(57)【要約】【課題】この発明は、動力伝達系の誤差に起因する変動を制御できず、変動があった場合の制御性能が保証されていないという課題を解決しようとするものである。【解決手段】この発明は、回転体１５０５をモータ１５０１により動力伝達系１５０３、１５０４を介して回転駆動し、回転体１５０５の軸の角変位を検出してモータ１５０１を目標角変位に追値制御する回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足するフィードバックコントローラを設計し、このフィードバックコントローラにより前記制御を行う。【選択図】  図１
2004222345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体をモータにより動力伝達系を介して回転駆動し、前記回転体の軸の角変位を検出して前記モータを目標角変位に追値制御する回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足するフィードバックコントローラを設計し、このフィードバックコントローラにより前記制御を行うことを特徴とする回転体駆動制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足する前記フィードバックコントローラの設計では、ノミナルモデルが、制御対象における前記モータの軸の入力トルクから前記回転体の角変位までの伝達関数のうち、一次共振までを含む系としたことを特徴とする回転体駆動制御方法。
【請求項３】
請求項２記載の回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足する前記フィードバックコントローラの設計では、電流制御のマイナーループを制御対象のノミナルモデルに加えたことを特徴とする回転体駆動制御方法。
【請求項４】
請求項１記載の回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足する前記フィードバックコントローラの設計は、感度関数として、前記回転体一回転の周波数における必要ゲインを与えることを特徴とする回転体駆動制御方法。
【請求項５】
請求項１記載の回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足する前記フィードバックコントローラの設計は、モデル誤差の因子として、制御対象の前記モータの軸の入力トルクから前記回転体の角変位までの伝達関数のうち、一次共振周波数以上の周波数における変動をノミナルモデルの入力における乗法的な不確かさとして表わすことを特徴とする回転体駆動制御方法。
【請求項６】
像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転体駆動制御方法により行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置において、前記像担持体が感光体ドラムであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６記載の画像形成装置において、前記像担持体が感光体ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項６記載の画像形成装置において、前記像担持体が転写ドラムであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項６記載の画像形成装置において、前記像担持体が中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
走行体駆動装置を有する画像読取装置において、前記走行体駆動装置のモータ制御を請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転体駆動制御方法により行うことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項１２】
コンピュータに、回転駆動源を制御して該回転駆動源によって回転体を回動させる制御プログラムを記録した記録媒体であって、前記制御プログラムは請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転体駆動制御方法を用いる制御プログラムであることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体ドラム，転写ドラムなどの回転体の駆動制御を行う回転体駆動制御方法、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置、画像読み取り装置及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、感光体ドラムなどの回転体の駆動制御を行う回転体駆動制御方法が記載されている。この回転体駆動制御方法では、モータ軸にエンコーダを取り付け、モータ軸が目標値に対して正しく制御されるようにモータ軸制御を行っている。また、モータにより動力伝達系を介して駆動される回転体のパラメータ変動を慣性モーメント、モータである駆動源のパラメータ変動をモータのトルク定数，電機子抵抗およびインダクタンスとし、これらを仕様値に対する乗法的摂動として設計に取り込んだロバスト制御系を用いることにより、変動があっても安定して制御する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１６４５７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の回転体駆動制御方法においては、モータ軸にエンコーダを取り付け、モータ軸が目標値に対して正しく制御されるようにモータ軸制御を行っているので、動力伝達系の誤差に起因する変動を制御することができないという欠点がある。また、変動があっても安定して制御できる、いわゆるロバスト安定性のみを考慮した回転体駆動制御系を構築しているにすぎず、ロバスト制御性能については全く考慮されていないので、変動があった場合における制御性能が保証されていないという欠点がある。
