(57)【要約】【課題】低い周波数から高い周波数を含む試験信号を用いて逆特性フィルタを変更するパラメータを算出し、変更された該逆特性フィルタにより回転系の制御を行う画像形成装置を提供する。【解決手段】転写紙に画像を転写するための像担持体を回転させる第１回転体１と、像担持体に画像を転写するための第２回転体２と、それぞれを回転させる第１駆動手段３と第２駆動手段４と、それぞれの駆動手段に制御信号を与えてそれぞれの回転体の速度を制御する第１制御手段５と第２制御手段６とを有し、試験信号を第１駆動手段の制御信号に加える試験信号発生手段９と、第２回転体の回転角速度を検出する第２角速度検出手段１１と、第２角速度検出手段からの回転角速度及び試験信号を基に、第２の回転系の最新の伝達関数を求める第２伝達関数算出手段８とを備え、第２制御手段６は、第２伝達関数算出手段８で求められた最新の伝達関数を基に第２駆動手段４を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写紙に画像を転写するための像担持体を回転させる第１回転体と、像担持体に画像を転写するための第２回転体と、前記第１回転体を回転させる第１駆動手段と、前記第２回転体を回転させる第２駆動手段と、前記第１駆動手段に制御信号を与えて、前記第１回転体の速度を制御する第１制御手段と、前記第２駆動手段に制御信号を与えて、前記第２回転体の速度を制御する第２制御手段とを有する画像形成装置であって、
試験信号を生成し、該試験信号を前記第１駆動手段の制御信号に加える試験信号発生手段と、
前記第２回転体の回転角速度を検出する第２角速度検出手段と、
前記第２角速度検出手段からの前記回転角速度及び前記試験信号を基に、前記第２回転体と前記第２駆動手段とを含む第２回転系の最新の伝達関数を求める第２伝達関数算出手段と
を備え、
前記第２制御手段は、前記第２伝達関数算出手段で求められた最新の伝達関数を基に、前記第２駆動手段を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１回転体の回転角速度を検出する第１角速度検出手段と、
前記第１角速度検出手段からの前記回転角速度及び前記試験信号を基に、前記第１回転体と前記第１駆動手段とを含む第１回転系の最新の伝達関数を求める第１伝達関数算出手段と
をさらに備え、
前記第１制御手段は、前記第１伝達関数算出手段で求められた最新の伝達関数を基に、前記第１駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第２制御手段は、あらかじめ前記第２伝達関数算出手段で求められた前記伝達関数の逆関数に基づく逆特性フィルタを有し、指定された第２回転体の所望の回転速度の情報を該逆特性フィルタに通すことによって得られる前記制御信号を出力する繰返制御手段を備え、
前記第２伝達関数算出手段は、前記第２伝達関数算出手段で求められた前記最新の伝達関数を基に、該逆特性フィルタを該最新の伝達関数に対する逆特性フィルタに変更するためのパラメータ値を該繰返制御手段に送信する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１制御手段は、あらかじめ前記第１伝達関数算出手段で求められた前記伝達関数の逆関数に基づく逆特性フィルタを有し、指定された第１回転体の所望の回転速度の情報を該逆特性フィルタに通すことによって得られる前記制御信号を出力する繰返制御手段を備え、
前記第１伝達関数算出手段は、前記第１伝達関数算出手段で求められた前記最新の伝達関数を基に、該逆特性フィルタを該最新の伝達関数に対する逆特性フィルタに変更するためのパラメータ値を該繰返制御手段に送信する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２制御手段における繰返制御手段の制御信号による第２駆動手段の制御に加え、前記第２回転体の回転角速度の情報を受けて、比例制御及び積分制御を行なうＰＩ制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１制御手段における繰返制御手段の制御信号による第１駆動手段の制御に加え、前記第１回転体の回転角速度の情報を受けて、比例制御及び積分制御を行なうＰＩ制御手段を備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第１回転体又は前記第２回転体の伝達関数の値が所定の値を超えた場合に、警告を通知する警告手段をさらに設けたことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記試験信号は、所定範囲の周波数であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体は中間転写ベルトであり、
前記回転体２は複数の感光ドラムであり、
前記試験信号は、それぞれの前記感光ドラムから中間転写ベルトに画像を転写する各点の隣り合う２点間の距離を前記中間転写ベルトが移動するのに掛かる時間の整数倍である周期となる周波数を有する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写を行なうための像担持体を回転させる回転体の速度を制御して画像形成の調整を行なう画像形成装置に関する。さらに詳しくは、伝達特性を測定して回転体の速度の制御を行なう画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、画像を転写するための感光体ドラムや中間転写ベルトを回転させるための回転体を有する。そして、画像形成を正確に行うためには、この回転体の回転速度を正確に調整する必要がある。このような回転体の駆動に対して高精度な制御が必要な系において回転速度を正確に調整するためには、駆動系の伝達特性を把握した上で制御パラメータを決めることが望ましい。
