２７と、を有する。中間転写ベルト１２は、第１の部材及び中間転写体の一例である。二次転写ローラ２５は、第２の部材の一例である。
【００２１】
スキャナユニット１１は、原稿台の上面に載置された原稿の画像を読み取る。中間転写ベルト１２は、駆動ローラ１３、従動ローラ１４、及び斥力ローラ１５に架け渡される。中間転写ベルト１２と、駆動ローラ１３と、従動ローラ１４と、斥力ローラ１５とを含む機構を、ベルト機構３０と称する。
【００２２】
四つの感光体ユニット１６は、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の四色に対応する。感光体ユニット１６は、潜像担持体としてのドラム状の感光体ドラム及び感光体クリーニングローラのような種々の部品を、それぞれ有する。
【００２３】
感光体ユニット１６は、画像形成媒体である中間転写ベルト１２にＹＣＭＫ各色のトナー画像を重ね、フルカラー画像を形成する。なお、感光体ユニット１６はこれに限らず、例えば、ＹＣＭ各色に対応する三つの感光体ユニット１６が画像形成装置１０に設けられても良い。
【００２４】
駆動ローラ１３は、中間転写ベルト１２を駆動する。モータ１７は、減速機構１８を介して、駆動ローラ１３を駆動する。減速機構１８は、歯数が異なる歯車１８ａ，１８ｂを有する。歯車１８ａ，１８ｂは、互いに噛み合い、モータ１７の回転を減速させて駆動ローラ１３に伝達する。
【００２５】
ベルトエンコーダセンサ１９は、中間転写ベルト１２の表面速度を計測するためのエンコーダである。ベルトエンコーダセンサ１９は、中間転写ベルト１２上に形成されたスケールを検出してパルス出力を生成する。
【００２６】
給紙ユニット２１は、複数の転写紙Ｓを積層して収容する。転写紙Ｓは、用紙の一例である。給紙ローラ２２は、転写紙Ｓを給紙ユニット２１から、図１に二点鎖線で示される搬送経路へ送り出す。紙搬送ローラ２３は、当該搬送経路に配置され、給紙ローラ２２から送り出された転写紙Ｓをレジストローラ２４まで搬送する。レジストローラ２４は、転写紙Ｓのスキュー補正及び転写紙Ｓの搬送などを行う。
【００２７】
二次転写ローラ２５は、斥力ローラ１５に対向して配置される。斥力ローラ１５は、中間転写ベルト１２と二次転写ローラ２５との間のニップを形成及び維持する。二次転写ローラ２５は、感光体ユニット１６によって中間転写ベルト１２に形成されたＹＣＭＫ各色のトナー画像を、当該ニップを通過する転写紙Ｓに転写する。
【００２８】
二次転写ローラ２５は、自由に回転可能であり、例えば搬送される中間転写ベルト１２又は転写紙Ｓに当接することで回転する。なお、画像形成装置１０は、二次転写ローラ２５を回転駆動させる機構を有しても良い。
【００２９】
定着ユニット２６は、二次転写ローラ２５によって転写されたトナー画像を、加熱及び加圧によって転写紙Ｓ上に定着させる。排紙ユニット２７に、トナー画像が転写及び定着された転写紙Ｓが排出される。
【００３０】
上述の構成において、中間転写ベルト１２の表面速度に速度変動が生じると、ＹＣＭＫ各色のトナー画像の重ね合わせ位置のズレや、トナー画像の伸び縮みが生じる可能性がある。これにより、バンディングと呼ばれる色ずれや色の濃淡のような画像の不具合が生じるおそれがある。
【００３１】
中間転写ベルト１２の表面速度を変化させる原因として、摩擦負荷、駆動ローラ１３や歯車１８ａ，１８ｂのような回転体の偏心及び負荷変動、中間転写ベルト１２の厚み変動、回転体の回転位置を検出するロータリエンコーダの取り付け偏心、減速機構１８の取り付け偏心や負荷変動、モータ１７の回転ムラ、転写紙Ｓのニップへの突入、及びクラッチのオン／オフによるトルク変動などが考えられる。
【００３２】
上記中間転写ベルト１２の速度変動の複数の原因は、外乱として考えられる。摩擦負荷による中間転写ベルト１２の速度変動は、定常的又は非常に低い周波数成分である。このため、当該速度変動は、フィードバック制御によって抑制可能である。中間転写ベルト１２の厚み変動による速度変動も、他の回転体の偏心などによる速度変動よりも低い周波数成分である。このため、当該速度変動は、中間転写ベルト１２の表面速度に基づくフィードバック制御により抑制可能である。
【００３３】
一方、回転体の変動成分の中でも、減速機構１８の偏心やモータ１７の回転ムラは、回転体と中間転写ベルト１２の剛性や、駆動ローラ１３と減速機構１８との連結部の剛性によって生じる機械共振周波数（以下、ベルト機構３０の機械共振周波数と称する）に近い周波数となる。そのため、単純に中間転写ベルト１２の表面速度をフィードバックする制御系では、ベルト機構３０の機械共振周波数以下の応答周波数の制御系となる。その結果、ゲイン不足により外乱が十分抑制されず、所望の要求仕様の達成が困難となる。
【００３４】
そこで、減速後の駆動軸の回転速度をフィードバックするマイナーループと、ベルトの表面速度をフィードバックするメジャーループとからなる二重ループのフィードバック制御系が提案されている。駆動軸の回転速度は、例えば、当該駆動軸に取り付けられたロータリエンコーダから得られる。ベルトの表面速度は、例えば、ベルト表面上のエンコーダパターンから得られる。
【００３５】
特開２００９−２２２１１２号公報には、この二重ループのフィードバック制御系において、さらに、マイナーループに所望の周波数のゲインを増幅させる手段を設けたベルト駆動制御装置が提案されている。当該構造により、減速機構の偏心やモータの回転ムラによる周波数成分が抑えられる。
【００３６】
以下、図２及び図３を用いて、画像形成装置１０についてより詳細に説明する。図２は、第１の実施形態のベルト機構３０を含む画像形成装置１０の一部を概略的に示す斜視図である。
【００３７】
減速機構１８の歯車１８ａは、モータ１７の軸に形成される。減速機構１８の歯車１８ｂは、歯車１８ａの回転を減速させて駆動ローラ１３に伝達する減速歯車である。図２の例では、歯車１８ａ，１８ｂによって減速機構１８が構成される。
【００３８】
減速機構１８において、入力側の歯車（歯車１８ａ）は、モータ１７の軸に取り付けられた構成でも良い。また、図２の例では減速機構１８が二つの歯車１８ａ，１８ｂを有するが、減速機構１８はこの例に限定されない。例えば、減速機構１８は、三つ以上の歯車を有しても良く、遊星歯車機構であっても良い。
【００３９】
減速機構１８の出力軸（図２の例では、歯車１８ｂ）に、ロータリエンコーダのコードホイール３３が取り付けられる。当該コードホイール３３に対向して、二つの駆動軸エンコーダセンサ３５，３６が配置される。
【００４０】
駆動軸エンコーダセンサ３５，３６は、コードホイール３３のスリットを読み取る。駆動軸エンコーダセンサ３５，３６は、コードホイール３３に対して位相が１８０度異なる位置に配置される。駆動軸エンコーダセンサ３５，３６の出力の平均値を使用することによって、コードホイール３３の偏心成分が補正される。
【００４１】
駆動軸エンコーダセンサ３５，３６は、コードホイール３３の動きを検出して二値化信号であるエンコーダパルスを出力する。駆動軸エンコーダセンサ３５，３６の出力は、９０度位相の異なる二相の二値化信号でも良いし、単相アナログ信号や二相アナログ信号でも良い。
【００４２】
以下の説明では、二つの駆動軸エンコーダセンサ３５，３６を使用した例を示す。しかし、コードホイール３３の偏心成分を中間転写ベルト１２の表面速度のフィードバックで抑制することも可能である。この場合、駆動軸エンコーダセンサ３５，３６のうち何れか一方のみが用いられても良い。
【００４３】
ベルト機構３０において、駆動ローラ１３は、減速機構１８の出力軸である歯車１８ｂの回転軸により駆動される。減速機構１８の出力軸と駆動ローラ１３の軸は、一体に形成されていても良いが、整備性のために例えば継ぎ手機構で連結されていても良い。
【００４４】
中間転写ベルト１２は、駆動ローラ１３と、従動ローラ１４と、斥力ローラ１５とに支持される。駆動ローラ１３は、中間転写ベルト１２を駆動する。従動ローラ１４は、中間転写ベルト１２の張力調整機構を有する。斥力ローラ１５は、中間転写ベルト１２上に作像されたトナー画像を転写紙Ｓに転写する転写軸の機能を有する。
【００４５】
中間転写ベルト１２の表面にはエンコーダパターン３８が設けられる。ベルトエンコーダセンサ１９がこのエンコーダパターン３８を読み取ることによって、中間転写ベルト１２の表面速度（ベルト表面速度）が検出される。すなわち、ベルトエンコーダセンサ１９は、読み取ったエンコーダパターン３８に従い二値化出力であるエンコーダパルスを出力する。
【００４６】
エンコーダパターン３８は、中間転写ベルト１２の裏面に設けられても良い。また、図２の例では、ベルトエンコーダセンサ１９が、二つの従動ローラ１４の間に設けられる。しかし、これは一例であって、ベルト表面速度を正しく測定するために、他の中間転写ベルト１２が平坦な部分にベルトエンコーダセンサ１９が配置されても良い。例えば、ベルトエンコーダセンサ１９は、駆動ローラ１３と従動ローラ１４との間や、駆動ローラ１３と斥力ローラ１５との間に配置されても良い。
【００４７】
例えば各ローラの回転軸上にベルトエンコーダセンサ１９が配置されると、ベルトエンコーダセンサ１９の出力に回転軸の曲率の影響が現れる。この場合、製造上及び環境変化による中間転写ベルト１２の厚み変動によって、エンコーダパターン３８の間隔が変化し、ベルトエンコーダセンサ１９によって検出されるベルト表面速度が不正確になる可能性がある。そのため、ベルトエンコーダセンサ１９は、各ローラなどの回転軸上を避けて配置される。
【００４８】
エンコーダパターン３８は、種々の方法で設けられる。例えば、シート状のエンコーダパターン３８が中間転写ベルト１２に貼り付けられても良いし、中間転写ベルト１２上に直接的にエンコーダパターン３８が加工されても良い。中間転写ベルト１２の製造工程で、中間転写ベルト１２と一体的にエンコーダパターン３８が形成されても良い。
【００４９】
ベルトエンコーダセンサ１９は、例えば、等間隔のスリットを備えた反射式の光学センサである。しかし、ベルトエンコーダセンサ１９は、エンコーダパターン３８から中間転写ベルト１２の表面位置を正確に検出できるセンサであれば良い。
【００５０】
