(57)【要約】【課題】ベルト駆動系において、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供する。【解決手段】制御対象３１は、無端ベルトをモータで駆動するベルト駆動装置である。無端ベルトの変位ＢＰを検出し、これを演算部３６で目標値Ｒｐと比較してフィードバック制御する。外乱トルク推定手段３９は、無端ベルトの変位ＢＰから外乱ω’τを推定する。目標電流Ｉｒｅｆには、推定外乱ω’τを外乱−電流変換ブロック４０により電流換算した結果が加算され、これが新たな目標電流として電流制御系４１に与えられる。【選択図】　　図３
2004109744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端ベルトと、この無端ベルトを駆動してその長さ方向に移動させるモータを駆動源とする駆動系とを有する制御対象と、
この無端ベルトの駆動状態を計測する計測手段と、
前記計測結果から前記制御対象の外乱トルクを推定する外乱トルク推定手段と、
この推定した外乱トルクも用いて前記制御対象をフィードバック制御する制御手段と、
を備えているベルト駆動装置。
【請求項２】
前記計測手段は、前記無端ベルトの駆動状態として前記ベルトの表面の変位を計測し、
前記外乱トルク推定手段は、前記計測手段で計測した前記無端ベルト表面の変位から前記外乱トルクの推定を行なう、
請求項１に記載のベルト駆動装置。
【請求項３】
前記外乱トルク推定手段は、前記計測手段で計測した前記無端ベルト表面の変位から求めた当該無端ベルトの表面の速度から前記外乱トルクの推定を行なう、請求項２に記載のベルト駆動装置。
【請求項４】
前記計測手段は、前記無端ベルトの駆動状態として前記ベルトの表面の速度を計測し、
前記外乱トルク推定手段は、前記計測手段で計測した前記無端ベルト表面の速度から前記外乱トルクの推定を行なう、
請求項１に記載のベルト駆動装置。
【請求項５】
前記無端ベルトを像担持体とした請求項１〜４の何れかの一に記載のベルト駆動装置装置を備え、電子写真方式で画像形成を行なう、画像形成装置。
【請求項６】
前記無端ベルトは感光体であり、この感光体上に複数色の各トナー画像を形成し、この複数色のトナー画像を重ね合わせた合成画像を形成する、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
複数の感光体を備え、この各感光体上に複数色の各トナー画像を形成し、前記無端ベルトは前記各トナー画像が転写されて当該各トナー画像を重ね合わせた合成画像が形成される中間転写ベルトである、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
原稿の画像を読取る画像読取装置と、
この読取った画像データに基づいて画像の形成を行なう請求項５〜７の何れかの一に記載の画像形成装置と、
を備えている複写機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト駆動装置、画像形成装置及び複写機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、電子写真方式の画像形成装置において、その中間転写ベルトの表面速度を速度検出ローラにより検出し、その情報をもとに駆動モータを制御することで、中間転写ベルトの走行ムラを解消しようとする技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２２１７９７公報
【発明が解決しようとする課題】
電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体の高精度な駆動制御は高品位な画像を得るために必須である。特に、像担持体としてベルト状の感光体や、中間転写ベルトを用いた場合、これらのベルト部材に対してより難しい高精度駆動が必要になる。
【０００４】
しかしながら、ベルトは一般に弾性体であり、そのために外乱に弱いという欠点があるために、特許文献１に開示の技術のような単純なフィードバック制御では、十分な制御ゲインが得られず、高精度なベルト駆動が困難であるという不具合がある。
【０００５】
本発明の目的は、ベルト駆動系において、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、ベルト状の感光体や、中間転写ベルトを用いた画像形成装置において、ベルト駆動系の駆動を高精度に行なうことで、高品位な画像を得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、無端ベルトと、この無端ベルトを駆動してその長さ方向に移動させるモータを駆動源とする駆動系とを有する制御対象と、この無端ベルトの駆動状態を計測する計測手段と、前記計測結果から前記制御対象の外乱トルクを推定する外乱トルク推定手段と、この推定した外乱トルクも用いて前記制御対象をフィードバック制御する制御手段と、を備えているベルト駆動装置である。
【０００８】