【０００３】
また、感光体ドラムと中間転写ベルトのそれぞれを独立して回転させようとしても、中間転写ベルトを介した力が感光体ドラムに働き、その力が各回転体の回転速度へ影響を及ぼすことがある。
【０００４】
従来、画像形成装置では、試作機等を使用して予め伝達特性を測定し、その結果に基づいて決めた固定制御パラメータを使用している。特に、より高精度に制御を行なう際に用いる繰返し制御を含む制御系においては、駆動系伝達特性の逆特性（ここで、「逆特性」とは、伝達特性を表す関数の逆関数である。）を使用して制御を行なうため、制御パラメータと実際の装置の伝達特性の乖離が大きい場合には、制御性が低下してしまう。そこで、通常は、予想可能な駆動系の伝達特性の変化範囲内で制御の安定性と制御性を両立させるよう制御パラメータを設定している。しかし、実際には経時変化や部品のばらつき等を含めた伝達特性の変化範囲を事前に想定することは難しく、また制御の安定範囲を広げることは回転体の速度の変化を許す範囲を広げることになり、制御性の精度を低くすることになる。従って、高精度かつ広い制御の安定範囲を確保することは非常に困難である。そこで、回転制御における伝達関数を求め、伝達関数から位相余裕とゲイン余裕を求め、求められた数値が安定範囲を示す価を超えるような場合であれば制御パラメータを変更する技術（例えば、特許文献１参照。）や、回転部材のうち１つを交換しても、速度検出手段により、新たにその系の伝達関数を求め、制御パラメータを再設定する技術（例えば、特許文献２参照。）や、定常時の回転体の一回転における速度変動を記憶し、そのデータから支配的な周波数成分を決定し、駆動伝達系の周波数応答を求め、応答特性を算出して、これに基づき繰返し制御を行なう技術（例えば、特許文献３参照。）が提案され、これらの制御技術により、試験機を使用して事前にパラメータを設定するのではなく、実機内において実信号を使用して伝達特性を測定し、制御パラメータを変更することが行なわれている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７５４２７号公報
【特許文献２】特開平８−２２０９６６号公報
【特許文献３】特開平９−１８２４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記制御により、実信号を使用して制御パラメータを算出、変更することが可能となった。しかし、上記制御では、実際の処理で制御系に送られた制御指令値とそのときの実際の角速度検出結果から伝達特性を求めている。この点、回転体を制御するには、回転体の回転速度が遅いため、２〜３Ｈｚ付近の低い周波数の入力値が最も有効に働く。しかし、実際の制御指令に使用する入力値を算出に使用する場合、低い周波数成分ではＳＮ比が悪くなり使用が難しく、高い周波数成分の入力値における伝達特性を使用して制御パラメータの算出を行なうことになる。従って、実際には検出できる伝達特性が限定され、必要とする特性を得ることは困難であり、そこから算出される制御パラメータによる制御の精度は低くなってしまう。さらに、従来の制御方法は、中間転写ベルトと感光体ドラムをそれぞれ個別に制御するため、中間転写ベルトを介して感光体ドラムの回転速度に影響を与える力などを考慮した制御を行うことは困難であった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、低い周波数から高い周波数を含む試験信号を用いて、中間転写ベルトを介して感光体ドラム伝わる信号に基づく伝達特性を検出し、その伝達特性から逆特性フィルタを変更するパラメータを算出し、変更された該逆特性フィルタにより回転系の制御を行い、回転体相互の影響を軽減する画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の画像形成装置は、転写紙に画像を転写するための像担持体を回転させる第１回転体と、像担持体に画像を転写するための第２回転体と、前記第１回転体を回転させる第１駆動手段と、前記第２回転体を回転させる第２駆動手段と、前記第１駆動手段に制御信号を与えて、前記第１回転体の速度を制御する第１制御手段と、前記第２駆動手段に制御信号を与えて、前記第２回転体の速度を制御する第２制御手段とを有する画像形成装置であって、試験信号を生成し、該試験信号を前記第１駆動手段の制御信号に加える試験信号発生手段と、前記第２回転体の回転角速度を検出する第２角速度検出手段と、前記第２角速度検出手段からの前記回転角速度及び前記試験信号を基に、前記第２回転体と前記第２駆動手段とを含む第２回転系の最新の伝達関数を求める第２伝達関数算出手段とを備え、前記第２制御手段は、前記第２伝達関数算出手段で求められた最新の伝達関数を基に、前記第２駆動手段を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記第１回転体の回転角速度を検出する第１角速度検出手段と、前記第１角速度検出手段からの前記回転角速度及び前記試験信号を基に、前記第１回転体と前記第１駆動手段とを含む第１回転系の最新の伝達関数を求める第１伝達関数算出手段とをさらに備え、前記第１制御手段は、前記第１伝達関数算出手段で求められた最新の伝達関数を基に、前記第１駆動手段を制御することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置であって、前記第２制御手段は、あらかじめ前記第２伝達関数算出手段で求められた前記伝達関数の逆関数に基づく逆特性フィルタを有し、指定された第２回転体の所望の回転速度の情報を該逆特性フィルタに通すことによって得られる前記制御信号を出力する繰返制御手段を備