(57)【要約】【課題】高精度な駆動制御が必要なベルト装置において、ベルト厚みムラやベルト厚み変動が存在すると、駆動ローラの回転角速度を一定に保っても、ベルト移動速度は一定にならない。条件の異なる２つの支持回転体における回転角速度の情報に基づいて、ベルトのピッチ線距離の変動により生じる移動速度変動が小さくなるよう駆動制御を行う方法もあるが、支持回転体の配置関係によっては遅延処理に必要なメモリと処理時間が増大する。【解決手段】図６に示すローラ配置、ベルト搬送方向において、従来小径ローラ１０１から大径ローラ１０２までのベルト搬送区間２０５が遅延時間として設定されていたものを、搬送方向とは逆のベルト搬送区間２５１のベルト搬送区間が遅延時間として設定できるよう新規の演算手法を提案する。これにより、計算上の遅延時間が大幅に短縮され、所要メモリを小さくできるとともに、処理時間も大幅に短縮できる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトの移動に伴って連れ回り回転する従動支持回転体と前記ベルトに駆動力を伝達する駆動支持回転体とを含む複数の支持回転体に掛け渡された前記ベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御装置において、前記複数の支持回転体のうち、径が異なるか、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分のピッチ線距離が該ベルトの移動速度と自己の回転角速度との関係に影響する度合いが互いに異なる２つの支持回転体における回転角変位または回転角速度の回転情報に基づいて、前記ベルトの周方向におけるピッチ線距離の変動により生じる該ベルトの移動速度変動が小さくなるように、前記駆動制御を行う制御手段を有し、前記制御手段は、前記２つの支持回転体の一方あるいは両方の回転情報に含まれる位相の異なる２つの回転変動情報のうちの一方の値が他方の値より大きくなるようにする処理を行い、その処理結果を用いて上記駆動制御を行うことを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト駆動制御装置において、前記処理は、前記２つの回転変動情報に対し、ベルト移動経路上における前記２つの支持回転体間の距離をベルトが大きい径の支持回転体から小さい径の支持回転へ移動するのに要するベルト通過時間に基づく遅延時間と、該２つの支持回転体の前記度合いに基づいたゲインとを与えたものを加算処理し、その処理結果について、更に該加算処理を行うという処理をｎ（ｎ≧１）回繰り返し行うものであって、第ｎ回目の加算処理時における前記ゲインとして第１回目の加算処理時におけるゲインＧを２ｎ−１乗したものを用い、第ｎ回目の加算処理時における前記遅延時間として前記ベルト通過時間を２ｎ−１倍したものを用いて行うものであり、前記処理結果に対し、前記ゲインの２ｎ乗倍したもので除算し、前記処理で発生した遅れ時間を補正した結果を用いて前記駆動制御を行うことを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のベルト駆動制御装置において、前記処理は、前記２つの回転変動情報に対し、ベルト移動経路上における前記２つの支持回転体間の距離をベルトが大きい径の支持回転体から小さい径の支持回転へ移動するのに要するベルト通過時間に基づく遅延時間と、該２つの支持回転体の前記度合いに基づいたゲインとを与える変換処理と、該変換処理結果を元の前記回転変動情報に加算処理し、この処理結果について、更に前記変換処理と前記加算処理を行うという処理をｎ（ｎ≧１）回繰り返し行うものであって、該処理結果に対し、前記ゲインのｎ＋１乗倍したもので除算し、前記処理で発生した遅れ時間を補正した結果を用いて前記駆動制御を行うことを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のベルト駆動制御装置において、前記処理は、前記２つの回転変動情報に対し、ベルト移動経路上における前記２つの支持回転体間の距離をベルトが大きい径の支持回転体から小さい径の支持回転へ移動するのに要するベルト通過時間に基づく遅延時間と、該２つの支持回転体の前記度合いに基づいたゲインとを与える変換処理と、該変換処理結果を元の前記回転変動情報に加算処理し、前記変換処理結果について、更に前記変換処理と前記加算処理を行うという処理をｎ（ｎ≧１）回繰り返し行うものであって、該処理結果に対し、前記ゲインのｎ＋１乗倍したもので除算し、前記処理で発生した遅れ時間を補正した結果を用いて前記駆動制御を行うことを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置において、前記ベルトが１周するのに要する時間に相当する期間についての回転変動情報を記憶する変動情報記憶手段を有することを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項６】
請求項５のベルト駆動制御装置において、前記制御手段は、前記変動情報記憶手段に記憶された回転変動情報と新たに求めた回転変動情報との差が所定の許容範囲を超えたタイミングで、前記回転変動情報を再び求める処理を行うことを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置において、前記制御手段は、前記回転変動情報を所定のタイミングで再び求める処理を行うことを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置において、前記制御手段は、前記回転変動情報を求める処理を行いながら、前記駆動制御を行うことを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置において、過去の回転変動情報を記憶する少なくともベルト一周分の過去情報記憶手段を有し、前記制御手段は、前記過去情報記憶手段に記憶された過去の回転変動情報と新たに求めた回転変動情報とから得られたものを用いて、前記駆動制御を行うことを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項１０】
ベルトの移動に伴って連れ回り回転する従動支持回転体と前記ベルトに駆動力を伝達する駆動支持回転体とを含む複数の支持回転体に掛け渡された前記ベルトと、該ベルトを駆動するための回転駆動力を発生する駆動源と、前記ベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御装置とを備えたベルト装置において、前記複数の支持回転体のうち、径が異なるか、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分の厚みまたはピッチ線距離が該ベルトの移動速度と自己の回転角速度との関係に影響する度合いが互いに異なる２つの支持回転体における回転角変位または回転角速度の少なくとも一方を検出する検出手段を有し、前記ベルト駆動制御装置として、請求項１ないし９のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置を用いたことを特徴とするベルト装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のベルト装置において、前記２つの支持回転体は、すべて、前記ベルトの移動に伴って連れ回り回転する従動支持回転体であることを特徴とするベルト装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載のベルト装置において、前記駆動源は、自己の回転角変位または回転角速度を検出し、該回転角変位または回転角速度をフィードバックするフィードバック制御手段を有することを特徴とするベルト装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載のベルト装置において、前記２つの支持回転体には、前記駆動支持回転体が含まれていることを特徴とするベルト装置。
【請求項１４】
請求項１０ないし１３のいずれか１つに記載のベルト装置において、前記ベルトは、該ベルト上に基準位置を示すマークを有し、前記ベルトの基準ベルト移動位置を把握するために、前記マークを検知するマーク検知手段を有し、前記ベルト駆動制御装置の制御手段は、前ｋいマーク検知手段による検知タイミングを基準に前記回転変動情報を取得し、かつ、前記駆動制御を行うことを特徴とするベルト装置。
【請求項１５】
請求項１０ないし１３のいずれか１つに記載のベルト装置において、前記ベルト駆動制御装置の制御手段は、ピッチ線距離の変動とベルト移動位置との関係情報を、予め把握している前記ベルトが１周するのに要する平均時間または予め把握しているベルト周長に基づいて把握した上で、前記駆動制御を行うことを特徴とするベルト装置。
【請求項１６】
請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載のベルト装置において、前記ベルトは、ベルト周方向の少なくとも１箇所につなぎ目を有するものであることを特徴とするベルト装置。
【請求項１７】
請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載のベルト装置において、前記ベルトは、ベルト厚さ方向に複数の層を有するものであることを特徴とするベルト装置。
【請求項１８】
複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体上の顕像を記録材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、前記潜像担持体を駆動させるベルト装置として、請求項１１ないし１７のいずれか１つに記載のベルト装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる中間転写体と、該潜像担持体上の顕像を該中間転写体に転写する第１の転写手段と、該中間転写体上の顕像を記録材に転写する第２の転写手段とを備えた画像形成装置であって、前記中間転写体を駆動させるベルト装置として、請求項１１ないし１７のいずれか１つに記載のベルト装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる記録材搬送部材と、該潜像担持体上の顕像を中間転写体を介してまたは中間転写体を介しないで直接に、前記記録材搬送部材で搬送されている記録材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、前記記録材搬送部材を駆動させるベルト装置として、請求項１１ないし１７のいずれか１つに記載のベルト装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御装置、このベルト駆動制御装置を用いたベルト装置、および、このベルト装置を利用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベルトを利用する装置として、感光体ベルト、中間転写ベルト、紙搬送ベルト等のベルトを用いる画像形成装置がある。このような画像形成装置においては、そのベルトの高精度な駆動制御が高品位な画像を得るために必須である。特に画像形成速度に優れ、且つ小型化に適した直接転写方式のタンデム型画像形成装置では、記録材である記録用紙を搬送する搬送ベルトの高精度な駆動制御が要求される。この画像形成装置では、搬送ベルトを用いて記録用紙を搬送し、その搬送方向に沿って配置された互いに異なる単色の画像を形成する複数の画像形成ユニットを順次通過させる。これにより、記録用紙上に各単色画像を重ね合わせて形成しカラー画像を得ることができる。
【０００３】
ここで、電子写真方式による直接転写方式のタンデム型画像形成装置の一例について、図１２を用いて具体的に説明する。この画像形成装置では、例えば黒、シアン、マゼンタおよびイエローの各単色画像を形成する画像形成ユニット１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙが記録用紙の搬送方向に順次配置される。そして、図示しないレーザ露光ユニットにより各感光体ドラム４０Ｋ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙの表面に形成された静電潜像が各画像形成ユニット１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙで現像されることによりトナー像（顕像）が形成される。そして、静電力により搬送ベルト１０３に付着されて搬送される記録用紙Ｓ上に順次重ね合わられて転写された後、定着装置２５によってトナーが溶融圧着されることにより、記録用紙Ｓ上にカラー画像が形成される。搬送ベルト１０３は、互いに平行に配置された駆動ローラ２１５および従動ローラ２１４に適当なテンションで掛け渡される。駆動ローラ２１５は、図示しない駆動モータによって所定の回転速度で回転駆動され、それに伴い搬送ベルト２１０も所定の速度で無端移動する。記録用紙Ｓは給紙機構によって所定のタイミングで搬送ベルト１０３の画像形成ユニット１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ側に供給され、搬送ベルト１０３の移動速度と同一速度で移動して搬送されることにより、各画像形成ユニットを順次通過する。
【０００４】
このような画像形成装置では、記録用紙Ｓの移動速度、つまり搬送ベルト１０３の移動速度が一定速度に維持されないと、色ズレが発生する。この色ズレは、記録用紙上で重ね合わせられる各単色画像の転写位置が相対的にズレることによって発生する。色ズレが発生すると、例えば、複数色の画像が重なって形成された細線画像がにじんで見えたり、複数色の画像が重なって形成された背景画像中に形成される黒の文字画像の輪郭周辺に白抜けが発生したりする。
なお、図１３に示すように、各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの表面に形成された各単色画像を、一旦中間転写ベルト１０上に順次重なり合うように転写した後、これを記録用紙Ｓ上に一括転写する中間転写方式を採用したタンデム型画像形成装置もある。この装置においても、中間転写ベルト１０の移動速度が一定速度に維持されないと、同様に色ズレが発生する。
【０００５】
また、上述したタンデム型の画像形成装置に限らず、記録材を搬送する記録材搬送部材や、その記録材に転写される画像を担持する感光体や中間転写体等の像担持体として、ベルトを用いた画像形成装置においては、そのベルトの移動速度が一定速度に維持されないとバンディングが発生する。このバンディングは、画像転写中にベルト移動速度が速くなったり遅くなったりすることにより発生する画像濃度ムラである。すなわち、ベルト移動速度が相対的に速い時に転写された画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に引き延ばされた形状となり、逆に、ベルト移動速度が相対的に遅い時に転写された画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に縮小された形状となる。これにより、引き延ばされた画像部分は濃度が薄くなり、縮小された画像部分は濃度が濃くなる。その結果、ベルト周方向に画像濃度ムラが発生し、バンディングが生じる。このバンディングは、淡い単色画像を形成する場合には人間の目に顕著に感じ取られる。
【０００６】
ベルトの移動速度は、様々な原因によって変動するが、その原因の中に、単層ベルトの場合にはベルト周方向におけるベルト厚みムラがある。このベルト厚みムラは、例えば、円筒金型を用いて遠心焼成方式で作成されたベルトにみられるベルト周方向にわたる肉厚の偏りによって生じる。このようなベルト厚みムラがベルトに存在すると、ベルトを駆動する駆動ローラ上にベルト厚の厚い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が速くなり、反対にベルト厚の薄い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が遅くなる。
そのため、ベルト移動速度に変動が生じる。以下、その理由について、具体的に説明する。
【０００７】
図１４は、図１３に示したような画像形成装置に用いられる中間転写ベルト１０の周方向におけるベルト厚みムラ（ベルト厚み偏差分布）の一例を示すグラフである。このグラフの横軸は、ベルト１周分の長さ（ベルト周長）を２π［ｒａｄ］の角度に置き換えたものである。縦軸は、ベルト周方向におけるベルト平均厚み（１００［μｍ］）を基準（基準値０）としたベルト厚みの偏差値である。以下、このようなベルト厚みムラをもつベルトにおいて、本発明で課題としているベルト周方向１周分の偏差分布をベルト厚み変動という。ここで、本明細書において用いる用語「ベルト厚みムラ」と「ベルト厚み変動」について説明する。まず、「ベルト厚みムラ」とは、膜厚計測器等で測定されたベルトの厚み偏差分布を示し、ベルトの周方向（搬送経路方向）や奥行き方向（ローラ軸方向）にベルト厚みムラは存在する。一方「ベルト厚み変動」とは、ベルト駆動制御装置に搭載された状態で、駆動ローラの回転角速度に対するベルト搬送速度やベルト搬送速度に対する従動ローラの回転角速度に影響を与え、ベルト回転周期の変動発生に起因するベルト厚み偏差分布を示すものである。
【０００８】
図１５は、駆動ローラに巻き付いたベルト部分を、その駆動ローラの軸方向から見たときの拡大模式図である。
ベルト１０３の移動速度は、ローラ表面からベルトピッチ線までの距離すなわちピッチ線距離（以下、「ＰＬＤ（Pitch Line Distance）」という。）によって決定される。このＰＬＤは、ベルト１０３が均一なベルト材質の単層ベルトであり、かつ、ベルト１０３の内周面側と外周面側との伸縮度の絶対値がほぼ一致する場合、そのベルト厚み方向の中央とベルト内周面すなわちローラ表面との距離に相当する。したがって、単層ベルトの場合、ＰＬＤとベルト厚みとの関係がほぼ一定となるので、ベルト１０３の移動速度はベルト厚み変動によって決定することもできる。しかし、複数層からなるのベルトなどにおいては、硬質な層と軟質な層との間で互いに伸縮性が異なる結果、ベルト厚み方向の中央からズレた位置とローラ表面との距離がＰＬＤとなる。また、ＰＬＤは、駆動ローラ１０５に対するベルト巻付角によっても変化することがある。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