ベルトエンコーダセンサ１９は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を撮像素子として用いたカメラを使用してエンコーダパターン３８を撮像し、撮像画像に対して画像処理を施すことで表面位置を検出するものでも良い。さらに、ベルトエンコーダセンサ１９は、ドップラー方式やベルト表面の凹凸から画像処理によって表面位置を検出できるセンサ方式のものであっても良い。この場合、エンコーダパターン３８が省略されても良い。
【００５１】
画像形成装置１０は、ベルト駆動制御部４０をさらに備える。駆動軸エンコーダセンサ３５，３６の出力、及びベルトエンコーダセンサ１９の出力は、ベルト駆動制御部４０に入力される。
【００５２】
ベルト駆動制御部４０は、駆動軸エンコーダセンサ３５，３６、及びベルトエンコーダセンサ１９の出力信号を使用して、駆動ローラ１３の回転速度とベルト表面速度とを演算する。ベルト駆動制御部４０は、この演算結果に基づき所定の制御演算を行い、モータ１７を所定の回転速度で駆動するための指令値を求める。指令値は、モータドライバ４６（図３に示す）に渡され、モータドライバ４６は、指令値に応じてモータ１７を駆動する。
【００５３】
モータ１７は、ブラシ付きモータでもブラシレスモータでも良い。モータドライバ４６の駆動回路は、モータ１７の形式に応じて決められる。モータドライバ４６は、電圧制御方式でも電流制御方式でも良い。電流制御方式のモータドライバ４６は、経時変化や環境変化に対してロバストである。モータドライバ４６への指令値の信号形式は、特に限定されず、例えば、アナログ値、デジタル値、又はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が用いられる。モータドライバ４６は、指令値に対して比例した出力が得られるものであれば良い。モータドライバ４６は、ＰＷＭ駆動でもリニア駆動でも良い。
【００５４】
ベルト駆動制御部４０で行われる制御演算は、アナログ値及びデジタル値のどちらを用いて行われても良い。例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのデジタル演算器を用いて制御演算を行うことが一般的に行われており、この場合、制御演算は、ソフトウェアで記述される。これに限らず、単純な制御演算や動作ロジックであって、パラメータ変更が無いのであればハードウェアロジックで制御演算が行われても良い。
【００５５】
図３は、第１の実施形態のベルト駆動制御部４０の一例の構成を示すブロック線図である。なお、図３は、説明のために、モータ１７、減速機構１８、ベルトエンコーダセンサ１９、ベルト機構３０、及び駆動軸エンコーダセンサ３５，３６についても示す。
【００５６】
図３に示すように、ベルト駆動制御部４０は、比較器４１，４２と、ベルト速度補償器４４と、駆動軸速度補償器４５と、モータドライバ４６と、駆動軸速度演算部４７と、ベルト速度演算部４８とを有する。
【００５７】
ベルト駆動制御部４０において、モータドライバ４６は、駆動軸速度補償器４５から出力された指令値に従いモータ１７を駆動し、モータ１７及び減速機構１８とベルト機構３０とを含む機構部を駆動する。なお、図３は、モータ１７及び減速機構１８と、二つの駆動軸エンコーダセンサ３５，３６と、をそれぞれ纏めて示す。
【００５８】
ベルト駆動制御部４０は、メジャーループとマイナーループとを有する二重ループにより、モータ１７の回転速度を制御する。メジャーループは、ベルト機構３０のベルトエンコーダセンサ１９の出力に基づきベルト表面速度をフィードバックする。マイナーループは、歯車１８ｂの駆動軸に取り付けられた駆動軸エンコーダセンサ３５，３６の出力に基づき、当該駆動軸の回転速度をフィードバックする。
【００５９】
予め設定された中間転写ベルト１２の目標速度（ベルト目標速度）が、比較器４１の一方の入力端に入力される。一方、ベルト速度演算部４８は、ベルト機構３０に設けられたベルトエンコーダセンサ１９の出力に基づき中間転写ベルト１２の速度（ベルト速度）を算出する。算出されたベルト速度は、比較器４１の他方の入力端に入力される。
【００６０】
比較器４１において、一方及び他方の入力端に入力された値が比較され、差分が出力される。より具体的には、比較器４１において、一方の入力端に入力されたベルト目標速度から、他方の入力端に入力されたベルト速度が減算されて、ベルト速度偏差が出力される。ベルト速度偏差は、ベルト速度補償器４４に入力される。
【００６１】
ベルト速度補償器４４は、ベルト速度偏差に基づき駆動軸目標速度を出力する。駆動軸目標速度は、中間転写ベルト１２のベルト表面速度を一定に制御するように駆動ローラ１３を駆動するための目標速度である。駆動軸目標速度は、比較器４２の一方の入力端に入力される。
【００６２】
駆動軸速度演算部４７は、駆動軸エンコーダセンサ３５，３６の出力に基づき歯車１８ｂの駆動軸の回転速度（駆動軸速度）を算出する。算出された駆動軸速度は、比較器４２の他方の入力端に入力される。
【００６３】
比較器４２において、一方及び他方の入力端に入力された値が比較され、差分が出力される。より具体的には、比較器４２において、被減算入力端に入力された駆動軸目標速度から、減算入力端に入力された駆動軸速度が減算されて、駆動軸速度偏差が出力される。
【００６４】
駆動軸速度補償器４５は、モータ１７の回転速度を指定するモータ指令値（指令値）を駆動軸速度偏差に基づき算出する。モータ指令値がモータドライバ４６に入力される。モータドライバ４６は、駆動軸速度補償器４５から入力された補正されたモータ指令値に従いモータ１７を駆動する。
【００６５】
例えば、モータドライバ４６は、補正されたモータ指令値に比例する電圧又は電流をモータ１７に流す。モータ１７の回転は、歯車１８ａ，１８ｂを介して駆動ローラ１３に伝達され、中間転写ベルト１２を含むベルト機構３０が駆動される。
【００６６】
なお、歯車１８ｂの駆動軸の回転速度は、ロータリエンコーダ（駆動軸エンコーダセンサ３５，３６）により検出され、ベルト表面速度はリニアエンコーダ（ベルトエンコーダセンサ１９）により検出される。このため、駆動軸の回転速度とベルト表面速度とでは単位系が異なる。
【００６７】
一般的にロータリエンコーダの検出出力は、角度で出力され、ラジアン（ｒａｄ）の単位系で表される。リニアエンコーダの検出出力は、長さで出力され、メートル（ｍ）の単位系で表される。駆動軸エンコーダセンサ３５，３６及びベルトエンコーダセンサ１９で求められた速度は、何れか一方の単位系に変換される。
【００６８】
駆動軸の回転速度をベルト表面速度に統一する場合は、速度の単位がメートル毎秒（ｍ／ｓ）となる。駆動軸速度演算部４７は、駆動軸速度の単位系を「ｍ／ｓ」に変換するための係数を含む。また、駆動軸速度補償器４５も「ｍ／ｓ」に合わせる係数を有する。
【００６９】
一方、ベルト表面速度を駆動軸速度に統一する場合は、速度の単位がラジアン毎秒（ｒａｄ／ｓ）となる。ベルト速度補償器４４は、駆動軸目標速度の単位系を「ｒａｄ／ｓ」に変換するための係数を有する。
【００７０】
また、内側にあり、ロータリエンコーダ（駆動軸エンコーダセンサ３５，３６）の値をフィードバックするマイナーループの応答周波数は、外側のリニアエンコーダ（ベルトエンコーダセンサ１９）の値をフィードバックするメジャーループの応答周波数に対して、十分に高い。一般的には、マイナーループの応答周波数の帯域は、メジャーループの応答周波数の帯域に比べて、５〜１０倍以上高い周波数帯域である。
【００７１】
図４は、第１の実施形態の押し当て装置６０を含む画像形成装置１０の一部を、部分的に切り欠いて概略的に示す側面図である。図４に示すように、画像形成装置１０は、押し当て装置６０をさらに有する。
【００７２】
押し当て装置６０は、押し当て部６１と、バネ６２と、アクチュエータ（モータ）６３と、エンコーダ６４と、カム６５とを有する。バネ６２は、弾性部材の一例である。エンコーダ６４は、取得部の一例である。
【００７３】
図２に示すように、押し当て部６１は、上述の二次転写ローラ２５と、二つの支持部材６７と、二つの梁部材６８とを有する。押し当て部６１は、斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２に対して二次転写ローラ２５が接近又は離間する方向（例えば上下方向）に移動可能である。押し当て部６１は、例えばレールによって移動方向を、例えば上下方向に制限されても良い。
【００７４】
二つの支持部材６７は、対向して配置される。二つの支持部材６７の間に、二次転写ローラ２５が配置される。二つの支持部材６７は、二次転写ローラ２５を回転可能に支持する。二つの梁部材６８は、例えば円柱状に形成され、一方の支持部材６７から他方の支持部材６７まで延びる。なお、押し当て部６１の構成はこれに限らない。
【００７５】
図４に示すように、バネ６２は、例えば圧縮バネである。バネ６２の一方の端部は、押し当て部６１の一方の梁部材６８に取り付けられる。バネ６２の他方の端部は、画像形成装置１０の例えば筐体に固定される。
【００７６】
バネ６２は、中間転写ベルト１２が架け渡された斥力ローラ１５に押し当て部６１の二次転写ローラ２５が向かう方向（図４における上方向）の力を、押し当て部６１に作用させる。言い換えると、バネ６２は、二次転写ローラ２５を斥力ローラ１５及び当該斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２に向かって押す。バネ６２が押し当て部６１に作用させる力は、バネ６２の伸縮量に比例する。
【００７７】
バネ６２は、押し当て部６１を支持し、押し当て部６１の重力補償を行う。さらに、バネ６２は、二次転写ローラ２５を斥力ローラ１５及び中間転写ベルト１２に向かって押すことで、二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間の転写圧を生じさせる。
【００７８】
アクチュエータ６３は、例えばボイスコイルモータを有する直動アクチュエータである。なお、アクチュエータ６３はこれに限らず、三相リニアモータのような力の制御が可能な他のアクチュエータであっても良い。
【００７９】