え、前記第２伝達関数算出手段は、前記第２伝達関数算出手段で求められた前記最新の伝達関数を基に、該逆特性フィルタを該最新の伝達関数に対する逆特性フィルタに変更するためのパラメータ値を該繰返制御手段に送信することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置であって、前記第１制御手段は、あらかじめ前記第１伝達関数算出手段で求められた前記伝達関数の逆関数に基づく逆特性フィルタを有し、指定された第１回転体の所望の回転速度の情報を該逆特性フィルタに通すことによって得られる前記制御信号を出力する繰返制御手段を備え、前記第１伝達関数算出手段は、前記第１伝達関数算出手段で求められた前記最新の伝達関数を基に、該逆特性フィルタを該最新の伝達関数に対する逆特性フィルタに変更するためのパラメータ値を該繰返制御手段に送信することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置であって、前記第２制御手段における繰返制御手段の制御信号による第２駆動手段の制御に加え、前記第２回転体の回転角速度の情報を受けて、比例制御及び積分制御を行なうＰＩ制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項２乃至５のいずれか一つに記載の画像形成装置であって、前記第１制御手段における繰返制御手段の制御信号による第１駆動手段の制御に加え、前記第１回転体の回転角速度の情報を受けて、比例制御及び積分制御を行なうＰＩ制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項２乃至６のいずれか一つに記載の画像形成装置であって、前記第１回転体又は前記第２回転体の伝達関数の値が所定の値を超えた場合に、警告を通知する警告手段をさらに設けたことを特徴とする
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の画像形成装置であって、前記試験信号は所定範囲の周波数であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか一つに記載の画像形成装置であって、前記像担持体は中間転写ベルトであり、前記回転体２は複数の感光ドラムであり、前記試験信号は、それぞれの前記感光ドラムから中間転写ベルトに画像を転写する各点の隣り合う２点間の距離を前記中間転写ベルトが移動するのに掛かる時間の整数倍である周期となる周波数を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置によると、第１回転体又は第２回転体の外側から低い周波数から高い周波数までを含む試験信号を入力して伝達関数を求めるため、広い周波数帯における核回転体の伝達関数が得られる。したがって、各回転体の回転に強い影響を与える低い周波数成分の伝達特性を使用して求めた伝達関数により、各回転体の繰返し性のある変動成分を制御する逆特性フィルタを変更するためのパラメータの算出が可能となる。つまり、各回転体の繰返し性のある変動成分を制御する逆特性フィルタを変更するためのより適切なパラメータの値が算出できるので、精度よく各回転体を制御することができ、正確な画像形成ができる。
【００１８】
請求項５又は請求項６に記載の画像形成装置によると、低い周波数から高い周波数までを含む広い周波数帯における伝達関数を使用して制御のためのパラメータの値を求めことにより第１回転体又は第２回転体の繰返し性のある変動成分を制御するとともに、フィードバック制御を行なうことにより各回転体における周波数の異なる細かい変動や突発的な変動を制御することが可能となる。これにより、より精度よく各回転体を制御することができ、正確な画像形成ができる。
【００１９】
請求項７に記載の画像形成装置によると、低い周波数成分における第１回転体又は第２回転体における伝達関数が所定の値を超えた場合に警告を通知する。これにより、各回転体の速度に大きな影響を与える周波数成分により異常の検知がなされることになり、正確な異常の検知が可能となる。
【００２０】
請求項８に記載の画像形成装置によると、第１回転体又は第２回転体の速度に大きな影響を与える周波数成分だけで各回転体の速度の制御を行うことが出来るので、少ないデータで正確な各回転体の制御が行え、制御の演算にかかる負荷を低減させることができる。
【００２１】
請求項６に記載の画像形成装置によると、それぞれの前記感光ドラムが中間転写ベルトに転写する各点の隣り合う２点間の距離を中間転写ベルトが移動するのにかかる時間の整数倍である周期となる周波数の試験信号を使用して各回転体の制御を行うことが出来るので、画像形成における画像の位置ずれを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１の実施形態〕
以下、第１の実施形態に係る画像形成装置について説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の機能を表すブロック図である。図２は本発明に係る画像形成装置の構成の概略図である。図３は本発明に係る画像制御装置の制御特性を表す図である。図５は接触係数を変化させたときの第１回転系の伝達関数の変化を表わす図であり、図６は接触係数を変化させたときの第２回転系の伝達関数の変化を表わす図である。ここで、接触係数とはその値が大きくなるほど中間転写ベルトと各回転体との密着の度合いが増すことを示す値である。
【００２３】