数１に示す式中の「ＰＬＤａｖｅ」は、ベルト１周にわたるＰＬＤの平均値であり、例えば平均厚みが１００［μｍ］の単層ベルトの場合、ＰＬＤａｖｅは５０［μｍ］となる。また、「ｆ（ｄ）」は、ベルト１周にわたるＰＬＤの変動を示す関数である。ここでの「ｄ」とは、ベルト周上の基準となる地点からの位置（ベルト１周を２πとしたときの位相）を示す。ｆ（ｄ）は、図１４に示したベルト厚み偏差値と高い相関を持ち、ベルト１周を周期とする周期関数である。ベルト周方向においてＰＬＤが変動していると、駆動ローラの回転角速度または回転角変位に対するベルト移動速度またはベルト移動距離、あるいは、ベルト移動速度またはベルト移動距離に対する従動ローラの回転角速度または回転角変位が変動することになる。
【００１１】
ベルト移動速度Ｖと駆動ローラ１０５の回転角速度ωとの関係は、下記の数２に示す式で表される。この式中の「ｒ」は、駆動ローラ１０５の半径である。また、ＰＬＤの変動を示すｆ（ｄ）がベルトの移動速度またはベルト移動距離とローラの回転角速度または回転角変位との関係に影響する度合いは、ローラに対するベルトの接触状態や巻付き量によって変化する場合がある。この影響度をＰＬＤ変動実効係数κで表す。
【００１２】
【数２】
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【００１３】
以下、本明細書において、上記数２に示す式中{ }内をローラ実効半径といい、その定常部分（ｒ＋ＰＬＤａｖｅ）をローラ実効半径Ｒとする。そして、ｆ（ｄ）をＰＬＤ変動という。
上記数２に示した式から、ＰＬＤ変動ｆ（ｄ）が存在することにより、ベルト移動速度Ｖと駆動ローラ１０５の回転角速度ωとの関係が変化することが分かる。すなわち、駆動ローラ１０５が一定の回転角速度（ω＝一定）で回転していても、ベルト１０３の移動速度ＶはＰＬＤ変動ｆ（ｄ）により変化する。ここで、例えば単層ベルトの場合、ベルト平均厚みよりも厚いベルト部分が駆動ローラ１０５に巻き付いている時には、ベルト１０３の厚み偏差と相関の高いＰＬＤ変動ｆ（ｄ）が正の値をとり、ローラ実効半径が増加する。そのため、その駆動ローラ１０５が一定の回転角速度（ω＝一定）で回転していても、ベルト移動速度Ｖは増加する。逆に、ベルト平均厚みよりも薄いベルト部分が駆動ローラ１０５に巻き付いている時には、ベルト厚み変動ｆ（ｄ）が負の値をとり、ローラ実効半径が減少する。そのため、その駆動ローラ１０５が一定の回転角速度（ω＝一定）で回転していても、ベルト移動速度Ｖは減少する。
したがって、駆動ローラ１０５の回転角速度ωを一定にしても、ＰＬＤ変動ｆ（ｄ）によりベルト１０３の移動速度は一定にならない。そのため、駆動ローラ１０５の回転角速度ωだけからベルト１０３の駆動を制御しようとしても、ベルト１０３を所望の移動速度で駆動させることはできない。
【００１４】
また、ベルト移動速度Ｖと従動ローラの回転角速度との関係も、上述したベルト移動速度Ｖと駆動ローラ１０５の回転角速度ωとの関係と同様である。すなわち、従動ローラの回転角速度を回転型エンコーダ等により検出し、その検出した回転角速度からベルト移動速度Ｖを求める場合も、上記数２に示す式を用いることができる。よって、例えば単層ベルトの場合、ベルト平均厚みよりも厚いベルト部分が従動ローラに巻き付いている時には、上記駆動ローラ１０５の場合と同様に、ベルト１０３の厚み偏差と相関の高いＰＬＤ変動ｆ（ｄ）が正の値をとり、ローラ実効半径が増加する。そのため、ベルト１０３が一定の移動速度（Ｖ＝一定）で移動していても、従動ローラの回転角速度は減少する。逆に、ベルト平均厚みよりも薄いベルト部分が従動ローラに巻き付いている時には、ＰＬＤ変動ｆ（ｄ）が負の値をとり、ローラ実効半径が減少する。そのため、ベルト１０３が一定の移動速度で移動していても、従動ローラの回転角速度は増加する。
したがって、ベルト１０３の移動速度が一定であっても、ＰＬＤ変動ｆ（ｄ）により従動ローラの回転角速度は一定とならない。そのため、従動ローラの回転角速度だけからベルト１０３の駆動を制御しようとしても、ベルト１０３を所望の移動速度で駆動させることはできない。
【００１５】
このようなＰＬＤ変動ｆ（ｄ）を考慮してベルトの駆動制御を行うことが可能なものとしては、特許文献１や特許文献２に記載された画像形成装置がある。
特許文献１には、ＰＬＤ変動がベルト１周にわたりサイン波で発生しやすい遠心成形法で形成されたベルトを装置本体へ組込む前に、製造工程で予めベルト全周における厚みプロファイル（ベルト厚みムラ）を測定し、そのデータをフラッシュＲＯＭに記憶させる画像形成装置が開示されている。この画像形成装置においては、その全周の厚みプロファイルデータと実際のベルト厚みムラとの位相を合わせるための基準位置であるホームポジションとなる基準マークを付し、その位置を基準に検出することによって、ベルト厚み変動によるベルト移動速度の変動をキャンセルするようにベルト駆動制御を行う。
また、特許文献２には、検出用パターンをベルト上に形成して、これを検出センサで検出することにより、周期的なベルト移動速度の変動を検出する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置においては、検出した周期的なベルト移動速度の変動を打ち消すように駆動ローラの回転速度を制御する。
【００１６】
ところが、特許文献１に記載された画像形成装置においては、ベルト製造段階においてベルト厚みムラを計測する計測工程が必要となり、またその計測工程において高精度なベルト厚み計測器が必要となる。そのため、製造コストが大幅に増大してしまうという問題がある。また、ベルトを新しいものに交換する際には、その新しいベルト固有の厚みプロファイルデータを装置へ入力する作業が必要となるという問題もある。さらに、この画像形成装置は、ＰＬＤ変動ｆ（ｄ）を用いずにベルト厚みムラを用いるため、単層ベルトの場合には正確なベルト駆動制御が可能であるが、複数層ベルトの場合には正確なベルト駆動制御はできない。
【００１７】
また、特許文献２に記載された画像形成装置においては、ベルト移動速度の変動を検出するのに、少なくともベルト１周分の検出用パターンをベルト上に形成する必要がある。そのため、この検出用パターンの形成のために多くのトナーを消費してしまうという問題がある。特に、ベルト移動速度の変動をより高い精度で検出するために、ベルト複数周分のベルト移動速度の変動情報の平均値をベルト移動速度の変動として把握する場合には、ベルト複数周分の検出用パターンを形成する必要があり、トナー消費の問題はより深刻なものとなる。
【００１８】
本出願人は、これらの問題を解決し得るベルト駆動制御装置を先に提案した（特許文献３  参照。）。このベルト駆動制御装置では、従動支持回転体の回転角変位または回転角速度を検出し、その検出データから、ベルトの周方向における周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する、従動支持回転体の回転角速度の交流成分を抽出する。この抽出した交流成分の振幅および位相は、ベルトの周方向における周期的な厚さ変動の振幅および位相に対応している。したがって、この交流成分の振幅および位相に基づいて、駆動支持回転体に厚いベルト部分が接するタイミングでは駆動支持回転体の回転角速度を低め、逆に駆動支持回転体に薄いベルト部分が接するタイミングでは駆動支持回転体の回転角速度を高めるように制御する。この方法によれば、ベルトの周方向における厚さ変動の影響を受けずに、そのベルトを所望の移動速度で駆動することが可能である。しかも、ベルト製造段階においてベルト厚みムラを計測する計測工程が必要ないので、上記特許文献１の装置のように製造コストが増大するということはない。
また、ベルトを新しいものに交換する際に厚みプロファイルデータを装置へ入力するという作業も必要ない。加えて、上記特許文献２の装置のように検出用パターンを形成する必要がないため、ベルト駆動制御のためにトナーを消費することもない。
【００１９】
しかし、特許文献３で提案したベルト駆動制御装置では、ベルト厚み変動をｓｉｎ関数（ｃｏｓ関数）の周期関数に近似するので、ベルト厚み変動がベルト１周にわたってどのように発生しているかを予め知っておく必要がある。すなわち、ベルト厚み変動に含まれる周波数成分が、ベルトが１周する周期と同じ周期をもった基本周波数成分だけなのか、それともその高次周波数成分も含まれているのかなどを、予め知っておく必要がある。また、つなぎ目を有するシームベルトのつなぎ目部分などは、他の部分に比べて厚くなっている場合が多く、部分的に突出した部分のベルト厚み変動が生じることがある。このようなベルト厚み変動については、周期関数に近似することが難しい。
【００２０】
【特許文献１】特開２０００−３１０８９７号公報
【特許文献２】特許第３１８６６１０号公報
【特許文献３】特開２００４−１２３３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本出願人は、特願２００５−０４６５４８（以下、「先願」という）において、従来技術がかかえる問題を解決し得るベルト駆動制御装置を提案した。このベルト駆動制御装置は、ベルトの移動に伴って連れ回り回転する従動支持回転体と該ベルトに駆動力を伝達する駆動支持回転体とを含む複数の支持回転体に掛け渡された該ベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御装置において、上記複数の支持回転体のうち、径が異なるか、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分のピッチ線距離が該ベルトの移動速度と自己の回転角速度との関係に影響する度合いが互いに異なる２つの支持回転体における回転角変位または回転角速度の回転情報に基づいて、上記ベルトの周方向におけるピッチ線距離の変動により生じる該ベルトの移動速度変動が小さくなるように、上記駆動制御を行う制御手段を有することを特徴とするものである。さらに（先願の請求項５にて）、該ベルトの移動速度変動を抑制する制御数値の演算手法（ＰＬＤ変動認識手法）として、上記２つの支持回転体の一方あるいは両方の回転情報に含まれる位相の異なる２つの回転変動情報に対し、ベルト移動経路上における該２つの支持回転体間の距離をベルトが移動するのに要するベルト通過時間である遅延時間と、該２つの支持回転体の上記度合いに基づいたゲインとを与えたものを加算処理し、その処理結果について、更に該加算処理を行うという処理をｎ（ｎ≧１）回繰り返し行うものであって、第ｎ回目の加算処理時における該ゲインとして第１回目の加算処理時におけるゲインＧを２ｎ−１乗したものを用い、第ｎ回目の加算処理時における該遅延時間として該ベルト通過時間を２ｎ−１倍とする演算手法を提案した。（先願２において、ＰＬＤ変動認識手法２として説明している。）
【００２２】
しかし、上記先願で提案した演算手法では、前記２つの支持回転体の配置位置とベルトの搬送方向によって、遅延時間が大きくなることがある。遅延時間が大きくなると、上記演算を行うにあたり、遅延処理に必要なメモリが増加する。所望の制御数値が算出される時間も増大する。例えば、先願の図３に示す演算処理においては、Ｅｘｐ（−τｓ）で示す演算ブロックは位相差τ分の遅れを発生するためのメモリに相当する。これらのメモリが上段から順々に各メモリの容量一杯にデータが保存されてから所望の制御数値が算出される。よって、制御数値算出までの演算時間は位相差τに大きく依存する。
【００２３】
このＰＬＤ変動認識手法における位相差τの設定は、図６に示すようなベルト駆動装置において、径が異なる２つのローラ１０１、１０２があり、ローラ１０１がローラ１０２に対し径が小さく、ベルト搬送方向が図中Ａで示す方向である場合、該遅延時間は、図中、一点鎖線で示した２０５区間のベルト搬送時間が設定される。つまり、ベルト搬送方向Ａに沿って、小径ローラ１０１から大径ローラ１０２までのベルト搬送時間である。ちなみに、ベルト搬送方向が逆であれば、図中、実線で示した２５１区間が該遅延時間となる。一般化すると、小径ローラからベルト搬送方向へ大径ローラまでのベルト搬送時間に相当する。
【００２４】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上述した問題を解消し得るものであって、かつ、従来技術がかかえていた不具合を解消し得るベルト駆動制御装置、このベルト駆動制御装置を用いたベルト装置、および、このベルト装置を利用した画像形成装置を提供することである。
具体的には、図６に示したローラ配置、ベルト搬送方向において、ベルト搬送区間２５１のベルト搬送区間が該遅延時間に設定できる新規の演算手法を提案することである。該遅延時間が短くなることで、必要なメモリ数が減少し、制御目標値の導出が短時間で容易となる。これは、製品搭載において、コスト、利便性（立上り時間短縮）において非常に有利な特徴となる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１に記載の発明では、ベルトの移動に伴って連れ回り回転する従動支持回転体と前記ベルトに駆動力を伝達する駆動支持回転体とを含む複数の支持回転体に掛け渡された前記ベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御装置において、前記複数の支持回転体のうち、径が異なるか、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分のピッチ線距離が該ベルトの移動速度と自己の回転角速度との関係に影響する度合いが互いに異なる２つの支持回転体における回転角変位または回転角速度の回転情報に基づいて、前記ベルトの周方向におけるピッチ線距離の変動により生じる該ベルトの移動速度変動が小さくなるように、前記駆動制御を行う制御手段を有し、前記制御手段は、前記２つの支持回転体の一方あるいは両方の回転情報に含まれる位相の異なる２つの回転変動情報のうちの一方の値が大きくなるようにする処理を行い、その処理結果を用いて上記駆動制御を行うことを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のベルト駆動制御装置において、前記処理は、前記２つの回転変動情報に対し、ベルト移動経路上における前記２つの支持回転体間の距離をベルトが大きい径の支持回転体から小さい径の支持回転へ移動するのに要するベルト通過時間に基づく遅延時間と、該２つの支持回転体の前記度合いに基づいたゲインとを与えたものを加算処理し、その処理結果について、更に該加算処理を行うという処理をｎ（ｎ≧１）回繰り返し行うものであって、第ｎ回目の加算処理時における前記ゲインとして第１回目の加算処理時におけるゲインＧを２ｎ−１乗したものを用い、第ｎ回目の加算処理時における前記遅延時間として前記ベルト通過時間を２ｎ−１倍したものを用いて行うものであり、前記処理結果に対し、前記ゲインの２ｎ乗倍したもので除算し、前記処理で発生した遅れ時間を補正した結果を用いて前記駆動制御を行うことを特徴とする。
【００２６】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のベルト駆動制御装置において、前記処理は、前記２つの回転変動情報に対し、ベルト移動経路上における前記２つの支持回転体間の距離をベルトが大きい径の支持回転体から小さい径の支持回転へ移動するのに要するベルト通過時間に基づく遅延時間と、該２つの支持回転体の前記度合いに基づいたゲインとを与える変換処理と、該変換処理結果を元の前記回転変動情報に加算処理し、この処理結果について、更に前記変換処理と前記加算処理を行うという処理をｎ（ｎ≧１）回繰り返し行うものであって、該処理結果に対し、前記ゲインのｎ＋１乗倍したもので除算し、前記処理で発生した遅れ時間を補正した結果を用いて前記駆動制御を行うことを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のベルト駆動制御装置において、前記処理は、前記２つの回転変動情報に対し、ベルト移動経路上における前記２つの支持回転体間の距離をベルトが大きい径の支持回転体から小さい径の支持回転へ移動するのに要するベルト通過時間に基づく遅延時間と、該２つの支持回転体の前記度合いに基づいたゲインとを与える変換処理と、該変換処理結果を元の前記回転変動情報に加算処理し、前記変換処理結果について、更に前記変換処理と前記加算処理を行うという処理をｎ（ｎ≧１）回繰り返し行うものであって、該処理結果に対し、前記ゲインのｎ＋１乗倍したもので除算し、前記処理で発生した遅れ時間を補正した結果を用いて前記駆動制御を行うことを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置において、前記ベルトが１周するのに要する時間に相当する期間についての回転変動情報を記憶する変動情報記憶手段を有することを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載の発明では、請求項５のベルト駆動制御装置において、前記制御手段は、前記変動情報記憶手段に記憶された回転変動情報と新たに求めた回転変動情報との差が所定の許容範囲を超えたタイミングで、前記回転変動情報を再び求める処理を行うことを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置において、前記制御手段は、前記回転変動情報を所定のタイミングで再び求める処理を行うことを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置において、前記制御手段は、前記回転変動情報を求める処理を行いながら、前記駆動制御を行うことを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項５ないし８のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置において、過去の回転変動情報を記憶する少なくともベルト一周分の過去情報記憶手段を有し、前記制御手段は、前記過去情報記憶手段に記憶された過去の回転変動情報と新たに求めた回転変動情報とから得られたものを用いて、前記駆動制御を行うことを特徴とする。
【００２８】
