(57)【要約】【課題】潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を打ち消す高精度な駆動制御を低コストで実現できる。【解決手段】中間転写ベルト１０上に作像した検知用パターンをセンサ４０で検知した検知データから、感光体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分の振幅及び位相を求め、その振幅を２×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）／ω0で除算し、その位相をφ／２だけ遅らせた値を補正値ｆ（ｔ）＝Ａ1×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ1）＋Ｃとし、この補正値を補正前の目標回転角速度に重畳させる。この補正値の算出は、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ1×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ1）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃ1c×ｆ（ｔn）−Ｃ1s×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出する。なお、ω0は感光体の回転角速度平均値であり、Ｒは感光体半径であり、φは感光体上における潜像書込位置と転写位置との位相差角度である。【選択図】図１
2008299257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動する潜像担持体の表面上に潜像を書き込んだ後、該潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材の表面上に担持された記録材に転写するか、又は該トナー像を表面移動部材の表面へ転写した後に該表面移動部材上のトナー像を記録材に転写するかして、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
上記潜像担持体の回転角速度が目標回転角速度と一致するように該潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、
上記潜像担持体の表面上に形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られる、該表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、
該パターン検知手段が検知した検知データから該潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めた後、該潜像担持体の回転角速度平均値をω0とし、該潜像担持体の回転半径をＲとし、該潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で該潜像担持体の表面上の潜像書込位置及び転写位置と該潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度をφとしたとき、該パターン間隔変動成分の振幅を２×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）／ω0で除算し、該パターン間隔変動成分の位相をφ／２だけ遅らせた値を補正値ｆ（ｔ）＝Ａ1×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ1）＋Ｃとし、該補正値を補正前の上記目標回転角速度に重畳させることにより上記駆動制御手段が用いる目標回転角速度を補正する補正手段とを有し、
該補正手段は、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ1×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ1）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃ1c×ｆ（ｔn）−Ｃ1s×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出することを特徴とする画像形成装置。
ただし、ｆs（ｔn）は、ｆ（ｔn）をπ／２だけ位相を進ませたものであり、Ｃ1c及びＣ1sは下記のとおりである。
Ｃ1c＝Ａ1×ｃｏｓω0ｔs
Ｃ1s＝Ａ1×ｓｉｎω0ｔs
【請求項２】
表面移動する潜像担持体の表面上に潜像を書き込んだ後、該潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材の表面上に担持された記録材に転写するか、又は該トナー像を表面移動部材の表面へ転写した後に該表面移動部材上のトナー像を記録材に転写するかして、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
上記潜像担持体の回転角変位が目標回転角変位と一致するように該潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、
上記潜像担持体の表面上に形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られる、該表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、
該パターン検知手段が検知した検知データから該潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めた後、該潜像担持体の回転半径をＲとし、該潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で該潜像担持体の表面上の潜像書込位置及び転写位置と該潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度をφとしたとき、該パターン間隔変動成分の振幅を２×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）で除算し、該パターン間隔変動成分の位相を（φ＋３π）／２だけ遅らせた値を補正値ｆ（ｔ）＝Ａ2×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ2）＋Ｃとし、該補正値を補正前の上記目標回転角変位に重畳させることにより上記駆動制御手段が用いる目標回転角速度を補正する補正手段とを有し、
該補正手段は、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ2×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ2）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃ2c×ｆ（ｔn）−Ｃ2s×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出することを特徴とする画像形成装置。
ただし、ｆs（ｔn）は、ｆ（ｔn）をπ／２だけ位相を進ませたものであり、Ｃ2c及びＣ2sは下記のとおりである。
Ｃ2c＝Ａ2×ｃｏｓω0ｔs
Ｃ2s＝Ａ2×ｓｉｎω0ｔs
【請求項３】
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記補正手段は、上記パターン間隔変動成分の振幅及び位相を求める際、上記パターン検知手段が検知した検知データに基づいて上記複数の検知用パターンのうちの一の検知用パターンから他の各検知用パターンまでの間隔を計測し、その計測データから該パターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
表面移動する潜像担持体の表面上に潜像を書き込んだ後、該潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材の表面上に担持された記録材に転写するか、又は該トナー像を表面移動部材の表面へ転写した後に該表面移動部材上のトナー像を記録材に転写するかして、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
上記潜像担持体の回転角速度が目標回転角速度と一致するように該潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、
上記潜像担持体の表面上に形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られる、該表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、
該パターン検知手段が検知した検知データに基づいて互いに隣接する２つの検知用パターンの間隔を上記複数の検知用パターンについてそれぞれ計測し、その計測データから該潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めた後、該潜像担持体の回転角速度平均値をω0とし、該潜像担持体の回転半径をＲとし、該潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で該潜像担持体の表面上の潜像書込位置及び転写位置と該潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度をφとし、該複数の検知用パターンのそれぞれを該潜像担持体へ形成する時間間隔をＴｅとしたとき、該パターン間隔変動成分の振幅を−４×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）×ｓｉｎ（ω0×Ｔｅ／２）／ω0で除算し、該パターン間隔変動成分の位相を（φ−ω0×Ｔｅ）／２だけ遅らせた値を補正値ｆ（ｔ）＝Ａ3×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ3）＋Ｃとし、該補正値を補正前の上記目標回転角速度に重畳させることにより上記駆動制御手段が用いる目標回転角速度を補正する補正手段とを有し、
該補正手段は、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ3×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ3）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃ3c×ｆ（ｔn）−Ｃ3s×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出することを特徴とする画像形成装置。
ただし、ｆs（ｔn）は、ｆ（ｔn）をπ／２だけ位相を進ませたものであり、Ｃ3c及びＣ3sは下記のとおりである。
Ｃ3c＝Ａ3×ｃｏｓω0ｔs
Ｃ3s＝Ａ3×ｓｉｎω0ｔs
【請求項５】
表面移動する潜像担持体の表面上に潜像を書き込んだ後、該潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材の表面上に担持された記録材に転写するか、又は該トナー像を表面移動部材の表面へ転写した後に該表面移動部材上のトナー像を記録材に転写するかして、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
上記潜像担持体の回転角変位が目標回転角変位と一致するように該潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、
上記潜像担持体の表面上に形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られる、該表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、
該パターン検知手段が検知した検知データに基づいて互いに隣接する２つの検知用パターンの間隔を上記複数の検知用パターンについてそれぞれ計測し、その計測データから該潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めた後、該潜像担持体の回転半径をＲとし、該潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で該潜像担持体の表面上の潜像書込位置及び転写位置と該潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度をφとし、該複数の検知用パターンのそれぞれを該潜像担持体へ形成する時間間隔をＴｅとしたとき、該パターン間隔変動成分の振幅を−４×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）×ｓｉｎ（ω0×Ｔｅ／２）で除算し、該パターン間隔変動成分の位相を（φ＋π−ω0×Ｔｅ）／２だけ遅らせた値を補正値ｆ（ｔ）＝Ａ4×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ4）＋Ｃとし、該補正値を補正前の上記目標回転角変位に重畳させることにより上記駆動制御手段が用いる目標回転角速度を補正する補正手段とを有し、
該補正手段は、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ4×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ4）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃ4c×ｆ（ｔn）−Ｃ4s×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出することを特徴とする画像形成装置。
ただし、ｆs（ｔn）は、ｆ（ｔn）をπ／２だけ位相を進ませたものであり、Ｃ4c及びＣ4sは下記のとおりである。
Ｃ4c＝Ａ4×ｃｏｓω0ｔs
Ｃ4s＝Ａ4×ｓｉｎω0ｔs
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
上記補正手段は、パターン間隔変動成分の振幅及び位相を求める際、上記検知データから、上記潜像担持体の表面移動速度変動の周期をもつ、該表面移動速度変動の位相と同相の同相成分及び該位相とは９０°ズレた直交成分とを求め、該同相成分及び該直交成分を基に上記パターン間隔変動成分の振幅及び位相を求める直交検波処理を用いることを特徴とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
上記検知用パターンは、上記潜像担持体の周長の自然数倍の範囲にわたって該潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６の画像形成装置において、
上記検知用パターンは、回転変動が該検知用パターンのパターン間隔の変動に寄与する少なくとも１つの回転体の周長と上記潜像担持体の周長との公倍数の範囲にわたって該潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項６、７又は８の画像形成装置において、
上記検知用パターンは、上記潜像担持体の周期的な表面移動速度変動の一周期につき４ＮＰ（ＮＰは自然数）個のパターンが形成されるように該潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の画像形成装置において、
上記検知用パターンとは別に上記表面移動部材上に形成したホームトナーパターンを検知するホーム検知手段を有し、
上記検知データは、該ホーム検知手段がホームトナーパターンを検知してから各検知用パターンが上記パターン検知手段により検知されるまでに経過した各時間データであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置において、