本発明に係る画像装置は、図１に示すように、第１回転体１、第２回転体２、第１駆動手段３、第２駆動手段４、第１制御手段５、第２制御手段６、第１伝達関数算出手段７、第２伝達関数算出手段８、試験信号発生手段９、第１回転速度検出手段１０、第２回転速度検出手段１１、及び警告手段１２を備える。ここで、第１回転体１と第１駆動手段３は第１回転系１３であり、第２回転体２と第２駆動手段４は第２回転系１４である。さらに、第１制御手段５は、繰返制御手段５１及びＰＩ制御手段５２を、第２制御手段６は、繰返制御手段６１及びＰＩ制御手段６２備える。ここで、第１制御手段５、第２制御手段６、第１伝達関数算出手段７、第２伝達関数算出手段８、第１回転速度検出手段１０、及び第２回転速度検出手段１１はＣＰＵで構成されている。また、図２に示すように、第１回転体１の例としては中間転写ベルト１５を回転させる回転体などであり、第２回転体２の例としては中間転写ベルト１５にトナー画像を転写する感光体ドラムなどである。そして、図２に示すように第１回転体１が回転し中間転写ベルト１５を回転させ、その回転している中間転写ベルト１５上に第２回転体２上のトナー画像が転写される。本実施形態はタンデム方式のカラー画像形成装置であるので、第２回転体２として、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の感光体ドラムである第２回転体２が４つ備わっている。図２では第２回転体２と第２駆動手段４の組である回転系１４は４つあり、またそれに対応する伝達促成算出手段８及び第２制御手段６も４つあるが、図２では代表の１つにのみ記号で示し、他の３つに関しては符号をつけることを省略してあるが、他の３つに関しても同じ符号で表わされるものである。
【００２４】
制御手段５は、繰返制御手段５１によって、第１回転体１の目標とする回転角速度を逆特性フィルタに通し、目標とする回転角速度を得るための入力値を算出する。例えば目標とする値をω０、逆特性フィルタを表わす関数をＦ−１（ｘ）とすると入力値はＦ−１（ω０）となる。ここで、逆特性フィルタとは、第１回転系１３の伝達特性を表わすフィルタである。繰返制御手段５１は、第１回転体１の周期にあわせて（例えば１回転に１回）制御することにより、第１回転体１の回転角速度の変動分の内、周期的変動分を軽減することができる。
【００２５】
繰返制御手段５１は、１回転前の１回転分の回転角速度の値のサンプリングデータを保持しておく。そして、繰返制御手段５１は、１回転前の回転角速度（ω０＋Δωとする。Δωは変動分。）から目標値ω０を引く、すなわち（ω０＋Δω）−ω０を行い、１回転前の回転角速度と目標とする回転角速度の差である変動分Δωを算出する。そして、その変動分Δωを逆特性フィルタに通し変動分に値する制御指令信号Ｆ−１（Δω）を得る。そして、１回転前における制御指令信号Ｆ−１（ω０）から、変動分に値する制御指令信号Ｆ−１（Δω）を引き、１回転前の回転角速度における変動分を組み込んだ制御指令信号Ｆ−１（ω０）−Ｆ−１（Δω）を算出する。結果として、１回転前の回転角速度（ω０＋Δω）−変動分Δω＝目標の回転角速度ω０となるように制御する。
【００２６】
さらに、パラメータ（詳しくは、逆特性フィルタを構成する伝達関数の逆関数のパラメータ）を変えて逆特性フィルタの変更（以下、「逆特性フィルタの校正」ということがある。）を行う場合は、第１制御手段５は、第１伝達関数算出手段７が求めた最新の伝達関数の逆関数におけるトルク定数や第２回転体２と中間転写ベルト１５の接触係数を表す項の係数といったパラメータを受けて、繰返制御手段５１が有する逆特性フィルタを変更する。そして、その逆特性フィルタの変更を行なった上で、繰返制御手５１は、前述の制御指令信号を算出しの算出を行う。以下、単に「パラメータ」とは逆特性フィルタを変更するためのパラメータを指す。
【００２７】
さらに、ＰＩ制御手段５２によって、フィードバックされた回転角速度と目標とする回転角速度の差を基に比例制御と積分制御を行い目標とする回転角速度に調整するための制御指令信号を算出する。そして、第１制御手段５は、繰返制御手段５１によって算出された制御司令信号にＰＩ制御手段５２によって算出された制御指令信号を加えた制御指令信号を第１駆動手段３に送信する。
【００２８】
また、制御手段６も、制御手段５と同様に、繰返制御手段６１によって、第２回転体２の目標とする回転角速度を逆特性フィルタに通し、目標とする回転角速度を得るための入力値を算出する。繰返制御手段６１も、繰返制御手段５１と同様に、第２回転体２の周期にあわせて（例えば１回転に１回）制御することにより、第２回転体２の回転角速度の変動分の内、周期的変動分を軽減するものである。
【００２９】
繰返制御手段６１は、繰返制御手段５１と同様に、１回転前の１回転分の回転角速度の値のサンプリングデータを保持しておき、１回転前の回転角速度における差分を組み込んだ制御指令信号を算出する。
【００３０】
さらに、パラメータを変えて逆特性フィルタの変更を行う場合は、第２制御手段６は、第１制御手段５と同様に、第２伝達関数算出手段８が求めた最新の伝達関数の逆関数におけるトルク定数や第２回転体２と中間転写ベルト１５の接触係数を表す項の係数といったパラメータを受けて、繰返制御手段６１が有する逆特性フィルタを変更する。そして、その逆特性フィルタの変更を行なった上で、繰返制御手６１は、前述の制御指令信号を算出しの算出を行う。
【００３１】
さらに、ＰＩ制御手段６２にも、ＰＩ制御手段５２と同様に、フィードバックされた回転角速度と目標とする回転角速度の差を基に比例制御と積分制御を行い目標とする回転角速度に調整するための制御指令信号を算出する。そして、第２制御手段６は、繰返制御手段６１によって算出された制御司令信号にＰＩ制御手段６２によって算出された制御指令信号を加えた制御指令信号を第２駆動手段４に送信する。
【００３２】