請求項１０に記載の発明では、ベルトの移動に伴って連れ回り回転する従動支持回転体と前記ベルトに駆動力を伝達する駆動支持回転体とを含む複数の支持回転体に掛け渡された前記ベルトと、該ベルトを駆動するための回転駆動力を発生する駆動源と、前記ベルトの駆動制御を行うベルト駆動制御装置とを備えたベルト装置において、前記複数の支持回転体のうち、径が異なるか、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分の厚みまたはピッチ線距離が該ベルトの移動速度と自己の回転角速度との関係に影響する度合いが互いに異なる２つの支持回転体における回転角変位または回転角速度の少なくとも一方を検出する検出手段を有し、前記ベルト駆動制御装置として、請求項１ないし９のいずれか１つに記載のベルト駆動制御装置を用いたベルト装置を特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載のベルト装置において、前記２つの支持回転体は、すべて、前記ベルトの移動に伴って連れ回り回転する従動支持回転体であることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項１０に記載のベルト装置において、前記駆動源は、自己の回転角変位または回転角速度を検出し、該回転角変位または回転角速度をフィードバックするフィードバック制御手段を有するを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項１０に記載のベルト装置において、前記２つの支持回転体には、前記駆動支持回転体が含まれていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１４に記載の発明では、請求項１０ないし１３のいずれか１つに記載のベルト装置において、前記ベルトは、該ベルト上に基準位置を示すマークを有し、前記ベルトの基準ベルト移動位置を把握するために、前記マークを検知するマーク検知手段を有し、前記ベルト駆動制御装置の制御手段は、前ｋいマーク検知手段による検知タイミングを基準に前記回転変動情報を取得し、かつ、前記駆動制御を行うことを特徴とする。
請求項１５に記載の発明では、請求項１０ないし１３のいずれか１つに記載のベルト装置において、前記ベルト駆動制御装置の制御手段は、ピッチ線距離の変動とベルト移動位置との関係情報を、予め把握している前記ベルトが１周するのに要する平均時間または予め把握しているベルト周長に基づいて把握した上で、前記駆動制御を行うことを特徴とする。
請求項１６に記載の発明では、請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載のベルト装置において、前記ベルトは、ベルト周方向の少なくとも１箇所につなぎ目を有するものであることを特徴とする。
請求項１７に記載の発明では、請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載のベルト装置において、前記ベルトは、ベルト厚さ方向に複数の層を有するものであることを特徴とする。
【００３０】
請求項１８に記載の発明では、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体上の顕像を記録材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、前記潜像担持体を駆動させるベルト装置として、請求項１１ないし１７のいずれか１つに記載のベルト装置を用いる画像形成装置を特徴とする。
請求項１９に記載の発明では、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる中間転写体と、該潜像担持体上の顕像を該中間転写体に転写する第１の転写手段と、該中間転写体上の顕像を記録材に転写する第２の転写手段とを備えた画像形成装置であって、前記中間転写体を駆動させるベルト装置として、請求項１１ないし１７のいずれか１つに記載のベルト装置を用いる画像形成装置を特徴とする。
請求項２０に記載の発明では、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、複数の支持回転体に掛け渡されたベルトからなる記録材搬送部材と、該潜像担持体上の顕像を中間転写体を介してまたは中間転写体を介しないで直接に、前記記録材搬送部材で搬送されている記録材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、前記記録材搬送部材を駆動させるベルト装置として、請求項１１ないし１７のいずれか１つに記載のベルト装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ベルト厚み変動がローラ回転角速度とベルト搬送速度との関係に与える影響度合いが異なることを利用し、径の異なる２つのローラの回転情報から、回転体の回転角とベルト搬送との関係に影響を与えるベルト体の厚み変動を抽出し、複雑なベルト厚み変動でも、それに起因したベルト体の搬送速度変動を抑制して所望のベルト搬送を行うことができる。また、従来より処理時間を短縮して、駆動制御を短時間のベルト搬送時間後に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は本発明を適用する画像形成装置としての複写機の一例を示す概略構成図である。
同図において符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）をそれぞれ示す。その他の符号は、詳細な説明中において適宜引用する。
この複写機は、タンデム型で中間転写（間接転写）方式を採用する電子写真複写機である。
複写機本体１００には、その中央に、像担持体としての中間転写体であるベルトからなる中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、３つの支持回転体としての支持ローラ１４、１５、１６に掛け渡されており、同図中時計回り方向に回転移動する。これらの３つの支持ローラのうちの第２支持ローラ１５の左側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。また、３つの支持ローラのうちの第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡したベルト部分には、そのベルト移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成部１８が並べて配置されたタンデム画像形成部２０が対向配置されている。本実施形態においては、第３支持ローラ１６を駆動ローラとしている。また、タンデム画像形成部２０の上方には、潜像形成手段としての露光装置２１が設けられている。
【００３３】
また、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての２次転写装置２２が設けられている。この２次転写装置２２においては、２つのローラ２３間に記録材搬送部材としてのベルトである２次転写ベルト２４が掛け渡されている。この２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように設けられている。この２次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上の画像を記録材であるシートに転写する。また、この２次転写装置２２の図中左方には、シート上に転写された画像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられた構成となっている。上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備わっている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて持たせることが難しくなる。また、本実施形態では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８も設けられている。
【００３４】
上記複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動する。他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動する。次いで、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００３５】
この原稿読取りに並行して、図示しない駆動源である駆動モータで駆動ローラ１６を回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り２つの支持ローラ（従動ローラ）１４、１５が連れ回り回転する。また、これと同時に、個々の画像形成部１８において潜像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを回転させ、各感光体ドラム上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光現像し、単色のトナー画像（顕像）を形成する。そして、各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上のトナー画像を中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００３６】
このような画像形成に並行して、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を転写する。画像転写後のシートは、２次転写ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００３７】
画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００３８】
この複写機を用いて、黒のモノクロコピーをとることもできる。その場合には、図示しない手段により、中間転写ベルト１０を感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃから離れるようにする。これらの感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃは、一時的に駆動を止めておく。黒用の感光体ドラム４０Ｋのみを中間転写ベルト１０に接触させ、画像の形成と転写を行う。
【００３９】
次に、本実施形態の中間転写ベルト１０の構成について説明する。なお、以下の説明は、中間転写ベルトに限られるものではなく、広く、駆動制御がなされるベルトについて同様である。
中間転写ベルトとしては、フッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等を主材料とした単層ベルトや、ベルトの全層またはベルトの一部を弾性部材とした複数層弾性ベルトなどが使用される。中間転写ベルトに限らず、一般に、画像形成装置に用いられるベルトには複数の機能が要求される。近年、要求される複数の機能を同時に達成するために、ベルト厚さ方向に複数の層を有する複数層ベルトが多く用いられる。例えば、中間転写ベルト１０については、トナー離型性、感光体ニップ性、耐久性、抗張性、対駆動ローラ高摩擦性、対感光体低摩擦性などの複数の機能が要求される。
【００４０】
トナー離型性は、中間転写ベルト１０から記録用紙への転写性の向上や当該中間転写ベルト上に残った転写残トナーに対するクリーニング性の向上を図る上で必要な機能である。
感光体ニップ性は、各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋに密着して中間転写ベルト１０への転写性を向上させる上で必要な機能である。
耐久性は、経時使用によって亀裂や磨耗が少なく長期的な使用を可能にし、ランニングコストを低減する上で必要な機能である。
抗張性は、ベルト駆動時のベルト周方向における伸縮を防止して高精度なベルト移動速度やベルト移動位置の制御を行う上で必要な機能である。
対駆動ローラ高摩擦性は、駆動ローラ１６と中間転写ベルト１０との間の滑りを防止して安定かつ高精度な駆動を実現する上で必要な機能である。
対感光体低摩擦性は、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋと中間転写ベルト１０との間に速度差が生じてもこれらの間で滑りを発生させて負荷変動を抑制する上で必要な機能である。
これらの機能を高い水準で同時に実現するためには、例えば、以下に説明するような複数層ベルトからなる中間転写ベルトを用いる。
【００４１】
図１６は、上記中間転写ベルト１０の層構造の一例を示す説明図である。
本例の中間転写ベルト１０は、互いに材質が異なる５層構造の無端状ベルトで、ベルトの厚みは５００〜７００［μｍ］以下となるように形成されたものである。なお、ベルト表面側（感光体ドラムと接触する面側）から順に、第１層、第２層、第３層、第４層、第５層とする。
第１層は、フッ素が充填されたポリウレタン樹脂のコート層である。この層により、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋと中間転写ベルト１０との間の低摩擦性（対感光体低摩擦性）と、トナー離型性とが実現される。
第２層は、シリコン−アクリル共重合体のコート層で、第１層の耐久性の向上と第３層の経時劣化を防止する役割を果たしている。
第３層は、厚みが約４００〜５００［μｍ］のクロロプレンからなるゴム層（弾性層）で、ヤング率が１〜２０［Ｍｐａ］である。第３層は、２次転写部においてトナー像や平滑性の悪い記録用紙などによる局部的な凹凸に応じて変形するので、トナー像に対して過度に転写圧を高めることがなく、文字の中抜けの発生が抑制される。また、平滑性の悪い記録用紙に対して良好な密着性が得られので、均一性の優れた転写画像を得ることができる。
第４層は、厚みが約１００［μｍ］のポリフッ化ビニリデンの層でベルト周方向の伸縮を防止する役割を果たしている。ヤング率は、５００〜１０００［Ｍｐａ］である。
第５層は、ポリウレタンのコート層があり、駆動ローラ１６との高摩擦性を実現している。
【００４２】
この他の材料例としては、次のものが挙げられる。
第１層および第２層では、弾性材料による感光体への汚染防止と、中間転写ベルト１０の表面への表面摩擦抵抗を低減させてトナーの付着力を小さくすることによるクリーニング性の向上と、記録用紙への２次転写性の向上と図るために、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等を１種類あるいは２種類以上使用してもよい。また、表面エネルギーを小さくして潤滑性を高めるために、フッ素樹脂、フッ素化合物、フッ化炭素、２酸化チタン、シリコンカーバイト等の粉体若しくは粒子を１種類あるいは２種類以上、または、互いに粒径が異なる同種のものを分散させてもよい。また、フッ素系ゴム材料のように熱処理を行うことで表面にフッ素リッチな層を形成し、表面エネルギーを小さくしたものを使用してもよい。
【００４３】
第３層の弾性層では、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、シンジオタクチック１、２−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系）等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。
【００４４】
第４層としては、ポリカーボネート、フッ素系樹脂（ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ）、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体およびスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂（シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂およびポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。
【００４５】
弾性ベルトとして伸びを防止する方法として、上記第４層のように伸びの少ない芯体樹脂層にゴム層を形成する方法、芯体層に伸びを防止する材料を入れる方法等があるが、特に製法に関わるものではない。
伸びを防止する芯体層を構成する材料は、例えば、綿、絹などの天然繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、ポリアセタール繊維、ポリフロロエチレン繊維、フェノール繊維などの合成繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維などの無機繊維、鉄繊維、銅繊維などの金属繊維からなる群より選ばれる１種あるいは２種以上を用い、これらを織布状あるいは糸状にしたものを用いることができる。もちろん、上記材料に限定されるものではない。糸は１本または複数のフィラメントを撚ったもの、片撚糸、諸撚糸、双糸等、どのような撚り方であってもよい。また、例えば上記材料群から選択された材質の繊維を混紡してもよい。もちろん、糸に適当な導電処理を施して使用することもできる。一方、織布は、メリヤス織り等どのような織り方の織布でも使用可能であり、もちろん交織した織布も使用可能であり当然導電処理を施すこともできる。
芯体層を設ける製造方法は特に限定されるものではない。例えば筒状に織った織布を金型等に被せてその上に被覆層を設ける方法、筒状に織った織布を液状ゴム等に浸漬して芯体層の片面あるいは両面に被覆層を設ける方法、糸を金型等に任意のピッチで螺旋状に巻き付けてその上に被覆層を設ける方法等を挙げることができる。
【００４６】
また、層によっては、抵抗値調節用導電剤が含まれる、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化錫、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物（ＡＴＯ）、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物、導電性金属酸化物は、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。ただし、これら上記材料に限定されるものではないことは当然である。