【０００５】
本発明は、動力伝達系の誤差に起因する変動をも正確に制御することができ、かつ、ロバスト制御性能を満足することができ、変動があっても安定であり、制御性能を満足することができる回転体駆動制御方法及び記録媒体を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、個体間のばらつきがあっても必要性能を発揮できる高精度な回転体駆動制御系を構築することができ、常に高品質な画像を得ることができる画像形成装置及び画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、回転体をモータにより動力伝達系を介して回転駆動し、前記回転体の軸の角変位を検出して前記モータを目標角変位に追値制御する回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足するフィードバックコントローラを設計し、このフィードバックコントローラにより前記制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足する前記フィードバックコントローラの設計では、ノミナルモデルが、制御対象における前記モータの軸の入力トルクから前記回転体の角変位までの伝達関数のうち、一次共振までを含む系としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足する前記フィードバックコントローラの設計では、電流制御のマイナーループを制御対象のノミナルモデルに加えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足する前記フィードバックコントローラの設計は、感度関数として、前記回転体一回転の周波数における必要ゲインを与えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の回転体駆動制御方法において、ロバスト制御性能を満足する前記フィードバックコントローラの設計は、モデル誤差の因子として、制御対象の前記モータの軸の入力トルクから前記回転体の角変位までの伝達関数のうち、一次共振周波数以上の周波数における変動をノミナルモデルの入力における乗法的な不確かさとして表わすことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転体駆動制御方法により行うことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の画像形成装置において、前記像担持体が感光体ドラムであるものである。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項６記載の画像形成装置において、前記像担持体が感光体ベルトであるものである。
【００１４】
請求項９に係る発明は、請求項６記載の画像形成装置において、前記像担持体が転写ドラムであるものである。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、請求項６記載の画像形成装置において、前記像担持体が中間転写ベルトであるものである。
【００１６】
請求項１１に係る発明は、走行体駆動装置を有する画像読取装置において、前記走行体駆動装置のモータ制御を請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転体駆動制御方法により行うものである。
【００１７】
請求項１２に係る発明は、コンピュータに、回転駆動源を制御して該回転駆動源によって回転体を回動させる制御プログラムを記録した記録媒体であって、前記制御プログラムは請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転体駆動制御方法を用いる制御プログラムであるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態における回転体、動力伝達系及び回転駆動源を示す。この第１の実施形態は、本発明を適用した回転体駆動制御装置の一形態である。
図１において、１５０１は回転体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１５０１の回転トルクは動力伝達系を構成する歯車列１５０３及びタイミングベルト１５０４により回転体である像担持体としての感光体ドラム１５０５の軸１５０６に伝達される。モータ１５０１は例えば直流電動機が用いられ、感光体ドラム１５０５は軸１５０６にしっかり固定されている。１５０７は回転体１５０５の軸１５０６の角変位を検出する状態検出装置としてのエンコーダであり、回転軸１５０６に同軸に取り付けられている。