アクチュエータ６３の一方の端部は、押し当て部６１の他方の梁部材６８に取り付けられる。なお、バネ６２とアクチュエータ６３とが同じ梁部材６８に取り付けられても良い。アクチュエータ６３の他方の端部は、画像形成装置１０の例えば筐体に固定される。このように、バネ６２とアクチュエータ６３とが、押し当て部６１に並列に取り付けられる。
【００８０】
アクチュエータ６３は、流れる電流に応じ、第１の方向Ｄ１又は第２の方向Ｄ２の力を、押し当て部６１に作用させる。アクチュエータ６３が押し当て部６１に作用させる力の大きさは、アクチュエータ６３に流れる電流に比例する。
【００８１】
第１の方向Ｄ１は、中間転写ベルト１２が架け渡された斥力ローラ１５に押し当て部６１の二次転写ローラ２５が向かう方向（図４における上方向）である。すなわち、アクチュエータ６３は、二次転写ローラ２５を斥力ローラ１５及び当該斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２に向かって押す。
【００８２】
第２の方向Ｄ２は、中間転写ベルト１２が架け渡された斥力ローラ１５から二次転写ローラ２５が離れる方向（図４における下方向）である。すなわち、アクチュエータ６３は、二次転写ローラ２５を斥力ローラ１５及び当該斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２から遠ざかる方向に引っ張る。
【００８３】
アクチュエータ６３は、押し当て部６１に第１の方向Ｄ１又は第２の方向Ｄ２の力を作用させることで、二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間の転写圧を調整する。さらに、アクチュエータ６３は、押し当て部６１に力を作用させることで、押し当て部６１の振動を抑制したり、押し当て部６１を移動させたりすることができる。アクチュエータ６３の詳しい動作については、後述する。
【００８４】
エンコーダ６４は、例えばリニアエンコーダである。なお、エンコーダ６４は、渦電流型の変位計、静電容量変位計、フォーカスを利用した非接触型センサ、及び可変抵抗型の接触型のセンサのような他の装置であっても良い。
【００８５】
エンコーダ６４は、例えば、パターン６４ａと、センサ６４ｂとを有する。パターン６４ａは、押し当て部６１に設けられ、押し当て部６１とともに移動可能である。センサ６４ｂは、パターン６４ａに対向して配置され、パターン６４ａを検出して検出されたパターン６４ｂに応じた二値化出力であるエンコーダパルスを出力する。センサ６４ｂがパターン６４ａを読み取ることによって、押し当て部６１の位置（変位）が検出される。押し当て部６１の位置は、パラメータの一例である。エンコーダ６４は、例えば、押し当て部６１の上下方向の変位量を検出する。
【００８６】
カム６５は、例えば楕円形に形成される。なお、カム６５の形状はこれに限らない。カム６５は、押し当て部６１の支持部材６７の、上端部６７ａに対向して配置される。支持部材６７の上端部６７ａは、斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２に向く支持部材６７の端部である。なお、カム６５は、他の位置に配置されても良い。
【００８７】
カム６５は、モータのような駆動装置によって回転させられる。カム６５が回転することで、二次転写ローラ２５と、斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２との接離動作がなされる。
【００８８】
例えば、画像形成装置１０の非稼働時、カム６５は、カム６５の長軸側が支持部材６７に向かって延びる位置（図４に実線で示す位置）に配置される。このとき、カム６５は、支持部材６７の上端部６７ａに当接する。
【００８９】
支持部材６７がカム６５に当たることで、二次転写ローラ２５は、斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２から離間している。言い換えると、カム６５は、バネ６２によって押される押し当て部６１を、二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２から離間した位置に支持する。これにより、二次転写ローラ２５及び斥力ローラ１５が当接の圧力によって変形することが抑制される。
【００９０】
例えば印刷のため画像形成装置１０が稼働すると、カム６５が回転させられ、カム６５の中心軸と、支持部材６７に向くカムの外周との間の距離が短くなる。バネ６２が押し当て部６１を押すため、カム６５の回転に従って、押し当て部６１が上方に移動する。これにより、二次転写ローラ２５は、斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２に接近する。
【００９１】
さらにカム６５が回転すると、二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２に押し当てられる。カム６５は、さらに回転することで、支持部材６７の上端部６７ａから離間する。言い換えると、カム６５が押し当て部６１から外れる。
【００９２】
画像形成装置１０が稼働する間、カム６５は、カム６５の短軸側が支持部材６７に向かって延びる位置（図４に二点鎖線で示す位置）に配置される。カム６５が押し当て部６１から外れているため、バネ６２及びアクチュエータ６３が押し当て部６１を押し、二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間に転写圧が生じる。
【００９３】
二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間のニップを通る転写紙Ｓが、二次転写ローラ２５によって中間転写ベルト１２に押し付けられる。これにより、中間転写ベルト１２上にあるトナー画像が転写紙Ｓに転写される。さらに、バイアス電圧がかけられることで、帯電されたトナー画像が転写紙Ｓにより確実に転写される。
【００９４】
画像形成装置１０が非稼働状態に移行すると、カム６５が再度回転させられる。回転するカム６５は、再び支持部材６７の上端部６７ａに当たる。カム６５により押し当て部６１が押し下げられ、二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２から離間する。カム６５によって離間させられる二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間の最大距離は、画像形成装置１０に対応する転写紙Ｓの最大厚さよりも長い。
【００９５】
押し当て装置６０は、押し当て制御部７０をさらに有する。押し当て制御部７０は、制御部の一例である。押し当て制御部７０は、押し当て部６１の位置（変位）と、押し当て部６１の速度と、アクチュエータ６３に流れる電流と、に基づくアクチュエータ６３のフィードバック制御を行う。これにより、押し当て部６１の振動の抑制や、二次転写ローラ２５の転写圧及び押し当て部６１の位置の動的な制御がなされる。
【００９６】
例えば、押し当て制御部７０が押し当て部６１の位置に基づくアクチュエータ６３のフィードバック制御（位置制御）をすることにより、押し当て部６１の位置決めが行われる。当該位置制御により、二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間の距離（離間量）が調整される。
【００９７】
押し当て制御部７０が押し当て部６１の速度に基づくアクチュエータ６３のフィードバック制御（速度制御）をすることにより、押し当て部６１が目標値に対し滑らかに追従させるように動かされる。さらに、当該速度制御は、バネ６２によって支持される押し当て部６１で発生する固有振動（機械共振）の減衰性を向上させ、当該振動の収束を早める。
【００９８】
押し当て制御部７０がアクチュエータ６３に流れる電流に基づくアクチュエータ６３のフィードバック制御（電流制御）をすることにより、電流に比例するアクチュエータ６３の力が所望の値に制御される。アクチュエータ６３が押し当て部６１に作用させる力が制御されることで、二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２を押す力が任意の値に調整される。
【００９９】
図５は、第１の実施形態の押し当て制御部７０の一例の構成を示すブロック線図である。図５に示すように、押し当て制御部７０は、比較器７１，７２，７３と、位置補償器７４と、速度補償器７５と、電流補償器７６と、ドライバ７７と、速度変換器７８とを有する。速度変換器７８は、取得部の一例である。図５は、説明のため、アクチュエータ６３及びエンコーダ６４についても示す。
【０１００】
押し当て制御部７０において、ドライバ７７は、電流補償器７６から出力された電圧指令値に従い、アクチュエータ６３に電圧を印加する。すなわち、ドライバ７７は、アクチュエータ６３を駆動する。
【０１０１】
ドライバ７７に、電流検出器８１が設けられる。電流検出器８１は、取得部の一例である。電流検出器８１は、アクチュエータ６３に流れる電流を検出する。なお、電流検出器８１は、アクチュエータ６３に設けられても良い。電流検出器８１は、例えば、検出用抵抗又はホール素子を使用した電流センサである。
【０１０２】
アクチュエータ６３が押し当て部６１に作用させる力は、上述のように、アクチュエータ６３に流れる電流に比例する。すなわち、押し当て制御部７０は、電流検出器８１によって、アクチュエータ６３が押し当て部６１に作用させる力を取得する。アクチュエータ６３が押し当て部６１に作用させる力は、パラメータの一例である。
【０１０３】
押し当て制御部７０は、電流制御、速度制御、位置制御のフィードバックループからなるマルチループの制御系である。電流制御のフィードバックループは、アクチュエータ６３に流れる電流をフィードバックして、アクチュエータ６３を制御する。速度制御のフィードバックループは、エンコーダ６４の出力に基づき、押し当て部６１の速度をフィードバックして、アクチュエータ６３を制御する。位置制御のフィードバックループは、エンコーダ６４の出力に基づき、押し当て部６１の位置をフィードバックして、アクチュエータ６３を制御する。