上記表面移動部材は、駆動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状ベルトで構成されており、
該複数の支持回転体のうちの少なくとも１つの回転情報に基づき、該表面移動部材が等速で表面移動するように該駆動支持回転体の駆動を制御する表面移動部材駆動制御手段を有することを特徴とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置において、
上記潜像担持体は、駆動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状ベルトで構成されており、
上記補正手段は、上記回転角速度平均値ω0及び上記回転半径Ｒとして、該潜像担持体のベルト周長及び該潜像担持体の平均表面移動速度を用いて該潜像担持体を円柱形状のものに換算したときの回転角速度平均値及び回転半径を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置において、
上記潜像担持体は、円柱形状であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３の画像形成装置において、
上記潜像担持体上にトナー像を形成するための各部品は、該各部品の該潜像担持体に対する作用位置がすべて該潜像担持体の表面に接触する仮想平面よりも潜像担持体側となるように配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４の画像形成装置において、
上記潜像担持体を上記表面移動部材の表面移動方向に沿って複数備え、
複数の潜像担持体のうちの少なくとも１つの周長は他の潜像担持体の周長と異なっていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５の画像形成装置において、
上記潜像担持体の表面上に潜像を書き込む潜像書込手段は、該潜像担持体の斜め下方から光を照射して潜像を書き込むように構成されて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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置には、表面移動する潜像担持体の表面上に潜像を書き込んだ後、その潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材の表面上に担持された記録材に転写するか、又はそのトナー像を表面移動部材の表面へ転写した後に該表面移動部材上のトナー像を記録材に転写するかして、記録材に画像を形成するものがある。このような画像形成装置としては、互いに異なる複数色の単色画像を互いに重ね合わせることでカラー画像を得るものが知られている。このようなカラー画像形成装置においては、近年、高画質化および高速化が要求されている。かかる要求に応え得るカラー画像形成装置としては、例えば、各感光体ドラム（潜像担持体）上にそれぞれ形成した黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各単色画像を、記録材搬送ベルト（表面移動部材）に担持搬送される記録材上へ互いに重なり合うように転写することで記録材上へカラー画像を形成する直接転写方式のタンデム型画像形成装置が知られている。
【０００３】
この直接転写方式のタンデム型画像形成装置では、記録材上における各単色画像の転写位置が相対的にズレることによりユーザーの目視で確認できる色ズレが発生する場合がある。このような色ズレが発生すると、例えば、複数の単色画像が互いに重なることで形成される細線画像がにじんで見えたり、複数の単色画像が互いに重なることで形成される背景画像中に黒の文字画像を形成する場合にその文字画像の輪郭周辺に白抜けが発生したりするといった画質劣化が起きる。また、色地領域において、帯状のように周期的に現れる濃度ムラ、いわゆるバンディング現象も発生する。
【０００４】
また、各感光体ドラム（潜像担持体）上にそれぞれ形成した黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各単色画像を中間転写ベルト（表面移動部材）上へ互いに重なり合うように転写した後、中間転写ベルト上のカラー画像を記録材へ転写することにより、記録材上にカラー画像を形成する中間転写方式のタンデム型画像形成装置も知られている。このような中間転写方式のタンデム型画像形成装置においても、直接転写方式のタンデム型画像形成装置と同様に、中間転写ベルト１０上における各単色画像の転写位置が相対的にズレることによりユーザーの目視で確認できる色ズレが発生する場合がある。
【０００５】
以上のようなユーザーの目視で確認できるほどの色ズレが発生するのは、個々の感光体ドラムの表面移動速度が周期的に変動を生ずることにより、各感光体ドラム上の単色画像の転写位置が相対的にズレることが主な原因である。このような感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動は、感光体ドラムの軸に設置された駆動伝達系の伝達誤差（歯車偏心、歯累積ピッチ誤差による伝達誤差など）や、感光体ドラムを駆動伝達系から着脱可能にするために設けられたカップリングによる伝達誤差（軸傾き、軸心ずれによる）などの、感光体ドラムへ伝達される回転駆動力の回転角速度変動によって顕著に表れる。
【０００６】
このような感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を抑制して色ズレを補正し得るものとしては、特許文献１に記載された画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、各感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を認識して、このような周期的な表面移動速度変動が発生しないように、個々の感光体ドラムの回転角速度を個別に微調整することで、各感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を抑制する。具体的には、各感光体ドラム上に形成した複数の検知用パターン（トナー像）を、各色１つずつ順番に（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの順に）中間転写ベルト上に一列に並ぶように転写する。そして、これらの検知用パターンをパターン検知手段で順次検知し、その検知信号から感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動成分（検出情報）を検出し、その周期的な表面移動速度変動を打消すように感光体ドラムの回転角速度を個別に微調整する。
【０００７】
上記特許文献１に記載の画像形成装置における微調整の方法は次のとおりである。
すなわち、上記検出情報は、次の２つの速度変動の影響を受けて中間転写ベルト上に形成された検知用パターンの検知結果に基づくものである。１つは、検知用パターンを形成するために感光体ドラムに潜像を書き込んだ時における感光体ドラムの表面移動速度変動である。もう１つは、その潜像を現像して得られる検知用パターンを中間転写ベルトへ転写した時の感光体ドラムの表面移動速度変動である。また、この画像形成装置は、感光体ドラム上の潜像書込位置と転写位置をその両位置の位相差角度が概ね１８０°となるように設定されている。上記両位置の位相差角度とは、感光体ドラムの回転軸に直交する仮想平面上で感光体ドラム表面上の潜像書込位置及び転写位置と感光体ドラムの回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度である。このことから、上記検出情報に１／２ゲインを積算し、さらにこれを逆位相にしたものを補正値とし、この補正値を補正前の目標回転角速度に重畳させたものを用いて感光体ドラムを駆動制御することで、感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を打消すことができる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−７８７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載された感光体ドラム駆動の微調整方法は、感光体ドラム上の潜像書込位置と転写位置との位相差角度を概ね１８０°となるように設定することを前提とするものである。そのため、装置レイアウトの制限が発生するという問題がある。
【００１０】
位相差角度が１８０°からズレている場合、適切な補正値が得られず、制御誤差が発生してしまう。上記特許文献１では、位相差角度の許容範囲を１８０±４５°としているが、このような広い許容範囲では、近年の高画質化の要求を満足する画像を得ることはできない。例えば図１に示す画像形成装置では、潜像書込位置と転写位置との位相差角度を１４５°に設定している。この場合、感光体ドラム２の半径を２０ｍｍとし、感光体ドラム軸に設置されたドラム駆動ギヤ３２の偏心により感光体ドラム２が約０．１％の表面移動速度変動をもって駆動したとすると、感光体ドラム上から中間転写ベルト１０への理想のトナー像転写位置と、上記特許文献１に記載された方法により得られる補正値によって補正されて駆動する感光体ドラム上から中間転写ベルト１０へのトナー像転写位置との間には、最大で約１２μｍのズレ（転写位置ズレ）が生じる。このようなズレは、実際の画像上においてユーザーの目視で十分に感じ取れる程度の色ズレとなって現れ、画質劣化につながる。なお、近年の高画質複写機においては、転写位置ズレの許容数値は４０〜８０μｍと言われており、色ズレの発生原因となり得る要因のうち、感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動という１つの要因だけで、１２μｍもの転写位置ズレが発生することは大きな問題となる。
【００１１】
そこで、本出願人は、特願２００７−７６６７号（以下「先願」という。）において、感光体ドラムの回転軸に直交する仮想平面上で感光体ドラムの表面上の潜像書込位置及び転写位置と感光体ドラムの回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度（位相差角度）が１８０°からズレた角度であっても、検知用パターンの検知結果から、感光体ドラムへ伝達される回転駆動力の回転角速度変動によって生じる感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を打ち消すような適正な補正値を算出できる画像形成装置を提案した。
【００１２】
この先願の画像形成装置における駆動制御では、補正値ｆ（ｔ）の取り扱い方法として、補正値ｆ（ｔ）を用いた駆動制御を行う前に、感光体ドラム一回転周期分について、各制御時刻ｔ＝t0，t1，t2，・・・，tnでの各補正値ｆ（t0）、ｆ（t1）、ｆ（t2）、・・・、ｆ（tn）を、検知用パターンの検知結果から予め算出しておき、その全補正値の算出結果を記憶しておく方法（事前算出方法）を採用できる。しかし、この事前算出方法を採用すると、全補正値ｆ（t0）、ｆ（t1）、ｆ（t2）、・・・、ｆ（tn）の記憶領域を確保する必要があり、コストが高くなるという不具合が生じる。特に、感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を打ち消す高精度な駆動制御を行うためには、感光体ドラム一回転周期について多数の補正値が必要となる。よって、この事前算出方法において高精度な駆動制御を実現する場合、多数の補正値すべてを記憶できる大容量の記憶領域の確保が必要となり、コストが高騰する。
【００１３】
一方、上記先願の画像形成装置における駆動制御では、検知用パターンの検知結果だけを記憶しておき、補正値ｆ（t）を用いた駆動制御を行う際に、各制御時刻ｔ＝t0，t1，t2，・・・，tnでの各補正値ｆ（t0）、ｆ（t1）、ｆ（t2）、・・・、ｆ（tn）を順次算出しつつ駆動制御を行うというリアルタイム処理方法を採用することもできる。このリアルタイム処理方法では、少なくとも次の制御時刻ｔ＝tn+1での駆動制御時に必要な補正値ｆ（tn+1）を記憶しておくことさえできればよいので、必要な記憶領域は上記事前算出方法に比べて遙かに少なくて済むので、低コスト下を図ることができる。
【００１４】
ところが、上記先願の画像形成装置における駆動制御では、補正値ｆ（ｔ）をｆ（ｔ）＝Ａ''×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ''）という三角関数の演算を用いて算出する。このような三角関数の演算は四則演算に比べて高い処理能力を必要とするため、処理負荷が大きく、四則演算の数十倍の処理時間がかかる場合がある。ここで、上記リアルタイム処理方法では、制御時間間隔ｔs＝tn＋tn-1の時間内に補正値ｆ（tn）の演算を完了しなければならない。そのため、処理時間がかかる三角関数の演算を用いて補正値を算出する上記先願の画像形成装置における駆動制御において、上記リアルタイム処理方法を採用しようとすると、演算時間を確保するために制御時間間隔ｔsを長く設定せざるを得ない。したがって、感光体ドラム一回転周期分の補正値の数を十分に確保できず、感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を打ち消す高精度な駆動制御を実現することが困難であるという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、感光体ドラム等の潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を打ち消す高精度な駆動制御を、低コストで実現できる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】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動する潜像担持体の表面上に潜像を書き込んだ後、該潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材の表面上に担持された記録材に転写するか、又は該トナー像を表面移動部材の表面へ転写した後に該表面移動部材上のトナー像を記録材に転写するかして、記録材に画像を形成する画像形成装置において、上記潜像担持体の回転角速度が目標回転角速度と一致するように該潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、上記潜像担持体の表面上に形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られる、該表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、該パターン検知手段が検知した検知データから該潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めた後、該潜像担持体の回転角速度平均値をω0とし、該潜像担持体の回転半径をＲとし、該潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で該潜像担持体の表面上の潜像書込位置及び転写位置と該潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度をφとしたとき、該パターン間隔変動成分の振幅を２×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）／ω0で除算し、該パターン間隔変動成分の位相をφ／２だけ遅らせた値を補正値ｆ（ｔ）＝Ａ1×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ1）＋Ｃとし、該補正値を補正前の上記目標回転角速度に重畳させることにより上記駆動制御手段が用いる目標回転角速度を補正する補正手段とを有し、該補正手段は、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ1×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ1）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃ1c×ｆ（ｔn）−Ｃ1s×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出することを特徴とするものである。