本実施形態では、より正確に第１回転系１３及び第２回転系１４の制御を行うために、第１制御手段５に繰返制御手段５１及びＰＩ制御手段５２を、第２制御手段６に繰返制御手段６１及びＰＩ制御手段６２を設けているが、これは、原理的には、繰返制御手段５１及び繰返制御手段６１のみでも動作するため、ＰＩ制御手段５２及びＰＩ制御手段６２は必ずしも必要なものではない。ＰＩ制御手段５２及びＰＩ制御手段６２は、それぞれ第１回転体１及び第２回転体２の周期性によらない変動分を抑圧するのに有効である。
【００３３】
第１駆動手段３は、第１制御手段５から送信される制御指令信号を受けて回転トルクを発生させ第１回転体１を回転させる。そして、第１回転体１が回転することにより中間転写ベルト１５が回転する。また、第２駆動手段４は第２制御手段６から送信される制御指令信号をうけて回転トルクを発生させ第２回転体２を回転させる。そして、回転している中間転写ベルト１５に第２回転体２からトナー画像が転写され、その後、転写紙に中間転写ベルト１５から画像の転写が行われる。
【００３４】
試験信号発生手段９は、試験信号を発生させ、該試験信号を第１制御手段５から第１駆動手段３に送られる制御指令信号に乗せ、さらに該試験信号を第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８に送る。ここで、試験信号には低い周波数から高い周波数までの成分を含むホワイトノイズを使用する。ここで、第１回転体１及び第２回転体２が１秒間に２，３回転しかしないことから、低い周波数帯の信号が第１回転体１及び第２回転体２それぞれの回転角速度に大きく影響するため、低い周波数帯を含むホワイトノイズを使用することが好ましく、特に基準周波数（本実施例では２〜３Ｈｚ）の５〜１０倍以下の範囲の周波数帯を含むホワイトノイズであることが好ましい。
【００３５】
ここで、第１回転系１３の制御特性を表す図である図３参照する。図３において、横軸が第１駆動手段３に入力された試験信号の周波数であり、縦軸がその試験信号の周波数に対応した伝達比である。ここで、伝達比とは、試験信号発生手段９からの出力値に対する第１回転速度検出手段１０からの回転角速度の比である。また、図３におけるＦＦとは繰返制御の制御特性の曲線であり、ＦＢとはＰＩ制御の制御特性の曲線である。そして、図３では縦軸の値が小さいほど制御が効いていることになる。例えば、点００１においては制御が非常に効いているが、点００２においては制御が効いていないことになる。これは制御が効いている点００１は第１回転体１の１回転の整数倍の周期にあたり、その点では非常に制御が効くが、逆にその間の周波数では制御が効かないことを示している。また、この場合、１６Ｈｚ以下で繰返制御が効いていることが分かる。このように、図３からも分かる通り、低い周波数帯において繰返制御が効果的に働く。以上のことは、第２回転系１４の制御特性についても同様である。
【００３６】
第１回転速度検出手段１０及び第２回転速度検出手段１１は、それぞれ第１回転体１の回転角速度及び第２回転体２の回転角速度を検出し、検出した回転角速度の値をそれぞれ第１伝達関数算出手段７及び第１制御手段５、第２伝達関数算出手段８及び第２制御手段６に送る。
【００３７】
ここで、回転角速度の変化は、ギヤ列などの固定した部分は影響を与えず、ほとんどが第１駆動手段３又は第２駆動手段４のトルクや、第２回転体２と中間転写ベルト１５の接触係数の変化により生じる。このトルクの変化はトナーが第１回転体１や第２回転体２に多く乗ってしまったりして各回転体が重くなったりすることで生じる。また、その他には、ギヤを変更した場合などにも、回転角速度の変化が生じる。
【００３８】
第１伝達関数算出手段７は、第１回転速度検出手段１０から受けた回転角速度の値から、第１制御手段５からの制御指令信号によって与えられた分の回転角速度を取り除き、試験信号発生手段９からの出力値に対する回転角速度を周波数毎に分析して得る。前記回転角速度を取り除くとは、例えば、試験信号を加えないで、制御指令信号を第１駆動手段３に送り、そのときの第１回転体１の回転角速度を計測しておき、それを試験信号が加わった制御指令信号による第１回転体１の回転角速度から引くようにしてもよい。
【００３９】
また、第２伝達関数算出手段８は、第２回転速度検出手段１１から受けた回転角速度の値から、第１制御手段５からの制御指令信号によって与えられた分の回転角速度を取り除き、試験信号発生手段９からの出力値に対する回転角速度を周波数毎に分析して得る。
【００４０】
次に、第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８は、試験信号発生手段９からの出力値と第１回転系１３及び第２回転系１４それぞれの伝達比の取得を５０００回繰返し、取得した試験信号発生手段９からの出力値とそれに対する第１回転系１３及び第２回転系１４それぞれの伝達比を、内部に有する記憶部（不図示）に記憶しておく。次に、試験信号発生手段９からの出力値を横軸にとり、第１回転系１３及び第２回転系１４それぞれの伝達比を縦軸にとって、記憶した５０００個の点をプロットしていき第１回転系１３及び第２回転系１４それぞれの伝達特性を表すグラフを作成する。ここで、プロットする点の数が多ければ伝達特性のグラフはより正確になるが、逆にプロットする点の量に比例してグラフを作成する時間がかかってしまう。そこで、本実施形態では、短時間である程度の正確なグラフを作成するのに必要な点として５０００個の点をプロットしたが、これは時間と正確さとの関係で他の値を採ることも可能である。ここで、中間転写ベルト１５と第２回転体２の接触係数を変えた場合に、第１駆動手段３への制御指令信号と第１回転系１３の伝達比の関係を、横軸を制御指令信号の周波数にとり、縦軸を第１回転系１３の伝達比にとって表わしたグラフが図５である。この図５で表わされるように、接触係数が大きくなるとそれに対応して第１回転系１３の伝達関数も変化する。また、本実施形態では出力値と伝達比のグラフ上の点をプロットし、関数を求めているが、関数の算出方法は伝達特性を表わす関数を求めることができればよく、特に限定はない。