【０１０４】
また、電流制御のフィードバックは、一般的に高い周波数帯域が必要とされるため、速度制御と位置制御の演算とは異なる演算器で演算しても良く、制御演算は、アナログ演算でもデジタル演算でも良い。ドライバと電流検出器と電流制御のフィードバックを切り出したものが電流アンプと呼ばれるものであり、これを使用しても良い。
【０１０５】
押し当て部６１の目標位置Ｐが、比較器７１の一方の入力端に入力される。押し当て部６１の目標位置Ｐについては後述する。さらに、エンコーダ６４の出力が、押し当て部６１の位置（変位）として、比較器７１の他方の入力端に入力される。
【０１０６】
比較器７１において、一方及び他方の入力端に入力された値が比較され、差分が出力される。より具体的には、比較器７１において、一方の入力端に入力された目標位置Ｐから、他方の入力端に入力された変位が減算されて、位置偏差が出力される。位置偏差は、位置補償器７４に入力される。
【０１０７】
位置補償器７４は、位置偏差に基づき速度指令値を出力する。速度指令値は、押し当て部６１を目標位置Ｐに制御するようにアクチュエータ６３を駆動するための目標速度である。速度指令値は、比較器７２の一方の入力端に入力される。
【０１０８】
速度変換器７８は、エンコーダ６４の出力に基づき押し当て部６１の速度を算出する。言い換えると、速度変換器７８は、エンコーダ６４の出力から、押し当て部６１の速度を取得する。押し当て部６１の速度は、パラメータの一例である。
【０１０９】
速度変換器７８は、例えば、エンコーダ６４の差分又はエンコーダパルスの周期を基準クロックで計測し、その逆数を取ることによって押し当て部６１の速度を算出する。なお、速度変換器７８は、他の方法によって押し当て部６１の速度を算出しても良い。算出された押し当て部６１の速度は、比較器７２の他方の入力端に入力される。
【０１１０】
比較器７２において、一方及び他方の入力端に入力された値が比較され、差分が出力される。より具体的には、比較器７２において、被減算入力端に入力された速度指令値から、減算入力端に入力された押し当て部６１の速度が減算されて、速度偏差が出力される。速度偏差は、速度補償器７５に入力される。
【０１１１】
速度補償器７５は、電流指令値を速度偏差に基づき算出する。電流指令値は、押し当て部６１を目標速度に制御するようにアクチュエータ６３を駆動するための電流の目標値である。電流指令値は、比較器７３に入力される。さらに、電流検出器８１の出力（アクチュエータ６３の電流）が比較器７３に入力される。
【０１１２】
比較器７３において、一方及び他方の入力端に入力された値が比較され、差分が出力される。より具体的には、比較器７３において、一方の入力端に入力された電流指令値から、他方の入力端に入力されたアクチュエータ６３の電流が減算されて、電流偏差が出力される。電流偏差は、電流補償器７６に入力される。
【０１１３】
電流補償器７６は、電圧指令値を電流偏差に基づき算出する。電圧指令値は、アクチュエータ６３が押し当て部６１に作用させる力を制御するように、アクチュエータ６３を駆動するための、電圧の指令値である。
【０１１４】
電圧指令値がドライバ７７に入力される。ドライバ７７は、電流補償器７６から入力された電圧指令値に従いアクチュエータ６３を駆動する。例えば、ドライバ７７は、電圧指令値に応じた電圧をアクチュエータ６３に印加する。
【０１１５】
アクチュエータ６３は、ドライバ７７から印加された電圧に応じた力を、押し当て部６１に作用させる。アクチュエータ６３が作用させた力によって生じる押し当て部６１の変位は、エンコーダ６４によって検出される。
【０１１６】
電流制御フィードバックループ（マイナーループ）の応答周波数は、その外側にある速度制御フィードバックループ（中間ループ）の応答周波数に対して、十分に高い。また、速度制御フィードバックループ（中間ロープ）の応答周波数は、その外側にある位置制御のフィードバックループ（メジャーループ）の応答周波数に対して、十分に高い。
【０１１７】
例えば、内側のフィードバックループの応答周波数の帯域は、その外側のフィードバックループの応答周波数の帯域に比べて、５〜１０倍以上高い周波数帯域である。これにより、フィルタや離散化による位相の遅れの影響が小さくなり、フィードバック制御が安定化する。
【０１１８】
押し当て部６１の目標位置Ｐは、例えば、画像形成装置１０の性能、ユーザの要求、及び転写紙Ｓや中間転写ベルト１２の特性に応じて、種々の方法によって決定される。一例として、押し当て部６１の目標位置Ｐは、転写紙Ｓのニップへの突入による中間転写ベルト１２の速度変動を抑制するため、転写紙Ｓの厚さに応じて決定される。
【０１１９】
この場合において、押し当て制御部７０は、二次転写ローラ２５と、斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２との間のニップに突入する転写紙Ｓの厚さを取得し、当該転写紙Ｓの厚さに応じた押し当て部６１の目標位置Ｐを算出する。転写紙Ｓの厚さは、種々の方法によって取得される。
【０１２０】
図４に示すように、画像形成装置１０は、用紙厚センサ８５と、入力部８６と、記憶部８７とをさらに有する。用紙厚センサ８５、入力部８６、及び記憶部８７は、用紙情報取得部の一例である。
【０１２１】
用紙厚センサ８５は、転写紙Ｓの搬送経路において、二次転写ローラ２５よりも上流側に配置される。用紙厚センサ８５は、搬送される転写紙Ｓの厚さを検出し、押し当て制御部７０に信号を出力する。押し当て制御部７０は、用紙厚センサ８５の出力信号に基づき、転写紙Ｓの厚さに応じた押し当て部６１の目標位置Ｐを算出する。押し当て制御部７０は、算出した当該目標位置Ｐに押し当て部６１を制御するように、アクチュエータ６３を
フィードバック制御する。
【０１２２】
これによれば、用紙厚センサ８５により、用紙の厚さについてリアルタイムに確認でき、押し当て制御部７０で柔軟に制御することができる。
【０１２３】
なお、押し当て制御部７０はこれに限らない。例えば、記憶部８７に、転写紙Ｓの情報に対応した複数の押し当て部６１の目標位置Ｐの情報が、予め記憶しておく。そして、入力部８６は、ユーザから転写紙Ｓの情報の入力を受け付ける。
【０１２４】
ユーザが入力部８６に転写紙Ｓの情報を入力すると、押し当て制御部７０は、当該転写紙Ｓの情報に対応した押し当て部６１の目標位置Ｐの情報を、記憶部８７から取得する。押し当て制御部７０は、取得した当該目標位置Ｐに押し当て部６１を制御するように、アクチュエータ６３をフィードバック制御する。このように、予め記憶された用紙情報（転写紙Ｓの厚さ）に基づいて、押し当て部６１の目標位置Ｐが決められても良い。
【０１２５】
この場合、転写紙Ｓが二次転写のニップ部に突入するタイミングを検出する手段として、用紙厚センサ８５に代えて、反射型のリミットセンサ等を使用した用紙タイミングセンサを使用し、その信号に基づいて押し当て部６１の目標位置Ｐを変更しても良い。
【０１２６】
このような構成であれば、用紙厚センサ８５によるセンシングが不要となり、押し当て制御部７０の制御の速度を高めることができる。
【０１２７】
このように記憶部８７に予め用紙の情報を記憶しておく他に、サーバに用紙の情報を記憶しておく構成であっても良い。具体的には、入力部８６は、ユーザから転写紙Ｓの情報（例えば、用紙の指定）の入力を受け付ける。その際、ユーザが入力部８６に転写紙Ｓの情報を入力すると、押し当て制御部７０は、当該転写紙Ｓの情報に対応した押し当て部６１の目標位置Ｐの情報を、記憶部８７から取得することを試みる。押し当て制御部７０は、当該転写紙Ｓの情報に対応した押し当て部６１の目標位置Ｐの情報が記憶部８７に記憶されていないと判断すると、画像形成装置に設けられたネットワークＩ／Ｆを利用して、所定のサーバに転写紙Ｓの情報を要求する。このサーバは、要求された転写紙Ｓの情報をデータベースから取得し、要求した画像形成装置に向けて転写紙Ｓの情報を送信する。
【０１２８】
画像形成装置は、ネットワークＩ／Ｆから、サーバから送信された転写紙Ｓの情報を受信し、押し当て制御部７０に通知する。この押し当て制御部７０は、受信した転写紙Ｓの情報を記憶部８７に記憶させると共に、取得して、押し当て制御部７０は、取得した当該目標位置Ｐに押し当て部６１を制御するように、アクチュエータ６３をフィードバック制御する。このように、記憶部８７に用紙の情報が無い場合には、別途に設けられたサーバや情報処理装置から取得しても良い。このような構成であれば、新たな用紙への対応や、従来の用紙への情報の追加が可能となり、ユーザの利便性が向上する。
【０１２９】
例えば用紙厚センサ８５が搬送される転写紙Ｓの厚さを検出すると、押し当て制御部７０は、転写紙Ｓの厚さに応じて目標位置Ｐを決定する。図６は、第１の実施形態の押し当て装置６０の動作の一例を示す側面図である。図６に示すように、例えば、転写紙Ｓが厚紙である場合、転写紙Ｓがニップに突入する際の中間転写ベルト１２の速度変動を抑制するため、二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２を離間し、間隔を広げる。あらかじめ転写紙Ｓの厚さがわかっている場合は、用紙厚センサ８５もしくは用紙タイミングセンサが転写紙Ｓを検出する前に、目標位置Ｐを設定し、離間させておいても良い。
【０１３０】
この場合、押し当て制御部７０は、転写紙Ｓの厚さに応じ、二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２から例えば０．５ｍｍだけ離間した位置を、目標位置Ｐとして設定する。押し当て制御部７０は、当該目標位置Ｐに押し当て部６１が配置されるように、アクチュエータ６３をフィードバック制御する。
【０１３１】
例えば、押し当て制御部７０のフィードバック制御により、アクチュエータ６３は、中間転写ベルト１２に当てられた二次転写ユニットを第２の方向Ｄ２に移動させる。アクチュエータ６３は、バネ６２が押し当て部６１を押す力を上回る力を押し当て部６１に作用させることで、押し当て部６１を第２の方向Ｄ２に移動させる。
【０１３２】