したがって、推定した外乱トルクを考慮してフィードバック制御するので、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段は、前記無端ベルトの駆動状態として前記ベルトの表面の変位を計測し、前記外乱トルク推定手段は、前記計測手段で計測した前記無端ベルト表面の変位から前記外乱トルクの推定を行なう。
【００１０】
したがって、無端ベルト表面の変位測定から外乱トルクの推定を行なって、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のベルト駆動装置において、前記外乱トルク推定手段は、前記計測手段で計測した前記無端ベルト表面の変位から求めた当該無端ベルトの表面の速度から前記外乱トルクの推定を行なう。
【００１２】
したがって、無端ベルト表面の変位測定から求めた無端ベルトの表面の速度から外乱トルクの推定を行なって、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のベルト駆動装置において、前記計測手段は、前記無端ベルトの駆動状態として前記ベルトの表面の速度を計測し、前記外乱トルク推定手段は、前記計測手段で計測した前記無端ベルト表面の速度から前記外乱トルクの推定を行なう。
【００１４】
したがって、無端ベルトの表面の速度測定から外乱トルクの推定を行なって、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供することができる。
【００１５】
また、これらのベルト駆動装置を用い、前記無端ベルトを像担持体とした請求項１〜４の何れかの一に記載のベルト駆動装置装置を備え、電子写真方式で画像形成を行なう、画像形成装置とすることができる（請求項５）。この場合に、前記無端ベルトは感光体であり、この感光体上に複数色の各トナー画像を形成し、この複数色のトナー画像を重ね合わせた合成画像を形成するものとすることができる（請求項６）。また、複数の感光体を備え、この各感光体上に複数色の各トナー画像を形成し、前記無端ベルトは前記各トナー画像が転写されて当該各トナー画像を重ね合わせた合成画像が形成される中間転写ベルトであるものとすることもできる（請求項７）。
【００１６】
さらに、原稿の画像を読取る画像読取装置と、この読取った画像データに基づいて画像の形成を行なう請求項５〜７の何れかの一に記載の画像形成装置と、を備えている複写機とすることができる（請求項８）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［発明の実施の形態１］
本発明の一実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態のベルト駆動装置１の装置構成の全体を示す斜視図である。図１において、ベルト２は、無端ベルトで、例えば、電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光体ベルト、中間転写ベルトなどである。モータ３はベルト２を回転駆動する回転駆動源としてのモータであり、このモータ３の回転トルクは動力伝達系を構成する減速系、例えば、タイミングベルト４によりベルトの駆動軸５に伝達される。モータ３は、例えば直流電動機が用いられる。ベルト２は、駆動軸５、従動軸６〜１０の周りに張られた状態で架けられている。従って、モータ３により駆動軸５が回動することで、モータ３〜従動軸１０からなる駆動系により、ベルト２は長さ方向に移動する。ベルト２の幅方向の一方の端部には、ベルト２の長さ方向に一周して多数のマーカ１２が連続的に形成されている。
【００１９】
符号１１はマーカ１２と対向する位置に設置され、マーカ１２を検出するマーカセンサである。このマーカ１２とマーカセンサ１１は、ベルトの変位を検出する検出装置となる。このマーカセンサ１１は、フォトインタラプタ等から構成されており、マーカ１２が検知位置に到来してマーカ１２と対向したときにデジタル信号の“１”を出力し、検知位置にマーカ１２とマーカ１２との間の部分が到来してこの部分と対向した時にはデジタル信号の“０”を出力する。このマーカセンサ１１からのデジタル信号をカウントすることにより、ベルト２の表面上の変位を検出できる。
【００２０】
図２は、ベルトの変位をマーカセンサ１１の検出信号に基づいてデジタル制御する制御系の構成を表す。図２において、符号２１は、マイクロコンピュータであり、マイクロプロセッサ２２、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２４が、それぞれバス２５を介して接続されている。符号２６はベルトの駆動位置を指令する状態指令信号を出力する指令発生装置であり、角変位指令信号を発生する。この指令発生装置２６の出力もバス２５へ接続されている。符号２７は、マーカセンサ１１の出力を処理してデジタル数値に変換する検出用インターフェイス装置であり、マーカセンサ１１の出力パルスを係数するカウンタを備えており、カウントした数値にパルス数を変位に変換するあらかじめ定められた変換定数をかけてベルト表面の変位に変換する。マーカセンサ１１及び検出用インターフェイス２７により、計測手段を実現している。符号２８は電流制御系を含んだ直流電動機駆動用のインターフェイス装置であり、電流検出器３０により検出されるモータ３に流れる電流がマイクロコンピュータ２１の演算結果（目標電流）と一致するように出力を制御し、モータ３を駆動する直流電動機駆動装置２９を構成するパワー半導体、例えば、トランジスタを動作させるパルス状信号（制御信号）に変換する。直流電動機駆動装置２９はパルス信号に基づき動作し、モータ３に印加する電圧を制御する。この結果、モータ３が電流駆動され、ベルト２の変位は所定の値に追値制御される。ベルト２の表面変位は、マーカ１２およびマーカセンサ１１と、インターフェイス装置２７により検出され、マイクロコンピュータ２１に取り込まれる。