ただし、ｆs（ｔn）は、ｆ（ｔn）をπ／２だけ位相を進ませたものであり、Ｃ1c及びＣ1sは下記のとおりである。
Ｃ1c＝Ａ1×ｃｏｓω0ｔs，Ｃ1s＝Ａ1×ｓｉｎω0ｔs
また、請求項２の発明は、表面移動する潜像担持体の表面上に潜像を書き込んだ後、該潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材の表面上に担持された記録材に転写するか、又は該トナー像を表面移動部材の表面へ転写した後に該表面移動部材上のトナー像を記録材に転写するかして、記録材に画像を形成する画像形成装置において、上記潜像担持体の回転角変位が目標回転角変位と一致するように該潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、上記潜像担持体の表面上に形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られる、該表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、該パターン検知手段が検知した検知データから該潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めた後、該潜像担持体の回転半径をＲとし、該潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で該潜像担持体の表面上の潜像書込位置及び転写位置と該潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度をφとしたとき、該パターン間隔変動成分の振幅を２×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）で除算し、該パターン間隔変動成分の位相を（φ＋３π）／２だけ遅らせた値を補正値ｆ（ｔ）＝Ａ2×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ2）＋Ｃとし、該補正値を補正前の上記目標回転角変位に重畳させることにより上記駆動制御手段が用いる目標回転角速度を補正する補正手段とを有し、該補正手段は、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ2×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ2）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃ2c×ｆ（ｔn）−Ｃ2s×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出することを特徴とするものである。
ただし、ｆs（ｔn）は、ｆ（ｔn）をπ／２だけ位相を進ませたものであり、Ｃ2c及びＣ2sは下記のとおりである。
Ｃ2c＝Ａ2×ｃｏｓω0ｔs，Ｃ2s＝Ａ2×ｓｉｎω0ｔs
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記補正手段は、上記パターン間隔変動成分の振幅及び位相を求める際、上記パターン検知手段が検知した検知データに基づいて上記複数の検知用パターンのうちの一の検知用パターンから他の各検知用パターンまでの間隔を計測し、その計測データから該パターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、表面移動する潜像担持体の表面上に潜像を書き込んだ後、該潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材の表面上に担持された記録材に転写するか、又は該トナー像を表面移動部材の表面へ転写した後に該表面移動部材上のトナー像を記録材に転写するかして、記録材に画像を形成する画像形成装置において、上記潜像担持体の回転角速度が目標回転角速度と一致するように該潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、上記潜像担持体の表面上に形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られる、該表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、該パターン検知手段が検知した検知データに基づいて互いに隣接する２つの検知用パターンの間隔を上記複数の検知用パターンについてそれぞれ計測し、その計測データから該潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めた後、該潜像担持体の回転角速度平均値をω0とし、該潜像担持体の回転半径をＲとし、該潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で該潜像担持体の表面上の潜像書込位置及び転写位置と該潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度をφとし、該複数の検知用パターンのそれぞれを該潜像担持体へ形成する時間間隔をＴｅとしたとき、該パターン間隔変動成分の振幅を−４×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）×ｓｉｎ（ω0×Ｔｅ／２）／ω0で除算し、該パターン間隔変動成分の位相を（φ−ω0×Ｔｅ）／２だけ遅らせた値を補正値ｆ（ｔ）＝Ａ3×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ3）＋Ｃとし、該補正値を補正前の上記目標回転角速度に重畳させることにより上記駆動制御手段が用いる目標回転角速度を補正する補正手段とを有し、該補正手段は、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ3×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ3）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃ3c×ｆ（ｔn）−Ｃ3s×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出することを特徴とするものである。
ただし、ｆs（ｔn）は、ｆ（ｔn）をπ／２だけ位相を進ませたものであり、Ｃ3c及びＣ3sは下記のとおりである。
Ｃ3c＝Ａ3×ｃｏｓω0ｔs，Ｃ3s＝Ａ3×ｓｉｎω0ｔs
また、請求項５の発明は、表面移動する潜像担持体の表面上に潜像を書き込んだ後、該潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材の表面上に担持された記録材に転写するか、又は該トナー像を表面移動部材の表面へ転写した後に該表面移動部材上のトナー像を記録材に転写するかして、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
上記潜像担持体の回転角変位が目標回転角変位と一致するように該潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、上記潜像担持体の表面上に形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られる、該表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、該パターン検知手段が検知した検知データに基づいて互いに隣接する２つの検知用パターンの間隔を上記複数の検知用パターンについてそれぞれ計測し、その計測データから該潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分の振幅及び位相を求めた後、該潜像担持体の回転半径をＲとし、該潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で該潜像担持体の表面上の潜像書込位置及び転写位置と該潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度をφとし、該複数の検知用パターンのそれぞれを該潜像担持体へ形成する時間間隔をＴｅとしたとき、該パターン間隔変動成分の振幅を−４×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）×ｓｉｎ（ω0×Ｔｅ／２）で除算し、該パターン間隔変動成分の位相を（φ＋π−ω0×Ｔｅ）／２だけ遅らせた値を補正値ｆ（ｔ）＝Ａ4×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ4）＋Ｃとし、該補正値を補正前の上記目標回転角変位に重畳させることにより上記駆動制御手段が用いる目標回転角速度を補正する補正手段とを有し、該補正手段は、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ4×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ4）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃ4c×ｆ（ｔn）−Ｃ4s×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出することを特徴とするものである。
ただし、ｆs（ｔn）は、ｆ（ｔn）をπ／２だけ位相を進ませたものであり、Ｃ4c及びＣ4sは下記のとおりである。
Ｃ4c＝Ａ4×ｃｏｓω0ｔs，Ｃ4s＝Ａ4×ｓｉｎω0ｔs
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記補正手段は、パターン間隔変動成分の振幅及び位相を求める際、上記検知データから、上記潜像担持体の表面移動速度変動の周期をもつ、該表面移動速度変動の位相と同相の同相成分及び該位相とは９０°ズレた直交成分とを求め、該同相成分及び該直交成分を基に上記パターン間隔変動成分の振幅及び位相を求める直交検波処理を用い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６の画像形成装置において、上記検知用パターンは、上記潜像担持体の周長の自然数倍の範囲にわたって該潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからなる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６の画像形成装置において、上記検知用パターンは、回転変動が該検知用パターンのパターン間隔の変動に寄与する少なくとも１つの回転体の周長と上記潜像担持体の周長との公倍数の範囲にわたって該潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからな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６、７又は８の画像形成装置において、上記検知用パターンは、上記潜像担持体の周期的な表面移動速度変動の一周期につき４ＮＰ（ＮＰは自然数）個のパターンが形成されるように該潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を現像して上記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからな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又は９の画像形成装置において、上記検知用パターンとは別に上記表面移動部材上に形成したホームトナーパターンを検知するホーム検知手段を有し、上記検知データは、該ホーム検知手段がホームトナーパターンを検知してから各検知用パターンが上記パターン検知手段により検知されるまでに経過した各時間データであ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又は１０の画像形成装置において、上記表面移動部材は、駆動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状ベルトで構成されており、
該複数の支持回転体のうちの少なくとも１つの回転情報に基づき、該表面移動部材が等速で表面移動するように該駆動支持回転体の駆動を制御する表面移動部材駆動制御手段を有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、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置において、上記潜像担持体は、駆動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状ベルトで構成されており、上記補正手段は、上記回転角速度平均値ω0及び上記回転半径Ｒとして、該潜像担持体のベルト周長及び該潜像担持体の平均表面移動速度を用いて該潜像担持体を円柱形状のものに換算したときの回転角速度平均値及び回転半径を用いる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１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１の画像形成装置において、上記潜像担持体は、円柱形状であ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１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３の画像形成装置において、上記潜像担持体上にトナー像を形成するための各部品は、該各部品の該潜像担持体に対する作用位置がすべて該潜像担持体の表面に接触する仮想平面よりも潜像担持体側となるように配置されてい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１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４の画像形成装置において、上記潜像担持体を上記表面移動部材の表面移動方向に沿って複数備え、複数の潜像担持体のうちの少なくとも１つの周長は他の潜像担持体の周長と異なっている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１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５の画像形成装置において、上記潜像担持体の表面上に潜像を書き込む潜像書込手段は、該潜像担持体の斜め下方から光を照射して潜像を書き込むように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、ある制御時刻ｔnの補正値ｆ（ｔn+1）を算出するとき、直前の制御時刻ｔnにおける補正値ｆ（ｔn）を用いて算出することができる。したがって、上述したリアルタイム処理方法を採用する場合には、直前の補正値算出結果を記憶しておくだけで、すべての補正値を順次算出することができる。よって、全補正値を予め記憶しておく従来の事前記憶方法に比べて記憶領域が少なくて済み、低コスト化を図ることができる。
また、本発明においては、三角関数の演算を用いずに四則演算のみで補正値を算出することができる。よって、補正値の演算処理の負荷が三角関数の演算に比べて非常に小さくて済む。その結果、補正値の演算時間を短くできるので、リアルタイム処理方法を採用しても、高精度な駆動制御が可能となる。