押し当て部６１が目標位置Ｐに配置されると、アクチュエータ６３は、バネ６２が押し当て部６１を押す力に等しく、第２の方向Ｄ２に向く力を、押し当て部６１に作用させる。これにより、バネ６２の力をアクチュエータ６３の力が相殺し、押し当て部６１は目標位置Ｐに保たれる。
【０１３３】
転写紙Ｓが十分に薄い場合、例えば、押し当て制御部７０は、二次転写ローラ２５が適切な転写圧で中間転写ベルト１２に押し当てられる位置を目標位置Ｐとして設定する。押し当て制御部７０がアクチュエータ６３をフィードバック制御し、押し当て部６１を当該目標位置Ｐに制御することで、二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間の転写圧が適切に保たれる。
【０１３４】
さらに、転写紙Ｓのニップへの突入や、画像形成装置１０に外力が作用することにより、押し当て部６１が振動する場合がある。押し当て制御部７０は、エンコーダ６４の出力により、当該振動によって押し当て部６１の変位を取得する。
【０１３５】
押し当て制御部７０は、押し当て部６１の変位と、当該変位から得られる速度に基づきアクチュエータ６３をフィードバック制御することで、押し当て部６１を目標位置Ｐに制御する。すなわち、押し当て制御部７０は、押し当て部６１の振動が減衰するように、アクチュエータ６３をフィードバック制御する。
【０１３６】
図７は、第１の実施形態における、転写紙Ｓにトナー画像を転写する画像形成装置１０の一部を示す側面図である。図７に示すように、二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間のニップに転写紙Ｓが入り込むと、二次転写ローラ２５が転写紙Ｓを中間転写ベルト１２に押し付ける。
【０１３７】
二次転写ローラ２５が転写紙Ｓを中間転写ベルト１２に押し付ける力（転写圧）Ｆｐは、例えば、以下の式（１）で表される。
Ｆｐ＝Ｆｓ＋Ｆａ    …（１）
【０１３８】
式（１）において、Ｆｓは、バネ６２が押し当て部６１に作用させる力である。Ｆａは、アクチュエータ６３が押し当て部６１に作用させる力である。なお、転写圧Ｆｐに、力Ｆｓ及び力Ｆａ以外の力が加わっても良い。力Ｆｓ及び力Ｆａは、例えば、以下の式（２）及び式（３）で表される。
Ｆｓ＝ｋ×ｘ        …（２）
Ｆａ＝Ｋｆ×Ｉ      …（３）
【０１３９】
ｋは、バネ６２のバネ定数である。ｘは、バネ６２の伸縮量である。Ｋｆは、アクチュエータ６３の推力定数である。Ｉは、アクチュエータ６３に流れる電流である。押し当て制御部７０は、アクチュエータ６３に流れる電流Ｉの値を変化させることで、転写圧Ｆｐを調整することができる。
【０１４０】
上記では、押し当て部６１の目標位置Ｐを制御することによって、電流Ｉを変化させて転写圧Ｆｐを制御することを説明した。この場合、バネ６２のバネ定数とニップ部のバネ定数から転写圧Ｆｐ相当となる押し当て量、すなわち目標位置Ｐを求めて設定する。なお、押し当て量は、転写紙Ｓの厚さを考慮して転写圧Ｆｐとなるように算出される。また、当接時は制御系を電流制御のみ、または、電流制御と目標速度０となる速度制御に切り換えて、転写圧Ｆｐ相当となる電流値Ｉを目標とするフィードバック制御を行っても良い。
【０１４１】
図１４のブロック線図で動作を説明する。図１４は振動減衰を向上させるために電流制御と速度制御をマイナーループに備えた位置決め制御系であり、制御方式を切り換える切り換え部３０１を備える。
【０１４２】
離間の状態の保持もしくは、離間の状態から当接の状態に変化させるとき、または、当接の状態から離間の状態に変化させるとき、所望の目標位置に追従させる位置決め制御を行う。位置決めを行うときは、切り換え部３０１をＡ側とする。切り換え部３０１をＡ側としたときの動作を説明する。
【０１４３】
目標位置とエンコーダ６４によって検出されフィードバックされた押し当て部６１の変位量(位置)は、比較器７１で比較され位置偏差が出力される。位置偏差は位置補償器７４に入力され、速度指令値が出力される。速度指令値は切り換え部３０１を通り比較器７２で、押し当て部６１の速度と比較され速度偏差が出力される。なお、押し当て部６１の速度はエンコーダ６４によって検出された押し当て部６１の変位から速度変換部７８で算出される。
【０１４４】
上記速度偏差は、速度補償器７５に入力され、電流指令値が出力される。電流指令値は、比較器７３に入力され、アクチュエータに流れる電流を検出する電流検出器８１の出力と比較され電流偏差が出力される。電流偏差は電流補償器７６に入力され、電圧指令値を出力し、ドライバ７７を駆動し、アクチュエータ６３を電圧指令値相当の電圧で駆動する。これにより、押し当て部６１を所望の目標位置に位置決めできる。
【０１４５】
次に当接後、所望の転写圧Ｆｐで力制御する場合を説明する。当接の状態の所望の位置に位置決めされた後、上記切り換え部３０１をＢ側とし、速度フィードバックと電流フィードバックから構成される制御系に切り換える。このとき、切り換え部のＢ側から目標速度０が入力される。目標速度０とすることによって、押し当て部６１の振動を抑える性能(減衰性能)を向上させることができる。目標速度は切り換え部３０１を通り比較器７２で、押し当て部６１の速度と比較され速度偏差が出力される。
【０１４６】
なお、押し当て部６１の速度はエンコーダ６４によって検出された押し当て部６１の変位から速度変換部７８で算出される。上記速度偏差は、速度補償器７５に入力され、電流指令値が出力される。上記電流指令値と転写圧Ｆｐ相当となる目標電流値３０２は、比較器７３に入力され、アクチュエータに流れる電流を検出する電流検出器８１の出力と比較され電流偏差が出力される。電流偏差は電流補償器７６に入力され、電圧指令値を出力し、ドライバ７７を駆動し、アクチュエータ６３を電圧指令値相当の電圧で駆動する。これにより押し当て部６１は転写圧Ｆｐ相当で押し当てられる。
【０１４７】
また、押し当て部６１の振動減衰性能を改善するため、上記切り換え部３０１をＢ側に切り換えて、力制御する際、速度補償器７５を変更しても良い。
【０１４８】
また、振動減衰性能を向上させるため速度制御系がある形としたが、力制御を行う電流フィードバックのみの形としても良い。この場合は、上記速度補償器７５から出力される電流指令値を０とし、転写圧Ｆｐ相当となる上記目標電流値３０２が比較器７３に入力され、上記電流検出器８１の出力と比較され電流偏差が出力される。電流偏差は電流補償器７６に入力され、電圧指令値を出力し、ドライバ７７を駆動し、アクチュエータ６３を電圧指令値相当の電圧で駆動する。これにより押し当て部６１は転写圧Ｆｐ相当で押し当てられる。
【０１４９】
例えば、転写紙Ｓの種類によって、バネ６２の力Ｆｓよりも大きい転写圧Ｆｐが求められることがある。この場合、押し当て制御部７０は、アクチュエータ６３が押し当て部６１に、第１の方向Ｄ１に向く力を作用させるような電流Ｉを流す。これにより、バネ６２の力Ｆｓにアクチュエータ６３の力Ｆａが加わり、転写圧Ｆｐが所望の値まで増大する。
【０１５０】
一方、転写紙Ｓの種類によって、バネ６２の力Ｆｓよりも小さい転写圧Ｆｐが求められることがある。この場合、押し当て制御部７０は、アクチュエータ６３が押し当て部６１に、第２の方向Ｄ２に向く力を作用させるような電流Ｉを流す。これにより、バネ６２の力Ｆｓをアクチュエータ６３の力Ｆａが低減し、転写圧Ｆｐが所望の値まで減少する。
【０１５１】
第１の実施形態に係る画像形成装置１０において、バネ６２とアクチュエータ６３とが、押し当て部６１に取り付けられるとともに力を作用させる。アクチュエータ６３は、エンコーダ６４が取得した押し当て部６１の位置（変位）、速度、力を含むパラメータに基づき、押し当て制御部７０によってフィードバック制御される。これにより、押し当て部６１の二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２に押し当てられる力が、高精度に且つ応答性良く設定される。
【０１５２】
押し当て部６１の二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２に押し当てられる力（転写圧）は、バネ６２の力と、任意の値に制御可能なアクチュエータ６３の力とによって得られる。このため、強いバネ６２又は弱いバネ６２が用いられた場合であっても、アクチュエータ６３が制御されることで、所望の転写圧が得られる。強いバネ６２が用いられた場合、押し当て部６１の機械共振周波数が高くなる。一方、弱いバネ６２が用いられた場合、画像形成装置１０の製造コストが低減される。
【０１５３】
押し当て制御部７０は、押し当て部６１の位置（変位）を含むパラメータに基づき、アクチュエータ６３をフィードバック制御する。また、押し当て制御部７０は、押し当て部６１の速度を含むパラメータに基づき、アクチュエータ６３をフィードバック制御する。これにより、押し当て部６１を位置決めし、二次転写ローラ２５の転写圧や、二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２に押し当てられるタイミングについて所望の値が得られる。さらに、転写紙Ｓのニップへの突入による外乱の抑制や、押し当て部６１の振動の抑制が可能となる。
【０１５４】
押し当て制御部７０が押し当て部６１の速度に基づきアクチュエータ６３をフィードバック制御することで、仮想的に減衰係数が増加する。これにより、より効果的に押し当て部６１の振動が減衰する。
【０１５５】
押し当て制御部７０は、アクチュエータ６３に流れる電流に基づき、アクチュエータ６３をフィードバック制御する。これにより、二次転写ローラ２５の転写圧について所望の値が得られ、転写紙Ｓのニップへの突入による外乱が抑制される。さらに、アクチュエータ６３の制御について高い応答性及びパラメータ変動に対するロバスト性が得られる。
【０１５６】
二次転写ローラ２５の転写圧が調整されることで、トナー画像の転写条件に応じた転写圧が得られる。これにより、二次転写ローラ２５が過剰な転写圧をかける必要がなくなり、画像形成装置１０のエネルギー消費の低減が可能となる。
【０１５７】