【００４１】
また、第２回転系１４の制御を行うのに用いる試験信号も、第１回転系１３の制御を行う場合と同様に、第１駆動手段３への制御指示信号に加えられたものを使用しているが、このように第１駆動手段３へ試験信号を送ることにより、試験信号が第１駆動手段３から第１回転体１及び中間転写ベルト１５を通じて第２回転体２に伝わり、そこから得られる第２回転系１４の伝達比と試験信号発生手段９の出力値との関係を調べることで、第２回転系１４の伝達関数を導くことができる。例えば、中間転写ベルト１５と第２回転体２の接触係数を変えた場合の第１駆動手段３への制御指令信号と第２回転系１４の伝達比の関係を、横軸を制御指令信号の周波数にとり、縦軸を第２回転系１４の伝達比にとって表わしたグラフが図６である。この図６で表わされるように、第１駆動手段３への制御指示信号に試験信号を加えた場合でも、接触係数が大きくなるとそれに対応して第２回転系１４の伝達関数も変化する。
【００４２】
ここで、第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８は、例えば３Ｈｚの試験信号発生手段９からの出力値に対する伝達比を確認し、その伝達比が信号の劣化が起こっていない状態でのゲインの値の２倍の値を超えていたら警告手段１２に警告を通知させる。例えば、劣化が起こっていない場合の３Ｈｚに対するゲインの値が０．８であれば、劣化が発生した後のゲインの値が１．６を以上になれば警告が通知される。ここで、本実施形態では、回転体の回転速度に影響の大きい３Ｈｚを基準に採ったが、この基準となる周波数は、回転速度への影響が大きい周波数の低い入力値であれば他の入力値を基準にしてもよい。また、本実施形態では、測定した伝達比が劣化の生じていない状態での伝達比の値の２倍に達していれば、制御をすることは困難であるので、閾値を劣化の生じていない状態でのゲインの値の２倍としたが、この閾値は制御が利かないと判断される値であれば特に制限はなく、例えば伝達比の上限を２、加減を０．１などの絶対値にするなど、他の値を採ることも可能である。
【００４３】
第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８は、作成したグラフに同定された関数を算出する。この算出方法は、画像出力装置の構成モデルを設定し、ドラム駆動やベルトの動きを含んだ動特性を運動方程式で表し、その運動方程式から算出される特性が、実際にグラフ上にプロットされた点の並びに対し一致するように、装置状態によって変化の大きいモータのトルク定数やドラムとベルトの接触係数などのパラメータを変化させていくことにより求める関数を算出する。
【００４４】
第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８は、求めた関数の逆関数を算出する。この逆関数の求め方としては、前記動特性の運動方程式に対する逆関数を作成し、その式を制御サンプリングにあわせた離散系の式に置き換えるなどして求める。
【００４５】
第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８は、求めた関数から繰返制御手段５１及び繰返制御手段６１それぞれの逆特性フィルタを補正するためのパラメータの値を抽出する。ここで、本発明の駆動系において回転体の回転角速度の変動に影響を与えると考えられるものは駆動手段のトルク定数であるため、パラメータは、関数の中のトルク定数やドラムとベルトの接触係数の部分における係数である。さらに、第１伝達関数算出手段７は抽出したパラメータの値を第１制御手段５に送り、第２伝達関数算出手段８は抽出したパラメータの値を第２制御手段６に送る。
【００４６】
ここで、値を使用して、逆特性フィルタの構成を第２回転系１４を例に説明する。目標とする第２回転体２の回転角速度をω０（図１における００１）、この角速度を得るための逆特性フィルタの校正前の制御指令信号をＸ０（図１における００２）、変動を受ける前の第２回転系１４の伝達関数をＦ０（Ｘ）、とした場合本来はω０＝Ｆ０（Ｘ０）（図１における００３）である。言い換えればＹ＝Ｆ０（Ｘ）の逆関数をＸ＝Ｆ０−１（Ｙ）（図１における００４）とすると、Ｘ０＝Ｆ０−１（ω０）である。しかし、トナーの付着や第２回転体２と中間転写ベルト１５の接触係数の大きさなどにより第２回転系１４の伝達特性が変化する。そこで、第２伝達関数算出手段８は、試験信号発生手段９からの出力値（第１駆動手段３に送られた試験信号）と第２回転速度検出手段１１で検出された回転角速度から変化した伝達関数を算出する、この伝達関数をＹ＝Ｆ（Ｘ）とする。このＹ＝Ｆ（Ｘ）では制御指令信号Ｘ０を入力しても目標とする第２回転体２の回転角速度は得られない。そこで、第２伝達関数算出手段８は、求めた伝達関数の逆関数Ｘ＝Ｆ−１（Ｙ）（図１における００５）を求める。このＦ−１（Ｙ）のトルク定数や第２回転体２と中間転写ベルト１５の接触係数などのパラメータを繰返制御手段６１におくり、繰返制御手段６１は逆特性フィルタの関数をＦ−１（Ｙ）（図１における００６）に変更する。ここで、第２回転体２の回転角速度の目標値ω０を受けて、制御指令信号Ｆ−１（ω０）（図１における００７）を得る。この制御指令信号Ｆ−１（ω０）は、ω０＝Ｆ（Ｆ−１（ω０））（図１における００８）であるので、第２回転系１４の現在の伝達関数Ｆ（Ｘ）を通ったときにω０となる入力値である。以上のようにして、伝達特性が変化した後の第２回転体２の回転角速度の目標値を得るための制御指令信号を得、その制御指令信号を第２駆動手段４に送る。
【００４７】