【００４７】
ところで、ベルト材質が均一の単層ベルトの場合、ベルトの内周面と外周面の伸縮度が一致するため、図１５に示したように、ベルトの移動速度を決定するベルトピッチ線は、ベルト厚み方向の中央となる。しかし、上記のような複数層ベルトの場合、ベルトピッチ線は、ベルト厚み方向の中央部にはならない。複数層ベルトにおいては、ベルトを構成する複数の層の中にヤング率が突出して大きい層がある場合には、ベルトピッチ線は、当該層のほぼ中央部に存在する。これは、ベルト周方向の伸縮防止のために高いヤング率をもつ層（以下、「抗張層」という。）が芯線となり、他の層が伸縮して支持ローラに巻き付くことによる。上記中間転写ベルト１０の場合、抗張層である第４層が突出して大きいヤング率をもつので、この第４層の内部にベルトピッチ線が存在することになる。そして、このようにヤング率が突出して大きい抗張層がある場合、その抗張層のベルト周方向における厚みムラが、ＰＬＤの変動に大きく影響することになる。要するに、複数層ベルトにおいて、ＰＬＤは、主に、ベルトを構成する複数の層のうちのヤング率が大きい層の影響を受けて決定される。
【００４８】
このほか、第４層（抗張層）の位置がベルト１周にわたってベルト厚み方向に変位している場合も、ＰＬＤが変動する。例えば、第４層（抗張層）と支持ローラとの間に存在する第５層に厚みムラがあると、その厚みムラに応じて第４層（抗張層）のベルト厚み方向の位置が変化し、ＰＬＤが変動する。
また、つなぎ目のある無端状ベルト（シームベルト）の場合、その製造方法は、第４層のポリフッ化ビニリデンのシートを作成して、そのシート端部を約２［ｍｍ］ほど重ね合わせて溶融接着し、無端状にした後、他の各層を順次形成することが多い。この場合、溶融接着した部分（つなぎ目部分）は、溶融によって物性が変化して他の部分と伸縮性が異なるため、他の部分と同じ厚みであっても、つなぎ目部分のＰＬＤは他の部分のＰＬＤから大きく外れる。このような部分では、ベルト厚み変動が無くても、ＰＬＤ変動が発生して、この部分が駆動ローラに巻き付いた時にベルト速度変動が発生する。なお、つなぎ目のあるシームベルトは、ベルト周長が互いに異なる製品ごとに固有の金型が必要となるつなぎ目のないシームレスベルトに比べて、このような金型が必要なく、ベルト周長の調整が自由である点で、製造コストが抑えられるという利点がある。
【００４９】
次に、本発明の特徴部分である、中間転写ベルト１０の駆動制御について説明する。
本実施形態の複写機では、中間転写ベルト１０を一定速度で移動させる必要がある。しかし、実際には、部品誤差、環境、経時変化により、そのベルト移動速度に変動が生じる。中間転写ベルト１０のベルト移動速度が変動すると、実際のベルト移動位置が目標とするベルト移動位置からズレてしまい、感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ上の各トナー画像の先端位置が中間転写ベルト１０上でズレて色ズレが発生する。また、ベルト移動速度が相対的に速い時に中間転写ベルト１０上に転写されたトナー画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に引き延ばされた形状となり、逆に、ベルト移動速度が相対的に遅い時に中間転写ベルト１０上に転写されたトナー画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に縮小された形状となる。この場合、最終的にシート上に形成された画像には、そのベルト周方向に対応する方向に周期的な画像濃度の変化（バンディング）が表れる。
そこで、以下、中間転写ベルト１０を高い精度で一定速度に維持する構成および動作について説明する。なお、以下の説明は、中間転写ベルト１０に限られるものではなく、広く、駆動制御がなされるベルトについて同様である。
【００５０】
本実施形態は、ローラ径の異なる、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分のＰＬＤがそのベルトの移動速度と自己の回転角速度との関係に影響する度合いが互いに異なる２つのローラの回転角速度ω１、ω２を連続的に検出し、この２種類の回転角速度ω１、ω２からＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求める。なお、単層ベルトの場合、上記ＰＬＤはベルト厚みと一定の関係となり、かつ、ＰＬＤ変動はベルト厚み変動と一定の関係となることから、ローラ径の異なる、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分の厚みがそのベルトの移動速度と自己の回転角速度との関係に影響する度合いが互いに異なる２つのローラの回転角速度を連続的に検出し、この２種類の回転角速度からベルト厚み変動を求めるようにしてもよい。このＰＬＤ変動ｆ（ｔ）は、ベルトが１周する間に、ベルト移動経路上の特定地点を通過するベルト部分のＰＬＤの時間変化を示す周期関数である。このＰＬＤ変動ｆ（ｔ）は、上述したようにベルトの移動速度Ｖに大きく影響するので、このＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を２つの支持ローラの回転角速度ω１、ω２から高精度で求め、そのＰＬＤ変動ｆ（ｔ）に基づいてベルト駆動制御を行えば、ベルトの移動速度Ｖを高い精度で制御することができる。
【００５１】
図２は、ベルト装置の主要部を示す模式図である。このベルト装置は、ベルト１０３と、このベルト１０３が掛け渡された支持回転体としての第１ローラ１０１および第２ローラ１０２とを備えている。ベルト１０３は、第１ローラ１０１に対してベルト巻付角θ１で巻き付いており、第２ローラ１０２に対してベルト巻付角θ２で巻き付いている。ベルト１０３は、図中矢印Ａの方向に無端移動する。第１ローラ１０１および第２ローラ１０２には、検出手段としての回転型エンコーダがそれぞれ設けられている。これらの回転型エンコーダとしては、各ローラ１０１、１０２の回転角変位または回転角速度が検知できるものであればよい。本実施形態においては、各ローラ１０１、１０２の回転角速度ω１、ω２を検知できるものを用いる。この回転型エンコーダとしては、例えば、透明のガラスまたはプラスチック等の透明部材で作られた円盤上の同心円上に一定間隔のタイミングマークを形成し、これを各ローラ１０１、１０２に対して同軸に固定し、そのタイミングマークを光学的に検知するような公知の光学エンコーダを用いることができる。また、例えば、磁性体からなる円盤上の同心円上に磁気的にタイミングマークを記録し、これを各ローラ１０１、１０２に対して同軸に固定し、そのタイミングマークを磁気ヘッドで検出するような磁気エンコーダを用いることもできる。また、公知のタコジェネレータを用いることもできる。本実施形態において、回転角速度は、例えば、回転型エンコーダから連続的に出力されるパルスの時間間隔を計測し、その逆数から得ることができる。なお、回転角変位は、回転型エンコーダから連続的に出力されるパルスの数をカウントすることで得ることができる。
【００５２】
第１ローラ１０１および第２ローラ１０２の回転角速度とベルト移動速度Ｖとの関係は、それぞれ、下記の数３および数４に示す式で表される。
【００５３】
【数３】
2008170906.tif 000005
【００５４】
【数４】
2008170906.tif 000006
【００５５】
ここで、「ω１」は第１ローラ１０１の回転角速度であり、「ω２」は第２ローラ１０２の回転角速度であり、「Ｖ」はベルト移動速度であり、「Ｒ１」は第１ローラ１０１のローラ実効半径であり、「Ｒ２」は第２ローラ１０２のローラ実効半径である。
また、「κ１」は、第１ローラ１０１のベルト巻付角θ1、ベルト材質、ベルト層構造等によって決まる第１ローラ１０１のＰＬＤ変動実効係数であり、ＰＬＤがベルト移動速度Ｖに影響する度合いを決定するパラメータである。同様に、「κ２」は、第２ローラ１０２のＰＬＤ変動実効係数である。ローラ１０１、１０２それぞれの関係式である数３および数４において互いに異なるＰＬＤ変動実効係数を設定しているのは、ベルト巻付状態（変形曲率）が異なることや、各ローラに対するベルト巻付量が異なることなどが原因で、ＰＬＤ変動が、ベルト移動速度（ベルト移動量）とローラの回転角速度（回転角変位）との関係に影響する度合いが異なる場合があるためである。なお、これらのＰＬＤ変動実効係数κ１、κ２は、一般に、ベルト材質が均一で一層構造のベルトを用い、かつ、ベルト巻付角θ１，θ２が十分に大きいとき、いずれも同じ値となる。
【００５６】
また、「ｆ（ｔ）」は、ベルト移動経路上の特定地点を通過するベルト部分のＰＬＤの時間変化を示すベルトが１周する周期と同じ周期をもった周期関数であり、ベルト１周にわたるベルト周方向のＰＬＤの平均値ＰＬＤａｖｅからの偏差を示すものである。ここでは、上記特定地点を、第１ローラ１０１に巻き付いた箇所とする。したがって、時間ｔ＝０のとき、第１ローラ１０１に巻き付いたベルト部分のＰＬＤ変動量はｆ（０）となる。なお、ＰＬＤ変動の関数としては、時間関数ｆ（ｔ）ではなく、上述した関数ｆ（ｄ）を用いてもよい。ｆ（ｔ）とｆ（ｄ）は相互に変換することができる。
また、「τ」は、第２ローラ１０２から第１ローラ１０１までベルト１０３が移動するのに要する平均時間であり、以下、「遅れ時間」という。この遅れ時間τは、第１ローラ１０１に巻き付いたベルト部分におけるＰＬＤ変動ｆ（ｔ−τ）と、第２ローラ１０２に巻き付いたベルト部分におけるＰＬＤ変動ｆ（ｔ）との位相差としての意味をもつ。
【００５７】
ＰＬＤの平均値ＰＬＤａｖｅは、ベルトの層構造および各層の材質や物性だけから求めることは困難であるが、例えば当該ベルトについて簡単な試験駆動を行ってそのベルト移動速度の平均値を得ることにより求めることができる。すなわち、駆動ローラを一定の回転角速度で駆動したときのベルト移動速度の平均値は、｛（駆動ローラの半径ｒ＋ＰＬＤａｖｅ）×駆動ローラの一定の回転角速度ω０１｝である。そして、駆動ローラを一定の回転角速度で駆動したときのベルト移動速度の平均値は、（ベルト周長）／（ベルト１周に要する時間）から求められる。ベルト周長およびベルト１周に要する時間は正確に計測することができる。したがって、駆動ローラを一定の回転角速度で駆動したときのベルト移動速度の平均値も正確に算出できる。また、駆動ローラの半径ｒおよび駆動ローラの一定の回転角速度ω０１も正確に把握できるので、ＰＬＤａｖｅを正確に算出することができる。なお、ＰＬＤａｖｅの算出方法は、これに限られるものではない。
【００５８】
第２ローラ１０２に巻き付いたベルト部分の時刻ｔにおけるベルト移動速度Ｖは、第１ローラ１０１に巻き付いたベルト部分の時刻ｔにおけるベルト移動速度Ｖと同じであるので、上記数３および上記数４の式から、下記の数５に示す式を導くことができる。
【００５９】
【数５】
2008170906.tif 000007
【００６０】
そして、ローラ実効半径Ｒ１，Ｒ２に対し、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）は十分小さいことから、上記数５に示す式を下記数６に示す式に近似することができる。
【００６１】
【数６】
2008170906.tif 000008
【００６２】
上記２つのローラ１０１、１０２の回転角速度ω１，ω２からＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を高精度で求める方法について説明する。なお、以下の例では、これらのローラ１０１、１０２の径が、第１ローラ１０１よりも第２ローラ１０２の方が大きい場合を例に挙げるが、その逆でも同様の原理が利用できる。厳密には、特に数９で説明するようにローラ実効半径ＲをＰＬＤ変動実効係数κで除算した値を比較したとき、ローラ１０２の方がローラ１０１より大きい場合である。
【００６３】
第１ローラ１０１と第２ローラ１０２との間における回転角速度ω１、ω２の関係は、上記数６に示した式で表現され、この式を変形すると下記の数７に示す式となる。
【００６４】
【数７】
2008170906.tif 000009
【００６５】
このように一方のｆ（ｔ）の係数が１となるように規格化された上記数７の式の右辺をｇｆ（ｔ）と定義すると、下記の数８に示す式が得られる。ただし、この数８の式中の「Ｇ」は、下記の数９に示すものである。
【００６６】
【数８】
2008170906.tif 000010
【００６７】
【数９】
2008170906.tif 000011
【００６８】
各ローラ１０１、１０２間におけるローラ実効半径ＲとＰＬＤ変動実効係数κとの関係から、Ｇは１より大きい値をとる。また、数７の式からわかるように、ｇｆ（ｔ）は、ローラ実効半径Ｒ１、Ｒ２およびＰＬＤ変動実効係数κ１、κ２を用い、各ローラ１０１、１０２の回転角速度ω１、ω２から得られるものである。このｇｆ（ｔ）からＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求める。
以下に、第１ローラと第２ローラの回転角速度ω１、ω２から得られる上記数８に示す回転情報ｇｆ（ｔ）からＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を算出するＰＬＤ変動認識方法を説明する。
以下に異なる３つの認識方法（演算手法）を示す。
【００６９】
＜ＰＬＤ変動認識手法１＞
図３は、本認識方法１を説明するための制御ブロック図である。なお、この図３（ａ）では、時間関数であるｆ（ｔ）をラプラス変換したＦ（ｓ）を用いており、図中「ｓ」はラプラス演算子である。Ｆ（ｓ）＝Ｌ｛ｆ（ｔ）｝（ここで、Ｌ｛ｘ｝はｘのラプラス変換を示す。）。また、図３において、図中最上部に示す第０段目は、便宜的に、上記数８に示した式を表したものであり、図中破線で囲んだ第１段目以降がフィルタ部である。
このフィルタ部に、ｇＦ（ｓ）すなわち上記数７に示した式の左辺（検出した回転角速度ω１、ω２から得られるデータ）を入力すると、第１段目の出力Ｈ（ｓ）の時間関数ｈ（ｔ）、すなわち、Ｌ−１｛Ｈ（ｓ）｝（ここで、Ｌ−１｛ｙ｝はｙの逆ラプラス変換を示す。以下、Ｉ（ｓ）、Ｊ（ｓ）についても同様。）は、下記の数１０に示すとおりである。
【００７０】
【数１０】
2008170906.tif 000012
【００７１】
このとき、Ｇ＞１であるから、Ｇ２はＧよりも十分に大きいので（Ｇ＜＜Ｇ2）、ｈ（ｔ）は、上記ｇｆ（ｔ）に比べて、含まれる第１項と第２項の２つのＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の変動振幅の差が大きいものとなる。 
また、第２段目の出力Ｉ（ｓ）の時間関数ｉ（ｔ）は、下記の数１１に示すようになる。
【００７２】
【数１１】
2008170906.tif 000013
【００７３】
このとき、Ｇ４はＧ２よりも十分に大きいので（Ｇ２＜＜Ｇ４）、ｉ（ｔ）は、上記ｈ（ｔ）よりも更に２つのＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の変動振幅の差が大きいものとなる。 
さらに、第３段目の出力Ｊ（ｓ）の時間関数ｊ（ｔ）は、下記の数１２に示すようになる。
【００７４】
【数１２】
2008170906.tif 000014
【００７５】
このとき、Ｇ８はＧ４よりも十分に大きいので（Ｇ４＜＜Ｇ８）、ｊ（ｔ）は、上記ｉ（ｔ）よりも更に２つのＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の変動振幅の差が大きいものとなる。ここで、得られたｊ（ｔ）に対して、Ｇ８の除算と位相δによる位相調整によりＰＬＤ変動ｆ（ｔ）が導出される。
【００７６】
【数１３】
2008170906.tif 000015
【００７７】
ただし、位相δは下記数１４に示す。
【００７８】
【数１４】
2008170906.tif 000016
【００７９】
つまり、δによる位相補正結果がベルト回転周期に相当する。ｎｂはベルトの回転数を示し、自然数である。このようにＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を得ることができる。このときの誤差は、上記数１３の３列目の式の第２項となるが、Ｇ８で除算しているため非常に小さい。更にフィルタの段数を増やすことで、より誤差を小さくすることができる。また、ｆ（ｔ−τ）を導出したい場合は、上記数１４中の８τを７τに変更してδを設定する。
【００８０】
以上の結果を一般化した以下のシーケンスに従い、検出した回転角速度ω１、ω２から得られるデータである上記数８に示した式の左辺のデータを用いて、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めれば、検出した回転角速度ω１、ω２からＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を高精度で求めることができる。
【００８１】
（第１ステップ）
ｇｆ（ｔ）をＧ倍して遅れ時間τだけ遅延したデータとｇｆ（ｔ）とを加算した値ｇ１（ｔ）を求める。
（第２ステップ）
ｇ１（ｔ）をＧ２倍して遅れ時間τを２倍した時間２τだけ遅延したデータとｇ１（ｔ）とを加算した値ｇ２（ｔ）を求める。
（第３ステップ）
ｇ２（ｔ）をＧ４倍して遅れ時間τを４倍した時間４τだけ遅延したデータとｇ２（ｔ）とを加算した値ｇ３（ｔ）を求める。
・
・
・
（第ｎステップ）
ｇｎ−１（ｔ）をＧの２ｎ−１乗倍したものを、遅れ時間τを２ｎ−１倍した時間だけ遅延して得たデータと、ｇｎ−１（ｔ）とを加算した値ｇｎ（ｔ）を求める。
（最終ステップ）
第ｎステップで得られた値ｇｎ（ｔ）にＧの２ｎ乗倍したもので除算し、遅れ時間をδ＝２πｎｂ−２ｎτとした時間だけ遅延して得たデータをＰＬＤ変動データとする。
【００８２】
図３に示したフィルタ部における第ｎ段目については、前段目の出力データである入力データ（あるいは信号）に対する遅延要素を上記遅れ時間τの２ｎ−１倍とし、かつ、ゲイン要素を上記Ｇの２ｎ−１乗倍した値として得たデータ（あるいは信号）に、上記入力データ（あるいは信号）を加えるように動作する。そして、最終段目の出力データｇｎ（ｔ）に、Ｇの２ｎ乗倍したもので除算し、遅れ時間をδ＝２πｎｂ−２ｎτとした時間だけ遅延して得たデータをＰＬＤ変動ｆ（ｔ）として求める。なお、ステップ数ｎが多ければ多いほど、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の認識精度が高くなる。