押し当て装置６０が画像形成装置１０に適用されることにより、二次転写ローラ２５の転写圧や、二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間隔や、押し当て部６１の動作タイミングが細かく制御され得る。これにより、例えば転写紙Ｓのニップへの突入による外乱が抑制されるとともに、転写紙Ｓの種類に応じて適切な転写圧の設定が可能となる。したがって、中間転写ベルト１２の負荷変動や振動が原因となる画像異常が低減され、より適切な転写条件を設定できる画像形成装置１０が得られる。
【０１５８】
押し当て制御部７０は、転写紙Ｓの厚さに基づき、アクチュエータ６３を制御することで二次転写ローラ２５を中間転写ベルト１２から離間させる。これにより、転写紙Ｓが二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間のニップに入り込む際の、中間転写ベルト１２の負荷変動及び速度変動が抑制される。
【０１５９】
上記第１の実施形態において、バネ６２は、梁部材６８から略下方向に延び、押し当て部６１を上方向に押す圧縮バネである。バネ６２はこれに限らず、梁部材６８から略上方向に延び、押し当て部６１を上方向に引っ張る引っ張りバネであっても良い。同様に、アクチュエータ６３は、図４のように梁部材６８から略下方向に延びても、梁部材６８から略上方向に延びても良い。
【０１６０】
上記第１の実施形態で説明した図５のブロック線図は、電流制御フィードバックを備えた形態であるが、転写圧Ｆｐ相当の押し当て量を制御する場合や、電流と電圧がほぼ比例する場合は、電流制御フィードバックのない電圧制御型の制御系でも良い。具体的には図１５のブロック線図を用いて示す。制御部７０は、比較器７１，７２と、位置補償器７４と、速度補償器７５と、ドライバ７７と、速度変換器７８とを有する。
【０１６１】
また、電圧制御型の場合はアクチュエータの速度または角速度に比例する誘起電圧を考慮する必要がある。図１５の速度補償器は誘起電圧を補償する形となり、一般的に、図５の速度補償器７５とフィルタの形式や定数が異なる。速度補償器の出力はドライバ７７がアクチュエータ６３に流す電圧相当の値となる。
【０１６２】
以下に、第２の実施形態について、図８乃至図１０を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。
【０１６３】
図８は、第２の実施形態に係る押し当て装置６０を含む画像形成装置１０の一部を、部分的に切り欠いて概略的に示す側面図である。図８に示すように、第２の実施形態の押し当て部６１は、回転軸９１を有する。回転軸９１は、支点の一例である。
【０１６４】
回転軸９１は、画像形成装置１０の例えば筐体に固定される。回転軸９１は、押し当て部６１の支持部材６７の一方の端部６７ｂを貫通する。なお、回転軸９１は、押し当て部６１の他の部分に配置されても良い。
【０１６５】
押し当て部６１は、回転軸９１を中心に揺動可能である。押し当て部６１が揺動することで、二次転写ローラ２５は、斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２に接近又は離間させられる。すなわち、押し当て部６１は揺動部の一例である。
【０１６６】
梁部材６８は、支持部材６７の他方の端部６７ｃに配置される。バネ６２の一方の端部は、梁部材６８に取り付けられる。アクチュエータ６３の一方の端部も、同じ梁部材６８に取り付けられる。
【０１６７】
図８におけるバネ６２は、引っ張りバネである。バネ６２は、梁部材６８から、略上方に向かって延びる。バネ６２は、中間転写ベルト１２が架け渡された斥力ローラ１５に二次転写ローラ２５が向かう方向（図８における上方向）の力を、押し当て部６１に作用させる。言い換えると、バネ６２は、二次転写ローラ２５を斥力ローラ１５及び当該斥力ローラ１５に架けられた中間転写ベルト１２に向かって引っ張る。
【０１６８】
バネ６２は、押し当て部６１を支持し、押し当て部６１の重力補償を行う。さらに、バネ６２は、二次転写ローラ２５を斥力ローラ１５及び中間転写ベルト１２に向かって引っ張ることで、二次転写ローラ２５と中間転写ベルト１２との間の転写圧を生じさせる。
【０１６９】
アクチュエータ６３は、第１の実施形態と同じく、直動アクチュエータである。アクチュエータ６３は、梁部材６８から、略下方に向かって延びる。言い換えると、図８のアクチュエータ６３は、バネ６２と反対方向に延びる。アクチュエータ６３は、流された電流に応じ、押し当て部６１に力を作用させる。
【０１７０】
第２の実施形態におけるエンコーダ６４は、例えば接触式の変位計である。エンコーダ６４は、支持部材６７に接触し、押し当て部６１の変位を検出してパルスを出力する。なお、エンコーダ６４はこれに限らず、例えば第１の実施形態と同じリニアエンコーダであっても良い。
【０１７１】
二次転写ローラ２５は、押し当て部６１の長手方向（図８における横方向）において、支持部材６７の一方の端部６７ｂと他方の端部６７ｃとの間に配置される。このため、アクチュエータ６３が押し当て部６１に取り付けられた位置と回転軸９１との間の距離は、二次転写ローラ２５が押し当て部６１に取り付けられた位置と回転軸９１との間の距離よりも長い。
【０１７２】
図９は、第２の実施形態の押し当て装置６０の第１の変形例を含む、画像形成装置１０の一部を、部分的に切り欠いて概略的に示す側面図である。図９に示すように、第１の変形例のアクチュエータ６３の一方の端部は、バネ６２とは異なる梁部材６８に取り付けられる。
【０１７３】
アクチュエータ６３は、バネ６２と同じく、梁部材６８から略上方向に延びる。第１の変形例のアクチュエータ６３も、上述のアクチュエータ６３と同じく、流された電流に応じ、押し当て部６１に力を作用させる。すなわち、アクチュエータ６３は、中間転写ベルト１２が架け渡された斥力ローラ１５に対し二次転写ローラ２５が接近又は離間する方向で、押し当て部６１に力を作用させる。
【０１７４】
アクチュエータ６３が取り付けられた梁部材６８は、バネ６２が取り付けられた梁部材６８よりも、回転軸９１から離間している。アクチュエータ６３が押し当て部６１に取り付けられた位置と回転軸９１との間の距離は、バネ６２が押し当て部６１に取り付けられた位置と回転軸９１との間の距離よりも長い。
【０１７５】
図１０は、第２の実施形態の押し当て装置６０の第２の変形例を含む、画像形成装置１０の一部を、部分的に切り欠いて概略的に示す側面図である。図１０に示すように、第２の変形例における回転軸９１は、支持部材６７の一方の端部６７ｂと他方の端部６７ｃとの間に配置される。
【０１７６】
二つの梁部材６８は、回転軸９１よりも、支持部材６７の一方の端部６７ｂに近い位置に配置される。支持部材６７の一方の端部６７ｂにより近い梁部材６８に、アクチュエータ６３の一方の端部が取り付けられる。回転軸９１により近い梁部材６８に、バネ６２の一方の端部が取り付けられる。
【０１７７】
二次転写ローラ２５は、回転軸９１よりも、支持部材６７の他方の端部６７ｃに近い位置に配置される。すなわち、回転軸９１は、二次転写ローラ２５と、バネ６２及びアクチュエータ６３との間に配置される。
【０１７８】
第２の実施形態のアクチュエータ６３は、第１の実施形態と同様に、押し当て制御部７０によって制御される。押し当て制御部７０は、押し当て部６１の位置（変位）と、押し当て部６１の速度と、アクチュエータ６３に流れる電流と、に基づくアクチュエータ６３のフィードバック制御を行う。
【０１７９】
第２の実施形態の画像形成装置１０において、アクチュエータ６３が押し当て部６１に取り付けられた位置と回転軸９１との間の距離は、二次転写ローラ２５が押し当て部６１に取り付けられた位置と回転軸９１との間の距離よりも長い。これにより、アクチュエータ６３が押し当て部６１に作用させる力に対し、二次転写ローラ２５の転写圧が大きくなる。したがって、小型且つ安価なアクチュエータ６３を利用することが可能となり、画像形成装置１０のレイアウトの自由度が向上するとともに製造コストが低減される。さらに、画像形成装置１０の消費エネルギーが低減される。
【０１８０】
なお、アクチュエータ６３が押し当て部６１に取り付けられた位置と回転軸９１との間の距離は、二次転写ローラ２５が押し当て部６１に取り付けられた位置と回転軸９１との間の距離より短くても良い。この場合、アクチュエータ６３の可動量が低減され、画像形成装置１０のレイアウトの自由度が向上する。
【０１８１】
以下に、第３の実施形態について、図１１を参照して説明する。図１１は、第３の実施形態に係る押し当て装置６０を含む画像形成装置１０の一部を、部分的に切り欠いて概略的に示す側面図である。図１１に示すように、第３の実施形態のアクチュエータ６３は、回転型のアクチュエータである。
【０１８２】
第３の実施形態のアクチュエータ６３は、例えば、汎用的なＤＣモータである。なお、アクチュエータ６３はこれに限らず、ＡＣモータであっても良い。また、アクチュエータ６３は、ブラシ付きモータでもブラシレスモータでも良い。アクチュエータ６３は、トルク制御が可能な他の回転型アクチュエータであっても良い。
【０１８３】
支持部材６７の一方の端部６７ｂに、回転軸９１が配置される。支持部材６７の他方の端部６７ｃに、伝達機構９５を介して、アクチュエータ６３が取り付けられる。伝達機構９５は、ギヤ９５ａと、伝達歯車９５ｂとを有する。
【０１８４】
ギヤ９５ａは、支持部材６７の他方の端部６７ｃの端面に形成される。伝達歯車９５ｂは、アクチュエータ６３の駆動軸に取り付けられる。なお、伝達歯車９５ｂは、アクチュエータ６３の駆動軸と一体に形成されても良い。
【０１８５】
アクチュエータ６３が駆動すると、駆動軸によって伝達歯車９５ｂが回転する。伝達歯車９５ｂは、ギヤ９５ａを介して、アクチュエータ６３のトルクを押し当て部６１に伝達する。これにより、アクチュエータ６３の駆動軸の回転方向に応じ、押し当て部６１が回転軸９１を中心として揺動する。
【０１８６】
押し当て部６１が揺動することによって、二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２に対し、接近又は離間する。すなわち、アクチュエータ６３は、トルクを押し当て部６１に伝達することによって、二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２に向かう又は中間転写ベルト１２から離れる方向の力を、押し当て部６１に作用させる。