【００１９】
図２は、第１の実施形態において、モータ１５０１の角変位をエンコーダ１５０７の出力信号に基づいてデジタル制御する回転体駆動制御系の構成を示す。図２において、１はマイクロプロセッサ２、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４からなるマイクロコンピュータであり、マイクロプロセッサ２、リードオンリメモリ３、ランダムアクセスメモリ４がそれぞれバス９を介して接続されている。
【００２０】
５はモータ１５０１の角変位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、この指令発生装置５は目標角変位指令信号を発生する。この指令発生装置５の出力側もバス９へ接続されている。８はエンコーダ１５０７の出力パルス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ース装置である。この検出用インターフェース装置８は、エンコーダ１５０７の出力パルスを計数するカウンタを備えており、このカウンタのカウントした数値に、あらかじめ定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて回転体軸１５０６の角変位に変換する。
【００２１】
モータ１５０１に流れる電流は電流検出装置２００１により検出され、この電流検出装置２００１の検出電流はＡ／Ｄ変換装置２００２を介してマイクロコンピュータ１に取り込まれる。
【００２２】
６は直流電動機駆動用のインターフェイスである。この直流電動機駆動用のインターフェイス６は、検出用インターフェース装置８からの回転体軸角変位，指令発生装置５からの目標角変位及びＡ／Ｄ変換装置２００２からのモータ電流に基づくマイクロコンピュータ１による図３に示すフィードバック制御系の計算結果をモータ駆動装置７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。モータ駆動装置７は、直流電動機駆動用のインターフェイス６からのパルス状信号に基づき動作し、モータ１５０１に印加する電圧を制御する。この結果、モータ１５０１は指令発生装置５による所定の角変位に追値制御される。回転体軸１５０６の角変位はエンコーダ１５０７  とインターフェイス装置８により検出されてマイクロコンピュータ１に取り込まれ、上記制御が繰り返される。
【００２３】
ここで、１５１０は図１に示すモータ１５０１、動力伝達系（歯車列１５０３及びタイミングベルト１５０４）を除いた機械系を示すブロックを表わし、２００３は動力伝達系（歯車列１５０３及びタイミングベルト１５０４）を表わす。８０１は、図２において破線で示したものであり、図１に示した回転体駆動系全体及び図２に示したモータ駆動用のインターフェース６、モータ駆動装置７、インターフェース装置８  、電流検出装置２００１  、Ａ  ／Ｄ  変換装置２００２を含む制御対象である。
【００２４】
次に、このように構成された第１の実施形態によるモータの駆動制御について図３に示す第１の実施形態のブロック構成により説明する。
エンコーダ１５０７の出力を処理するインターフェース装置８の出力、すなわち回転体軸１５０６の角変位情報Ｐ３０１（ｉ−１）はループ３０３を経て演算部３０４に与えられる。この演算部３０４は指令発生装置５から出力された回転体軸の制御目標値＿角変位指令信号＿Ｒ（ｉ）とループ３０３からの値との差ｅ（ｉ）を算出する。このｅ（ｉ）は離散化された状態マトリクスであるロバスト制御コントローラブロック３００１に入力される。
【００２５】
ロバストコントローラブロック３００１は制御演算を行って目標電流値ＲＣ（ｉ）を算出し、演算部３００６に与える。同時に、電流検出装置２００１により検出されてＡ／Ｄ変換装置２００２を介してマイクロコンピュータ１に取り込まれたモータ駆動電流ｃ３０１（ｉ−１）は、ループ３００５を経て演算部３００６に与えられる。
【００２６】
この演算部３００６は上記目標電流値ＲＣ（ｉ）とループ３００５からの値との差ｅｃ（ｉ）を算出する。このｅｃ（ｉ）は電流制御コントローラ部３００７に入力される。電流制御コントローラ部３００７は、例えばＰＩ制御系で構成される。演算部３００６で算出されたｅｃ（ｉ）は、ブロック３００８で積分され、ブロック３００９で定数ＫＩｃがかけられて演算部３０１０に与えられる。
【００２７】
また、同時に、演算部３００６で算出されたｅｃ（ｉ）はブロック３０１１で定数ＫＰｃがかけられて演算部３０１０に与えられる。演算部３０１０は、プロック３００９  、３０１１からの二つの入力信号を加えてモータ１５０１の制御電圧ｕａ（ｉ）を求める。
【００２８】
この演算部３０１０で求めた制御電圧値ｕａ（ｉ）が直流電動機駆動用のインターフェイス６、直流電動機駆動装置７を介してモータ１５０１へ出力されてモータ１５０１が駆動されることにより、モータ１５０１の駆動力がギヤ列１５０３、タイミングベルト１５０４を介して軸１５０６に伝達されて感光体ドラム１５０５が回転し、以上のループ動作が繰返される。
【００２９】
尚、第１の実施形態では、電流制御コントローラ部３００７は、一例としてＰＩ制御系を用いたが、これに限定されるものではない。以上の演算すべては、マイクロコンピュータ１内の数値演算で行われ、簡単に実現することができる。しかし，制御演算部はディジタル系に限定されるものではなく，アナログ系で構築することも可能である。