言い換えると、第２回転系１４の伝達関数がＦ０（Ｘ）からＦ（Ｘ）に変化したことを第２伝達関数算出手段８が測定して、その逆関数Ｆ−１（Ｙ）を用いて繰返制御手段６１の逆特性フィルタを校正しているといえる。
【００４８】
以上の第２回転系１４における動作は、第１回転系１３においても同様である。
【００４９】
以上のパラメータ変更による逆特性フィルタの校正は、本実施形態としては、日に一回や月に一回など操作者が決めたときに校正動作を行なうことによって行なわれ、校正された逆特性フィルタに対する校正は、次の校正動作が行なわれるまでその状態を維持する構成である。例えば、画像形成装置に本来の画像形成モードと校正モードとを設け、校正モードにおいて上記説明のように繰返制御手段６１の逆特性フィルタをＦ０−１（Ｙ）からＦ−１（Ｙ）に校正し、同時に繰返制御手段５１に対しても同様の操作を行い、それが終了した後、画像形成モードに切り替えられ、試験信号発生手段９から制御指令信号へ試験信号を加えるための接続、第１伝達関数算出手段７から逆特性フィルタ５１への接続、及び第２伝達関数算出手段８から逆特性フィルタ６１への接続が切断され、本来の画像形成が行われる。この画像形成モードにおいて、第１伝達関数算出手段７は、試験信号発生手段９からの出力値及び第１回転速度検出手段１０からの回転角速度を受けて、前述の閾値を超えた場合に警告手段１２に警告を通知させ、同様に、第２伝達関数算出手段８は、試験信号発生手段９からの出力値及び第２回転速度検出手段１１からの回転角速度を受けて、前述の閾値を超えた場合に警告手段１２に警告を通知させる構成にしてもよい。このような校正モードを行うタイミングは、時間に対する第１回転系１３及び第２回転系１４の劣化の程度に応じて決定される
【００５０】
次に、図４を参照して第２伝達関数算出手段８による逆特性フィルタの校正の流れを説明する。ここで、図４は第２伝達関数算出手段８による逆特性フィルタの校正のフローを示す図である。
【００５１】
ステップＳ００１：試験信号発生手段９は、試験信号を第２伝達関数算出手段８に送り、かつ、第１制御手段５から第１駆動手段３に送られる制御指令信号に試験信号を乗せる。
【００５２】
ステップＳ００２：第２回転速度検出手段１１は、第２回転体２の回転角速度を検出し第２伝達関数算出手段８に送る。
【００５３】
ステップＳ００３：第２伝達関数算出手段８は、受けた回転角速度を基に試験信号発生手段９の出力値に対応する伝達比を算出し、記憶手段に記憶する。
【００５４】
ステップＳ００４：第２伝達関数算出手段８は、所定回数（５０００回）終了したか判断する。終了していない場合にはステップＳ００１からステップＳ００３までを繰返し、終了した場合にはステップＳ００５に進む。
【００５５】
ステップＳ００５：第２伝達関数算出手段８は、保存した５０００個の試験信号発生手段９の出力値及び試験信号発生手段９の出力値に対応する伝達比をプロットしていき、グラフを作成する。
【００５６】
ステップＳ００６：第２伝達関数算出手段８は、所定の周波数（３Ｈｚ）における伝達比が閾値（１．６）を超えているかどうかを判断する。閾値を超えていない場合にはステップＳ００７に進み、閾値を超えている場合にはステップＳ０１１に進む。
【００５７】
ステップＳ００７：第２伝達関数算出手段８は、伝達特性を表す関数（Ｙ＝Ｆ（Ｘ））を作成する。
【００５８】
ステップＳ００８：第２伝達関数算出手段８は、関数Ｙ＝Ｆ（Ｘ）の逆関数（Ｘ＝Ｆ−１（Ｙ））を作成する。
【００５９】
ステップＳ００９：第２伝達関数算出手段８は、逆関数Ｘ＝Ｆ−１（Ｙ）からパラメータの値を抽出し、第２制御手段６に該パラメータの値を送る。
【００６０】
ステップＳ０１０：第２制御手段６は、第２伝達関数算出手段８からパラメータの値を受けて、繰返制御手段６１が有する逆特性フィルタの校正を行う。
【００６１】
ステップＳ０１１：第２伝達関数算出手段８は、警告手段１２に警告を通知させ、逆特性フィルタの補正を終了する。
【００６２】
以上では、例として第２伝達関数算出手段８における逆特性フィルタの校正の流れを説明したが、第１伝達関数算出手段７における逆特性フィルタの校正も同様のフローで行われる。
【００６３】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態は、試験信号として、低い周波数帯から高い周波数帯までを含むホワイトノイズではなく、低い周波数帯の試験信号を使用して、逆特性フィルタの校正を行なうものである。
【００６４】
この点、多くのノイズを制御指令信号に加えると、形成する画像の位置ズレなどを発生させるおそれが高くなる。そのため、試験信号はなるべく周波数帯を狭めた方が画像形成への影響は少なくなる。さらに、第１回転体１及び第２回転体２の回転角速度に最も影響を与える周波数帯は、第１回転体１及び第２回転体２の１回転にかかる時間に近い周期を有する周波数帯であり、第１回転体１及び第２回転体２はともに１秒間に２〜３回転するため、低い周波数帯の試験信号、特に２〜３Ｈｚの周波数帯の試験信号を使用することが好ましい。このように、最も第１回転体１及び第２回転体２の回転角速度に影響のある周波数帯の信号だけでも、第１回転体１及び第２回転体２の回転角速度に与える影響が大きく、他の周波数帯の信号はそれに比べ無視できる程度に小さいため、入力値の制御は可能である。
【００６５】
ここで、本実施形態における画像形成装置の動作について説明する。第１制御手段５が出力した制御指令信号に試験信号発生手段９からの低い周波数帯の試験信号を加えた信号を受けて、第１回転体１、第２回転体２、第１駆動手段３、第２駆動手段４、第１回転速度検出手段１０、及び第２回転速度検出手段１１は第１の実施形態と同様に動作し、第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８のそれぞれに回転角速度が送られる。また、低い周波数成分を有する試験信号発生手段９からの出力値が第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８のそれぞれに送られる。