【０１８７】
伝達機構９５の構成は、上記のものに限らない。例えば、伝達機構９５は、摩擦、ベルト、及びワイヤのような他の手段を用いることにより、アクチュエータ６３のトルクを押し当て部６１に伝えても良い。
【０１８８】
バネ６２は、支持部材６７の他方の端部６７ｃに設けられた梁部材６８に取り付けられる。バネ６２が押し当て部６１に取り付けられた位置と回転軸９１との間の距離は、ギヤ９５ａと回転軸９１との間の距離よりも短い。
【０１８９】
第３の実施形態のエンコーダ６４は、ロータリエンコーダである。エンコーダ６４は、例えば、アクチュエータ６３の駆動軸の回転量を検出し、エンコーダパルスを出力する。押し当て制御部７０は、アクチュエータ６３の駆動軸の回転量から、押し当て部６１の変位を算出する。
【０１９０】
第３の実施形態のアクチュエータ６３は、第１の実施形態と同様に、押し当て制御部７０によって制御される。押し当て制御部７０は、押し当て部６１の位置（変位）と、押し当て部６１の速度と、アクチュエータ６３に流れる電流と、に基づくアクチュエータ６３のフィードバック制御を行う。
【０１９１】
第３の実施形態の画像形成装置１０において、アクチュエータ６３は、回転駆動することによって押し当て部６１に力を作用させる回転型アクチュエータである。回転型アクチュエータは、第１の実施形態のような直動型アクチュエータより一般的に安価である。このため、回転型アクチュエータであるアクチュエータ６３を備える押し当て装置６０の製造コストは、低減される。
【０１９２】
アクチュエータ６３は、支持部材６７の他方の端部６７ｃに配置される。これにより、より大きな減速比が得られ、アクチュエータ６３が押し当て部６１に作用させる力に対し、二次転写ローラ２５が中間転写ベルト１２に押し付けられる力が大きくなる。したがって、小型且つ安価なアクチュエータ６３を利用することが可能となり、画像形成装置１０のレイアウトの自由度が向上するとともに製造コストが低減される。さらに、画像形成装置１０の消費エネルギーが低減される。
【０１９３】
上記第３の実施形態における二次転写ローラ２５と、バネ６２と、アクチュエータ６３と、回転軸９１との配置は、図１１に示す配置に限られない。押し当て装置６０の構成及び配置は、バネ６２が押し当て部６１に所望の力を作用させ、アクチュエータ６３が所望の減速比を介したトルクを押し当て部６１に作用させることが可能であれば良い。
【０１９４】
以下に、第４の実施形態について、図１２を参照して説明する。図１２は、第４の実施形態に係る張力調整装置１００を、部分的に切り欠いて概略的に示す側面図である。張力調整装置１００は、押し当て装置の一例である。
【０１９５】
張力調整装置１００は、シート状又はベルト状の物体に張力を作用させるとともに、当該張力を所望の値に制御する。張力調整装置１００は、例えば、シート１０１に張力を作用させる。シート１０１は、第１の部材の一例である。
【０１９６】
張力調整装置１００は、第３の実施形態と同様の押し当て装置６０を有する。張力調整装置１００は、二次転写ローラ２５の代わりに、ローラ１０２を有する。ローラ１０２は、二次転写ローラ２５と同じく、支持部材６７に回転可能に支持される。ローラ１０２に、シート１０１が架け渡される。
【０１９７】
バネ６２は、シート１０１にローラ１０２が向かう方向の力を、押し当て部６１に作用させる。アクチュエータ６３は、シート１０１に対しローラ１０２が接近又は離間する方向の力を、押し当て部６１に作用させる。張力調整装置１００の押し当て制御部７０は、アクチュエータ６３を制御することにより、ローラ１０２がシート１０１に押し付けられる力（張力）を制御する。
【０１９８】
第４の実施形態のアクチュエータ６３は、第１の実施形態と同様に、押し当て制御部７０によって制御される。押し当て制御部７０は、押し当て部６１の位置（変位）と、押し当て部６１の速度と、アクチュエータ６３に流れる電流と、に基づくアクチュエータ６３のフィードバック制御を行う。
【０１９９】
第４の実施形態の張力調整装置１００は、例えば、画像形成装置１０の中間転写ベルト１２の張力を調整するために用いられる。例えばこの場合、シート１０１が画像形成装置１０の中間転写ベルト１２に適用され、ローラ１０２が画像形成装置１０の従動ローラ１４に適用される。
【０２００】
張力調整装置１００は画像形成装置１０に限らず、種々の装置に適用され得る。例えば、シート１０１は、連続帳票紙、紙、布、及びフィルムのような他の物体であっても良い。すなわち、張力調整装置１００は、連続帳票紙用の画像形成装置の用紙送り系や、紙、布、又はフィルムを作る機械の搬送系に適用され得る。
【０２０１】
図１３は、各実施形態におけるフィードバック制御演算を行うための構成の一例を示すブロック図である。なお、図１３は説明のため、アクチュエータ６３、エンコーダ６４、及びドライバ７７についても示す。
【０２０２】
各実施形態の演算回路やメモリ等はロジック回路やＦＰＧＡ等のエレキハードウェアのみならず、ソフトウェアによっても実現可能である。当該ソフトウェアを動作させる構成の例が、図１３に示される。
【０２０３】
図１３に示すように、バス２００によって、ＣＰＵ２０１のような演算器と、ＲＯＭ２０２及びＲＡＭ２０３のようなメモリと、カウンタ２０４、ＰＩＯ（Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ  Ｉ／Ｏ）２０５、ＰＷＭ発生器（図１３においてＰＷＭと示される）２０６、及びアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２０７のような周辺機器とが互いに通信可能に接続される。
【０２０４】
ＲＯＭ２０２は、例えば、ＣＰＵ２０１が構成の全体を制御するための動作プログラムを記憶する。ＲＡＭ２０３は、ワークメモリとして利用され、例えば、取得した情報や演算結果を記憶する。
【０２０５】
上記動作プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ、ＦＤ、ＤＶＤ、及びフラッシュメモリのような、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供されても良い。
【０２０６】
さらに、上記動作プログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供されても良い。また、当該動作プログラムは、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布されても良い。
【０２０７】
各実施形態における押し当て装置６０のフィードバック制御を実現するためのプログラムは、上述した各部（図５の比較器７１，７２，７３、位置補償器７４、速度補償器７５、電流補償器７６、及び速度変換器７８）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２から当該プログラムを読み出して実行することにより、これら各部がＲＡＭ２０３上にロードされ、比較器７１，７２，７３、位置補償器７４、速度補償器７５、電流補償器７６、及び速度変換器７８がＲＡＭ２０３上に生成されるようになっている。また、図４の記憶部８７は、ＲＡＭ２０３内の所定領域を利用して構成され得る。
【０２０８】
カウンタ２０４は、エンコーダ６４のパルスのカウントや、パルス間隔の基本クロックでの計測を行う。例えば、計測されたカウント値の差分を取ったり、周期の逆数を取ったりすることにより、押し当て部６１の速度が算出される。算出された速度を示す情報は、ＣＰＵ２０１に供給される。
【０２０９】
ＰＩＯ２０５は、ＣＰＵ２０１とドライバ７７との間のインターフェイスである。ＰＩＯ２０５は、ドライバ７７のオン／オフ、ブレーキのオン／オフ、及びアクチュエータ６３の駆動方向等の指定を行う。ドライバ７７の入力はＰＷＭ入力であっても良く、アナログ入力であっても良い。ＰＷＭ入力の場合、ＰＷＭ発生器２０６は、ＣＰＵ２０１の命令に従い、アクチュエータ６３を駆動する電圧又は電流相当のデューティのＰＷＭ信号をドライバ７７に入力する。アナログ入力の場合、ＰＷＭ発生器２０６の代わりに、デジタル／アナログコンバータが用いられる。
【０２１０】
ドライバ７７は、例えば、アクチュエータ６３に取り付けられたホール素子から出力されるホール信号ＨＵ、ＨＶ、及びＨＷのロジックに応じて３相電流Ｕ、Ｖ、及びＷを流し、アクチュエータ６３を駆動する。エンコーダ６４は、検出系として、アクチュエータ６３によって駆動される機構の動きを検出し、エンコーダパルスを出力する。
【０２１１】
ＣＰＵ２０１は、目標値に応じて図５の位置補償器７４、速度補償器７５、電流補償器７６、及び速度変換器７８の演算を行う。ＣＰＵ２０１は、電流検出器８１によってアクチュエータ６３に流れる電流を検出し、ＡＤＣ２０７で電流値を取り込む。ＣＰＵ２０１は、当該電流値に基づいて、電流のフィードバック制御を行う。この場合、電流の制御の応答周波数及びサンプリング周波数は、エンコーダ６４による位置及び速度制御の応答周波数及びサンプリング周波数よりも高くされる。なお、ドライバ７７が、電流検出器８１によってアクチュエータ６３に流れる電流を検出し、電流のフィードバック制御を行っても良い。
【０２１２】
上述の本発明の実施形態は、発明の範囲を限定するものではなく、発明の範囲に含まれる一例に過ぎない。本発明のある実施形態は、上述の実施形態に対して、例えば、具体的な用途、構造、形状、作用、及び効果の少なくとも一部について、発明の要旨を逸脱しない範囲において変更、省略、及び追加がされたものであっても良い。
【０２１３】
例えば、上述の実施形態において、アクチュエータ６３は電気によって駆動し、押し当て部６１に力を作用させる。しかし、アクチュエータはこれに限らず、例えば、油圧、空圧、及び水圧のような他の手段により駆動しても良い。さらに、バネ６２はコイルスプリングに限らず、板バネのような他の種類のバネであっても良い。
【０２１４】