【００３０】
次に、第１の実施形態におけるロバスト制御性能を満足するフィードバックコントローラの設計について説明する。
図４において、Ａは、制御対象８０１のモータ軸入力トルクから回転体１５０５の角変位までの伝達関数である。この伝達関数は、例えば、モータ１５０１への目標電流から回転体１５０５の角変位までの伝達関数を測定することで、簡単に求められる。なお、ここで、電流制御系の遅れは少なく無視できると考えれば、モータ１５０１への目標電流の代りに、モータ１５０１に流れている電流を測定しても良い。モータ１５０１に流れている電流からトルクへは、モータ１５０１のトルク定数を電流値にかけてやることで変換される。
【００３１】
第１の実施形態におけるノミナルモデルＰｎｏｍは、一次共振までをノミナルプラントと考えたもの、すなわち図４中Ｂで示したものである。
また、ここで、図４中Ｃは、モデル誤差の因子として、制御対象のモータ軸入力トルクから回転体１５０５の角変位までの伝達関数のうち、一次共振周波数以上の周波数における変動をノミナルモデルＰｎｏｍの入力における乗法的な不確かさとして考えたときの摂動モデルの周波数特性である。ここで、Ｗｄｅｌは変動の周波数重み、Δｉｎはモデル誤差の伝達関数をそれぞれ表わし、Δｉｎは
【００３２】
【数１】
2004222345.tif 000003
【００３３】
を満足する複素数である。
図５は第１の実施形態における制御性能の周波数重みＷｐｅｒｆの決定を示したものである。ここでは、感度関数として、回転体１５０５一回転の周波数における必要ゲイン（図５中の点Ａ１）を与えているので、偏心等により大きな変動を発生しやすい回転体１５０５一回転の変動を確実に抑えることができる。
以上の情報をもとに図６に示す一般化プラントを作成する。ここで、ロバストコントローラブロック３００１の出力ｕはＷｄｅｌ、Δｉｎがブロック２０１、２０２で掛けられてノミナルモデルＰｎｏｍの入力側で演算部２０３によりｕに加算され、ノミナルモデルＰｎｏｍの出力ｙは第１の実施形態における制御性能の周波数重みＷｐｅｒｆ、Δｐｅｒｆがブロック２０４、２０２で掛けられてノミナルモデルＰｎｏｍの出力側で演算部２０５によりｙに加算される。
Δｐｅｒｆは、制御性能のロバスト性を考慮するために導入した仮想的なブロックであり、
【００３４】
【数２】
2004222345.tif 000004
【００３５】
を満足する複素数である。得られた一般化プラントをもとにμシンセシスの近似解法であるＤ−ｋイテレーションを用いて、ロバスト制御性能を満足するコントローラ３００１の設計を行い、得られたコントローラ３００１によりフィードバック制御を実行する。このとき、実装はコントローラ３００１を双一次変換等により離散化して実施する。この制御系は、コントローラ３００１を設計する際に、１次共振以上の周波数における実機の変動を考慮した、ロバスト制御性能を満足するものであるので、実機においては、固体間差なく、望まれる高精度な制御を実施することができる。
【００３６】
このように、第１の実施形態では、ロバスト制御性能を満足するフィードバックコントローラを設計し、このフィードバックコントローラの設計では、ノミナルモデルが、制御対象におけるモータ軸入力トルクから回転体の角変位までの伝達関数のうち、一次共振までを含む系とし、電流制御のマイナーループを制御対象のノミナルモデルに加え、感度関数として、回転体一回転の周波数における必要ゲインを与え、モデル誤差の因子として、制御対象のモータの軸の入力トルクから回転体の角変位までの伝達関数のうち、一次共振周波数以上の周波数における変動をノミナルモデルの入力における乗法的な不確かさとして表わす。このため、動力伝達系の誤差に起因する変動をも正確に制御することができ、かつ、ロバスト制御性能を満足することができ、変動があっても安定であり、制御性能を満足することができる。
【００３７】
図７は本発明の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態は、カラー複写機からなる画像形成装置の一形態である。図７において、１０は第２の実施形態の装置本体である。この装置本体１０は、その外装ケース１１内の中央よりもやや右寄りに、像担持体としてのドラム状の感光体（感光体ドラム）１２を備えている。感光体１２の周りには、その上に設置されている帯電器１３から矢示の回転方向（反時計方向）へ順に、現像手段としての回転型現像装置１４、中間転写ユニット１５、クリーニング装置１６、除電器１７などが配置されている。
【００３８】
これらの帯電器１３、回転型現像装置１４、クリーニング装置１６、除電器１７の上には、露光手段としての光書込み装置、例えばレーザ書込み装置１８が設置される。回転型現像装置１４は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーをそれぞれ収納した、現像ローラ２１を有する現像器２０Ａ  、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを備え、中心軸まわりに回動して各色の現像器２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを選択的に感光体１２の外周に対向する現像位置へ移動させる。
【００３９】