以上より、本発明によれば、潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を打ち消す高精度な駆動制御を、低コストで実現できるという優れた効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を、中間転写方式のタンデム型画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用する画像形成装置の主要構成を示す概略構成図である。なお、本画像形成装置を複写機やプリンタなどの製品として用いる場合には、必要に応じて、図示の主要構成に加えて、用紙を大量に保持する給紙テーブルを設置したり、スキャナ部や原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）を設置したりする。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置は、表面移動部材としての中間転写体である無端状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、４つの支持回転体としての支持ローラ７，８，１１，１２に掛け渡されており、図中反時計回り方向に表面移動する。本実施形態においては、これら４つの支持ローラのうちの支持ローラ８が駆動ローラである。また、図示しないが、これら４つの支持ローラのうち支持ローラ７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が設けられている。また、４つの支持ローラのうち支持ローラ１１と支持ローラ１２との間に張り渡したベルト部分には、そのベルト表面移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニットが並べて配置されている。各画像形成ユニットには、図中時計方向に回転駆動する潜像担持体としての感光体ドラム２と、ドラム駆動ギヤ３２と、バイアスローラ６とが設けられている。また、各画像形成ユニットは、感光体ドラム２の周りに、図示しない帯電装置、現像装置及びクリーニング装置なども備えている。これらの画像形成ユニットは、使用するトナーの色が異なる以外は互いに同一の構成となっている。バイアスローラ６は、中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム２の対向する位置に配置されており、中間転写ベルト１０はバイアスローラ６によって各感光体ドラム２に当接されている。各ドラム駆動ギヤ３２上にはそれぞれマーキング４が設けられていて、これらのマーキング４はそれぞれドラムポジションセンサ２０によって検知される。各ドラムポジションセンサ２０の検知結果に基づき、各感光体ドラム２の回転位置を把握できる。
【００２０】
また、本画像形成装置には、中間転写ベルト１０の表面に対向する位置に、その中間転写ベルト１０に形成される検知用パターンを検知するパターン検知手段としてのパターンセンサ４０が設けられている。本実施形態では、２つのパターンセンサ４０が、中間転写ベルト１０の表面移動方向に対して直交する方向（以下、「ベルト幅方向」という。）に並べて配置されている。なお、パターンセンサ４０の個数に制限はない。センサ設置数に応じて、検知データの精度向上、検知動作時間の短縮、主走査変動の検知が可能となる。例えば、センサを４つに増やすことで、同色の同様な検知パターンを４箇所のセンサで検知するので計測精度の向上が可能である。また、４色それぞれの検知パターンをそれぞれのセンサで検知することで1回の動作で４色の計測ができるため時間短縮となる。また、ベルト幅方向に４箇所のデータから主走査方向のズレも同時に検知できる。
また、本画像形成装置には、４つの画像形成ユニットの下方に、潜像形成手段としての露光装置１が設けられている。
また、本画像形成装置には、中間転写ベルト１０を挟んで駆動ローラ８と対向する位置に、第２転写手段としての二次転写ローラ１３が設けられている。この二次転写ローラ１３は、駆動ローラ８に向けて中間転写ベルト１０へ押し当てられるように設けられている。二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１０との間のニップ部（二次転写部）には図中下方から所定のタイミングで記録材としてのシートが搬送されてくる。そして、二次転写ローラ１３により中間転写ベルト１０上の画像がシートに転写される。なお、第２転写手段としては、転写ベルトや非接触式のチャージャを利用したものであってもよい。
また、本画像形成装置には、この二次転写ローラの図中上方に、図示しない定着装置が設けられている。この定着装置は、シート上に転写された画像をシートへ定着するための定着処理を行うものである。
【００２１】
次に、本画像形成装置の画像形成動作について説明する。
本画像形成装置を複写機として用いる場合、まず、原稿を、図示しない原稿自動搬送装置の原稿台上にセットするか、原稿自動搬送装置を開いてスキャナ部のコンタクトガラス上にセットして原稿自動搬送装置を閉じてそれで押さえるかする。その後、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置に原稿をセットした場合であれば、その原稿が搬送されてコンタクトガラス上へと移動した後、スキャナ部の走査ユニットが駆動する。コンタクトガラス上に原稿をセットした場合であれば、スキャナ部の走査ユニットが駆動する。走査ユニットが走行すると同時に光源から光が原稿面に照射され、その反射光が結像レンズを通して読取センサによって受光されて原稿内容が読み取られる。そして、読み取った原稿内容に基づく画像情報を用いて以下の画像形成を行う。
また、本画像形成装置をプリンタとして用いる場合、パソコンやデジタルカメラ等の外部機器から画像情報を受信し、その画像情報を用いて以下の画像形成を行う。
【００２２】
上述した原稿の読取処理や画像情報の受信処理に並行して、図示しない駆動源である駆動モータで駆動ローラ８を回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト１０が図中反時計回り方向に表面移動するとともに、この表面移動に伴って他の支持ローラ（従動ローラ）が連れ回り回転する。また、これと同時に、個々の画像形成ユニットにおいて感光体ドラム２を回転駆動させる。そして、各感光体ドラム２上に、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光現像し、これらを各現像装置でそれぞれ現像することにより単色のトナー画像（単色画像）を形成する。その後、各感光体ドラム２上の単色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。
【００２３】
このような画像形成に並行して、二次転写部に対して所定のタイミングでシートを搬送する。詳しくは、給紙カセットからシートを繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して給紙路に入れ、搬送ローラで搬送してレジストローラに突き当てて止める。または、給紙ローラを回転して手差しトレイ上のシートを繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して手差し給紙路に入れ、同じくレジストローラ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が二次転写部に到達するタイミングを合わせてレジストローラを回転し、二次転写部へシートを送り込む。なお、レジストローラ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ようにしてもよい。二次転写部では、二次転写ローラ１３に印加される二次転写バイアスの作用によって中間転写ベルト１０上の合成カラー画像がシート上に転写される。画像転写後のシートは、定着装置へ送り込まれ、この定着装置で熱と圧力が加えられて転写画像が定着される。定着後のシートは、図示しない排出ローラから排紙トレイ上に排出されてスタックされる。
【００２４】
なお、本画像形成装置を用いて、単色の画像を形成することもできる。例えば黒の単色画像を形成する場合には、図示しない接離手段により、イエロー、シアン、マゼンタのカラー３色の感光体ドラム２から中間転写ベルト１０を離すようにし、これら３色の感光体ドラム２を一時的に駆動停止にしておくのが好ましい。
【００２５】
本画像形成装置は、給紙から排紙までのシート搬送経路が短く、簡素化されているため、生産性が向上し、紙詰まりの発生確率が低く抑えられている。しかし、シートが二次転写部を下から上へ搬送される経路を実現するために、露光装置１を各画像形成ユニットの下方に設置する必要がある。そのため、露光装置１の上方に位置する各画像形成ユニットや中間転写ベルト１０などの部品から飛散したトナーが露光装置１に向けて落下する。このような飛散トナーが露光装置１の内部に侵入するのを防ぐため、本実施形態では、露光装置１の全体をカバーで覆っている。しかし、各色の書込光を各感光体ドラム２へ照射する必要があるため、各書込光が露光装置１から出射するカバー部分は出射レンズで構成されている。よって、この出射レンズに飛散トナーが堆積し、適正な潜像形成を行うことができないおそれがある。そこで、本実施形態では、この出射レンズにトナーが堆積するのを抑制するために、各書込光による書込位置が各感光体ドラム２の真下から外れた位置となるように構成している。具体的には、図１において各感光体ドラム２の転写位置（真上位置）と書込位置とのなす角φが１４５°となるように構成している。このような構成とすることで、書込光の光路を鉛直方向に対して傾斜させることができる結果、その光路に直交するように配置される出射レンズのレンズ面を水平方向に対して傾斜させることができる。これにより、上方から落下してくる飛散トナーが出射レンズに付着してもそのレンズ面の傾斜により飛散トナーが傾斜面下方に向けて滑り落ち、出射レンズに飛散トナーが堆積しにくくなる。
【００２６】
次に、各感光体ドラム２のドラム駆動装置について説明する。
図２は、本実施形態における感光体ドラム２を駆動するドラム駆動装置の一例を示す説明図である。なお、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各感光体ドラムについてのドラム駆動装置は同様の構成である。
本実施形態において、感光体ドラム２の回転軸（ドラム軸）は、図示しない画像形成装置本体のフレームに回転自在に軸支されている。本実施形態のドラム駆動装置は、ステッピングモータやＤＣサーボモータ等からなる駆動モータ３３と、駆動モータ３３のモータ軸に設けられたモータ軸ギヤ３４と、駆動軸上に固着されていてモータ軸ギヤ３４と噛み合うドラム駆動ギヤ３２と、この駆動軸とドラム軸とを連結するカップリング３１とから構成されている。
【００２７】
本実施形態では、減速機構がモータ軸ギヤ３４とドラム駆動ギヤ３２とからなる１段減速機構である。これは、部品点数を少なくし低コスト化を図るためと、ギヤ伝達における歯形誤差や偏心による伝達誤差の要因を少なくするためである。また、このように１段減速機構としたことで、高い減速比を設定すると必然的に感光体ドラム２のドラム軸上にあるドラム駆動ギヤ３２が、感光体ドラム２の径より大きな大口径ギヤとなる。このようにドラム駆動ギヤ３２として大口径ギヤを用いることにより、感光体ドラム２上で換算したドラム駆動ギヤ３２の単一ピッチ誤差が小さくなり、副走査方向の印字濃度ムラ（バンディング）の影響が少なくなる効果も得られる。なお、減速比は、感光体ドラム２の目標回転速度とモータ特性において、高効率で高回転精度が得られる速度領域より決定される。本実施形態におけるモータ軸ギヤ３４とドラム駆動ギヤ３２との間の減速比は１：２０である。
【００２８】
また、駆動モータ３３のモータ軸には、ロータリーエンコーダ３５が取り付けられている。このロータリーエンコーダ３５によって駆動モータ３３の回転状態を検出し、その検出信号をコントローラ３７を介して駆動モータ３３のモータ駆動回路３６にフィードバックし、駆動モータ３３の回転速度が所望の速度となるように制御している。なお、駆動モータ３３として速度センサ又はエンコーダを内蔵したものを用いれば、ロータリーエンコーダ３５を省略することができる。モータ内蔵型の速度センサとしては、例えばプリントコイル式の周波数発電機（ＦＧ）を用いることができ、内蔵型エンコーダとしては、例えばＭＲセンサ等を用いることができる。
【００２９】
モータ駆動回路３６は、駆動モータ３３に所定の駆動電流を出力する。ロータリーエンコーダ３５はモータの回転角速度（あるいは回転角変位）を検知し、その検知結果をコントローラ３７に出力する。本実施形態の駆動モータ３３は、ＤＣブラシレスモータであるＤＣサーボモータを採用している。このＤＣサーボモータは、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相スター結線されたコイルとロータとを有する。さらに、ロータの位置検出部として、ロータの磁極を検知する３個のホール素子を備え、それらの出力端子はモータ駆動回路３６に接続されている。また、ＭＲセンサを内蔵したＤＣサーボモータの場合、ロータの周上に着磁した磁気的パターンとＭＲセンサとからなる回転速度検知部（速度情報検知部）を有し、その出力端子をコントローラ３７に接続する。モータ駆動回路３６は、ハイ側トランジスタとロー側トランジスタとを各３個備え、それぞれコイルのＵ、Ｖ、Ｗに接続されている。モータ駆動回路３６はホール素子が発生するロータ位置信号により、ロータの位置を特定し、相切替信号を生成する。相切替信号は、モータ駆動回路３６の各トランジスタをオンオフ制御し、励磁する相を順次切り替えることにより、ロータを回転させる。
【００３０】
また、コントローラ３７は、ロータリーエンコーダ３５（ＭＲセンサ内蔵型の場合には上記回転速度検知部）により検知される回転速度情報と目標回転速度情報とを比較し、検出されたモータ軸の回転速度が目標回転速度となるように、ＰＷＭ信号を生成して出力する。ＰＷＭ信号はアンドゲートによりモータ駆動回路３６の相切替信号とアンドされ、駆動電流のチョッピングを行い、駆動モータ３３の回転速度を制御する。
このようなコントローラ３７は、ロータリーエンコーダ３５又は上記回転速度検知部の出力パルス信号と制御目標値出力部３８の出力パルス信号の位相や周波数を比較する公知のＰＬＬ制御回路系で構成することができる。制御目標値出力部３８は、予め設定された感光体ドラムの一回転周期の回転速度変動成分を補正する目標回転速度に応じて周波数変調したパルス信号を出力する。コントローラ３７は、アナログ回路ではなくデジタル回路でもよい。デジタル処理の場合、ロータリーエンコーダ３５又は上記回転速度検知部の出力波形の周期を計測し、回転角速度を算出する。または、ロータリーエンコーダ３５又は上記回転速度検知部の出力パルス数をカウントし、任意の時間内に計測されたカウント値から回転角速度を算出する。なお、回転角速度ではなく回転角変位を制御する位置制御系を採用する場合、ロータリーエンコーダ３５又は上記回転速度検知部の出力パルス数をカウントし、回転角の変位量を算出する。そして、制御目標値出力部からの目標データとの差分を算出し、その差分が小さくなるように駆動モータ３３を駆動する。一般にＰＩＤ制御器などが組込まれ、制御対象の感光体ドラム２が目標回転速度に対して、偏差やオーバーシュート、発振が無いように調整されてモータ駆動回路３６へＰＷＭ信号が出力される。
【００３１】
次に、各感光体ドラム２の回転駆動制御について説明する。
本実施形態では、各感光体ドラム２を駆動する駆動モータ３３として、ＤＣブラシレスモータであるＤＣサーボモータを用いている。各感光体ドラム２を駆動する場合、次の２つの要因によって各感光体ドラム２の表面移動速度変動が個別に発生し、その結果、各感光体ドラム２上の単色トナー画像を各中間転写ベルト１０上に重なり合うように転写する際にその転写位置が相対的にズレて色ズレが発生する。このような色ズレを発生させる第１の要因は、トルクリップル等によるモータ回転変動が発生することにより感光体ドラム２へ伝達される回転角速度が変動し、これにより各感光体ドラム２の表面移動速度が変動して、各感光体ドラム上のトナーが転写される中間転写ベルト１０上の転写位置が理想位置からベルト表面移動方向（副走査方向）へズレること（以下、単に「位置ズレ」という。）である。第２の要因は、ドラム駆動装置のギヤ（ドラム駆動ギヤ３２を含む）の累積ピッチ誤差やドラム駆動ギヤ３２の回転軸偏心等により感光体ドラム２へ伝達される回転角速度が変動し、これにより各感光体ドラム２の表面移動速度が変動して生じる位置ズレである。