【００２１】
次に、このように構成された制御系によるベルト２の駆動系の制御について説明する。図３は、この制御系のブロック線図である。図３において、符号３１は図１に示したベルト駆動系の全体及び図２のインターフェイス装置２７，２８、直流電動機駆動装置２９を含んだ制御対象である（符号３１は図２にも図示した）。
【００２２】
図３において、符号３１は操作量であるモータ電流ＭＩを入力とし、制御量であるベルト２表面の変位ＢＰを出力とした場合の、最も簡単なベルト駆動系のブロック図の一例である。モータ電流は、トルク変換部３２によりトルクに変換され、演算部３３により外乱トルクωτが減算され、ブロック３４で、ベルト２表面の速度に変換され、さらに、ブロック３５でベルト２表面の変位に変換される。ここで、ブロック３４のＪは、駆動系すべてのイナーシャをモータ軸換算したものであり、ＫＢは、モータ軸からベルト２表面への換算係数を表している。一般的にＫＢは、伝達系の減速比と駆動軸半径を掛け合わせた値になる。また、ブロック３４，３５のｓは微分演算子である。
【００２３】
ここで、制御手段は、演算部３６、ベルト表面位置制御コントローラブロック３７、演算部３８、電流制御系４１などにより実現している。すなわち、演算部３６により、ベルト２の表面変位と、目標ベルト変位Ｒｐとの差が計算され、ベルト表面位置制御コントローラブロック３７にて、目標電流Ｉｒｅｆが計算される。また、このとき、演算部３８において、目標電流Ｉｒｅｆには、外乱トルク推定手段３９により推定された推定外乱ω’τを、外乱−電流変換ブロック４０により電流換算した結果が加算され、これが新たな目標電流として電流制御系４１に与えられる。
【００２４】
電流制御系４１では、目標入力と、出力すなわちモータ電流ＭＩとが同一になるようにフィードバック演算を行い、モータ電流ＭＩを調整し、モータ３を駆動する。
【００２５】
ここで、外乱トルク推定手段３９について説明する。外乱トルク推定手段３９は、モータ電流ＭＩと、ベルト２の表面位置情報（変位ＢＰ）の二つの入力を必要とする。モータ電流ＭＩは、ブロック４２により電流−トルク換算され、演算部４３に与えられる。変位ＢＰは、ブロック４４にて、ベルト表面位置−トルク換算され、演算部４３に与えられる。演算部４３ではブロック４２の出力からブロック４４の出力を減算する計算を行い、外乱トルクを推定する。ここで、ブロック３２，４２のＫＴはモータ３のトルク定数であり、ブロック４０の１／ＫＴはその逆数である。ブロック４４の値は、ブロック３４の値とブロック３５の値を乗算した値の逆数である。
【００２６】
以上の制御により、ベルト２が連続的に目標値に駆動される。ここで、外乱トルク推定手段３９は、制御対象の逆系を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、外乱オブザーバーを用いてもよい。以上の演算すべては、適切な離散化をおこなうことにより、マイクロコンピュータ２１内の数値演算で行われ、簡単に実現することができる。
【００２７】
このように、ベルト駆動装置１は、ベルト２の駆動状態、この例では、ベルト２の表面の位置を計測し、その計測結果（変位ＢＰ）から制御対象３１の外乱トルクω’τを推定し、この推定した外乱トルクを考慮して、制御量である変位ＢＰにより制御対象をフィードバック制御することができる。これにより、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置１を実現することができる。
【００２８】
［発明の実施の形態２］
別の実施の形態について、図４〜図７を参照して説明する。
【００２９】
図４〜図７において、実施の形態１と共通する部材等には、図１〜図３と共通の符号を用い、詳細な説明は省略する。本実施の形態が実施の形態１と相違するのは、まず、図４に示すように、マーカセンサ１１の出力を処理して角速度に変換する状態検出用インターフェイス装置５１をさらに備え、マーカセンサ１１が状態検出用インターフェイス装置５１に入力される構成である点である。すなわち、ベルト２の表面速度は、マーカ１２及びマーカセンサ１１と、インターフェイス装置５１とにより検出され、マイクロコンピュータ２１に取り込まれる。
【００３０】
ここで、状態検出用インターフェイス装置５１の処理方式について説明する。状態検出用インターフェイス装置５１は、マーカセンサ１１の出力パルスをマイクロプロセッサ２２の割込み端子に送り、また、基準クロック（図５のＣＬＫ）をカウントするカウンタを備えている。