中間転写ユニット１５は複数のローラ２３に像担持体としての無端状の中間転写体、例えば中間転写ベルト２４が掛け渡され、この中間転写ベルト２４は感光体１２に当接される。中間転写ベルト２４の内側には転写装置２５が設置され、中間転写ベルト２４の外側には転写装置２６及びクリーニング装置２７が設置されている。クリーニング装置２７は中間転写ベルト２４に対して接離自在に設けられる。
【００４０】
レーザ書込み装置１８は、画像読取装置２９から図示しない画像処理部を介して各色の画像信号が入力され、各色の画像信号により順次に変調されたレーザ光Ｌを一様帯電状態の感光体１２に照射して感光体１２を露光することで感光体１２上に静電潜像を形成する。画像読取装置２９は装置本体１０の上面に設けられた原稿台３０上にセットされた原稿Ｇの画像を色分解して読み取り、電気的な画像信号に変換する。記録媒体搬送路３２は右から左へ用紙等の記録媒体を搬送する。記録媒体搬送路３２には、中間転写ユニット１５及び転写装置２６より手前にレジストローラ３３が設置され、中間転写ユニット１５及び転写装置２６より下流側に搬送ベルト３４、定着装置３５、排紙ローラ３６が配置されている。
【００４１】
装置本体１０は給紙装置５０上に載置される。給紙装置５０内には、複数の給紙カセット５１が多段に設けられ、給紙ローラ５２のいずれか１つが選択的に駆動されて給紙カセット５１のいずれか１つから記録媒体が送り出される。この記録媒体は装置本体１０内の自動給紙路３７を通して記録媒体搬送路３２へ搬送される。また、装置本体１０の右側には、手差しトレイ３８が開閉自在に設けられ、この手差しトレイ３８から挿入された記録媒体は装置本体１０内の手差し給紙路３９を通して記録媒体搬送路３２へ搬送される。装置本体１０の左側には、図示しない排紙トレイが着脱自在に取り付けられ、記録媒体搬送路３２を通して排紙ローラ３６により排出された記録媒体が排紙トレイへ収容される。
【００４２】
この第２の実施形態において、カラーコピーをとる時には、原稿台３０上に原稿Ｇをセットし、図示しないスタートスイッチを押すと、複写動作が開始される。まず、画像読取装置２９が原稿台３０上の原稿Ｇの画像を色分解して読み取る。同時に、給紙装置５０内の給紙カセット５１から給紙ローラ５２で選択的に記録媒体が送り出され、この記録媒体は自動給紙路３７、記録媒体搬送路３２を通してレジストローラ３３に突き当たって止まる。
【００４３】
感光体１２は、反時計方向に回転し、複数のローラ２３のうちの駆動ローラの回転で中間転写ベルト２４が時計方向へ回転する。感光体１２は、回転に伴い、帯電器１３により一様に帯電され、画像読取装置２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１８に加えられる１色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１８から照射されて静電潜像が形成される。
【００４４】
この感光体１２上の静電潜像は回転型現像装置１４の１色目の現像器２０Ａ  により現像されて１色目の画像となり、この感光体１２上の１色目の画像は転写装置２５により中間転写ベルト２４に転写される。感光体１２は、１色目の画像の転写後にクリーニング装置１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１７で除電される。
【００４５】
続いて、感光体１２は、帯電器１３により一様に帯電され、画像読取装置２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１８に加えられる２色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１８から照射されて静電潜像が形成される。この感光体１２上の静電潜像は回転型現像装置１４の２色目の現像器２０Ｂにより現像されて２色目の画像となり、この感光体１２上の２色目の画像は転写装置２５により中間転写ベルト２４上に１色目の画像と重ねて転写される。感光体１２は、２色目の画像の転写後にクリーニング装置１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１７で除電される。
【００４６】
次に、感光体１２は、帯電器１３により一様に帯電され、画像読取装置２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１８に加えられる３色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１８から照射されて静電潜像が形成される。この感光体１２上の静電潜像は回転型現像装置１４の３色目の現像器２０Ｃにより現像されて３色目の画像となり、この感光体１２上の３色目の画像は転写装置２５により中間転写ベルト２４上に１色目の画像、２色目の画像と重ねて転写される。感光体１２は、３色目の画像の転写後にクリーニング装置１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１７で除電される。
【００４７】