【００３２】
第１の要因に係る感光体ドラム２の表面移動速度変動については、モータ軸に取り付けられたロータリーエンコーダ３５の検出結果を用いた上述のフィードバック制御により十分に抑制することができる。
第２の要因による感光体ドラム２の表面移動速度変動については、検知用パターンの検知結果に基づいて感光体ドラム２の一回転周期で発生する表面移動速度変動成分の振幅及び位相を求め、その結果から駆動モータ３３の回転角速度を制御することにより抑制する。この制御の詳細については後述する。
【００３３】
次に、転写位置調整用パターンの検知方法について説明する。
図３は、各画像形成ユニットによって形成された中間転写ベルト１０上の転写位置調整用パターン４４を検出するパターン検出機構を示す説明図である。なお、図３では、便宜上、パターンセンサ４０が図１に示した配置位置とは異なる位置に設置されている。
本実施形態のパターンセンサ４０は、中間転写ベルト１０の画像領域におけるベルト幅方向両端部分に各々１組ずつ配置された照明用光源のＬＥＤ素子４１と、反射光を受光する受光素子４２と、１対の集光レンズ４３とから構成されている。ＬＥＤ素子４１は、中間転写ベルト１０上の転写位置調整用パターン４４を検出するために必要な反射光を作り出すための光量をもつものである。また、受光素子４２は、中間転写ベルト１０上の転写位置調整用パターン４４で反射した光が集光レンズ４３を通過して入射する位置に配置されており、多数の受光画素を直線状に配列したライン型受光素子としてのＣＣＤで構成されている。
【００３４】
本実施形態のように、パターンセンサ４０を中間転写ベルト１０の画像領域におけるベルト幅方向の両端部分にそれぞれ１つずつ配設することで、主走査方向（感光体ドラム２や中間転写ベルト１０の表面移動方向に対して直交する方向）のレジスト調整、副走査方向（感光体ドラム２や中間転写ベルト１０の表面移動方向）のレジスト調整、主走査方向の倍率誤差の調整、主走査方向に対する走査ラインの傾きの調整等が可能となる。
【００３５】
図４は、転写位置調整用パターン４４の一例を示す説明図である。
この転写位置調整用パターン４４は、図４に示すように、黒、シアン、マゼンタ、イエローの各色トナー像を副走査方向に対して約４５°傾けて所定ピッチで並列させたシェブロンパッチと呼ばれるラインパターンにより構成される。この転写位置調整用パターン４４は、中間転写ベルト１０の画像領域におけるベルト幅方向の両端部分に、それぞれ形成される。このような転写位置調整用パターン４４をパターンセンサ４０で読み取ることで、中間転写ベルト１０の表面移動に応じて基準色である黒と残り３つのカラー色との検知時間差を検出する。具体的には、図中右から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒、黒、シアン、マゼンタ、イエローの順に形成したラインパターンを、パターンセンサ４０で順次読み取ることで、基準色である黒の検知時刻と残り３つのカラー色との検知時刻との差（検知時間差）ｔｋｙ，ｔｋｍ，ｔｋｃを求める。そして、求めた各検知時間差と理想値との差より、黒に対する各カラー色の副走査レジストのズレ量を求める。また、パターンセンサ４０の検知結果から、同じ色について傾き角の異なる２つのラインパターンの検知時間差ｔｋ，ｔｃ，ｔｍ，ｔｙを求め、求めた各検知時間差と理想値との差より、各色の主走査レジストのズレ量を求める。
【００３６】
走査ラインの傾き量は、ベルト幅方向両端部分にそれぞれ形成した１組の検知用パターン４５間における副走査レジスト差から求めることができる。このように求めた走査ラインの傾き量に基づいて、トロイダルレンズの傾き調整手段を駆動して走査ラインの傾きを補正する。
副走査レジストを補正する場合、各検出値の平均から副走査レジストのズレ量を求め、ポリゴンミラー１面おき、つまり一走査ラインピッチを単位として副走査方向における書出しタイミングを合わせる。または、感光体ドラム２の駆動モータ３３の平均回転角速度を調整し、感光体ドラム２の表面上における書込位置と転写位置との間のドラム回転所要時間を調整することで補正する。
【００３７】
図５（ａ）及び（ｂ）は、上述した第２の要因による感光体ドラム２の表面移動速度変動を抑制するために用いる検知用パターン４５の一例を示す説明図である。
この検知用パターン４５は、黒、シアン、マゼンタ、イエローのうち１色のトナー像を主走査方向に長尺なパターンを副走査方向に沿って所定ピッチで並列させたパターンにより構成される。この検知用パターン４５を構成する各パターンを、形成されたパターン順にパターンセンサ４０で順次検知していき、任意の基準タイミングからの検知時間ｔｋ０１，ｔｋ０２，ｔｋ０３，・・・を求める。これを、各色ごとに行う。本実施形態では、中間転写ベルト１０の幅方向両端部分に互いに異なる２つの色の検知用パターンをそれぞれ形成することで、同時に２つの色についてパターンセンサ４０による検知が可能である。すなわち、本実施形態の場合、検知動作を２回繰り返すことで、４色すべての検知を完了することができ、検知時間の短縮化が図れる。また、本実施形態においては、検知用パターン４５が単色のパターンで構成されているため、そのパターン間隔を非常に短くすることができる。その結果、より高精度な検知が可能となる。
【００３８】
図６は、ドラム駆動装置の電気的なハードウエア構成を示すブロック図である。
図３に示したパターンセンサ４０を含む検知センサ部５１で得られた信号は、ＡＭＰ５２によって増幅された後、図４に示した転写位置調整用パターン４４や図５（ａ）及び（ｂ）に示した検知用パターン４５の信号成分のみがフィルタ５３を通過する。フィルタ５３を通過した信号は、Ａ／Ｄ変換器５４によってアナログデータからデジタルデータへと変換される。データのサンプリングは、サンプリング制御部５６によって制御され、サンプリングされたデータはＦＩＦＯメモリ５５に格納される。検知用パターン４５の検知が終了した後、格納されたデータはＩ／Ｏポート５７を介してデータバス６３によりＣＰＵ５８及びＲＡＭ６０にロードされ、ＣＰＵ５８で上述した種々のズレ量を算出するための演算処理を行う。
【００３９】
まず、ＣＰＵ５８は、図４に示した転写位置調整用パターン４４の検知信号から求めた各種補正量に基づき、スキュー補正、主走査レジストの変更、副走査レジストの変更及び倍率誤差に基づく画像周波数の変更を実行すべく、中間転写ベルト１０の駆動源である図示しないステッピングモータの駆動及び書込制御に対してその設定変更を行う。書込制御は、主走査レジスト及び副走査レジストの制御と共に、出力周波数を非常に細かく設定できるデバイス、例えばＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を利用したクロックジェネレータ等を各色について備えている。本実施形態の画像形成装置では、その出力を画像クロックとして用いている。
【００４０】
次に、本実施形態においては、図５（ａ）及び（ｂ）に示した検知用パターン４５の検知信号から求めた補正値で、感光体ドラム一回転周期で発生する位置ズレ量が小さくなるように駆動モータ３３の駆動制御値を補正し、その補正後の駆動制御値を制御目標値出力部３８に設定する。制御目標値出力部３８は、各感光体ドラム２のコントローラ３７に回転速度目標信号（デジタルデータ又はパルス列信号）を出力する。
【００４１】
また、ＣＰＵ５８は、検知センサ部５１からの検知信号を適当なタイミングでモニタしており、中間転写ベルト１０及び検知センサ部５１のＬＥＤ素子４１の劣化等が起こっても、検知用パターン４５を確実に検知することができるように、発光量制御部６４によって発光量を制御し、これにより、検知センサ部５１の受光素子４２からの受光信号のレベルが常に一定となるようにしている。
また、ＲＯＭ５９には、種々のズレ量を演算するためのプログラムを始め、各種のプログラムが格納してある。また、アドレスバス６１によって、ＲＯＭアドレス、ＲＡＭアドレス、各種入出力機器の指定を行っている。
【００４２】
次に、本発明の特徴部分である、上述した第２の要因による感光体ドラム２の表面移動速度変動を抑制するための構成及び動作について説明する。
本実施形態においては、上述した第２の要因による感光体ドラム２の表面移動速度変動を抑制するためのパターンとして、図５（ａ）及び（ｂ）に示した専用の検知用パターン４５を用いる。各色の検知用パターン４５は、それぞれ、中間転写ベルト１０の表面移動方向に沿って多数連続して（例えば、感光体ドラム複数回転分）形成され、サンプリングされる。なお、検知用パターン４５をそれぞれ単色パターンとしたのは、多色の多重転写による検知用パターンの劣化（逆転写によるトナー像の崩れ）を避けて、高精度にパターン検知を行うためである。多重転写によるパターン劣化が問題とならない場合、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの４色のパターンを、副走査方向に沿って互いに平行に交互に形成しても良い。
【００４３】
また、図５（ａ）に示すように、中間転写ベルト１０の表面移動方向におけるサンプリングパターン長Ｐａは、感光体ドラム２の周期的な回転変動周期の整数倍の長さに設定されている。パターン長の設定においては、中間転写ベルト上に検知用パターン４５を形成及び検出する際に発生する他の周期的な回転変動も考慮する必要がある。ここでいう他の周期変動としては、中間転写ベルト１０の駆動ローラの回転周期、それらを駆動伝達する歯車のピッチ誤差や偏心成分、更には中間転写ベルト１０の蛇行、中間転写ベルト１０の周方向にわたる厚み偏差分布等、様々な周波数成分にわたる。検知データには、これらの周波数すべてが重畳されており、その中から、感光体ドラム一回転周期をもつ変動成分を高精度に検出する必要がある。パターン個々の間隔Ｐｓは等間隔になるように設定されている。高精度な検出を実現するには、間隔Ｐｓを短く設定し、密なパターン群が必要になる。しかし、実際には形成可能なパターン幅や演算時間等の関係から、パターン間隔Ｐｓが決定される。
【００４４】
例えば、感光体ドラム一回転周期の変動成分の他に、駆動ローラ８の回転周期の変動成分がパターンの位置ズレに大きく影響する場合、駆動ローラ８の回転周期も考慮してサンプリングパターン長Ｐａを設定する。本実施形態の感光体ドラムの直径が４０ｍｍ、駆動ローラ８の直径が３０ｍｍであるとすると、中間転写ベルトの表面移動距離に換算した感光体ドラムと駆動ローラの回転周期は、それぞれ、１２５．７ｍｍと９４．２ｍｍとなる。この両数値の公倍数をサンプリングパターン長Ｐａに設定する。ここでは、最小公倍数となる３７７ｍｍをパターン長Ｐａと設定した。このパターン長Ｐａに対して等間隔になるようにパターン間隔Ｐｓが設定される。これによって、後述する感光体ドラム一回転周期の変動成分の振幅、位相数値の算出が、駆動ローラ８の変動成分の影響を受けずに高精度に検出することができる。これは、後述する振幅、位相数値の算出において、理論上、駆動ローラ８の変動成分を含む演算項がちょうどゼロとなることを利用している。同様に、中間転写ベルト１０の周方向の厚み偏差分布により回転周期変動が発生するときには、感光体ドラム回転周期の整数倍で、ベルト一周に最も近いパターン長を設定することで、中間転写ベルト１０の周期変動の影響を低減することができる。
また、駆動ローラ８の駆動源であるモータ回転周期の変動成分のように、感光体ドラム一回転周期と１０倍以上と大きく離れている変動成分については、検知データのデジタル処理において、ローパスフィルタで除去することが可能となる。
【００４５】
また、中間転写ベルト駆動系においてフィードバック制御を搭載することは、上記感光体ドラム一回転周期をもつ変動成分の検出精度を高める上で有効な手段である。例えば、中間転写ベルト１０の表面移動に伴って回転する支持ローラ１２の回転軸にロータリエンコーダを設置する。このロータリエンコーダから出力される回転情報を基に、ロータリエンコーダからの出力（回転角速度）が一定となるように中間転写ベルト１０の図示しない駆動モータの回転を制御する。これにより、駆動ローラ８や駆動伝達系の誤差、駆動ローラ８と中間転写ベルト１０の裏面との間のすべりによるベルト速度変動が大幅に抑制される。よって、上述した残存する他の周期変動としては、支持ローラ１２の回転周期によるものとなる。これは、主に、支持ローラ１２の偏心やエンコーダの取付け偏心によって発生する。したがって、サンプリングパターン長Ｐａを支持ローラ１２の回転周期と感光体ドラム一回転周期の公倍数周期にすることで高精度な検出が可能となる。
【００４６】
本実施形態では、初期時から存在する位置ズレだけでなく、初期時以後に生じる位置ズレによる画質劣化を抑制することが可能になっている。
すなわち、本画像形成装置では、機内温度の変化や画像形成装置に外力が加わることにより、各画像形成ユニット自身の位置や大きさ、更には各画像形成ユニット内の部品の位置や大きさが微妙に変化することがある。このうち、機内温度の変化や外力は避けられないものであり、例えば、紙詰まりの復帰、メインテナンス（保守点検作業）による部品交換、本画像形成装置の移動などの日常的な作業が、本画像形成装置へ外力を加えることとなる。そして、本画像形成装置に機内温度の変化や外力が作用すると、各色の画像形成ユニットで形成される画像の位置合わせ具合が悪化し、初期時以後の要因によって位置ズレが発生して高画質を維持することが困難となる。
【００４７】
そこで、装置の電源投入時や紙詰まりの復帰動作後、その他所定のタイミングで、画像形成モード（プリントモード）の開始前や画像形成モード間等に、必要に応じて検知用パターン４５のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作を実施する。本実施形態では、装置の電源投入直後（又は保守点検作業後）に１回だけ検知用パターン４５のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作を実行するように設定されている。これは、感光体ドラム一回転周期で発生する位置ズレの変動成分は、感光体ドラム、駆動伝達歯車、カップリングの部品精度及び組付け精度に起因するもので、環境や経時変化に伴う非定常的な位置ズレの変動成分の変化は少ないことから、頻繁に実施する必要がないためである。なお、検知用パターン４５のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作は、その検出精度を高めるために、図４に示した転写位置調整用パターン４４のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作の後に行うのが望ましい。
【００４８】
各感光体ドラム２に関する検知用パターン４５のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作を行う場合、図６に示すＣＰＵ５８によって、図１に示したマーキング４をドラムポジションセンサ２０が検知した時などの所定タイミングで各部に指令が出され、ＲＯＭ５９に設定されている各感光体ドラム２の検知用パターン４５の画像データを各々対応する画像形成ユニットに順次出力し始める。このとき、通常の画像形成モード（プリントモード）と全く同じ動作で実行される。これにより、各画像形成ユニットは、この検知用パターンの画像データに基づいて各々検知用パターンを形成し、中間転写ベルト１０に順次転写して、中間転写ベルト１０上にパターン群を形成する。そして、検知用パターンの検知センサ部５１による検知結果は、上述したようにサンプリング制御部５６に設定された所定のサンプリング周期で、ＡＤ変換器５４で変換された離散データとして、ＦＩＦＯ５５に格納される。ＦＩＦＯ５５に格納されたデータは、受光素子のパターン反射光量に応じた出力信号の数値である。この数値は、トナー色やパターンのトナー濃度により変化する。本実施形態では、検知用パターンの通過検知タイミングを精度良く認識することが望まれる。そこで、予め設定した閾値によるパターン検知の判別ではなく、数値のピーク認識によるパターン通過検知を行う。これによって、特に本実施形態の特徴である位置ズレ量をより高精度に検出することができる。その理由は、感光体ドラムの表面移動速度変動による検知用パターンの崩れによる影響を受けにくいからである。以下にその詳細を述べる。