【００３１】
図５のタイミングチャートにより、マーカセンサ１１の出力パルスＯＢのエッジが到達する直前の状態から説明する。状態検出用インターフェイス装置５１にはカウンタが設けられており、そのカウンタは、マーカセンサ１１の出力パルスＯＢの周期を、基準クロックＣＬＫに基づいて、与えられたカウント値（例えば、０ＦＦＦＦＨ）からのデクリメントカウントで検出する。マーカセンサ１１の出力パルスＯＢのエッジ５２がマイクロプロセッサ２２の割込み端子に入力すると、マイクロプロセッサ２２は、図６のフローチャートに示す割込みルーチンの実行を開始する。
【００３２】
すなわち、マイクロプロセッサ２２は、カウンタのデクリメントカウント値を状態検出用インターフェイス装置５１の内蔵しているレジスタにラッチさせ（ステップＳ１）、その内蔵レジスタにラッチされたデクリメントカウント値をＲＡＭ２４に格納する（ステップＳ２）。そして、マイクロプロセッサ２２は、マーカセンサ１１の出力パルスＯＢの周期Ｔｎをカウントするためのカウント初期値（０ＦＦＦＦＨ）を状態検出用インターフェイス装置５１のカウンタに与えて、再度マーカセンサ１１の出力パルスＯＢのデクリメントカウントを開始させ（ステップＳ３）、割込み処理を終了する。
【００３３】
再度、マーカセンサ１１の出力パルスＯＢのエッジ５２がマイクロプロセッサ２２の割込み端子に入力すると、マイクロプロセッサ２２は、図６のステップＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返して行なう。この時、マーカセンサ１１の出力パルスＯＢの周期Ｔｎにおけるベルトの速度ｖは次式（１）の演算により求められる。
【００３４】
ｖ＝ｋ／（Ｔｃｌｋ×Ｎｅ×ｎ）　　　　　　　　　　　　　……　（１）
ここで、Ｔｃｌｋ：基準クロックＣＬＫの周期
Ｎｅ：単位長さ当たりのマーカセンサ分割数
ｎ：基準クロックＣＬＫのカウント数＝“０ＦＦＦＦＨ−デクリメントカウント値”
ｋ：速度への単位変換定数
次に、以上のように構成された制御系によるベルト２の制御について、図７の制御系のブロック線図により説明する。図７において、符号３１は図１に示したベルト駆動系の全体及び図４の検出用インターフェイス装置２７，２８，直流電動機駆動装置２９，状態検出用インターフェイス装置５１を含んだ制御対象である。制御系全体は実施の形態１と同様、ベルト２の表面変位制御で行われている。図３に示す実施の形態１の場合と異なるのは、外乱トルク推定手段５４が実施の形態１の外乱トルク推定手段３９と異なる点である。
【００３５】
外乱トルク推定手段３９の各部は以下のような機能を備えている。すなわち、外乱トルク推定手段３９は、モータ電流ＭＩとベルト２の表面速度情報の二つの入力値を必要とする。モータ電流ＭＩは、ブロック４２により電流―トルク換算され、演算部５６に与えられる。ベルト２の表面速度情報は、ブロック５５において、ベルト表面速度−トルク換算され、演算部５６に与えられる。演算部５６では、ブロック４２により電流―トルク換算された結果から、ブロック５５においてベルト表面速度−トルク換算された結果を減算する計算を行い、これにより外乱トルクを推定する。
【００３６】
推定された外乱トルクω’τは、ブロック４０により電流換算され、演算部３８において、ベルト２の表面位置フィードバック制御からの目標電流Ｉｒｅｆに加えられる。ここで、ブロック４２のＫＴはモータのトルク定数であり、ブロック４０の“１／ＫＴ”はその逆数である。また、ブロック５５の“Ｊ・Ｓ／ＫＢ”はブロック３４の“ＫＢ／Ｊ・Ｓ”の逆数である。
【００３７】
以上の構成により、ベルト２が連続的に目標値に駆動される。ここで、外乱トルク推定手段５４は、制御対象３１の逆系を用いて説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、外乱オブザーバーを用いてもよい。以上の演算すべては、適切な離散化をおこなうことにより、マイクロコンピュータ２１内の数値演算で簡単に実現することができる。
【００３８】
このように、ベルト駆動装置１は、ベルト２の駆動状態、この例では、ベルト２の表面の速度を計測し、その計測結果から制御対象３１の外乱トルクω’τを推定し、この推定した外乱トルクを考慮して、制御量である変位ＢＰにより制御対象をフィードバック制御することができる。これにより、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置１を実現することができる。
【００３９】
［発明の実施の形態３］
別の実施の形態について、図８、図９を参照して説明する。
【００４０】
図８、図９において、実施の形態２と共通する部材等には、図４〜図７と共通の符号を用い、詳細な説明は省略する。本実施の形態が実施の形態２と相違するのは、まず、図８に示すように、インターフェイス装置２７が設けられておらず、マーカセンサ１１の出力を処理して角速度に変換する状態検出用インターフェイス装置５１は設けられており、マーカセンサ１１の出力は状態検出用インターフェイス装置５１のみに入力される点である。すなわち、ベルト２の表面速度は、マーカ１２及びマーカセンサ１１と、インターフェイス装置５１とにより検出され、マイクロコンピュータ２１に取り込まれる。