さらに、感光体１２は、帯電器１３により一様に帯電され、画像読取装置２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１８に加えられる４色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１８から照射されて静電潜像が形成される。この感光体１２上の静電潜像は回転型現像装置１４の４色目の現像器２０Ｄにより現像されて４色目の画像となり、この感光体１２上の４色目の画像が転写装置２５により中間転写ベルト２４上に１色目の画像、２色目の画像、３色目の画像と重ねて転写されることでフルカラー画像が形成される。感光体１２は、４色目の画像の転写後にクリーニング装置１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１７で除電される。
【００４８】
そして、レジストローラ３３がタイミングをとって回転して記録媒体が送り出され、この記録媒体は転写装置２６により中間転写ベルト２４上のフルカラー画像が転写される。この記録媒体は、搬送ベルト３４で搬送されて定着装置３５によりフルカラー画像が定着され、排紙ローラ３６により排紙トレイへ排出される。また、中間転写ベルト２４はフルカラー画像の転写後にクリーニング装置２７でクリーニングされて残留トナーが除去される。
【００４９】
以上４色重ね画像を形成する動作について説明したが、３色重ね画像を形成する場合には感光体１２上に３つの異なる単色画像が順次に形成されて中間転写ベルト２４上に重ねて転写された後に記録媒体に一括して転写され、２色重ね画像を形成する場合には感光体１２上に２つの異なる単色画像が順次に形成されて中間転写ベルト２４上に重ねて転写された後に記録媒体に一括して転写される。また、単色画像を形成する場合には、感光体１２上に１つの単色画像が形成されて中間転写ベルト２４上に転写された後に記録媒体に転写される。
【００５０】
このようなカラー複写機においては、像担持体１２、２４の回転精度が最終画像の品質に大きく影響し、より高精度な像担持体１２  、２４の駆動制御が望まれる。
そこで、この第２の実施形態では、感光体ドラム１２の駆動制御が上記第１の実施形態の回転体駆動制御装置により行われ、かつ、中間転写ベルト２４の駆動制御が上記第１の実施形態の回転体駆動制御装置により行われる。
【００５１】
この第２の実施形態によれば、像担持体１２、２４の駆動制御を上記第１の実施形態の回転体駆動制御装置によりそれぞれ行うので、像担持体の駆動制御の精度が向上して個体間のばらつきがあっても必要性能を発揮できる高精度な像担持体駆動制御を行うことができ、常に高品質な画像を得ることができる。
【００５２】
図８は本発明の第３の実施形態を示す。この第３の実施形態は、カラー複写機からなる画像形成装置の一形態である。像担持体としての感光体１０１は、閉ループ状のＮＬのベルト基材の外周面上に、有機光半導体（ＯＰＣ）等の感光層が薄膜状に形成された感光体ベルトである。この感光体１０１は、３本の感光体搬送ローラ１０２〜１０４によって支持され、駆動モータ（図示せず）によって矢印Ａ方向に回動する。
【００５３】
感光体１０１の周りには、矢印Ａで示す感光体１０１回転方向へ順に、帯電器１０５、露光手段としての露光光学系（以下ＬＳＵという）１０６、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの各色の現像器１０７〜１１０、中間転写ユニット１１１、感光体クリーニング手段１１２及び除電器１１３が設けられている。帯電器１０５は、―４〜５ｋＶ程度の高電圧が図示しない電源装置から印加され、感光体１０１の帯電器１０５に対向した部分を帯電して一様な帯電電位を与える。
【００５４】
ＬＳＵ１０６は、レーザ駆動回路（図示せず）により階調変換手段（図示せず）からの各色の画像信号を順次に光強度変調やパルス幅変調してその変調信号で半導体レーザ（図示せず）を駆動することにより露光光線１１４を得、この露光光線１１４  により感光体１０１を走査して感光体１０１上に各色の画像信号に対応する静電潜像を順次に形成する。継ぎ目センサ１１５はループ状に形成された感光体１０１の継ぎ目を検知するものであり、継ぎ目センサ１１５が感光体１０１の継ぎ目を検知すると、感光体１０１の継ぎ目を回避するように、かつ、各色の静電潜像形成位置が同一になるように、タイミングコントローラ１１６がＬＳＵ１０６の発光タイミングを制御する。
【００５５】
各現像器１０７〜１１０は、それぞれの現像色に対応したトナーを収納しており、感光体１０１上の各色の画像信号に対応した静電潜像に応じたタイミングで選択的に感光体１０１に当接し、感光体１０１上の静電潜像をトナーにより現像して各色の画像とすることで、４色重ねの画像によるフルカラー画像を形成する。
【００５６】
中間転写ユニット１１１は、アルミニウム等の金属の素管に導電性の樹脂等からなるベルト状のシートを巻いた中間転写体としての転写ドラム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手段１１８とからなり、中間転写体１１７上に４色重ねの画像が形成されている間は中間転写体クリーニング手段１１８が中間転写体１１７から離間している。中間転写体クリーニング手段１１８は、中間転写体１１７をクリーニングする時のみ中間転写体１１７に当接し、中間転写体１１７から記録媒体としての記録紙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。
【００５７】