【００４９】
図７（ａ）乃至（ｄ）は、感光体ドラム２の表面移動速度と中間転写ベルト１０上に転写した検知用パターン４５のトナー濃度分布との関係を示す説明図である。
図７（ａ）は、感光体ドラム２と中間転写ベルト１０との転写部の模式図である。感光体ドラム２と中間転写ベルト１０との接触面において、感光体ドラム２と中間転写ベルト１０とは互いに接触しながらも、トナーやベルト又は感光体表層の潤滑剤、潤滑層の影響でスリップしながら、それぞれ独立した速度Ｖｏ，Ｖｂで移動している。図７（ｂ）は、感光体ドラム２上に形成した検知用パターンにおいて、横軸に各パターンの間隔（距離）をとり、縦軸にトナー濃度をとったグラフである。本実施形態では、一定のトナー濃度で、パターン間隔ＰａＮでパターン像が形成される。
【００５０】
ここで、感光体ドラム２の表面移動速度Ｖｏが中間転写ベルト１０の表面移動速度Ｖｂに対して速い場合（Ｖｏ＞Ｖｂ）、図７（ｂ）に示した検知用パターンを中間転写ベルト１０上に転写した後の検知用パターンは、図７（ｃ）に示すようになる。この場合、転写部において感光体ドラム２の表面が中間転写ベルト１０の表面を追い越すようになるため、中間転写ベルト１０上におけるパターン間隔ＰａＨは、感光体ドラム上におけるパターン間隔ＰａＮよりも短くなる。また、図中Ｔｗで示したパターン濃度の広がり部分は、感光体ドラム２と中間転写ベルト１０との速度差によるパターン崩れによる濃度分布を示している。これは、転写部において、感光体ドラム２と中間転写ベルト１０とが高いトナー転写率を確保するために２ｍｍ近くのニップ部を有しているため、トナー像が両者にこすれるように転写し、速度差に応じて集積しているトナーが崩されるためである。
一方、感光体ドラム２の表面移動速度Ｖｏが中間転写ベルト１０の表面移動速度Ｖｂに対して遅い場合（Ｖｏ＜Ｖｂ）、図７（ｂ）に示した検知用パターンを中間転写ベルト１０上に転写した後の検知用パターンは、図７（ｄ）に示すようになる。この場合、中間転写ベルト１０上におけるパターン間隔ＰａＬは、感光体ドラム２上におけるパターン間隔ＰａＮよりも長くなる。また、図７（ｃ）に示した場合と同様に、Ｔｗで示したパターン濃度の広がり部分も発生する。
【００５１】
本実施形態では、感光体ドラム２の表面移動速度変動により変動するパターン間隔ＰａＨ，ＰａＬを高精度に検知することが望まれる。上述したように感光体ドラム２の表面移動速度変動により、中間転写ベルト１０との速度差が周期的に変化し、検知用パターンの濃度分布の広がりも周期的に変化する。ここで、閾値を設定してパターン端部を認識する手法では、パターン崩れの影響で、端部でない部分を検知してしまうという問題や、パターン濃度が閾値を超えず認識できないという問題が発生する。そこで、本実施形態では、パターン濃度のピーク値をパターン検知タイミングとする。具体的には、ＣＰＵ５８は、既定のサンプリング周期で格納されたトナー濃度と相関の高いＦＩＦＯ５５の信号データ群からパターン濃度のピークを認識して、そのタイミング（データ番号）データをＲＡＭ６０に格納する。これによって、より正確なパターン間隔ＰａＨ，ＰａＬを認識することができる。
【００５２】
このようにして認識したパターン間隔の検知データ（以下、「パターン検知データ」という。）は、ＲＡＭ６０に格納される。このパターン検知データは、感光体ドラム２の回転周期で変動したものとなる。本実施形態では、その変動成分の振幅と位相を検出する。検出する手法としては、全データの平均値をゼロとして、変動値のゼロクロス又はピーク値から、その変動成分の振幅と位相を検出する手法が挙げられる。しかし、この手法では、検出データがノイズの影響を大きく受けるため、誤差が大きく実用的でない。そこで、本実施形態では、パターン検知データから感光体ドラム２の回転周期で発生している変動成分の振幅と位相を直交検波によるデータ処理（直交検波処理）で算出する手法を用いる。直交検波処理とは、通信分野の復調回路に用いられている公知の信号解析技術である。
【００５３】
図８は、直交検波処理の基本構成部分を示すブロック図である。
上述したパターン検知データは、形成されたパターン順に任意の基準タイミングから検知した時刻までの経過時間（ｔｋ０１，ｔｋ０２，ｔｋ０３，・・・）に基づくデータである。よって、パターン検知データは、変動成分が重畳している単調増加のデータ群となる。そこで、このパターン検知データから増加傾向（傾き）分を除いてパターン変動データとする。増加傾向（傾き）分は、データ群から最小二乗法により求めることができ、倍率補正数値として扱われる。このパターン変動データが入力信号１２０として用いられる。発振器１２１は、検出したい周波数成分、ここでは、感光体ドラム一回転周期の周波数（ωo／２π）で、かつ、検知用パターン形成時に用いた任意の基準タイミングに基づく位相で発振して、第１乗算器１２３ａと９０°位相シフト器１２２に出力する。感光体ドラム２の回転周期（２π／ωo）は、感光体ドラム２のドラム駆動ギヤ３２上のマーキング４の検出信号間隔を計測することで正確に求めることができる。第１乗算器１２３ａは、入力信号１２０と発振器１２１から出力された発振周波数の信号とを乗算し、第２乗算器１２３ｂは、入力信号１２０と９０°位相シフト器１２２から出力された信号とを乗算する。すなわち、乗算器１２３ａ，１２３ｂによって、入力信号１２０を感光体ドラムの同相成分（Ｉ成分）の信号と直交成分（Ｑ成分）の信号に分離しており、第１乗算器１２３ａからの出力がＩ成分であり、第２乗算器１２３ｂからの出力がＱ成分である。
【００５４】
第１ＬＰＦ１２６ａは、第１乗算器１２３ａで乗算された信号について低周波帯域の信号のみを通過させる。本実施形態においては、発振周期（２π／ωo）の整数倍周期分のデータ、ここではパターン長Ｐａ分のデータを平滑化するローパスフィルタを設計する。第２ＬＰＦ１２６ｂも同様である。このようにパターン長Ｐａ分のデータを平滑化することで、上述した誤差要因となる駆動ローラ８の回転周期成分は平滑化処理で相殺されゼロとなる。そして、振幅演算部１２４は、２つの入力（Ｉ成分とＱ成分）に対応する振幅ａ（ｔ）を算出する。また、位相演算部１２５は、２つの入力に対応する位相ｂ（ｔ）を算出する。このａ（ｔ）とｂ（ｔ）が感光体ドラム２の周期変動の振幅と任意の基準タイミングからの位相角である。なお、モータ軸ギヤ３４の回転周期の変動成分の振幅と位相を検出したい場合には、発振周期ωoを高次成分のモータ回転周期に設定して同様の処理を行えばよい。
【００５５】
このようにしてパターン検知データの変動成分の振幅と位相の算出を直交検波処理を用いて行うことで、変動値のゼロクロスやピーク検知による手法に比べて、ずっと少ないパターン検知データから変動成分の振幅と位相の算出が可能となる。特に、感光体ドラム一回転周期に検出パターンが４ＮＰ個（ＮＰは自然数）となるようにパターン間隔Ｐｓを設定することで、少ないパターン数で高精度な振幅と位相の算出が可能となる。これは、４ＮＰ個の検出パターンの位置関係が変動成分に対して、最も差の大きな位置関係となることから感度が最も高くなるためである。例えば、４個のパターンの場合、それぞれが、変動のゼロクロスとピーク位置に相当する。このため、同じ４個の他のパターン間隔よりも検出感度が高い。４個のパターンの位相がずれても検出感度が高い位置関係となっていることには変わりない。
【００５６】
このように検出された感光体ドラム一回転周期の変動成分の振幅と位相のデータを基に、ＣＰＵ５８は、各感光体ドラム２の駆動制御補正値を算出し、制御目標値出力部３８に送信する。この駆動制御補正値は、この変動成分に相当する感光体ドラムの表面移動速度変動を打消すように、各感光体ドラム２の回転角速度を個別に微調整する値である。つまり、図７に示したように、感光体ドラム２の表面移動速度が速くて平均より短いパターン間隔ＰａＨが検出されたタイミングでは感光体ドラム２の駆動速度を遅くなるように補正し、感光体ドラムが遅くて長いパターン間隔ＰａＬが検出されたタイミングでは感光体ドラム２の駆動速度を速くするように補正する。
【００５７】
ここで、上述したパターン変動データから算出された感光体ドラム一回転周期の変動成分の振幅と位相のデータは、感光体ドラムの露光ポイントＳＰにおける感光体ドラムの表面移動速度速度変動と、感光体ドラム２の表面上における転写位置である転写ポイントＴＰにおける感光体ドラムの表面移動速度速度変動の２つの影響が重畳して表れる中間転写ベルト１０上のパターン間隔の変動に基づいて得られるものである。
そこで、図９に示すような、任意に設定された感光体ドラム２上の露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの間の位相差角度φを持つ構成において、感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの表面移動速度変動を引き起こす感光体ドラム２の回転角速度変動と、中間転写ベルト１０上のパターン間隔との関係を示し、上述したパターン検知データに基づくパターン変動データから、適切な駆動制御補正値を導出する手法について説明する。
【００５８】
ドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングを基準に、一定時間間隔で感光体ドラム２上の露光ポイントＳＰに検知用パターンの潜像を書き込む。このとき、感光体ドラム回転角速度ωが下記の式（１）であったとする。
【数１】
2008299257.tif 000003
【００５９】
上記式（１）において、右辺第２項のΔωｃｏｓ（ωoｔ0＋α）は、ドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングを基準に、任意の時間ｔ0における感光体ドラム一回転周期と同じ周期をもつ回転角速度変動分を示している。具体的には、主として、感光体ドラム２の軸に設置されたドラム駆動ギヤ３２の偏心等に起因する回転変動分を示している。αはドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングを基準とした周期変動の位相を示す。このときの感光体ドラム２の表面移動速度ＶSPは、感光体ドラムの半径をＲとすると、下記の式（２）となる。
【数２】
2008299257.tif 000004
【００６０】
また、露光ポイントＳＰで、一定間隔の微小時間δｔにて形成される任意の２パターンの微小パターン間隔δＰ0は、下記の式（３）となる。
【数３】
2008299257.tif 000005
これらの検知用パターンは、感光体ドラム２が角度φだけ回転するのに要する時間Ｔφが経過した後に中間転写ベルト１０上に転写される。ここでいう角度φは、図９に示すように、感光体ドラム回転中心と露光ポイントＳＰとを結ぶ仮想線と、感光体ドラム回転中心と転写ポイントＴＰとを結ぶ仮想線とのなす角である。
【００６１】
検知用パターンが中間転写ベルト１０へ転写されるときの感光体ドラムの角速度ωφは、下記の式（４）となる。
【数４】
2008299257.tif 000006
式（４）の右辺第２項は、検知用パターンの転写時における感光体ドラム一回転周期の変動成分であるから、潜像書込時からＴφ時間後を示す位相差はφとなる。このときの感光体ドラム２の表面移動速度ＶTRは、下記の式（５）となる。
【数５】
2008299257.tif 000007
【００６２】
また、中間転写ベルト１０の表面移動速度は、感光体ドラム２の平均表面移動速度と一致しているとし、Ｖｂ＝Ｒω0とすると、感光体ドラム２上のパターン間隔は、感光体ドラムの表面移動速度が中間転写ベルト１０の表面移動速度よりも速いと短くなり、遅いと長くなる。したがって、中間転写ベルト１０上に転写された微小パターン間隔δＰは、下記の式（６）となる。
【数６】
2008299257.tif 000008
ただし、Ｐn＝Ｒω0δｔである。
【００６３】
ここで、変動成分Δωは、平均角速度ω0に対して十分小さいことから、上記式（６）は下記の式（７）に近似することができる。
【数７】
2008299257.tif 000009
さらに、式（７）は、下記の式（８）に変形することができる。
【数８】
2008299257.tif 000010
式（８）は、一定間隔の微小時間δｔに形成された２つのパターンが中間転写ベルト１０上に転写された後の微小パターン間隔を示している。
【００６４】
検知用パターンの潜像形成タイミングが実際の一定時間間隔である場合、露光ポイントＳＰにて微小時間δｔでない一定時間間隔Ｔｅにてパターン書込みを行い、転写後に中間転写ベルト上の受光素子４２で検知用パターンの通過タイミングを検知して、中間転写ベルト１０上のパターン検知タイミングを認識する。ここまで、ドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングを基準としている。そのタイミングに書き込まれた検知用パターンが中間転写ベルト上の受光素子４２で検知される。図５（ｂ）に示すように、検知用パターン４５の一のパターン（先頭パターン）ｔｋ０１の位置を基準（０）として、時間ＴｅＮ（Ｎ：自然数）に書き込まれたＮ番目のパターンまでの間隔Ｐc_Ｎは、下記の式（９）となる。
【数９】
2008299257.tif 000011
この式（９）から下記の式（１０）が得られる。
【数１０】
2008299257.tif 000012
ただし、式（１０）中のＣは、下記の式（１１）に示すものである。
【数１１】
2008299257.tif 000013
【００６５】
このように、一定時間間隔Ｔｅにて書き込まれたパターン群は、中間転写ベルト上にて、式（１０）にて示されるパターン間隔となり、受光素子で検知される。上述したＲＡＭ６０に格納されるパターン検知データ（時間データ）は、中間転写ベルト１０の表面移動速度情報から中間転写ベルト上の位置情報に換算される。または、パターン検知データ（時間データ）は、感光体ドラムの平均回転速度から感光体ドラム上の位置に換算される。式（１０）中の右辺第１項は、パターン検知データの傾きに相当し、倍率誤差の検出に用いられる。パターン変動データからは、上述した直交検波処理を用いて感光体ドラム一回転周期で発生する、先頭パターンを基準とした余弦波の変動成分の振幅と位相を算出する。この変動成分は、式（１０）中の右辺第２項に相当し、その振幅Ａと位相Ｂは、それぞれ、下記の式（１２）及び式（１３）に相当する。なお、式（１０）中の右辺第３項であるＣは、定常偏差であり、同右辺第２項の周期変動のゼロレベルを振幅方向にバイアスを持たせるだけであり、直交変換によって検出される振幅と位相には影響しない。
【数１２】
2008299257.tif 000014
【数１３】
2008299257.tif 000015
式（１２）及び式（１３）は、感光体ドラム回転周期のパターン変動データの振幅Ａ、位相Ｂと、感光体ドラムの回転角速度変動の振幅Δω、位相αとの関係を示している。よって、パターン変動データから得られた振幅Ａ、位相Ｂから感光体ドラムの回転角速度変動成分の振幅Δω、位相αを求め、感光体ドラムの回転角速度変動成分を打消すように駆動制御する。
【００６６】