【００８３】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の制御ブロック図をＺ変換して表した制御ブロック図である。なお、図３（ｂ）では、ｇｆ（ｎ）をｇｆｎと表現し、ｆ（ｎ）をｆｎと表現している。
図３（ｂ）に示したフィルタ部（ＦＩＲフィルタ）に入力する入力データのサンプリング時間をＴｓとし、遅れ時間τをＭ×Ｔｓ（Ｍは自然数である）とし、ベルト１０３が１周するのに要する時間ＴｂをＮ×Ｔｓ（Ｎは自然数である）とする。この場合、ベルト１０３が１周する間のサンプリング数はＮ個となる。この図３（ｂ）に示す制御ブロック図に従って求まるＰＬＤ変動ｆ（ｔ）は、サンプリング時間Ｔｓごとに得られるＮ個のＰＬＤ変動値ｆ（ｎ）のデータ列からなる。このときのフィルタ部での処理はデジタル処理となるので、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やμＣＰＵ等を用いてフィルタ処理を実行することができる。
【００８４】
＜ＰＬＤ変動認識手法２＞
図４は、本認識方法２を説明するための制御ブロック図である。なお、この図４も同様に、時間関数であるｆ（ｔ）をラプラス変換したＦ（ｓ）を用いており、図中最上部に示す第０段目は、便宜的に、上記数８に示した式を表したものであり、図中破線で囲んだ第１段目以降がフィルタ部である。
このフィルタ部に、ｇＦ（ｓ）すなわち上記数７に示した式の左辺（検出した回転角速度ω１、ω２から得られるデータ）を入力すると、第１段目の出力Ｈ２（ｓ）の時間関数ｈ２２（ｔ）は、下記の数１５に示すとおりである。
【００８５】
【数１５】
2008170906.tif 000017
【００８６】
また、第２段目の出力Ｉ２（ｓ）の時間関数ｉ２（ｔ）は、下記の数１６に示すようになる。
【００８７】
【数１６】
2008170906.tif 000018
【００８８】
さらに、第３段目の出力Ｊ２（ｓ）の時間関数ｊ２（ｔ）は、下記の数１７に示すようになる。
【００８９】
【数１７】
2008170906.tif 000019
【００９０】
このとき、Ｇ４はＧよりも十分に大きいので（Ｇ＜＜Ｇ４）、ｊ（ｔ）は、上記ｇｆ（ｔ）よりも２つのＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の変動振幅の差が大きいものとなる。ここで、得られたｊ（ｔ）に対して、Ｇ４の除算と位相δ’による位相調整によりＰＬＤ変動ｆ（ｔ）が導出される。
【００９１】
【数１８】
2008170906.tif 000020
【００９２】
ただし、位相δは下記数１９に示す。
【００９３】
【数１９】
2008170906.tif 000021
【００９４】
ＰＬＤ変動認識手法１と同様に、δ’による位相補正結果がベルト回転周期に相当する。ｎｂはベルトの回転数を示し、自然数である。このようにＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を得ることができる。このときの誤差は、上記数１８の３列目の式の第２項となるが、Ｇ４で除算しているため非常に小さい。ＰＬＤ変動認識手法１と同じ誤差とするには、同じように７段の処理が必要となる。更にフィルタの段数を増やすことで、より誤差を小さくすることができる。また、ｆ（ｔ−τ）を導出したい場合は、上記数１９中の４τを３τに変更してδ’を設定する。
以上の結果を一般化した以下のシーケンスに従い、検出した回転角速度ω１、ω２から得られるデータである上記数８に示した式の左辺のデータを用いて、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めれば、検出した回転角速度ω１、ω２からＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を高精度で求めることができる。
【００９５】
（第１ステップ）
ｇｆ（ｔ）をＧ倍して遅れ時間τだけ遅延したデータとｇｆ（ｔ）とを加算した値ｇ１（ｔ）を求める。
（第２ステップ）
ｇ１（ｔ）をＧ倍して遅れ時間τだけ遅延したデータとｇｆ（ｔ）とを加算した値ｇ２（ｔ）を求める。
（第３ステップ）
ｇ２（ｔ）をＧ倍して遅れ時間τだけ遅延したデータとｇｆ（ｔ）とを加算した値ｇ３（ｔ）を求める。
・
・
・
（第ｎステップ）
ｇｎ−１（ｔ）をＧ倍して遅れ時間τだけ遅延したデータとｇｆ（ｔ）とを加算した値ｇｎ（ｔ）を求める。
（最終ステップ）
第ｎステップで得られた値ｇｎ（ｔ）にＧのｎ＋１乗倍したもので除算し、遅れ時間をδ＝２πｎｂ−（ｎ＋１）τとした時間だけ遅延して得たデータをＰＬＤ変動データとする。
【００９６】
図４に示したフィルタ部では、同じステップ処理が第ｎ段まで並列に接続されている。このステップ処理は、前段目の出力データである入力データ（あるいは信号）に対する遅延要素を上記遅れ時間τとし、かつ、ゲイン要素を上記Ｇとした値として得たデータ（あるいは信号）に、上記フィルタ部入力データ（あるいは信号）を加えるように動作する。そして、最終段目の出力データに、Ｇのｎ＋１乗倍したもので除算し、遅れ時間をδ＝２πｎｂ−（ｎ＋１）τとした時間だけ遅延して得たデータをＰＬＤ変動ｆ（ｔ）として求める。なお、ステップ数ｎが多ければ多いほど、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の認識精度が高くなる。
【００９７】
本認識手法では、各ステップ処理が同一である。そのため、ベルト駆動制御装置に実装する際の各ステップの回路構成が同一となる。または、ＤＳＰ上のステップ処理プログラムが同一となる。これは、回路またはプログラム設計が容易となることと、ステップ処理の設置数ｎの増減が容易となるため最適化が実施しやすいというメリットがある。
【００９８】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の制御ブロック図をＺ変換して表した制御ブロック図である。フィルタ部での処理はデジタル処理となるので、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やμＣＰＵ等を用いてフィルタ処理を実行することができる。
【００９９】
＜ＰＬＤ変動認識手法３＞
図５は、本認識方法３を説明するための制御ブロック図である。上記ＰＬＤ変動認識手法２の変形例である。
このフィルタ部に、ｇＦ（ｓ）すなわち上記数７に示した式の左辺（検出した回転角速度ω１、ω２から得られるデータ）を入力すると、第１段目の出力Ｈ３（ｓ）の時間関数ｈ３（ｔ）、第２段目の出力Ｉ３（ｓ）の時間関数ｉ３（ｔ）、第３段目の出力Ｊ３（ｓ）の時間関数ｊ３（ｔ）は、下記の数２０に示すとおりである。
【０１００】
【数２０】
2008170906.tif 000022
【０１０１】
このとき、Ｇ４はＧよりも十分に大きいので（Ｇ＜＜Ｇ４）、ｊ（ｔ）は、上記ｇｆ（ｔ）よりも２つのＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の変動振幅の差が大きいものとなる。ここで、得られたｊ（ｔ）に対しての処理は認識手法２と同じである。
【０１０２】
本ＰＬＤ変動認識手法３を一般化した以下のシーケンスに従い、検出した回転角速度ω１、ω２から得られるデータである上記数８に示した式の左辺のデータを用いて、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めれば、検出した回転角速度ω１、ω２からＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を高精度で求めることができる。
【０１０３】
（第１ステップ）
ｇｆ（ｔ）をＧ倍して遅れ時間τだけ遅延したデータとｇｆ（ｔ）とを加算した値ｇ１（ｔ）を求める。
（第２ステップ）
ｇｆ（ｔ）をさらにＧ倍して遅れ時間τだけ遅延したデータとｇ１（ｔ）とを加算した値ｇ２（ｔ）を求める。
（第３ステップ）
ｇｆ（ｔ）をさらにＧ倍して遅れ時間τだけ遅延したデータとｇ２（ｔ）とを加算した値ｇ３（ｔ）を求める。
・
・
・
（第ｎステップ）
ｇｆ（ｔ）をさらにＧ倍して遅れ時間τだけ遅延したデータとｇｎ−１（ｔ）とを加算した値ｇｎ（ｔ）を求める。
（最終ステップ）
第ｎステップで得られた値ｇｎ（ｔ）にＧのｎ＋１乗倍したもので除算し、遅れ時間をδ＝２πｎｂ−（ｎ＋１）τとした時間だけ遅延して得たデータをＰＬＤ変動データとする。
【０１０４】
図５に示したフィルタ部も、同じステップ処理が第ｎ段まで並列に接続されている。このステップ処理は、上記フィルタ部入力データ（あるいは信号）に遅延要素を上記遅れ時間τとし、かつ、ゲイン要素を上記Ｇとした値として得たデータ（あるいは信号）に、前段目の出力データである入力データ（あるいは信号）を加えるように動作する。そして、最終段目の出力データに、Ｇのｎ＋１乗倍したもので除算し、遅れ時間をδ＝２πｎｂ−（ｎ＋１）τとした時間だけ遅延して得たデータをＰＬＤ変動ｆ（ｔ）として求める。なお、ステップ数ｎが多ければ多いほど、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の認識精度が高くなる。
本認識手法も、各ステップ処理が同一である。そのため、ベルト駆動制御装置に実装する際の各ステップの回路構成が同一となる。
【０１０５】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の制御ブロック図をＺ変換して表した制御ブロック図である。フィルタ部での処理はデジタル処理となるので、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やμＣＰＵ等を用いてフィルタ処理を実行することができる。
【０１０６】
以上のように、上記２つのローラ１０１、１０２の各回転角速度ω１、ω２は、それぞれ位相の異なるＰＬＤ変動ｆ（ｔ）とｆ（ｔ−τ）の影響を受けて回転するが、これらのローラの実効半径ＲあるいはまたＰＬＤ変動実効係数κは互いに異なるために、ローラ実効半径において、ＰＬＤ変動成分が占める割合がそれぞれ異なる。そのために、検出されるＰＬＤ変動による回転角速度変動の大きさが互いに異なる。本発明者らは、この点に着目し、上述したＦＩＲフィルタおよびこれらのフィルタと同様のアルゴリズム処理を用いて、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を周波数特性に依存ぜず高い精度で導出できることを見いだした。
【０１０７】
本認識方法では、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の認識誤差が生じる。この誤差の大きさは、ステップ数ｎに大きく依存しているため、ベルト速度変動の許容誤差からこのステップ数を設定する。ベルト速度変動の許容誤差は以下のような指針で決定される。一般に、ベルト１０３に生じるベルト移動速度変動は、上記ＰＬＤ変動だけでなく、駆動伝達系における歯車の偏芯や累積ピッチ誤差なども原因となる。したがって、ＰＬＤ変動によるベルト移動速度変動の許容範囲は、設計上でＰＬＤ変動に対して割付けられる許容範囲となる。ここで、本実施形態の複写機における中間転写ベルト１０の駆動制御においては、上述したように、ベルト移動速度変動によって色ズレやバンディングが発生する。このような色ズレやバンディングは、ベルト移動速度変動によって、実際のベルト移動位置が目標とするベルト移動位置からズレることに起因して発生するものであり、そのベルト移動位置のズレ量が大きいほど悪化する。そして、この色ズレやバンディングは、シート上の画像を見た人間に知覚されるものであり、実際上問題ないレベルに抑えるための許容範囲は、例えばバンディングについては、画像濃度の変化の間隔（距離）を示す空間周波数ｆｓにより定義することができる。この空間周波数ｆｓは、時間周波数ｆとの間に一定の関係｛ｆ＝Ｆ×ｆｓ（Ｆ：定数）｝を有するので、バンディングの許容範囲として決められた空間周波数ｆｓの許容範囲内に収まるような、ベルト移動位置のズレ量の許容範囲も定義することができる。その結果、ベルト移動速度変動の許容範囲も定義することができる。このようにして定義した許容範囲を所定の許容範囲と呼ぶ。
【０１０８】
次に、上記認識方法により求めたＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を用いて、ＰＬＤ変動によるベルト移動速度の変動を抑制する具体的なベルト駆動制御について説明する。
ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を用いた具体的なベルト駆動制御については、装置構成に応じて複数の制御方法が考えられる。ここでは、ベルト１０３のホームポジションを検出する機構を有する装置構成についての制御例（ベルト駆動制御例１）と、このような機構を有しない装置構成についての制御例（ベルト駆動制御例２）の２つを例に挙げる。
【０１０９】
〔ベルト駆動制御例１〕
上記ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を用いて、ＰＬＤ変動に応じた適切なベルト駆動制御を行うには、ベルト１０３上におけるＰＬＤ変動の位相（ベルト１周を２πとしたときの位相）を把握する必要がある。この位相を把握する方法としては、まず、本ベルト駆動制御例１のように、ベルト１０３のホームポジションマークを予め決めておき、それを検知し、タイマーによる時間計測情報、駆動モータ回転角情報、回転型エンコーダ出力による回転角情報のいずれかを用いて、この位相を把握する方法が挙げられる。
【０１１０】
図６は、本ベルト駆動制御例１におけるベルト１０３のホームポジションマークを検知するための装置構成を示す模式図である。本制御例１では、ベルト１０３上にホームポジションマーク１０３ａを設け、これをマーク検知手段としてのマーク検知センサ１０４により検知することで、ベルト１周の基準となる位相を把握する。本例においては、ホームポジションマーク１０３ａとしてベルト１０３上に所定位置に貼り付けられた金属膜を用い、マーク検知センサ１０４として固定部材に設けられた反射型のフォトセンサを用いている。このマーク検知センサ１０４は、ホームポジションマーク１０３ａが検知領域を通過するときにパルス信号を出力する。ホームポジションマーク１０３ａを設ける位置は、画像形成に影響を与えないように、ベルト内周面またはベルト外周面のベルト幅方向端部とする。ホームポジションマーク１０３ａや、マーク検知センサ１０４のセンサ面には、トナーやインクなどの像形成物質が付着することがある。この場合、ベルト１０３のホームポジションを誤認識してしまうおそれがある。よって、マーク検知センサ１０４には、このような誤認識を排除するために、センサ出力振幅、パルス幅やパルス間隔を管理しながら正確なベルトホームポジションを認識するための機能を付加するのが望ましい。なお、ホームポジションマーク１０３ａは少なくとも１個は必要であるが、誤認識を排除しやすいように複数設けてパターン化してもよい。
【０１１１】
図７は、本ベルト駆動制御例１の制御動作を説明するための説明図である。なお、図示の例では、説明の便宜上、マーク検知センサ１０４の位置が図６に示した位置と異なっている。
駆動モータ１０６により発生した回転駆動力は、駆動ギヤ１０６ａおよび被駆動ギヤ１０５ａからなる減速機構を介して駆動ローラ１０５に伝達される。これにより駆動ローラ１０５が回転し、ベルト１０３が図中矢印Ａの方向に移動する。このベルト１０３の移動により、第１ローラ１０１および第２ローラ１０２が連れ回り回転する。これらのローラ１０１、１０２には、それぞれ回転型エンコーダ１０１ａ、１０２ａが設けられており、その出力信号はデジタル信号処理部の角速度検出部１１１、１１２に入力される。この回転型エンコーダは、歯車等の減速器を介して接続しても良い。第１ローラ１０１および第２ローラ１０２においては、ベルト１０３の内周面との間ですべりが生じないように、表面処理を施し、かつ、ベルト巻付角等を設定してある。本例では、第１ローラ１０１よりも第２ローラ１０２の方が径が大きい。デジタル信号処理部で計算されて出力されるモータ制御信号は、ＤＡ変換器１１６を介してサーボアンプ１１７に入力され、サーボアンプ１１７はその制御信号に応じて駆動モータ１０６を駆動させる。
【０１１２】
デジタル信号処理部において、第１角速度検出部１１１は、第１回転型エンコーダ１０１ａの出力信号から、第１ローラ１０１の回転角速度ω１を検出する。同様に、第２角速度検出部１１２は、第２回転型エンコーダ１０２ａの出力信号から、第２ローラ１０２の回転角速度ω２を検出する。コントローラ１１０は、複写機本体からの目標ベルト速度指令に応じて、ベルト１０３のＰＬＤ変動データに応じた制御目標値ωｒｅｆ１を算出する。具体的には、まず、第１ローラ１０１の回転角速度ω１が複写機本体からの目標ベルト速度指令に基づく指令制御目標値ωｒｅｆ１に維持されるように、ベルト１０３を駆動させる。すなわち、第１ローラ１０１の回転角速度ω１が一定になるように、ベルト１０３を駆動させる。したがって、このときの指令制御目標値ωｒｅｆ１は上述した一定の回転角速度ω０１となる。第１ローラ１０１の回転角速度ω１が一定になったら、マーク検知センサ１０４からのパルス信号を基準として、上記認識方法により、第２ローラ１０２の回転角速度ω２からＰＬＤ変動ｆ（ｔ）のデータを取得する。そして、このＰＬＤ変動ｆ（ｔ）のデータに応じた適切な補正制御目標値ωｒｅｆ１を生成し、出力する。
【０１１３】
このようにしてコントローラ１１０から出力された補正制御目標値ωｒｅｆ１は、比較器１１３により第１ローラ１０１の回転角速度ω１と比較され、その偏差が比較器１１３から出力される。この偏差は、ゲイン（Ｋ）１１４および位相補償器１１５に入力され、その位相補償器１１５からモータ制御信号が出力される。ゲイン（Ｋ）１１４に入力される偏差は、ベルト１０３のＰＬＤ変動を補正した制御目標値ωｒｅｆ１と、検出された第１ローラ１０１の回転角速度ω１との偏差である。本実施形態において、この偏差は、駆動ローラ１０５とベルト１０３との間におけるすべりや駆動ギヤ１０６ａおよび被駆動ギヤ１０５ａの偏心などによる駆動伝達誤差、駆動ローラ１０５の偏心によるベルト移動速度変動などによって生まれる。モータ制御信号により、この偏差を小さくし、ベルト１０３が等速移動するように、駆動モータ１０６を駆動させる。そのために例えば、ＰＩＤ制御器を使い、制御対象のベルト１０３が目標速度に対しての偏差が減るようにし、かつ、オーバーシュート、発振が無く安定するように、調整されてモータ制御信号が出力される。