【００４１】
次に、このように構成された制御系によるベルト駆動系の制御について、図９の制御系のブロック線図により説明する。図９において図７と同一符号は、実施の形態２と同一の機能ブロックを示すので、ここでの説明は省略する。
【００４２】
図９において、符号３１は、図１に示したベルト駆動系全体及び図８に示すインターフェイス装置２８、直流電動機駆動装置２９、状態検出用インターフェイス装置５１を含んだ制御対象である。図９において制御対象３１は、モータ電流ＭＩを入力とし、ベルト２表面の速度ＢＶを出力とした場合の、最も簡単なベルト駆動系のブロック線図の一例である。モータ電流ＭＩはトルク変換部３２によりトルクに変換され、演算部３３により外乱トルクωτが減算され、ブロック３４で、ベルト表面の速度に変換される。ここで、ブロック３４のＪは、駆動系すべてのイナーシャをモータ軸換算したものであり、ＫＢは、モータ軸からベルト表面への換算係数を表している。一般的にＫＢは、伝達系の減速比と駆動軸半径を掛け合わせた値になる。また、ブロック３４のｓは微分演算子である。
【００４３】
ここで、ベルト２表面の速度ＢＶと目標ベルト速度ＲＶとの差がブロック６１により計算され、ベルト表面速度制御コントローラブロック６２にて、目標制御電流Ｉｒｅｆが計算される。このとき、演算部３８において、目標電流Ｉｒｅｆには、外乱トルク推定手段５４により推定された推定外乱ω’τを、外乱−電流変換ブロック４０により電流換算した結果が加えられ、新たな目標電流として電流制御系４１に与えられる。電流制御系４１では、目標入力と、出力すなわち駆動電流ＭＩとが同一になるようにフィードバック演算を行い、モータ駆動電流ＭＩを調整し、モータを駆動する。ここで、外乱トルク推定手段５４に関しては実施例２と同様なのでここでの説明は省略する。
【００４４】
以上の構成により、ベルト２が連続的に目標値に駆動される。ここで、外乱トルク推定手段５４は、制御対象の逆系を用いて説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、外乱オブザーバーを用いてもよい。以上の演算すべては、適切な離散化をおこなうことにより、マイクロコンピュータ２１内の数値演算で簡単に実現することができる。
【００４５】
このように、ベルト駆動装置１は、ベルト２の駆動状態、この例では、ベルト２の表面の速度を計測し、その計測結果から制御対象３１の外乱トルクω’τを推定し、この推定した外乱トルクを考慮して、制御量である速度ＢＶにより制御対象をフィードバック制御することができる。これにより、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置１を実現することができる。
【００４６】
［発明の実施の形態４］
別の実施の形態について、図１０、図１１を参照して説明する。
【００４７】
図１０、図１１は、複写機１００の概略構成を示す概念図である。図１０に示すように、この複写機１００は、原稿の画像を読取る画像読取装置となるスキャナ１００ａと、この読取った画像に基づいて用紙上に電子写真方式で画像形成を行なう画像形成装置となるプリンタ１００ｂと、マイクロコンピュータを中心に構成され、複写機１００の全体を集中的に制御する制御部１００ｃとを備えている。
【００４８】
図１１に示すように、プリンタ１００ｂにおいては、像担持体である感光体１０１は閉ループ状のＮｉ（ニッケル）の無端ベルト基材の外周面上に、有機光導電体（ＯＰＣ）等の感光層が薄膜状に塗布されて形成されてなるものである。この感光体１０１は３本の感光体搬送ローラ１０２，１０３，１０４によって支持され、駆動モータ（図示せず）によって矢印Ａ方向に周回動する。
【００４９】
このベルト状の感光体１０１の周面には、矢印Ａで示す感光体回転方向の順に、感光体１０１を帯電する帯電器１０５、静電潜像を感光体１０１に光書込みする露光光学系１０６、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーでそれぞれ静電潜像を現像する現像器１０７，１０８，１０９，１１０、中間転写ユニット１１１、感光体１０１の残存トナーを除去する感光体クリーニング装置１１２、及び、感光体１０１を除電する除電器１１３が設けられている。
【００５０】
帯電器１０５には、−４〜５ｋＶ程度の高電圧が印加され、感光体１０１の帯電器１０５に対向した部分に一様な帯電電位を与える。露光光線１１４は階調変換手段（図示せず）からの画像信号をレーザ駆動回路（図示せず）により光強度変調やパルス幅変調して得られ、感光体１０１上に特定色に対応する静電潜像を形成する。継ぎ目センサ１１５は、ループ状に形成された感光体１０１の継ぎ目を検出するものであり、継ぎ目センサ１１５が感光体１０１の継ぎ目を検知すると、継ぎ目の位置を回避するように、また各色の潜像形成位置が同一となるように、タイミングコントローラ１１６は露光光学系１０６の発光タイミングを制御している。
【００５１】