感光体ドラム一回転周期の変動成分は、上述した式（１）中の第２項で示される感光体ドラム２の回転角速度変動に起因するものである。よって、この感光体ドラム２の回転角速度変動を補正する駆動制御補正数値は、式（１）の第２項を反転した補正数値となるようにする。したがって、駆動制御補正数値の設定は、パターン検知データから直交検波処理で算出された式（１２）及び式（１３）に相当する振幅及び位相の数値より、振幅に対して｛２×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）／ω0｝で除算し、位相に対して｛φ／２＋π｝だけ遅らせた値が感光体ドラム２の周期変動の検出値であるから、感光体ドラムの周期変動補正制御の補正基準信号は式（１２）式の振幅に対して｛２×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）／ω0｝で除算し、式（１３）の位相により｛φ／２＋π｝だけ遅らせ、それにさらにπだけ遅らせた位相、つまり、結果的にφ／２だけ遅らせた（−φ／２の減算した）位相で補正すればよい。つまり、式（１４）に示す関数ωrefで感光体回転角速度制御を実施する。
【数１４】
2008299257.tif 000016
【００６７】
この補正に用いる数値は、画像形成ユニットの構成から予め算出しておくことができる。これによって、感光体ドラム一回転周期で発生する角速度変動を打ち消すように駆動モータ３３の回転角速度が制御され、感光体ドラム２は一定の回転角速度で回転する。
【００６８】
ちなみに、図２のコントローラ３７が位置制御系、つまり、ロータリーエンコーダ３５の出力パルスのカウントから回転角変位を検出して制御する場合、制御目標値出力部３８には、目標回転角変位を設定する必要がある。この場合、感光体ドラム２の回転角速度ωの式（１）を積分した下記の式（１４）に示す感光体ドラムの回転角θから、変動成分（第２項）を打ち消すように制御補正数値を設定する。
【数１５】
2008299257.tif 000017
【００６９】
そして、感光体ドラム２の回転角変位を補正する駆動制御補正数値は、式（１５）の第２項を反転した補正数値となるようにする。パターン変動データから、直交検波処理で得られた感光体ドラム一回転周期で発生する、先頭パターンを基準とした余弦波の変動成分の振幅Ａと位相Ｂを用いて、駆動制御補正数値を設定する。振幅Ａ、位相Ｂと感光体ドラムの回転角変動成分（式（１５）の第２項）との関係より、式（１６）に示す関数θrefで感光体回転角制御を実施する。
【数１６】
2008299257.tif 000018
【００７０】
上記式（１０）は、図５（ｂ）の下部に示すように先頭パターンとＮ番目パターンとの間隔を表している。このような先頭パターン基準のパターン間隔計測方法とは別の方法としては、隣り合う２つのパターン間隔を計測する方法がある。この場合、図５（ｂ）の上部に示す符号Ｐr_１，Ｐr_２，・・・，Ｐr_Ｎで示すように、隣接パターン間隔を計測する。
隣接パターン間隔の計測結果をパターン検知データとすることで、先頭パターン基準のパターン検知データと比較してデータ容量を小さくすることができる。その理由は次のとおりである。パターンセンサ４０をパターンが通過した時の経過時刻は基準タイマーのカウント数により認識される。１μｓｅｃの基準タイマーを使用した場合は、１μｓｅｃ単位のカウント値が時間データとなる。上述したように各パターンについて先頭パターンからの間隔を計測する先頭パターン基準の計測方法の場合、サンプリングパターン長Ｐａに依存して、カウント値は増大する。これに対し、隣接パターン間隔の計測方法の場合、カウント値は、設定された書き込み時の隣接パターン間隔に依存するため、比較的小さく、ある範囲に収まる。カウント値が小さいということは、直交検波処理においても演算過程におけるオーバーフローの防止にもつながる。特に、高分解能な基準タイマーを使用した場合には、隣接パターン間隔計測の利点はより顕著となる。
【００７１】
以下、隣接パターン間隔の計測結果に基づく、感光体ドラム２の駆動制御補正数値について説明する。
上記式（１０）に示した先頭パターン基準としたＮ番目のパターンまでの間隔Ｐc_Ｎから、Ｎ番目のパターンと隣接するＮ−１番目のパターンとの間隔を示すＰr_Ｎを導出すると、式（１７）となる。
【数１７】
2008299257.tif 000019
式（１７）を変形すると、式（１８）となる。
【数１８】
2008299257.tif 000020
このように、一定時間間隔Ｔｅで書き込まれたパターン群の隣接パターン間隔は、中間転写ベルト上にて、式（１８）にて示されるパターン間隔となり、受光素子で検知される。先頭パターン基準のパターン間隔Ｐc_Ｎは、パターン位置情報であったが、隣接パターン間隔は先頭基準のパターン間隔Ｐc_Ｎの差分情報であるため、隣接パターン間の平均速度情報である。
上述したＲＡＭ６０に格納される隣接パターン間隔のパターン検知データ（時間データ）は、中間転写ベルト１０の表面移動速度から中間転写ベルト上の位置に換算される。または、感光体ドラムの平均回転速度から感光体ドラム上の位置に換算される。パターン変動データからは、上述した直交検波処理を用いて感光体ドラム一回転周期で発生する、パターン間隔の余弦波変動成分の振幅Ａ’と位相Ｂ’を算出する。振幅Ａ’と位相Ｂ’はそれぞれ式（１９）、式（２０）で表される。
【数１９】
2008299257.tif 000021
【数２０】
2008299257.tif 000022
【００７２】
得られた振幅Ａ’、位相Ｂ’数値から、感光体ドラムの回転速度制御関数を導出する。感光体ドラムの回転角速度変動を示す式（１）の第２項を打ち消す感光体ドラムの回転角速度制御関数ωref’は、式（２１）となる。
【数２１】
2008299257.tif 000023
【００７３】
先頭パターン基準のパターン間隔に基づく上記式（１４）に示した感光体ドラム回転角速度制御関数と、隣接パターン間隔に基づく式（２１）に示した感光体ドラム回転角速度制御関数とを比較すると、パターン書込み時の隣接パターン間の感光体回転角（ω0×Ｔｅ）に関する係数や項が式（２１）に存在する。隣接パターン間隔を計測した場合には、隣接パターン間隔の平均速度情報となるため、真の速度とは誤差が生じる。そのため、感光体ドラム速度制御関数に変換する場合には、書込み時の隣接パターン間の感光体回転角（ω0×Ｔｅ）を考慮して補正する必要がある。
【００７４】
なお、同様に、感光体ドラムの回転角制御関数を導出すると、上記式（１５）の第２項を打ち消す感光体ドラムの回転角制御関数θref’は、式（２２）となる。
【数２２】
2008299257.tif 000024
【００７５】
ここで、上記式（２１）の回転角速度制御関数ωref’や上記式（２２）の回転角制御関数θref’を一般化して、時間関数の補正値ｆ（ｔ）として表す。予め設定されている各制御時刻ｔ＝t0，t1，t2，・・・，tnでの各補正値ｆ（t0）、ｆ（t1）、ｆ（t2）、・・・、ｆ（tn）を算出する場合、上記式（２１）及び上記数（２２）の第二項ｆ'（ｔ）のような三角関数の演算が含まれているときには演算処理に時間がかかる。そのため、上述したリアルタイム処理方法による高精度な駆動制御を行うことが困難である。また、本実施形態では、画像形成動作に関する処理を統括して制御しているＣＰＵ５８に演算プログラムを実行させることで補正値ｆ（ｔ）の演算を行う。そのため、リアルタイム処理方法を採用して駆動制御時すなわち画像形成動作時に三角関数の演算を含むような高負荷の演算処理をＣＰＵ５８に行わせると、画像形成動作に関する他の処理の遅延等の不具合が発生する。そこで、本実施形態では、以下のようにして、補正値ｆ（ｔ）の演算負荷を軽減する。
【００７６】
まず、上記式（２１）及び上記数（２２）の第二項ｆ’（ｔ）は、式（２３）のように一般化することができる。
【数２３】
2008299257.tif 000025
【００７７】
ここで、上記（２１）についてのＡ''とＢ''はそれぞれ下記の数（２４）のとおりであり、上記（２２）についてのＡ''とＢ''はそれぞれ下記の数（２５）のとおりである。
【数２４】
2008299257.tif 000026
【数２５】
2008299257.tif 000027
【００７８】
ここで、制御時間間隔ｔs＝ｔn+1−ｔnとし、ある制御時刻ｔn+1における補正値第二項ｆ’（ｔn+1）を加法定理を使って展開すると、式（２６）を得ることができる。
【数２６】
2008299257.tif 000028
ここで、ＣC＝Ａ''×ｃｏｓω0ｔsであり、ＣS＝Ａ''×ｓｉｎω0ｔsであり、ｆS（ｔn）＝ｆ（ｔn＋π／２）である。
【００７９】
上記式（２６）からわかるように、補正値第二項ｆ’（ｔn+1）は、直前の制御時刻ｔnにおける補正値第二項ｆ’（ｔn）を用いて算出することができる。したがって、補正値ｆ（ｔn+1）は、直前の補正値演算により算出した補正値ｆ（ｔn）を用いて算出することができる。よって、本実施形態においては、直前の補正値算出結果を記憶しておくだけで、すべての補正値を順次算出することができる。よって、補正値を記憶しておく記憶領域は１つの補正値を記憶できる分だけあればよく、全補正値を予め記憶しておく従来の事前記憶方法に比べて低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態では、上記式（２６）に示す演算式を用いて補正値ｆ（ｔn）を算出するが、この算出においては三角関数の演算がなく四則演算のみで行うことができる。したがって、補正値ｆ（ｔn）の演算処理の負荷が三角関数の演算に比べて非常に小さい。よって、リアルタイム処理方法を採用し、画像形成動作に関する処理を統括して制御しているＣＰＵ５８に演算プログラムを実行させることで補正値ｆ（ｔn）の演算を行う場合でも、画像形成動作に関する他の処理の遅延等の発生が抑制される。加えて、三角関数の演算を含んだ補正値算出の場合に比べて補正値ｆ（ｔn）の演算時間が短くなるため、制御時間間隔ｔSを例えば１０ｍ［ｓｅｃ］のような短い時間間隔に設定することが可能となる。その結果、上述したリアルタイム処理方法による高精度な駆動制御を行うことができる。
【００８０】
ここまでは、ドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングを基準として検知用パターンを書込み、その後、この検知用パターンが中間転写ベルト１０に転写された後に受光素子４２で検知される位置を基準として、その検知用パターンの通過タイミングを検知した。しかし、中間転写ベルト１０の表面移動速度が不安定であったり、温度変化による駆動ローラ径の膨張、収縮等が原因で平均表面移動速度が不確定であったりする場合、パターン検知基準の認識に誤差が生じてしまう。そこで、別途、基準となるホームトナーマークを検知パターン群とは別に形成するとよい。このホームトナーマークを基準に中間転写ベルト１０上の検知用パターンの通過タイミングを検知する。この場合、ホームトナーマークの書込みタイミングと、ドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングとの位相関係を認識しておき、駆動制御補正時の位相値に反映させる必要がある。
【００８１】
本実施形態によれば、感光体ドラム２上の露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位置関係（露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差回転角φ）がどのような関係であっても、中間転写ベルト１０上にて検出されたパターン検知データから、感光体ドラム２の表面移動速度変動を補正する駆動制御補正値を高精度に求めることができる。
【００８２】
なお、上記特許文献１に記載された従来技術のように、露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度を実際のφとは異なる１８０°に設定して駆動制御補正数値を算出して制御する場合の誤差は、式（１０）にそれぞれφと１８０°とを代入して得られるパターン変動値の差分から求めることができる。具体例として、感光体ドラム半径Ｒを２０ｍｍとし、回転角速度の変動率（Δω／ωo）を０．１％とし、αを０とした場合、位相差角度φとして２．５３ｒａｄ（１４５°）と３．１４ｒａｄ（１８０°）とを代入したときのグラフは、図１０に示すとおりである。このグラフには、これらの差分（ＥＲＲＯＲ）も示してある。このように、露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度が３５°だけ異なる場合、回転角速度の変動率が０．１％という小さいものであっても最大で約１２μｍのパターン変動量の差が発生することがわかる。この差が従来技術の手法を用いた場合の制御補正誤差となる。本実施形態によれば、このような誤差が発生することがなく、高精度に制御補正することができる。
【００８３】
また、ここまでは、感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの回転角速度変動成分に起因する感光体ドラム表面移動速度変動に関して説明したが、その他の原因に起因する感光体ドラムの表面移動速度変動に対しても、同様に駆動制御補正数値を求めることができる。例えば、駆動モータ軸プーリと感光体ドラム軸プーリとの間にタイミングベルトが張架された駆動伝達機構の場合、そのタイミングベルトの回転周期ωtbと、露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度φをタイミングベルトの回転周期に換算したφtbとを代入して上述と同様の処理をすればよい。この場合、タイミングベルト上にマーキングとドラムポジションセンサが必要であるが、感光体ドラム軸プーリとタイミングベルトとの間にすべりが無ければ、ドラム軸プーリに設置されたマーキングの検知タイミングからタイミングベルトの回転の基準タイミングを設定してもよい。
【００８４】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図１１は、本変形例１の画像形成ユニットを示す説明図である。
近年では、画像形成ユニットの高耐久化と小型化の両立が求められている。本変形例１の画像形成装置では、感光体ドラム８５を従来よりも大口径とし、感光体ドラムの感光層の高耐久化を実現している。また、感光体ドラム８５の周辺に設置されるクリーニング部８１、電荷チャージ部８２、ラインＬＥＤ露光部８３、現像部８４を感光体ドラム８５に対して図中左側に配置することで、画像形成ユニット間隔ＬＳＴを短くしている。これによって、画像形成装置の横方向（図中左右方向）の寸法が小さくなる。このような画像形成装置では、露光ポイントＳＰから転写ポイントＴＰまでの位相差角度φ1が１８０°から大きくズレた角度になる。本変形例１ではφ1は１２０°である。このような画像形成装置においても、上述した実施形態と同様の補正動作を行うことで、高精度な駆動制御補正数値を求めることができる。
【００８５】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図１２は、本変形例２の画像形成ユニットを示す説明図である。
本変形例２においては、中間転写ベルト１０上に並列配置された複数の画像形成ユニット間で、露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度が互いに異なっている。一般に、カラー画像形成装置の全画像出力において、モノクロ画像出力の占める割合は、カラー画像に対して高い場合が多い。本変形例２の画像形成装置では、使用頻度の高い黒の感光体ドラム９２を他色の感光体ドラム９１に対して大口径とすることで、高耐久化を実現している。本変形例２においても、上記変形例１の場合と同様に、大口径である黒の感光体ドラム９２についてはその周辺装置を感光体ドラム９２に対して図中左側に配置し、小型化の実現している。また、感光層部の材料の共通化に伴い、感光層内の電荷移動現象、トナーの転写現象を同様にするため、露光、現像、転写部間距離を他の画像形成ユニットと一致させるため、黒の感光体ドラム９２における露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度φ3は、他色の位相差角度φ2とは異なるように設定されている。上述した実施形態における補正動作は、個々の画像形成ユニットごとに個別に行うことができるので、このような画像形成装置においても、上述した実施形態と同様の補正動作を行うことで、高精度な駆動制御補正数値を求めることができる。
【００８６】
〔変形例３〕