【０１１４】
ベルト移動速度Ｖを一定の速度Ｖ０に維持するためには、第１ローラ１０１の回転角速度ω１を、下記の数２１に示すように導出される式になるように制御すればよい。なお、第２ローラ１０２の回転角速度ω２を制御するとすれば、下記の数２２に示す式になるように制御することになる。
【０１１５】
【数２１】
2008170906.tif 000023
2008170906.tif 000024
【０１１６】
【数２２】
2008170906.tif 000025
【０１１７】
本ベルト駆動制御例１では、ベルト１０３にベルト周方向におけるＰＬＤの変動があっても、上述したように、第１ローラ１０１の回転角速度ω１がＰＬＤ変動ｆ（ｔ−τ）により補正された補正制御目標値ωｒｅｆ１となるように制御される。よって、ＰＬＤ変動によるベルト移動速度の変動を抑制することができる。
【０１１８】
〔ベルト駆動制御例２〕
次に、図６に示したようなホームポジションを検知する機構を無くし、コスト低減を図ったベルト駆動制御例２について説明する。
基本的な処理は、上記ベルト駆動制御例１と同様であるが、本ベルト駆動制御例２では、マーク検知センサ１０４のパルス信号の代わりに、ベルト１０３のホームポジションを仮想的に特定するための仮想ホームポジション信号を用いてベルト１０３のホームポジションを把握する。例えば、仮想ホームポジション信号として、回転型エンコーダ１０１ａ、１０２ａ等により得られるローラの累積回転角を用いて、ベルト１０３が任意の位置から１周したことを予測する。この場合、ベルト１０３が１周する間にローラが回転するときの累積回転角は予め把握することができるので、その累積回転角からベルト１０３が１周したことを予測することができる。このとき、累積回転角のカウントを開始した時点がＰＬＤ変動ｆ（ｔ）のｔ＝０となる。そして、この時点が、上記ベルト駆動制御例１におけるマーク検知センサからのパルス信号を受信した時に相当する。
【０１１９】
上記仮想ホームポジション信号は、ベルト１０３の回転周期ごとに発生するように設定される。この設定の方法は、上述したローラの累積回転角のほかにも、種々考えられる。例えば、駆動モータ１０６の累積回転角を用いてベルト１０３が任意の位置から１周したことを予測し、ベルト１周に相当する累積回転角に達したときに、仮想ホームポジション信号を発生させるように設定する方法が考えられる。また、ベルト１０３が予め決められている平均移動速度で移動するのであれば、その平均移動速度からベルト１周するのに要する時間を予測し、ベルト１周に相当する時間に達したときに、仮想ホームポジション信号を発生させるように設定する方法が考えられる。
なお、本ベルト駆動制御例２において、ベルト１０３が１周したことの予測は、ベルトのＰＬＤ平均値であるＰＬＤａｖｅやローラ径などの部品精度、環境変化、部品の経時変化などにより、実際のものとの誤差が生じる。
【０１２０】
仮想ホームポジション信号による予測したベルト１周と実際のベルト１周との間に誤差があると、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の位相が累積的にズレることになる。そのため、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）のデータにより上述したベルト駆動制御を行うと、ベルト移動速度の変動が発生し、大きくなってしまう。
この点について詳しく説明すると、仮想ホームポジション信号を基準にＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めた場合でも、第１ローラ１０１の目標回転角速度を上記数１４の式に示したωｒｅｆ１で制御したときには、第２ローラ１０２で検出される回転角速度ω２は、上記数１５の式に示したωｒｅｆ２とならなければならない。ここで、仮想ホームポジション信号から得られる仮想ホームポジションが実際のホームポジションと時間ｄだけズレているとすると、このときのベルト移動速度Ｖｄは、数２３に示す式となる。
【０１２１】
【数２３】
2008170906.tif 000026
【０１２２】
この式に、上記数２１に示した式を代入して変形すると、数２４に示す式となる。
【０１２３】
【数２４】
2008170906.tif 000027
【０１２４】
このときの第２ローラ１０２の回転角速度ω２ｄは、数２５に示すとおりである。
【０１２５】
【数２５】
2008170906.tif 000028
【０１２６】
そして、この式に、上記数２２に示した式を代入して変形すると、下記の数２６に示す式となる。
【０１２７】
【数２６】
2008170906.tif 000029
【０１２８】
したがって、仮想ホームポジション信号から得られる仮想ホームポジションが実際のホームポジションと時間ｄだけズレていることによる、第２ローラ１０２の回転角速度のズレ量ω２δは、下記の数２７に示す式のとおりである。第２ローラの回転角速度のズレ量ω２δは、第２ローラの回転角速度検出データω２ｄと第２ローラのあるべき基準データωｒｅｆ２との差として求められる。
【０１２９】
【数２７】
2008170906.tif 000030
【０１３０】
この式に、上記数２２に示した式および上記数２６に示した式を代入して変形すると、下記の数２８に示す式が得られる。
【０１３１】
【数２８】
2008170906.tif 000031
【０１３２】
数２８に示す式で表現されたズレ量ω２δは、第１ローラ１０１において仮想ホームポジションが実際のホームポジションから時間ｄだけズレたことによって発生する変動成分（第１項）と、第２ローラ１０２でも同様に仮想ホームポジションが実際のホームポジションから時間ｄだけズレたことによって発生する変動成分（第２項）とが重畳した結果であることがわかる。
このズレ量ω２δの絶対値が一定の値を超えたとき、あるいはズレ量ω２δのベルト１周での絶対値の平均、２乗平均あるいは２乗平均の平方根が一定の値を超えたときに、現在認識しているＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を補正する。この補正は、第１ローラ１０１の回転角速度ω１を一定の回転角速度ω０１に制御した状態で第２ローラ１０２の回転角速度ω２を検出し、これにより新たなＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めることで、その後、このｆ（ｔ）のデータを用いて第１ローラ１０１の回転角速度ω１が基準の回転角速度ωｒｅｆ１と一致するように制御する。
【０１３３】
〔ＰＬＤ変動の更新〕
次に、一度求めたＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を更新する処理について説明する。
ベルト材質によっては、環境（温湿度）の変化や経時使用による摩耗によってベルト厚みが変わったり、繰り返しの曲げ伸ばしによってヤング率が変わったりして、ベルト１０３のＰＬＤが経時的に変化し、これによりベルト１０３のＰＬＤ変動が変わる場合がある。また、ベルト１０３を交換したことにより、そのＰＬＤ変動が交換前のＰＬＤ変動から変化する場合もある。また、上記ベルト駆動制御例２で述べたように仮想ホームポジションが実際のホームポジションからズレる場合もある。このような場合には、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を更新する必要がある。
【０１３４】
ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を更新する方法に関しては、大きく分けて、間欠的に更新する方法と連続的に更新する方法の２通りが考えられる。前者の方法としては、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）によるベルト駆動制御が適切になされているかを監視し、適切になされていないと判断したときにだけＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を更新する方法が挙げられる。また、このような監視を行わずに、定期的にＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を更新する方法も挙げられる。後者の方法としては、常にＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めて、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を連続的に更新する方法が挙げられる。
【０１３５】
ここで、まず、一度求めたＰＬＤ変動ｆ（ｔ）に対して更新を行う原理について説明する。
一度正確にＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めたとすると、第１ローラ１０１の回転角速度ω１は上記数２１の式に示されたωｒｅｆ１に維持される。ここで、実際のＰＬＤ変動がｆ（ｔ）からｇ（ｔ）に変化したとき、第２ローラ１０２の回転角速度の変化Δω２εは、下記の数２９に示す式のようになる。
【０１３６】
【数２９】
2008170906.tif 000032
【０１３７】
これは、上記数２１に示した式と同様に、第１ローラ１０１においてＰＬＤ変動ｆ（ｔ）がｇ（ｔ）へ変化したことによって発生する変動成分（第１項）と、第２ローラ１０２においてＰＬＤ変動ｆ（ｔ）がｇ（ｔ）へ変化したことによって発生する変動成分（第２項）とが重畳した結果であると言える。したがって、以下に示すＰＬＤ変動ｆ（ｔ）がｇ（ｔ）へ変化したときの更新方法は、上記ベルト駆動制御例２のように仮想ホームポジションがズレることによる誤差も含めて、補正することができる。
【０１３８】
数２９に示した式を、下記の数３０に示す式を用いて変形すると、数３１に示す式となる。この数３１の式中の「Ｇ」は、数９に示したものと同じである。
【０１３９】
【数３０】
2008170906.tif 000033
【０１４０】
【数３１】
2008170906.tif 000034
【０１４１】
上記ε（ｔ）は、上述したズレ量ω２εに基づいて、上記認識方法のようにフィルタ処理によって検出したりして求めることができる。そして、このε（ｔ）を求めたら、変化前のＰＬＤ変動ｆ（ｔ）にε（ｔ）を加えた新たなＰＬＤ変動ｆ'（ｔ）を求める。新たなＰＬＤ変動ｆ'（ｔ）は、下記の数３２に示す式のとおり、変化後のＰＬＤ変動ｇ（ｔ）に等しい。
【０１４２】
【数３２】
2008170906.tif 000035
【０１４３】
したがって、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）に代えて新たに求めたＰＬＤ変動ｆ'（ｔ）を用いてベルト駆動制御を行えば、変化後のＰＬＤ変動ｇ（ｔ）に応じた適切なベルト駆動制御を行うことができる。
なお、ここでは、上記ω２εから上記ε（ｔ）を求め、このε（ｔ）を用いてＰＬＤ変動ｆ（ｔ）をｇ（ｔ）に修正して更新する方法について説明したが、このｇ（ｔ）を直接求めて更新する方法であってもよい。
【０１４４】
次に、上述したベルト駆動制御を行うために必要となる上記２つのローラ１０１、１０２の回転角速度ω１、ω２を検出するための回転型エンコーダの設置箇所について説明する。
上述したベルト駆動制御においては、互いに径が異なる（厳密には、上記数９に示したＧが１でない）２つのローラの回転角速度を検出することができれば、ベルト１０３のＰＬＤ変動によるベルト移動速度変動を抑制することができる。この回転角速度を検出するための回転型エンコーダの設置箇所としては、例えば次の３通りが考えられる。第１は、図７に示したように、駆動ローラ１０５以外の互いに径が異なる２つの従動ローラに回転型エンコーダを設置する場合である（回転型エンコーダの設置例１）。第２は、駆動ローラ１０５と、この駆動ローラとは互いに径が異なる１つの従動ローラとに、回転型エンコーダを設置する場合である（回転型エンコーダの設置例２）。第３は、駆動ローラ１０５と、２つの径が異なる従動ローラ１０１、１０２とに、回転型エンコーダを設置するか、あるいはさらに駆動ローラ１０５と、この駆動ローラとは互いに径が異なる従動ローラ１０１、１０２に回転型エンコーダを設置する場合である（回転型エンコーダの設置例３）。なお、駆動ローラ１０５に回転型エンコーダを設置する場合には、回転型エンコーダを駆動ローラ１０５のローラ軸に設けるだけでなく、駆動モータ１０６のモータ軸に設ける場合も含まれる。
【０１４５】
〔回転型エンコーダの設置例１〕
本設置例１においては、図７に示したように、回転型エンコーダを互いに径が異なる２つの従動ローラ１０１、１０２に設置する。この場合、上述したように、第１ローラ１０１の回転角速度ω１がコントローラ１１０にて決定される制御目標値ωｒｅｆ１となるようにフィードバック制御できる機能を有している。そのため、駆動伝達系の伝達誤差や駆動ローラとベルトとの間のすべりを補正した状態で、高精度にＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を得ることができる。例えば、このように駆動ローラをフィードバック制御した状態において、第２ローラ１０１の回転角速度ω２の検出結果からＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めることにより、駆動伝達系の伝達誤差、駆動ローラ１０５とベルト１０３とのすべりに依存しない精度の高いＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を得ることができる。
【０１４６】
〔回転型エンコーダの設置例２〕
図８は、本設置例２における制御動作を説明するための説明図である。
本設置例２においては、歯車を介してモータと駆動ローラが接続されているが、駆動モータ１０６として、ＤＣサーボモータを用い、エンコーダの取り付けをモータ軸にするか、駆動ローラ軸にして回転角速度を検出し、フィードバック制御できる機能を有している。ＤＣサーボモータのほかに入力駆動パルス周波数で回転角速度制御が可能なステッピングモータを用いてもよい。この場合は、エンコーダによるフィードバックがなくてもステッピングモータへの入力駆動パルス周波数で回転角速度を制御できるのでモータ軸あるいは駆動ローラには、エンコーダの設置は不要となる。本設置例２でも、駆動ローラ１０５および従動ローラ１０２の回転角速度ωｍ，ω２を検出することができる。また、モータ軸の回転角速度ωｍと駆動ローラ１０５の回転角速度とは一定の関係で回転する。
【０１４７】
したがって、このモータ軸の回転角速度ωｍは、上記設置例１における第１ローラ１０１の回転角速度ω１に相当するものとなる。ただし、減速機構を備える場合は、その減速比を考慮した状態において回転角速度ω１相当を求める。その結果、本設置例２においても、上記設置例１と同様に、高い精度でＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を得ることができる。ただし、本設置例２においては、角速度検出部１１２において検出される第２ローラ１０２の回転角速度ω２には、駆動伝達系誤差や駆動ローラ１０５とベルト１０３間のすべりによる変動が含まれているため、これらの変動を軽減してＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求める必要がある。特に駆動ローラ１０５とベルト１０３間のすべりが発生しないようにローラの表面をあらすなどして摩擦係数が増えるようにする。しかし、本設置例２においては、従動ローラ１０１に回転型エンコーダ１０１ａを設ける必要がないことから、その分だけ部品点数が少なくて済み、上記設置例１に比べて低コスト化を図ることができる。
【０１４８】
〔回転型エンコーダの設置例３〕
図９は、本設置例３における制御動作を説明するための説明図である。
本設置例３においても、設置例２と同様に、駆動モータ１０６として、ＤＣサーボモータやステッピングモータのように回転角速度を駆動制御できるものを採用する。また、本設置例３においては、設置例１と同様に、互いに径が異なる２つの従動ローラ１０１、１０２のそれぞれに回転型エンコーダ１０１ａ、１０２ａを設置する。よって、本設置例３においては、設置例１と同程度の高い精度でＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を得ることができる。加えて、本設置例３においては、モータ軸の回転角速度ωｍ情報を取得する構成つまりマイナーループを取る構成であり、より安定した制御系の設計が可能となる。
【０１４９】
また、モータ軸が一定の回転角速度で回転する、すなわち、駆動ローラ１０５が一定の回転角速度で駆動して、第１ローラ１０１および第２ローラ１０２の平均回転角速度を求めることで、第１ローラ１０１および第２ローラ１０２の径比を正確に求めることができる。その結果、例えば、第１ローラ１０１や第２ローラ１０２の径が製造ばらつき、環境変化や経時等により変化して、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求める際に用いる各ローラのローラ実効半径Ｒ１、Ｒ２が実際のものからズレたとしても、これの径比を補正することができる。
【実施例１】
【０１５０】
次に、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の更新についての具体的な実施例（以下、本実施例を「実施例１」という。）について説明する。なお、本実施例は、上述したＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の認識方法のどれを用いてもよい。また、上記ベルト駆動制御例２のようにベルト１０３のホームポジションを検知する機構が無く、かつ、上記回転型エンコーダの設置例３のように駆動モータ１０６のモータ軸に回転型エンコーダも設けて駆動制御できるものを採用し、互いに径が異なる２つの従動ローラ１０１、１０２のそれぞれに回転型エンコーダ１０１ａ、１０２ａを設置した場合の例である。もちろん、モータ軸上に回転型エンコーダを設けない構成でも実施可能であることは上述したとおりである。