各現像器１０７、１０８、１０９、１１０は、それぞれの色に対応したトナーを収納しており、各色に対応したタイミングで感光体１０１に当接し、感光体１０１上に形成された静電潜像をトナーにより現像する。中間転写ユニット１１１は、アルミ等の金属の素管に導電性の樹脂等からなるベルト形状のシートを巻いた中間転写体１１７と、ゴム等をブレード状に形成した中間転写体クリーニング装置１１８とからなる。感光体１０１上には各色のトナーによるトナー画像が順次形成されては、中間転写体１１７上に転写され、中間転写体１１７上には４色のトナー像を重ね合わせた合成画像が形成される。この合成画像が中間転写体１１７上に形成されている間は、中間転写体クリーニング装置１１８は中間転写体１１７から離間しており、クリーニングに供する時のみ当接し、中間転写体１１７から記録紙１１９に転写されずに残ったトナーを除去する。記録紙１１９は、記録紙カセット１２０から給紙ローラ１２１により１枚ずつ用紙搬送路１２２に送り出される。
【００５２】
転写ユニット１２３は中間転写体１１７上の合成画像を記録紙１１９に転写するものであり、導電性のゴム等をベルト状に形成した転写ベルト１２４と、中間転写体１１７上の合成画像を記録紙１１９に転写するための転写バイアスを印加する転写器１２５と、記録紙１１９に合成画像が転写された後、記録紙１１９が中間転写体１１７に静電的に張り付くのを防止するようなバイアスを印加する分離器１２６とから構成されている。
【００５３】
定着器１２７は、内部に熱源を有するヒートローラ１２８と、加圧ローラ１２９とから構成され、記録紙１１９上に転写された合成画像をヒートローラ１２８と加圧ローラ１２９の狭持回転に伴い圧力と熱を加えて記録紙１１９にトナーを定着させ、カラー画像を形成する。
【００５４】
以上のように構成されたプリンタ１００ｂについて、以下その動作を説明する。ここで、画像の現像はブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順で行われるものとして説明する。まず、感光体１０１と中間転写体１１７はそれぞれの駆動源（図示せず）により、矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に駆動される。
【００５５】
この状態で、まず帯電器１０５に−４〜５ｋＶ程度の高電圧を印加し、感光体１０１表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。次に感光体１０１を矢印Ａ方向に回転させ、一様に帯電された感光体１０１の表面上に複数のカラー成分の中の所定の色、例えばブラック（Ｋ）のデータに相当するレーザビームの露光光線１１４を、継ぎ目センサ１１５が感光体１０１の継ぎ目を検出してから、感光体１０１の継ぎ目を回避するように一定時間経過後から照射すると、感光体１０１表面の照射された部分は電荷が消え、静電潜像が形成される。
【００５６】
一方、ブラックトナーの現像器１０７は、所定のタイミングで感光体１０１に当接される。現像器内のトナーは負の電荷を予め与えられており、感光体１０１上の露光光線１１４の照射により電荷が無くなった部分（静電潜像部分）にのみトナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。ブラックトナーの現像器１０７により感光体１０１表面に形成されたトナー像は、各色毎に中間転写体１１７に転写される。感光体１０１から中間転写体１１７に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング装置１１２により除去され、さらに除電器１１３によって残留トナーが掻き取られた感光体１０１上の電荷が除去される。
【００５７】
以降、シアン、マゼンタ、イエローのトナーの順に各現像器１０８〜１１０で同様の現像を行い、中間転写体１１７上に４色のトナー像を重ね、合成画像を形成する。この様にして形成された合成画像は、これまで離間していた転写ユニット１２３が中間転写体１１７に接触し、転写器１２５に＋１ｋＶ程度の高電圧を印加することで、記録紙カセット１２０から用紙搬送路１２２に沿って送られてきた記録紙１１９に一括転写される。
【００５８】
また、分離器１２６には記録紙１１９を引きつけるような静電力が働くような電圧が印加され、合成画像の転写が終わった記録紙１１９を中間転写体１１７から剥離する。続いてトナー像が転写された記録紙１１９は定着器１２７に送られ、ここでヒートローラ１２８の熱と加圧ローラ１２９の狭持圧によって定着され、カラー画像として出力される。また、転写ユニット１２３により記録紙１１９上に完全に転写されなかった中間転写体１１１上の残留トナーは中間転写体クリーニング装置１１８により除去される。中間転写体クリーニング装置１１８は一回の合成像画が得られるまで、離間の位置にあり、合成画像が記録紙１１９に転写された後、接触状態になり、残留トナーを除去する。以上の一連の動作によって１枚の画像の記録を終了する。
【００５９】