次に、上記実施形態の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
図１３は、本変形例３の画像形成ユニットを示す説明図である。
上記実施形態や上記変形例１及び２では、潜像担持体がドラム形状の感光体である場合を例示して説明したが、本発明は、潜像担持体が露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとをもつ表面移動部材であれば適用可能である。よって、例えば、本変形例３のように、無端状ベルト形状の感光体であっても適用できる。本変形例３における感光体ベルト１０３は、３つの支持ローラに張架され、そのうちの１つである駆動ローラによって、中間転写ベルト１０５と同一方向で無端走行されるようになっている。また、感光体ベルト１０３は最も下方に位置したローラ部分で中間転写ベルト１０５に接触している。感光体ベルト１０３の周囲には、感光体ベルト１０３を所定の電位に帯電させる帯電チャージャ１０２、帯電された表面を画像信号に基づきレーザー光１０１で露光して静電潜像を形成する図示しない露光装置、静電潜像に帯電したトナーを供給して現像する現像装置１００、及び、トナー像を中間転写ベルト１０５上に転写する転写ローラ１０４が順に配設されている。なお、転写ローラ１０４は、中間転写ベルト１０５の内側に配置され、感光体ベルト１０３の最下端のローラに対向した位置に設けられている。また、中間転写ベルト１０５上に形成された検知用パターンはパターンセンサ１０６にて検知用パターンの通過が検知される。このような感光体ベルト１０３においては、駆動ローラの偏心や感光体ベルト１０３の厚み偏差分布により感光体ベルト１０３の表面移動速度変動が発生する。ここでも同様に感光体ベルト一回転周期の表面移動速度変動を補正したい場合には、感光体ベルト１０３の回転角速度ωobと感光体ベルト一回転周期に対するレーザー光１０１の露光ポイントＳＰと中間転写ベルト１０５が接している転写ポイントＴＰとの位相差回転角φobとから、駆動制御補正値を求めることができる。ちなみに、上述した感光体ドラムの半径Ｒ及び回転角速度ωに相当するパラメータは、感光体ベルト１０３の周長と表面移動速度とから設定することができる。
【００８７】
以上のように、本実施形態（上述した各変形例を含む。）では、露光ポイントＳＰから転写ポイントＴＰまでの位相差角度φがどのような角度であっても、高精度な駆動制御補正数値を求めることができる。したがって、位相差角度φを１８０°から大きく外れた角度となるように感光体ドラム回りのレイアウトを決めることができる。この効果は、次の点で大きなメリットである。
【００８８】
すなわち、上記特許文献１に記載の画像形成装置のように位相差角度φが１８０°である構成は、環境、経時による部品変化やパターン検知誤差などを含めて、発生する感光体ドラム表面移動速度変動に対して最も位置ズレが発生しやすい構成である。例えば、感光体ドラム上の露光ポイントＳＰにおける感光体ドラム一回転周期の回転角速度変動が最大であった場合、その付近に形成される検知用パターンのパターン間隔は理想間隔よりも広がる。そして、この検知用パターンが転写ポイントＴＰに到達する時には、位相差角度φが１８０°であることから、感光体ドラムの回転角速度変動は最小となる。よって、中間転写ベルト１０の表面移動速度に対して感光体ドラム２の表面移動速度が最も遅い状態で転写が行われることになり、中間転写ベルト１０上における当該パターン間隔は、理想よりもさらに広がることになる。これに対し、位相差角度φが１８０°から離れるほど位置ズレが小さくなる。よって、本実施形態によれば、位相差角度φを１８０°から大きく外れた角度となるように構成できることにより、位相差角度φが１８０°である場合に比べてそもそもの位置ズレ量が少なくできるというメリットがある。
【００８９】
また、他のメリットしては、次のようなメリットが挙げられる。
図１に示した画像形成装置を例に挙げて説明すると、この画像形成装置では、装置下部に積層したシートを最短経路で装置上部に排出するシート搬送経路中に二次転写部を設けることにより小型化やプリント速度の高速化を実現している。このレイアウトの場合、上述したように、露光装置１を各画像形成ユニットの下方に設置する必要があるが、位相差角度が１８０°であると出射レンズに飛散トナーが堆積し、適正な潜像形成を行うことができないおそれがある。これに対し、図１に示した本実施形態の画像形成装置では、位相差角度φが１４５°であるため、出射レンズのレンズ面が水平方向に対して傾斜する。よって、出射レンズに飛散トナーが堆積しにくくなり、適正な潜像形成を安定して維持できるというメリットがある。
この他にも、上述した各変形例で説明したメリットもある。
【００９０】
以上、本実施形態（上述した各変形例を含む。以下同じ。）によれば、表面移動する潜像担持体として感光体ドラム２の表面上に潜像を書き込んだ後、その潜像にトナーを付着させて得たトナー像を表面移動部材としての中間転写ベルト１０の表面へ転写した後に中間転写ベルト上のトナー像を記録材としてのシートに転写して、シートに画像を形成する画像形成装置において、感光体ドラム２の回転角速度ωが目標回転角速度と一致するように感光体ドラム２の駆動制御を行う駆動制御手段と、感光体ドラム２の表面上に形成した潜像を現像して中間転写ベルト１０の表面に転写することにより得られる、中間転写ベルト表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターン４５を検知するパターン検知手段としてのパターンセンサ４０と、パターンセンサ４０が検知したパターン検知データから感光体ドラム２の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分（パターン変動データ）の振幅及び位相を求めた後、感光体ドラム２の回転角速度平均値をω0とし、感光体ドラム２の回転半径をＲとし、感光体ドラム２の回転軸に直交する仮想平面上で感光体ドラム２の表面上の潜像書込位置である露光ポイントＳＰ及び転写位置である転写ポイントＴＰと感光体ドラム２の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度（位相差角度）をφとしたとき、パターン変動データの振幅を２×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）／ω0で除算し、パターン変動データの位相をφ／２だけ遅らせた値を上記式（２１）に示したような補正値として、上記目標回転角速度を補正する補正手段とを有する。そして、本実施形態では、上記式（２１）に示した補正値を一般化してｆ（ｔ）＝Ａ''×ｃｏｓ（ω0ｔ＋Ｂ''）＋Ｃと表したとき、初期時刻ｔ0からtn秒経過したときの補正値ｆ（ｔn）＝Ａ''×ｃｏｓ（ω0ｔn＋Ｂ''）＋Ｃを、ｆ（ｔn+1）＝Ｃc×ｆ（ｔn）−Ｃs×ｆs（ｔn）＋Ｃの演算式を用いて算出する。なお、ｆs（ｔn）は、ｆ（ｔn）をπ／２だけ位相を進ませたものであり、Ｃc及びＣsは、それぞれ、Ｃc＝Ａ''×ｃｏｓω0ｔs、Ｃs＝Ａ''×ｓｉｎω0ｔsである。このような構成により、ある制御時刻ｔnの補正値ｆ（ｔn+1）を算出するとき、直前の制御時刻ｔnにおける補正値ｆ（ｔn）を用いて算出することができる。したがって、上述したリアルタイム処理方法を採用する場合には、直前の補正値算出結果を記憶しておくだけで、すべての補正値を順次算出することができる。よって、全補正値を予め記憶しておく従来の事前記憶方法に比べて記憶領域が少なくて済み、低コスト化を図ることができる。また、三角関数の演算を用いずに四則演算のみで補正値を算出することができるので、補正値の演算処理の負荷が三角関数の演算に比べて非常に小さくて済む。その結果、補正値の演算時間を短くできるので、リアルタイム処理方法を採用しても、高精度な駆動制御が可能となる。
なお、上述したように、位置制御系を採用する場合には、パターン変動データの振幅を２×Ｒ×ｓｉｎ（φ／２）で除算し、パターン変動データの位相を（φ＋３π）／２だけ遅らせた値を補正値として、上記目標回転角変位を補正すればよい。
また、本実施形態では、上記補正手段は、直交検波処理を用いてパターン変動データの振幅及び位相を求める。これにより、変動値のゼロクロスやピーク検知による手法に比べて、ずっと少ないパターン検知データから変動成分の振幅と位相の算出が可能となる。
なお、直交検波処理を用いる場合、検知用パターン４５として、感光体ドラム２の周長の自然数倍の範囲にわたって感光体ドラム２の表面上に等時間間隔で形成した潜像を現像して中間転写ベルト１０の表面に転写することにより得られるパターンを用いると、より高精度な補正値を得ることができる。
また、直交検波処理を用いる場合には、検知用パターン４５として、回転変動が検知用パターン４５のパターン間隔の変動に寄与する少なくとも１つの回転体である駆動ローラ８の周長と感光体ドラム２の周長との公倍数の範囲にわたって感光体ドラム２の表面上に等時間間隔で形成した潜像を現像して中間転写ベルト１０の表面に転写することにより得られるパターンを用いると、より高精度な補正値を得ることができる。
また、直交検波処理を用いる場合には、検知用パターンとして、感光体ドラム２の周期的な表面移動速度変動の一周期につき４ＮＰ（ＮＰは自然数）個のパターンが形成されるように感光体ドラム２の表面上に等時間間隔で形成した潜像を現像して中間転写ベルト１０の表面に転写することにより得られるパターンを用いると、最も感度良くパターン変動データの振幅及び位相を求めることができる。
また、上記検知用パターン４５とは別に中間転写ベルト１０上に形成したホームトナーパターンを検知するホーム検知手段としてのパターンセンサ４０を設け、上記検知データとして、パターンセンサ４０がホームトナーパターンを検知してから各検知用パターンがパターンセンサ４０により検知されるまでに経過した各時間データを用いるようにしてもよい。検知用パターン４５の検知結果から得られたパターン検知データと感光体ドラム２の回転角度との位相関係を把握すべく、感光体ドラム２の軸上のマークの検知タイミングを用いると、中間転写ベルトの表面移動速度変動により誤差が生じやすい。これに対し、上述したように、ホームトナーパターンを形成してこれを検知することで当該位相関係を把握するようにすれば、パターン検知データと感光体ドラム２の回転角度との位相関係を高精度に把握することができる。
また、本実施形態においては、駆動支持回転体である駆動ローラ８を含む複数の支持回転体（支持ローラ７，８，１１，１２）に掛け渡された無端状ベルトで構成された中間転写ベルト１０が等速で表面移動するように、複数の支持ローラ７，８，１１，１２のうちの少なくとも１つの回転情報に基づいて駆動ローラ８の駆動を制御する表面移動部材駆動制御手段を有する。中間転写ベルト１０上に形成された検知用パターン４５を検知する際には、中間転写ベルト１０の表面移動速度変動がパターン変動データの検出精度に大きな影響を与える。本実施形態によれば、中間転写ベルト１０の表面移動速度変動が抑制され、パターン変動データの高精度な検出が可能になる。
また、上記変形例３で説明したように、潜像担持体として、駆動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状ベルトからなる感光体ベルト１０３を用いる場合、上記補正手段は、回転角速度平均値ω0及び回転半径Ｒとして、感光体ベルト１０３のベルト周長及び感光体ベルト１０３の平均表面移動速度を用いてこの感光体ベルト１０３を円柱形状のものに換算したときの回転角速度平均値及び回転半径を用いる。これにより、潜像担持体として感光体ドラムを用いる場合に比べて装置レイアウトの自由度が高い感光体ベルトを用いても、感光体ベルト１０３の周期的な表面移動速度変動をキャンセルし、位置ズレを抑制することができる。なお、感光体ベルト１０３を用いた場合、ベルト周方向にわたるベルト厚み偏差があると表面移動速度変動が発生するが、その表面移動速度変動も検知用パターン４５の検知結果から認識でき、補正制御することができる。
一方、潜像担持体として円柱形状である感光体ドラム２を用いる場合、ベルト状のものに比べて、周辺に設置される現像、転写、クリーニング等による負荷変動に対する剛性が高いため、高精度な画像形成が可能である。
また、上記変形例１で説明したように、感光体ドラム２上にトナー像を形成するための各部品を、当該各部品の感光体ドラム２に対する作用位置がすべて感光体ドラム２の表面に接触する仮想平面よりも感光体ドラム２側となるように配置することにより、画像形成装置の小型化を図ることができる。特に、タイデム型画像形成装置においては、感光体ドラム間のピッチを短くできるので、小型化の効果が高い。
また、上記変形例２で説明したように、感光体ドラム２を中間転写ベルト１０の表面移動方向に沿って複数備え、複数の感光体ドラム２のうちの少なくとも１つの周長は他の感光体ドラム２の周長と異なっている構成であれば、他の感光体ドラムに比べて使用頻度の高い感光体ドラムの周長を長くするといったことが可能となる。
また、上記実施形態のように、感光体ドラム２の表面上に潜像を書き込む潜像書込手段としての露光装置１を、感光体ドラム２の斜め下方から光を照射して潜像を書き込むように構成することで、上述したように、その露光装置１の出射レンズに飛散トナーが堆積しにくくなり、適正な潜像形成を安定して維持できる。
【００９１】
尚、本実施形態では、中間転写方式のタンデム型画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は直接転写方式のタンデム型画像形成装置であっても同様に適用することができる。
また、感光体ドラム等の潜像担持体を１つしか備えていない画像形成装置であっても、本発明は同様に適用することができる。特に、モノクロ画像形成装置では、色ズレというい不具合は生じないが、感光体ドラムの周期的な表面移動速度の変動による位置ズレによって画像が伸び縮みする画像歪みは発生する。本発明は、このような画像歪みも抑制できるので、本発明をモノクロ画像形成装置に適用することは有益である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の主要構成を示す概略構成図。
【図２】同画像形成装置の感光体ドラムを駆動するドラム駆動装置の一例を示す説明図。
【図３】各画像形成ユニットによって形成された中間転写ベルト上のパターンを検出するパターン検出機構を示す説明図。
【図４】転写位置調整用パターンの一例を示す説明図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を抑制するために用いる検知用パターンの一例を示す説明図。
【図６】ドラム駆動装置の電気的なハードウエア構成を示すブロック図。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、感光体ドラムの表面移動速度と中間転写ベルト上に転写した検知用パターンのトナー濃度分布との関係を示す説明図。
【図８】直交検波処理の基本構成部分を示すブロック図。
【図９】駆動制御補正値を導出する手法を説明するための説明図。
【図１０】特許文献１に記載された従来技術を用いて補正値を求めた結果を示すグラフ。
【図１１】変形例１の画像形成ユニットを示す説明図。
【図１２】変形例２の画像形成ユニットを示す説明図。
【図１３】変形例３の画像形成ユニットを示す説明図。
【符号の説明】
【００９３】
１  露光装置
２，８５，９１，９２  感光体ドラム
４  マーキング
８  駆動ローラ
１０，１０５  中間転写ベルト
２０  ドラムポジションセンサ
３１  カップリング
３２  ドラム駆動ギヤ
３３  駆動モータ
３４  モータ軸ギヤ
３５  ロータリーエンコーダ
３６  モータ駆動回路
３７  コントローラ
３８  制御目標値出力部
４０，１０６  パターンセンサ
４４  転写位置調整用パターン
４５  検知用パターン
１０３  感光体ベルト
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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