【０１５１】
図１０は、本実施例１における更新処理を説明するための説明図である。なお、この図において、駆動モータ１０６に設置された回転型エンコーダ１０６ｂは、駆動モータ１０６として採用したＤＣサーボモータに備わっているものである。また、図中破線で囲んだ制御手段としてのデジタル信号処理部は、デジタル回路、ＤＳＰ、μＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦＩＦＯ（First In First Out）等で構成される。もちろん、具体的なハードウェア構成はこの構成に限られない。図中の制御ブロックによっては、ファームウェアでの演算によって処理されるものもある。
【０１５２】
本実施例１では、ベルト１０３のホームポジションを検知する機構が無いため、上記ベルト駆動制御例２で述べたように、仮想ホームポジションがずれて位相誤差が発生する。また、実際のベルト１０３のＰＬＤ変動が環境変化、経時変化によって変化するおそれもある。そのため、過去に求めたＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を更新する必要が生じる。本実施例１においては、間欠的に更新を行うかまたは連続的に更新を行うかは、ＣＰＵなどの演算処理部の負荷等に応じて任意に決めることができる。
【０１５３】
間欠的に更新を行う場合、本実施例１においては、ベルト移動速度の変動を確認することにより、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の精度が所定の許容範囲内であるかを監視し、許容範囲を超えたときにＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を更新する処理を行う。具体的には、上述したように、上記数３０の式に示したε（ｔ）の値の絶対値、絶対値の平均、２乗平均あるいは２乗平均の平方根が、予め決められた許容範囲内となっているかどうかを判断し、これが許容範囲を超えたときにＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を更新する処理を行う。もちろん、本複写機の稼働時間や稼働量などに応じて、定期的に更新する処理を行ってもよい。なお、更新処理を行っても、ε（ｔ）値の絶対値、絶対値の平均、２乗平均あるいは２乗平均の平方根が上記許容範囲内とならない場合は、前提となる各種初期値に間違いがあるので、エラーを報知するようにする。
【０１５４】
詳しく説明すると、まず、コントローラ４１０は、スイッチＳＷ１と２つのスイッチ（連動）ＳＷ２をオフにし、回転角速度の基準信号データω０１（＝Ｖ０／Ｒ１）と角速度検出部１１１で求めた第１ローラ１０１の回転角速度ω１とを比較し、第１ローラ１０１が一定の回転角速度ω０１になるようにベルト１０３を駆動させる。２つの位相補償器１１５ａ、１１５ｂは、定常誤差をなくし、安定してフィードバック制御をするために機能するものである。第１ローラ１０１の回転角速度ω１が一定の回転角速度ω０１になると、角速度検出部１１２で求めた第２ローラ１０２の回転角速度ω２は、上記数６に示した式より、下記の数３３に示す式のようになる。この数３３の式中の「Ｇ」は、数９に示したものと同じである。また、本実施例１では、デジタル処理を前提としているので、時間ｔの代わりにこれを時間離散的に表したｔｎを用いる。したがって、上述したＰＬＤ変動ｆ（ｔ）はｆ（ｔｎ）に置き換えられる。
【０１５５】
【数３３】
2008170906.tif 000036
【０１５６】
この第２ローラ１０２の回転角速度ω２からＰＬＤ変動ｆ（ｔｎ）を求め、そのベルト１周分のデータを変動情報記憶手段としてのＦＩＦＯ４１９に格納する処理を行う。この処理においては、まず、スイッチＳＷ１とＳＷ２がオフの状態において、検出された第２ローラ１０２の回転角速度ω２から、ブロック１３０２で演算された固定データ（Ｒ１・ω０１）／Ｒ２が、減算器１３１３で差し引かれる。そして、この減算器１３１３から出力される値は、ブロック１３０４において固定データＲ２２／（Ｒ１・κ２・ω０１）が乗じられ、その出力データは、ブロック１３１５のＦＩＲフィルタに入力される。つまり、ブロック１３０４の出力データは、Ｇｆ（ｔｎ−τ）−ｆ（ｔｎ）であり、このデータがＦＩＲフィルタに入力されることになる。このフィルタの出力は、ＰＬＤ変動ｆ（ｔｎ−τ）のデータ列を構成する各データ（ｎ番目時間離散ＰＬＤ変動データ）ｆｎとなる。コントローラ４１０は、第１ローラ１０１の回転角速度ω１を観測し、この回転角速度ω１が等速であり、かつ、ＦＩＲフィルタから正確なＰＬＤ変動データｆｎが出力される時間経過後に、スイッチＳＷ１をオンにする。これは、ＦＩＲフィルタには、遅延要素が含まれているため、フィルタ実行初期においては、正確なＰＬＤ変動データｆｎの出力がなされないためである。そして、コントローラ４１０は、第１ローラ１０１のエンコーダ出力のパルス数をカウントしてベルト１０３が１周移動したことを確認したら、スイッチＳＷ１をオフにする。ＦＩＲフィルタから出力されるＰＬＤ変動データｆｎは、ちょうどベルト１周分のＰＬＤ変動データｆｎを記憶できる容量を持ったＰＬＤ変動データＦＩＦＯ４１９内に蓄積される。本実施例１においては、このＦＩＦＯ４１９内のデータが空の場合、スイッチＳＷ１をオンすることにより、ＰＬＤ変動データｆｎが格納される。
【０１５７】
このように、ＰＬＤ変動データｆｎは、ベルト１０３の回転に対応してＦＩＦＯ４１９内に蓄積されることになる。このＰＬＤ変動データｆｎを使い、第１ローラ１０１の基準データωｒｅｆ１を下記の数３４に示す式に従って発生させれば、ＰＬＤ変動ｆ（ｔｎ−τ）に対応した駆動制御がされることになる。
【０１５８】
【数３４】
2008170906.tif 000037
【０１５９】
この数３４に示す式のかっこ内の演算処理は、ブロック１３０９で行われる。そして、図１０に示す２つのスイッチＳＷ２をオンにすることで、第１ローラ１０１の基準データωｒｅｆ１が減算部１３１０から出力されることになる。
【０１６０】
また、スイッチＳＷ２をオンにすることで、上記数３１に示した式で表される制御誤差ω２εを検出する処理が行われる。この処理においては、まず、ＦＩＦＯ４１９に蓄積されているＰＬＤ変動データｆｎから予測される第２ローラ１０２の回転角速度変動がブロック１３０７、１３０８で演算され、ブロック１３０１の一定の回転角速度ω０１が加算された後、ブロック１３０２で演算されて、各速度検出部１１２で検出された回転角速度ω２から減算器１３１３で差し引かれる。ただし、ローラ１０１からローラ１０２までのベルト搬送による時間τ’をＭ’×Ｔｓ（Ｍは自然数である）としている。この減算器１３１３からの出力は、上記数３１に示した式のω２εとなる。これがブロック１３０４に入力される。これにより、ＦＩＲフィルタ１３１５の出力は、ＰＬＤ変動誤差データεｎとしてコントローラ４１０に入力される。そして、コントローラ４１０は、このＰＬＤ変動誤差データεｎが所定値を超えたとき、スイッチＳＷ１をベルト１周分に相当する時間だけオンにし、新しいＰＬＤ変動データｆｎを求め、これをＦＩＦＯ４１９に格納して更新する。なお、ＦＩＦＯ４１９に既に更新前のＰＬＤ変動データｆｎが格納されている状態で、スイッチＳＷ１、ＳＷ２が両方ともオンになると、加算器１３０６において上記数３２の式で示したＰＬＤ変動の修正が行われ、修正されたＰＬＤ変動データがＦＩＦＯ４１９に再格納される。
【０１６１】
なお、ＦＩＦＯ４１９にＰＬＤ変動データｆｎを蓄積する場合、ベルト複数周分のデータｆｎを取り、それを平均化したものをＦＩＦＯ４１９に格納してもよい。この場合、ＦＩＦＯ４１９は、過去情報記憶手段としても機能する。また、ＰＬＤ変動誤差データεｎも、同様に、ベルト複数周分のデータεｎを取り、それを平均化したものを使うようにして歯車のバックラッシュやノイズ等で発生するランダムな変動による誤差を低減するようにしてもよい。
【０１６２】
次に、連続的に更新を行う場合について説明する。この場合、常に上記数２５の式に示したＰＬＤ変動の修正を実行する。つまり、図１０において、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の両方をオンの状態にする。
具体的には、まず、ＰＬＤ変動データＦＩＦＯ４１９が空の場合、コントローラ４１０は、スイッチＳＷ１をオフにし、基準信号ω０１と角速度検出部１１１で求めた第１ローラ１０１の回転角速度ω１とを比較し、第１ローラ１０１が一定の回転角速度ω０１になるようにベルト１０３を駆動させる。そして、ＦＩＲフィルタ１３１５の出力が安定したら、スイッチＳＷ１をオンして、ＰＬＤ変動データｆｎをベルト１周分だけＦＩＦＯ４１９に蓄積する。その後、両スイッチＳＷ１、ＳＷ２を両方ともオンの状態にすると、ＦＩＲフィルタ１３１５の出力データεｎとＦＩＦＯ４１９の出力データとを加算したものが、再度ＦＩＦＯ４１９へ入力される新しいＰＬＤ変動データｆｎとなる。このデータεｎは、上記数２２および数２４に示した式の関係より、ＦＩＲフィルタの出力より得られるＰＬＤ変動誤差データである。この場合、誤差が修正されたＰＬＤ変動データｆｎがＦＩＦＯ内でベルト１周期に対応して回転している。このＰＬＤ変動データｆｎを使い、第１ローラ１０１の基準信号ωｒｅｆ１を上記数３４に示す式に従って発生させれば、ＰＬＤ変動ｆ（ｔｎ）の対応した駆動制御がされることになる。このとき、コントローラ４１０がＰＬＤ変動誤差データεｎが所定値を超えたと判断したら、複写機本体に異常を知らせる。
【０１６３】
なお、本実施例１においては、ＰＬＤ変動データｆｎの記憶入力データがクロック信号によってシフトするＦＩＦＯ４１９や入力データを一定時間遅延して出力するブロック１３０７のメモリ機能を用いて実現したが、アドレス管理されたメモリ機能により実現してもよい。
【実施例２】
【０１６４】
次に、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）の更新についての他の実施例（以下、本実施例を「実施例２」という。）について説明する。なお、本実施例２においては、上記実施例１のようにＰＬＤ変動データｆｎを修正するのではなく、ＦＩＦＯ４１９へ新たに求めたＰＬＤ変動データｆｎを逐次蓄積して制御する場合について説明する。また、以下の説明では、ＦＩＦＯ４１９へ新たに求めたＰＬＤ変動データｆｎを逐次蓄積し、ベルト一周前のＰＬＤ変動データｆｎを使って連続的に更新を行う場合の例について説明する。
【０１６５】
まず、第２ローラ１０２の回転角速度ω２を検知し、それからＦＩＦＯ４１９内に格納されているＰＬＤ変動データｆｎから算出される基準データωｒｅｆ１を除いたデータから新たにＰＬＤ変動データｇｎを求める。つまり、現在ＦＩＦＯ４１９内に格納されているＰＬＤ変動データｆｎに基づいてベルトを駆動制御している状態で、仮想ホームポジションを基準に第２ローラ１０２の回転角速度ω２’を検出する。そして、このときの基準データωｒｅｆ１を（Ｒ１／Ｒ２）倍し、これをその回転角速度ω２’から差し引き、これより得られた信号ω２”を用いて新たな基準データを求め、これを基準に駆動制御を行う。
【０１６６】
仮想ホームポジションを基準にして検出される第２ローラ１０２の回転角速度ω2’は、下記の数３５に示す式となる。
【０１６７】
【数３５】
2008170906.tif 000038
【０１６８】
ここで、上記信号ω２”は下記の数３６に示す式から求まる。
【０１６９】
【数３６】
2008170906.tif 000039
【０１７０】
したがって、数３５および数３６に示した式から、下記の数３７に示す式が得られる。この数３７の式中の「Ｇ」は、数９に示したものと同じであり、本実施例２における第１ローラ１０１および第２ローラ１０２のローラ径比の関係から１よりも大きい値をとる。
【０１７１】
【数３７】
2008170906.tif 000040
【０１７２】
この数３７に示す式から、ＰＬＤ変動データｇ（ｔｎ）を求めることができる。具体的には、例えば上述したＦＩＲフィルタにより、新たなＰＬＤ変動データｇｎのデータ列として得ることができる。
【０１７３】
図１１は、本実施例２における更新処理を説明するための説明図である。なお、この図において、駆動モータ１０６に設置された回転型エンコーダ１０６ｂは、実施例１と同様に、駆動モータ１０６として採用したＤＣサーボモータに備わっているものである。また、図中破線で囲んだデジタル信号処理部は、デジタル回路、ＤＳＰ、μＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦＩＦＯ（First In First Out）等で構成される。もちろん、具体的なハードウェア構成はこの構成に限られない。図中の制御ブロックによっては、ファームウェアでの演算によって処理されるものもある。
本実施例２では、まず、コントローラ５１０は、スイッチＳＷ１をオフにし、基準データω０１（＝Ｖ０／Ｒ１）と角速度検出部１１１で求めた第１ローラ１０１の回転角速度ω１とを比較し、第１ローラ１０１が一定の回転角速度ω０１になるようにベルト１０３を駆動させる。第１ローラ１０１の回転角速度ω１が一定の回転角速度ω０１になると、角速度検出部１１２で求めた第２ローラ１０２の回転角速度ω２は、下記の数３８に示す式のようになる。
【０１７４】
【数３８】
2008170906.tif 000041
【０１７５】
ここで、減算器１３１０から出力されるω０１は、ブロック１３０２で（Ｒ１／Ｒ２）倍され、その固定データ（Ｒ１・ω０１）／Ｒ２が減算器１３１３に入力される。そして、この減算器１３１３から出力される値は、ブロック１３０４において固定データＲ２２／（Ｒ１・κ１・ω０１）が乗じられる。この出力データは、ブロック１３１５のＦＩＲフィルタあるいはＩＩＲフィルタに入力される。つまり、ブロック１３０４の出力データは、Ｇｆ（ｔｎ−τ）−ｆ（ｔｎ）であり、このデータがＦＩＲフィルタに入力されることになる。このフィルタの出力は、ＰＬＤ変動ｆ（ｔｎ−τ）のデータ列を構成する各ＰＬＤ変動データｆｎとなる。コントローラ５１０は、第１ローラ１０１の回転角速度ω１を観測し、この回転角速度ω１が等速であり、かつ、ＦＩＲフィルタから正確なＰＬＤ変動データｆｎが出力される時間経過後に、スイッチＳＷ１をオンにする。これは、ＦＩＲフィルタに遅延要素が含まれているため、フィルタ実行初期においては、正確なＰＬＤ変動データｆｎの出力がなされないためである。このＰＬＤ変動データｆｎを使い、第１ローラ１０１の基準データωｒｅｆ１を上記数３４に示した式に従ってブロック１３０９にて演算すれば、ＰＬＤ変動ｆ（ｔｎ−τ）に対応した駆動制御がされることになる。
【０１７６】
なお、本実施例２において、上記ＦＩＦＯ４１９は、ＰＬＤ変動データｆｎの導出演算あるいはブロック１３０９の乗算を含むデジタル信号処理に時間を要する構成を採ったときに挿入される。つまり、ベルト１周分前のＰＬＤ変動データｆｎにより上記基準信号ωｒｅｆ１が生成される。また、第１ローラ１０１の回転角速度ω１は、上記基準データωｒｅｆ１で制御されているので、図中１点鎖線で示したように、第１ローラ１０１の回転角速度検出データω１を直接ブロック１３０２に入力する構成としてもよい。
また、本実施例２において、上記信号ω２”に、第１ローラ１０１と第２ローラ１０２のローラ径の製作バラツキや温度による変化、あるいは演算誤差によるＤＣ成分誤差などが含まれていると、その後のＦＩＲフィルタのフィルタ処理において誤差が発生する。この誤差が問題となるときには、上記信号ω２”のＤＣ成分を取り除く高域通過型フィルタをＦＩＲフィルタのフィルタ処理前に挿入する。
【０１７７】
また、上述した実施例１、２において、角速度検出部１１２で検出される第２ローラ１０２の回転角速度ω２に基づいて、第１ローラ１０１、第２ローラ１０２の回転周期、その他の周期変動、さらにはノイズを含む高域の周波数領域の変動を除去するために、低域通過型フィルタを挿入してもよい。これにより、ＰＬＤ変動によるベルト移動速度変動の補正制御を、より高い精度で安定して抑制することができる。この低域通過型フィルタは、ＦＩＲフィルタの前、あるいは、角速度検出部１１２の後に設ければよい。また、上述した実施例１、２において、歯車のバックラッシュあるいはノイズ等に発生するランダムな検出誤差を減らすために平均化処理してもよい。つまり、ベルトＮ（自然数）周分のデータｆｎをＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）へ先入れ先出し（ＦＩＦＯ：First In First Out）の形で取り込み、ＲＡＭ上にあるベルトＮ回分あるいはそれ以下のデータを平均化処理し、これをＰＬＤ変動データとして使う。連続的にＰＬＤ変動データを更新しているときは、ベルト１回転前から多くてもＮ回転前までのＰＬＤ変動データを平均化したデータで基準データが生成される。
【０１７８】
また、上述した実施例１、２において、回転角速度を示す上記基準データωｒｅｆ１を回転角変位を示すものに変換し、これを第１ローラ１０１に設けられた回転型エンコーダ１０１ａの出力から得られる回転角変位と比較して制御を行うことも可能である。
また、上述した実施例１、２において、第１ローラ１０１に設けられた回転型エンコーダ１０１ａの出力に基づいて連続的に出力されるパルス位相を制御するように、上記基準データωｒｅｆ１をパルス列に変換してＰＬＬ制御をしてもよい。
【０１７９】
以上、実施形態におけるベルト駆動制御装置は、ベルト１０３が掛け渡された複数の支持回転体としての支持ローラ１０１、１０２、１０５のうち回転駆動力が伝達される駆動支持回転体である駆動ローラ１０５の回転を制御することにより、該ベルト１０３の駆動を制御するものである。このベルト駆動制御装置は、上記複数の支持ローラのうち、ローラ実効半径が異なるか、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分のＰＬＤが該ベルトの移動速度Ｖと自己の回転角速度ω１、ω２との関係に影響する度合いが互いに異なる２つの第１ローラ１０１および第２ローラ１０２における回転角変位または回転角速度の検出結果に基づいて、ベルト１０３の周方向におけるＰＬＤ変動により生じるベルト移動速度Ｖの変動が小さくなるように、駆動ローラ１０５の回転制御を行う制御手段としてのデジタル信号処理部を有する。