上述の実施形態において、押し当て制御部７０は、電流制御、速度制御、位置制御のフィードバックループからなる三重のマルチループの制御系であった。しかし、押し当て制御部７０は一重又は二重のフィードバックループからなる制御系であっても良い。
【０２１５】
例えば、押し当て制御部７０は、電流制御のフィードバックループのみを有しても良い。この場合、予め設定された目標電流値と、電流検出器８１で検出されたアクチュエータ６３の電流とから、電流偏差が算出される。電流補償器７６は、電圧指令値を当該電流偏差に基づき算出する。このような押し当て制御部７０によれば、二次転写ローラ２５の転写圧が適切に制御される。
【０２１６】
また、押し当て制御部７０は、電流制御及び速度制御のフィードバックループのみを有しても良い。この場合、例えば０ｍ／ｓである予め設定された目標速度と、速度変換器７８によって算出された押し当て部６１の速度とから、速度偏差が算出される。このような押し当て制御部７０によれば、押し当て部６１の振動が速やかに減衰される。
【０２１７】
このような押し当て制御部７０において、速度変換器７８の出力に任意の値が乗算されても良い。これにより、仮想的に減衰係数が向上し、押し当て部６１の振動がより速やかに減衰される。
【０２１８】
さらに、速度補償器７５が出力する電流指令値に、予め設定された目標値が加算されても良い。これにより、二次転写ローラ２５の転写圧が、当該目標値に応じた値に制御され得る。
【０２１９】
押し当て制御部７０は、電流制御のフィードバックループを有する。しかし、押し当て制御部７０は、電流制御のフィードバックループの代わりに、電圧制御のフィードバックループを有しても良い。
【０２２０】
押し当て制御部７０の位置補償器７４、速度補償器７５、及び電流補償器７６は、古典制御理論に基づいて設計された、比例積分（ＰＩ）補償器である。なお、位置補償器７４は、比例（Ｐ）補償器であっても良い。
【０２２１】
図５に示す押し当て制御部７０の構成は、古典制御理論に基づいたフィードバック制御系である。押し当て制御部７０はこれに限らず、現代制御理論に基づいた状態フィードバック制御系でも、ロバスト制御理論に基づいたフィードバック制御系であっても良い。
【０２２２】
ここで、上述した押し当て装置６０の構成および制御における下記の点について考える。第１の部材（斥力ローラ１５）に対して当接・離間可能な第２の部材（二次転写ローラ２５（押し当て装置６０））は、所望の力を発生する弾性部材（バネ６２）とアクチュエータ６３を有し、各種パラメータに基づいてフィードバック制御される。ところが、フィードバック制御系の目標値をステップ的に変更すると、下記のような不具合が考えられる。
【０２２３】
まず、制御対象が持つ機械共振周波数を励起してしまい、目標値への収束が悪化する可能性がある。また、目標値に対する偏差が大きいため補償器が出力する操作量が大きくなり、アクチュエータ６３に流す電圧や電流が飽和してしまい、オーバーシュートが大きくなったり、目標値への収束が悪化する可能性がある。特にバネ６２のような弾性部材が使用されている場合や当接によって当接部の弾性力が大きく作用する場合、上記弾性部材や当接部材が発生させる力をアクチュエータ６３で補償することになるため、アクチュエータ６３の電圧や電流が飽和しやすくなる。加えて、上記弾性部材や当接部材が発生させる力の補償には、ＤＣ的に電圧もしくは電流が必要となるため、加速・減速駆動のために発生できる力もしくはトルクが駆動方向で異なるという非線形性を持つ。これにより目標値への収束が悪化する問題もある。当接の時間、離間の時間に厳しい要求規定がある装置では、速い動作と安定した目標値への収束が要求されることとなり、コスト的な制約、構成の制約から電圧や電流の飽和が問題となる。
【０２２４】
また、軌道生成する場合においても、駆動条件や駆動装置に応じて容易に特性を変更できることが望まれる。特にコスト低減や効率改善のために共通化が望まれている製品では、定数の変更のみで特性を容易に変更できることは望ましい。
【０２２５】
次に、上述した不具合の可能性を考慮した構成例について説明する。制御系の構成について図１６を参照して説明する。制御系の構成は、図５の目標位置の後に目標軌道生成部３０３が備わる。ここでは、軌道生成部３０３は、目標位置の変化があった時点から時系列で軌道目標位置を出力するデータテーブルとして説明する。このデータテーブルは、機構の特性や動作要求に応じて、あらかじめ用意しておく。
【０２２６】
図１７は離間位置Ｘopenから当接位置Ｘcloseへと動作させるデータテーブルである。当接位置Ｘcloseが入力されると、離間位置Ｘopenから制御ステップに応じて、当接位置Ｘcloseに近づくように軌道目標位置が時系列データとして出力される。
【０２２７】
上記データテーブルは、規定時間（規定ステップ数）で、離間位置Ｘopenから当接位置Ｘcloseに変化するものであり、機構の機械共振周波数を抑えるような軌道、電圧や電流を飽和させないような最短軌道等々、あらかじめ設計したものを設定しておく。図１７は検出器の分解能を考慮したデータテーブルとなっている。また、データテーブルは、目標位置の違いや規定時間の違いによって、複数用意しても良い。また、縦軸の目標位置は、離間位置Ｘopenと当接位置Ｘcloseの間を無次元化した形、横軸の規定時間（規定ステップ数）を無次元化した形として、データテーブルを備えても良い。
【０２２８】
次に、軌道生成部３０３をフィルタとした場合を説明する。デジタル制御のフィルタは、通常、制御ステップ（サンプリング周波数）で離散化された形で表現される。ここでは、下記式（４）に示す離散伝達関数で表されるものとする。ｚ−１は１サンプル遅れを意味する。このフィルタの分母分子の定数ａ0〜an,ｂ0〜bnを変更することによってフィルタ特性を変えることが可能である。
【０２２９】
【数１】
0006488783.tif 000002
【０２３０】
例えば、ｎ＝９として、ａ0＝１、ａ1〜ａ9＝０、ｂ0〜ｂ9＝０．１とすると、１０回の移動平均フィルタ（ＦＩＲフィルタ）となる。他にも、設定によって１次や２次のローパスフィルタ（ＩＩＲフィルタ）の設定も可能である。例えば、カットオフ周波数１００Ｈｚの１次のローパスフィルタをサンプリング周波数１ｋＨｚの離散化伝達関数で表すと、ｎ＝１で、ａ0＝１、ａ1＝−０．５３３５、ｂ0＝０、ｂ1＝０．４６６５となる。
【０２３１】
また、上記ではＦＩＲとＩＩＲのローパスフィルタを説明したが、特定周波数をカットするバンドストップフィルタや特定周波数を通過させるバンドパスフィルタを設定することも可能である。また、それらを複数段乗算（カスケード接続）させても良い。なお、図１７の特性は、所望回数の移動平均フィルタを３段分乗算したものにステップ的な入力をした結果である。
【０２３２】
図１８は、軌道生成部によって時系列に変化する軌道目標位置を使用した場合と、軌道生成部を使用せずに目標位置をステップ的に変化させたときの制御対象の機構部の応答結果である。軌道生成なしの場合、フィードバック制御系に加わる目標位置が大きく変化し補償器の出力の操作量が大きくなるため、電圧や電流が飽和し、線形的なフィードバック制御ができなくなる。そのため図１８の軌道生成なしの例では、オーバーシュートが大きくなっており、かつ、機構が持つ機械共振周波数とは異なる振動を生じ、目標位置への収束が悪くなっている。一方、軌道生成ありの例は、ローパスフィルタにより機械共振周波数を抑え、電圧または電流飽和を抑えるような軌道目標位置を生成する軌道生成部である。このため、機械共振周波数による振動を抑えて、かつ、フィードバック制御による目標位置への位置決め性能を向上することができる。
【０２３３】
画像形成装置の二次転写部に、本実施の形態の構成を適用し、図１８の軌道生成なしの例のような応答を行うと、二次転写の転写圧力の変動が大きくなり、中間転写体から用紙へトナー画像を転写する特性に変化が発生し、画像の濃度ムラ等の転写不良が発生する可能性がある。一方、軌道生成ありの例のような応答とすることによって、転写圧力の変動を低減し、中間転写体から用紙へトナー画像を安定的に転写することができる。
【０２３４】
図１８からわかるように軌道生成を行うと、目標位置変更直後の位置偏差が小さく補償器からの操作量が小さくなるため、制御対象の動作開始が遅れる。これは、離間状態から当接状態になる時間に遅れが生じ、転写圧力の立ち上がりも遅れることを意味するが、目標位置を変更するタイミングを早めることによって調整することが可能である。
【符号の説明】
【０２３５】
１０  画像形成装置
１２  中間転写ベルト
２５  二次転写ローラ
６０  押し当て装置
６１  押し当て部
６２  バネ
６３  アクチュエータ
６４  エンコーダ
７０  押し当て制御部
７８  速度変換器
８１  電流検出器
８５  用紙厚センサ
８６  入力部
８７  記憶部
９１  回転軸
１０１  シート
１０２ローラ
Ｓ  転写紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２３６】
【特許文献１】特開２００８−１３９７４９号公報
【特許文献２】特許第４８０７７５２号公報
【図１】
0006488783.tif 000003
【図２】
0006488783.tif 000004
【図３】
0006488783.tif 000005
【図４】
0006488783.tif 000006
【図５】
0006488783.tif 000007
【図６】
0006488783.tif 000008
【図７】
0006488783.tif 000009
【図８】
0006488783.tif 000010
【図９】
0006488783.tif 000011
【図１０】
0006488783.tif 000012
【図１１】
0006488783.tif 000013
【図１２】
0006488783.tif 000014
【図１３】
0006488783.tif 000015
【図１４】
0006488783.tif 000016
【図１５】
0006488783.tif 000017
【図１６】
0006488783.tif 000018
【図１７】
0006488783.tif 000019
【図１８】
0006488783.tif 000020