【００６６】
第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８は、それぞれ回転角速度及び試験信号発生手段９からの出力値を受けて、第１の実施形態と同様に、低い周波数成分を有する試験信号発生手段９からの出力値に対応した第１回転系１３及び第２回転系１４それぞれの伝達比を得る。第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８は、第１の実施形態の場合と同様に、取得したそれぞれの試験信号発生手段９からの出力値とそれに対する伝達比を、第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８のそれぞれの内部に有する記憶部（不図示）に記憶し、試験信号発生手段９からの出力値を横軸にとり、第１回転系１３及び第２回転系１４それぞれの伝達比を縦軸にとって、記憶した点をプロットしていき第１回転系１３及び第２回転形１４のそれぞれの伝達特性を表すグラフを作成し、そのグラフに同定する関数である伝達特性をそれぞれ求め、その伝達特性の関数の逆関数を算出することで、逆特性フィルタを校正するためのパラメータを算出し、該バラメータを第１制御手段５及び第２制御手段６に送る。
【００６７】
第１制御手段５及び第２制御手段６は、第１の実施形態と同様に、受けたパラメータを使用して、逆特性フィルタの校正を行い、第１回転体１及び第２回転体２が目標とする回転角速度に対応した制御指令信号を算出し、第１駆動手段３及び第２駆動手段４へ該制御指令信号を送る。
【００６８】
以上のように、試験信号として第１回転体１及び第２回転体２の回転角速度に大きな影響を与える低い周波数成分を有する信号を使用して制御することで、第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８などの演算による負荷を軽減しながらも、精度良く第１回転体１及び第２回転体２の制御を行うことができる。
【００６９】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態について説明する。本発明の第３の実施形態は、カラー画像形成装置であって、第２回転体２としてシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４つの感光体ドラムを持つ構成である。そして、この感光体ドラムによる中間転写ベルト１５への転写位置の隣り合う距離を中間転写ベルト１５が移動するのに掛かる時間の整数倍の周期となる周波数を有する試験信号を使用して、逆特性フィルタの校正を行なうものである。
【００７０】
この点、試験信号はあくまでもノイズであり、試験信号を制御指令信号に加えると、形成する画像の位置ズレなどを発生させるおそれがある。この点、感光体ドラムによる中間転写ベルト１５への転写位置の隣り合う距離を中間転写ベルト１５が移動するのに掛かる時間（以下、「ドラム間のピッチ」という。）の整数倍の周期となる周波数を有する試験信号を使用した場合には、転写を行うときの試験信号の入力値を０にすることができ、画像の位置ズレへの影響を減らすことが可能となる。
【００７１】
ここで、本実施形態における画像形成装置の動作については、試験信号として試験信号発生手段９から出力される信号がドラム間のピッチの整数倍の周期となる周波数を有する試験信号であることを除けば、第１の実施形態と同様に動作する。
【００７２】
さらに、予めトルク定数や、第２回転体２である感光体ドラムと中間転写ベルト１５の接触係数を変化させて、様々な条件における第１回転系１３及び第２回転系１４の伝達特性を測定し、記憶しておくことで、第１伝達関数算出手段７及び第２伝達関数算出手段８により、ドラム間のピッチの整数倍の周期となる周波数を有する試験信号の伝達度合いと、予め測定した伝達特性とを比較することで、第１回転系１３と第２回転系１４の状況を推定することが可能となり、その状況にあった伝達関数を使用して逆特性フィルタ５１及び逆特性フィルタ６１の校正を行うことができる。これにより、画像形成を行いながら繰返制御手段５１及び繰返制御手段６１の制御条件を最適化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る画像形成装置のブロック図
【図２】本発明に係る画像形成装置の構成の概要図
【図３】本発明に係る画像制御装置の制御特性を表す図
【図４】伝達関数算出手段による逆特性フィルタの補正のフローを示す図
【図５】接触係数を変化させたときの第１回転系の伝達関数の変化を表わす図
【図６】接触係数を変化させたときの第２回転系の伝達関数の変化を表わす図
【符号の説明】
【００７４】
１  第１回転体
２  第２回転体
３  第１駆動手段
４  第２駆動手段
５  第１制御手段
５１  繰返制御手段
５２  ＰＩ制御手段
６  第２制御手段
６１  繰返制御手段
６２  ＰＩ制御手段
７  第１伝達関数算出手段
８  第２伝達関数算出手段
９  試験信号発生手段
１０  第１回転速度検出手段
１１  第２回転速度検出手段
１２  警告手段
１３  第１回転系
１４  第２回転系
１５  中間転写ベルト
【図１】
2008129347.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008129347.tif 000007
【図６】
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