【０１８０】
本実施形態において、このデジタル信号処理部は、ベルト１０３の移動経路上における任意の地点を仮想のホーム位置として、ＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を求め、このＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を用いて上記回転制御を行う。この装置によれば、上述のように、ローラ実効半径Ｒ１、Ｒ２の大きさ、ベルトの巻付角θ１、θ２、ベルトの材質、ベルトの層構造等によって、２つの従動ローラ１０１、１０２の回転角速度ω１、ω２から検出されるベルト周方向におけるＰＬＤ変動分の大きさが異なることを利用し、これらのローラ１０１、１０２の回転角変位または回転角速度ω１、ω２から、ベルト移動速度Ｖとローラ１０１、１０２の回転角速度ω１、ω２との関係に与えるＰＬＤ変動を、その変動が複雑なものであっても、高い精度で特定することができる。これにより、ＰＬＤ変動によるベルト移動速度の変動が小さくなるように、ベルト１０３を高精度で駆動制御することができる。
【０１８１】
また、上記ベルト１０３が均一なベルト材質の単層ベルトである場合、ＰＬＤ変動と一定関係となるベルト厚み変動を用いて駆動制御してもよい。すなわち、上記複数の支持ローラのうち、ローラ実効半径が異なるか、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分の厚みが該ベルトの移動速度Ｖと自己の回転角速度ω１、ω２との関係に影響する度合いが互いに異なる２つの第１ローラ１０１および第２ローラ１０２における回転角変位または回転角速度の検出結果に基づいて、ベルト１０３の周方向におけるベルト厚み変動により生じるベルト移動速度Ｖの変動が小さくなるように、駆動ローラ１０５の回転制御を行う。  
【０１８２】
また、本実施形態においては、ベルト１０３が１周するのに要する時間Ｔｂに相当する期間についてのＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を記憶する変動情報記憶手段としてのＰＬＤ変動データＦＩＦＯ４１９が設けられている。これにより、ＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）の認識と補正の演算時間と、演算装置の他処理のための演算時間を確保することができるようになる。また、本実施形態においては、ＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を所定のタイミングで再び求める処理を行う。これにより、ベルト１０３のＰＬＤ変動が環境や経時使用によって許容範囲を超えて変化するタイミングで、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を再び求めることができる。その結果、ベルト１０３のＰＬＤ変動が変化しても、高精度なベルト駆動制御を維持することができる。特に、実施例１で説明したように、上記所定のタイミングを、ベルト１０３のベルト移動位置とＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）に基づいて予測されるＰＬＤ変動データと実際のＰＬＤ変動データとの差が許容範囲を超えたタイミングとすれば、より安定して高精度なベルト駆動制御を維持することができる。
【０１８３】
また、本実施形態においては、実施例２で説明したように、ＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を求める処理を行いながら、上記回転制御を行うようにしてもよい。この場合、更に安定して高精度なベルト駆動制御を維持することができる。また、この場合、ベルト１周分のＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を記憶しておく必要がなくなるので、そのような記憶手段が不要となる。
【０１８４】
また、本実施形態においては、上述したように、少なくともベルト１周分の過去のＰＬＤ変動情報を記憶する過去情報記憶手段としてのＰＬＤ変動データＦＩＦＯ４１９を設け、これに記憶された過去のＰＬＤ変動情報と新たに求めたＰＬＤ変動情報とから平均化処理等をして得られたものを上記ＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）として用いて上記回転制御を行うようにしてもよい。この場合、過去に求めたＰＬＤ変動情報と新たに求めたＰＬＤ変動情報とを平均化処理等することが可能となるので、より高い精度でＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を求められる。これによって、歯車のバックラッシュあるいはノイズ等によって発生するランダムな変動による検出誤差の影響を減らすことができる。
【０１８５】
また、本実施形態におけるベルト装置は、支持ローラ１０１、１０２、１０５を含む複数のローラに掛け渡されたベルト１０３と、これを駆動するための回転駆動力を発生する駆動源としての駆動モータ１０６と、これらのローラのうち、ローラ半径が異なるか、あるいはまた、自己に巻き付いたベルト部分のＰＬＤが該ベルトの移動速度Ｖと自己の回転角速度ω１、ω２との関係に影響する度合いが互いに異なる２つの第１ローラ１０１および第２ローラ１０２における回転角変位または回転角速度ω１、ω２を検出する検出手段としての回転型エンコーダ１０１ａ、１０２ａおよび角速度検出部１１１、１１２とを有し、これらのローラのうち回転駆動力が伝達される駆動ローラ１０５の回転を制御することによりベルト１０３の駆動を制御するベルト駆動制御装置として、上述したベルト駆動制御装置を用いている。これにより、上述したように、高い精度でベルト１０３の駆動制御をすることができるベルト装置が実現される。
【０１８６】
また、本実施形態の回転型エンコーダの設置例１では、上記２つのローラ１０１、１０２が、すべて、ベルト１０３の移動に伴って連れ回り回転する従動ローラである。この場合、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めるにあたり、その認識誤差要因となる変動成分（駆動ローラ１０５とベルト１０３との間のすべり等）に依存しない。よって、より高い精度でＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めることができる。
【０１８７】
特に、本実施形態の回転型エンコーダの設置例３で説明したように、上記駆動モータ１０６として、自己の回転角変位または回転角速度ωｍを検出し、その回転角変位または回転角速度ωｍが目標とする回転角変位または回転角速度となるようにフィードバック制御するフィードバック制御手段を有するものを用いれば、より安定した制御系の設計が可能となる。また、上述した従動ローラ１０１、１０２のＰＬＤ変動実効係数κ１、κ２の補正を行うことも可能となるので、更に高い精度でＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を求めることが可能となる。
【０１８８】
また、本実施形態の回転型エンコーダの設置例２では、ＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を求めるための回転角変位または回転角速度に係る２つのローラに、駆動ローラ１０５を含ませている。そして、この駆動ローラ１０５の回転角変位または回転角速度を検出する検出手段として、駆動モータ１０６の回転角変位若しくは回転角速度ωｍを検出するものか、または、駆動モータ１０６に入力される目標回転角変位若しくは目標回転角速度を検出するものを用いる。これにより、たとえば駆動モータとしてパルスモータを用いれば、回転型エンコーダが少なくとも１つあればよいので、低コスト化を図ることができる。つまり、ＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を求めるための回転角変位または回転角速度の一方が、回転角変位または回転角速度が一定に保証できる駆動ローラ１０５の回転角変位または回転角速度であることから、他のローラ１０２の回転角変位または回転角速度ω２だけで上記ＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を求めることができ、その認識処理を簡単化することもできる。
【０１８９】
また、本実施形態においては、上記ベルト駆動制御例１で説明したように、ベルト１０３の基準ベルト移動位置を把握するために、そのベルト１０３上の基準位置を示すマークであるホームポジションマーク１０３ａを検知するマーク検知手段としてのマーク検知センサ１０４を設けている。そして、求めたＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）に対応するベルト移動位置と実際のベルト移動位置との関係を、そのマーク検知センサ１０４による検知タイミングに基づいて把握した上で、上記回転制御を行う。これにより、ベルト１周における基準位置が確定できるので、求めたＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を、ベルト１０３のＰＬＤ変動に適合した状態でベルト駆動制御に用いることができ、適切にベルト駆動制御を行うことができる。
【０１９０】
また、本実施形態においては、上記ベルト駆動制御例２で説明したように、求めたＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）に対応するベルト移動位置と実際のベルト移動位置との関係を、予め把握しているベルト１０３が１周するのに要する平均時間または予め把握しているベルト周長に基づいて把握した上で、上記回転制御を行う。これにより、上記ホームポジションマーク１０３ａをベルト１０３上に設けたり、上記マーク検知センサ１０４を設けたりしなくても、ベルト１周における基準位置（仮想ホームポジション）が確定することができる。よって、低コスト化を図ることができる。
【０１９１】
また、本実施形態においては、上述したＰＬＤ変動の認識方法１で説明したように、上記２つのローラ１０１、１０２間におけるベルト周方向距離（ローラ間距離）を、上述したｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ−τ）の近似によって発生する各周波数成分の許容範囲が予め決められたトータルの位置ずれ誤差内となるように設定している。これにより、ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ−τ）と近似しても、ＰＬＤ変動情報ｆ（ｔ）を十分に高い精度で求めることができる。
【０１９２】
また、上記ベルト１０３が、ベルト周方向の少なくとも１箇所につなぎ目を有するシームベルトである場合、当該つなぎ目部分が、他の部分に比べて厚くなっていたり、物性が変化していて他の部分と伸縮性が異なっていたりすることがある。このような場合、そのつなぎ目部分が他の部分と同じ厚みであっても、つなぎ目部分のＰＬＤは当該他の部分のＰＬＤから大きく外れることとなる。本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、上述したように、突出したＰＬＤ変動をもつベルトについても、そのＰＬＤ変動を高い精度で特定することができる。したがって、このようなシームベルトについても、つなぎ目部分が駆動ローラに巻き付いた時に生じ得る突発的なベルト速度変動を抑制して、高精度で駆動制御することができる。
【０１９３】
また、上記ベルト１０３が、ベルト厚さ方向に複数の層を有する複数層ベルトである場合、ベルト厚みが同じであっても、その層構造等によってＰＬＤが変動し、ベルト速度変動が発生する。本実施形態のベルト駆動制御装置によれば、上述したように、ＰＬＤ変動を特定してそのＰＬＤ変動に基づいて駆動制御を行うので、複数層ベルトについても高精度で駆動制御することができる。
【０１９４】
図１７はタイミングベルトを用いた駆動系を説明するための図である。
同図において符号６０１は装置本体、６１０はキャリッジ、６１２はインクカートリッジ、６１３は主ガイドロッド、６１４はインクのサブタンク、６１５はインク供給チューブ、６１６は主走査モータ、６１７は駆動プーリ、６１８は従動プーリ、６１９はタイミングベルト、６２６は副走査モータ、６３０は記録ヘッドの信頼性を維持・回復するための維持回復機構をそれぞれ示す。
上記複数の支持回転体のうちの駆動プーリ６１７および従動プーリ６１８がその回転方向にわたって複数の歯を有しており、タイミングベルト６１９が上記複数の歯と噛み合う噛合部としての歯を有する場合において、このタイミングベルト６１９でもＰＬＤが変動し、ベルト速度変動が発生する。すなわち、ベルトのＰＬＤ変動は、ベルトの形状や構造に限定されることなく生じ得るものであり、そのＰＬＤ変動が生じればベルト移動速度は変動する。よって、上記中間転写ベルト１０のように支持ローラ表面との摩擦により駆動するベルトに限らず、上記変形例におけるタイミングベルト６１９のような歯付きベルトなどにおいても、ＰＬＤ変動によるベルト移動速度が発生し得る。このようなベルトについても、上記変形例で述べたように、ＰＬＤ変動を特定してそのＰＬＤ変動に基づいて駆動制御を行うことができ、高精度で駆動制御することができる。
【０１９５】
なお、上述した説明は、回転角速度を回転角変位に変換しても同様である。これは、回転角速度を積分したものが回転角変位であり、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）とローラの回転角変位との関係が同様に求まるためである。具体的には、検出した回転角変位から平均増加分（回転角変位の傾き成分）を除去することにより回転角変位変動を求め、この回転角変位変動から、回転角速度変動について上述した認識方法と同様の方法によって、ＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を取得する。
【０１９６】
また、上述した実施形態において、ベルト１０３が逆に移動する場合、ベルトが回転していることを考慮すれば、上述した説明は、遅れ時間τをＴｂ−τ（Ｔｂ：ベルト一回転時間）と置き換えればよい。このとき、２（Ｔｂ−τ）＝２Ｔｂ−２τ＝Ｔｂ−２τとし、Ｎ（Ｔｂ−τ）（Ｎ：自然数）の場合は、Ｎ（Ｔｂ−τ）＝Ｔｂ−Ｎτとする。つまり、本認識手法２で説明したＦＩＲフィルタを用いてＰＬＤ変動ｆ（ｔ）を検出しようとするとき、Ｎ（Ｔｂ−τ）時間のまま遅延時間として処理すると遅延時間処理が長くなるが、実際には、Ｔｂ−Ｎτ時間の遅延時間処理としても同じである。
【０１９７】
また、上述した実施形態は、タンデム型画像形成装置の中間転写ベルトの駆動制御についての例である。本発明は、電子写真技術、インクジェット技術、印刷技術を用いた画像形成装置で用いられるベルト（紙搬送ベルト、感光体ベルト、中間転写ベルト、定着ベルト等）の駆動制御において有用であることは上述したとおりである。これは、このような画像形成装置のベルトの駆動制御について非常に高い精度が要求されるからである。したがって、本発明は、ベルトの駆動制御について非常に高い精度が要求されるものについては、タンデム型画像形成装置以外の画像形成装置、あるいは、画像形成装置以外の装置についても有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】本発明を適用する画像形成装置としての複写機の一例を示す概略構成図である。
【図２】ベルト装置の主要部を示す模式図である。
【図３】認識方法１を説明するための制御ブロック図である。
【図４】認識方法２を説明するための制御ブロック図である。
【図５】認識方法３を説明するための制御ブロック図である。
【図６】ベルトのホームポジションマークを検知するための装置構成を示す模式図である。
【図７】ベルト駆動制御例１の制御動作を説明するための図である。
【図８】回転型エンコーダの設置例２における制御動作を説明するための図である。
【図９】回転型エンコーダの設置例３における制御動作を説明するための図である。
【図１０】実施例１における更新処理を説明するための図である。
【図１１】実施例２における更新処理を説明するための図である。
【図１２】電子写真方式による直接転写方式のタンデム型画像形成装置の一例を示す図である。
【図１３】電子写真方式による間接転写方式のタンデム型画像形成装置の一例を示す図である。
【図１４】中間転写ベルトの周方向におけるベルト厚みムラの一例を示すグラフである。
【図１５】駆動ローラに巻き付いたベルト部分をその駆動ローラの軸方向から見たときの拡大模式図である。
【図１６】中間転写ベルトの層構造の一例を示す説明図である。
【図１７】タイミングベルトを用いた駆動系を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１９９】
１０１      第１ローラ
１０２      第２ローラ
１０３      ベルト
１０４      マーク検知センサ
１０５      駆動ローラ
１０６      駆動モータ
１１０      コントローラ
【図１】
2008170906.tif 000042
【図２】
2008170906.tif 000043
【図３】
2008170906.tif 000044
【図４】
2008170906.tif 000045
【図５】
2008170906.tif 000046
【図６】
2008170906.tif 000047
【図７】
2008170906.tif 000048
【図８】
2008170906.tif 000049
【図９】
2008170906.tif 000050
【図１０】
2008170906.tif 000051
【図１１】
2008170906.tif 000052
【図１２】
2008170906.tif 000053
【図１３】
2008170906.tif 000054
【図１４】
2008170906.tif 000055
【図１５】
2008170906.tif 000056
【図１６】
2008170906.tif 000057
【図１７】
2008170906.tif 000058