このようなプリンタ１００ｂにおいて、無端ベルト状の感光体１０１の駆動精度が最終画像の品質に大きく影響しており、より高精度な駆動が望まれる。そこで、この感光体１０１及びその駆動系には、実施の形態１〜３の何れかのベルト駆動装置１を適用している。すなわち、感光体１０１がベルト２に相当し、３本の感光体搬送ローラ１０２，１０３，１０４、これらを駆動する駆動モータ（図示せず）が、ローラ５〜１０及びモータ３に相当する。そして、制御部１００ｃは、図２、図４、図８を参照して説明したような制御系を備え、図３、図５〜図７、図９を参照して説明したような制御対象３１の制御を行なう。これにより、感光体１０１の駆動精度が向上し、高品位な画像を得ることができる。
【００６０】
［発明の実施の形態５］
別の実施の形態について、図１２、図１３を参照して説明する。
【００６１】
図１２は、複写機２００の概略構成を示す概念図である。図１０に示すように、この複写機２００は、複写機１００と同様に、原稿の画像を読取る画像読取装置となるスキャナ２００ａと、この読取った画像に基づいて用紙上に電子写真方式で画像形成を行なう画像形成装置となるプリンタ２００ｂと、マイクロコンピュータを中心に構成され、複写機２００の全体を集中的に制御する制御部２００ｃとを備えている。
【００６２】
図１３は、複写機２００の縦断面図である。スキャナ２００ａ上には、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）２０１が設けられており、プリンタ２００ｂは、スキャナ２００ａの下に位置している。
【００６３】
プリンタ２００ｂは、タンデム型間接転写方式の電子写真装置である。プリンタ２００ｂは、中央に、無端ベルト状の中間転写ベルト２０２を設けている。像担持体である中間転写ベルト２０２は、ベース層に、例えば、伸びの少ないフッ素系樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布など、伸びにくい材料で構成された基層を設け、その上に弾性層を設けてなるものである。弾性層は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどでつくる。その弾性層の表面は、例えば、フッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層で被ってなる。
【００６４】
そして、中間転写ベルト２０２は、３つの支持ローラ２１４、２１５、２１６に掛け回されて図中時計回りに回転搬送可能である。そして、図１３において、第２の支持ローラ２１５の左には、画像転写後に中間転写ベルト２０２上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置２１７を設けている。
【００６５】
また、３つのなかで第１の支持ローラ２１４と第２の支持ローラ２１５との間に張り渡した中間転写ベルト２０２上には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像を形成する４つのプリンタエンジン２１８Ｙ，２１８Ｍ，２１８Ｃ，２１８Ｋを横に並べて配置して、タンデム画像形成装置２２０を構成する。各プリンタエンジン２１８Ｙ，２１８Ｍ，２１８Ｃ，２１８Ｋは、いずれも感光体ドラムと、その回りに配置されて帯電装置、現像装置等、電子写真プロセスで各色のトナー画像を形成する各装置とからなる。
【００６６】
そのタンデム画像形成装置２２０の上には、図１１に示すように、さらに露光装置２２１を設ける。露光装置２２１は、各プリンタエンジン２１８Ｙ，２１８Ｍ，２１８Ｃ，２１８Ｋの感光体ドラム上に静電潜像を光書込みする。
【００６７】
一方、中間転写ベルト２０２を挟んでタンデム画像形成装置２２０と反対の側には、２次転写装置２２２を備えている。２次転写装置２２２は、図示例では、２つのローラ２２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト２０２を介して第３の支持ローラ２１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト２０２上の画像を用紙などのシートに転写する。
【００６８】
符号２２５は、シート上の転写画像を定着する定着装置である。２次転写装置２２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２２５へと搬送するシート搬送機能も兼ねている。もちろん、２次転写装置２２２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備えることは難しくなる。
【００６９】
各給紙カセット２４４はシートを収納しており、分離ローラ２４５は、このシートを１枚ずつ分離して給紙路２４６に供給する。プリンタ２００ｂ本体の給紙路２４８には、レジストローラ２４９が設けられている。
【００７０】
次に、複写機２００の基本動作について説明する。不図示のスタートスイッチを押すと、スキャナ２００ａにより原稿の画像が読取られ、この画像に基づいてプリンタ２００ｂがシート上に画像形成を行なう。
【００７１】
すなわち、不図示の駆動モータによりローラ２１４〜２１６を回転駆動して、中間転写ベルト２０２を回転搬送する。同時に、各プリンタエンジン２１８Ｙ，２１８Ｍ，２１８Ｃ，２１８Ｋで、その感光体を回転して各感光体上にそれぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色トナー画像を形成する。そして、中間転写ベルト２０２の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト２０２上に各トナー画像を重ね合わせた合成カラー画像を形成する。
【００７２】
そして、給紙カセット２４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ２４５で１枚ずつ分離して給紙路２４６に入れ、搬送ローラ２４７で搬送してプリンタ２００ｂ本体の給紙路２４８に導き、中間転写ベルト２０２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２４９を回転し、中間転写ベルト２０２と２次転写装置２２２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記録する。
【００７３】
このような複写機２００においては、中間転写ベルト２０２の駆動精度が最終画像の品質に大きく影響しており、より高精度な駆動が望まれる。そこで、この中間転写ベルト２０２及びその駆動系には、実施の形態１〜３の何れかのベルト駆動装置１を適用している。すなわち、中間転写ベルト２０２がベルト２に相当し、３本の搬送ローラ２１４，２１５，２１６、これらを駆動する駆動モータ（図示せず）が、ローラ５〜１０及びモータ３に相当する。そして、制御部２００ｃは、図２、図４、図８を参照して説明したような制御系を備え、図３、図５〜図７、図９を参照して説明したような制御対象３１の制御を行なう。これにより、中間転写ベルト２０２の駆動精度が向上し、高品位な画像を得ることができる。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、推定した外乱トルクを考慮してフィードバック制御するので、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供することができる。
【００７５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、無端ベルト表面の変位測定から外乱トルクの推定を行なって、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供することができる。
【００７６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、無端ベルト表面の変位測定から求めた無端ベルトの表面の速度から外乱トルクの推定を行なって、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供することができる。
【００７７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、無端ベルトの表面の速度測定から外乱トルクの推定を行なって、必要な制御ゲインを確保し、外乱に強いベルト駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１であるベルト駆動装置の全体構成の斜視図である。
【図２】ベルト駆動装置の電気的な接続を示すブロック図である。
【図３】ベルト駆動装置の制御系のブロック線図である。
【図４】本発明の実施の形態２であるベルト駆動装置の電気的な接続を示すブロック図である。
【図５】ベルト駆動装置の制御を説明するタイミングチャートである。
【図６】マイクロプロセッサが実行する割り込みルーチンのフローチャートである。
【図７】ベルト駆動装置の制御系のブロック線図である
【図８】ベルト駆動装置の電気的な接続を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３であるベルト駆動装置の制御系のブロック線図である。
【図１０】本発明の実施の形態４である複写機の概略構成のブロック図である。
【図１１】複写機のプリンタの概略構成を示す概念図である。
【図１２】本発明の実施の形態５である複写機の概略構成のブロック図である。
【図１３】複写機のプリンタの概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　ベルト駆動装置
２　　　無端ベルト
３　　　モータ
１１　　計測手段
２７　　計測手段
３１　　制御対象
３６　　制御手段
３７　　制御手段
３８　　制御手段
３９　　外乱トルク推定手段
４１　　制御手段
５１　　計測手段
５４　　外乱トルク推定手段
６１　　制御手段
６２　　制御手段
６３　　制御手段
１００　複写機
１００ａ　画像読取装置
１００ｂ　画像形成装置
２００　複写機
２００ａ　画像読取装置
２００ｂ　画像形成装置
１０１　像担持体、感光体
２０２　像担持体、中間転写ベルト
【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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