転写手段としての転写ユニット１２３は、中間転写体１１７上のフルカラー画像を記録紙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上のフルカラー画像を記録紙１１９に転写するための転写バイアスを中間転写体１１７に印加する転写器１２５と、記録紙１１９にフルカラー画像が転写された後に記録紙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にバイアスを中間転写体１１７に印加する分離器１２６とから構成されている。
【００５８】
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上に転写されたフルカラー画像をヒートローラ１２８と加圧ローラ１２９との記録紙挟持回転に伴い圧力と熱を記録紙１１９に加えて記録紙１１９にフルカラー画像を定着させてフルカラー画像を形成する。
【００５９】
以上のように構成された第３の実施形態について、以下その動作を説明する。ここで、静電潜像の現像は、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を進める。
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、Ｂ方向にそれぞれ駆動される。この状態で、まず、帯電器１０５に−４〜５ｋＶ程度の高電圧が電源装置（図示せず）から印加され、帯電器１０５が感光体１０１の表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。次に、継ぎ目センサ１１５が感光体１０１の継ぎ目を検知してから、感光体１０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体１０１にＬＳＵ１０６からブラックの画像信号に対応したレーザビームの露光光線１１４が照射され、感光体１０１は露光光線１１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
【００６０】
一方、ブラック現像器１０７は所定のタイミングで感光体１０１に当接される。ブラック現像器１０７内のブラックトナーは負の電荷が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）にのみブラックトナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。ブラック現像器１０７により感光体１０１の表面に形成されたブラックトナー像は、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手段１１２により除去され、さらに除電器１１３によって感光体１０１上の電荷が除去される。
【００６１】
次に、帯電器１０５が感光体１０１の表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。そして、継ぎ目センサ１１５が感光体１０１の継ぎ目を検知してから、感光体１０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体１０１にＬＳＵ１０６からシアンの画像信号に対応したレーザビームの露光光線１１４が照射され、感光体１０１は露光光線１１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
【００６２】
一方、感光体１０１には所定のタイミングでシアン現像器１０８が当接される。シアン現像器１０８内のシアントナーは負の電荷が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）にのみシアントナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。シアン現像器１０８により感光体１０１の表面に形成されたシアントナー像は、中間転写体１１７上にブラックトナー像と重ねて転写される。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手段１１２により除去され、さらに除電器１１３によって感光体１０１上の電荷が除去される。
【００６３】
次に、帯電器１０５が感光体１０１の表面を一様に−７００Ｖ  程度に帯電させる。そして、継ぎ目センサ１１５が感光体１０１の継ぎ目を検知してから、感光体１０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体１０１にＬＳＵ１０６からマゼンタの画像信号に対応したレーザビームの露光光線１１４が照射され、感光体１０１は露光光線１１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
【００６４】
一方、感光体１０１には所定のタイミングでマゼンタ現像器１０９が当接される。マゼンタ現像器１０９内のマゼンタトナーは負の電荷が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）にのみマゼンタトナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。マゼンタ現像器１０９  により感光体１０１の表面に形成されたマゼンタトナー像は、中間転写体１１７上にブラックトナー像、シアントナー像と重ねて転写される。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手段１１２により除去され、さらに除電器１１３によって感光体１０１上の電荷が除去される。
【００６５】
さらに、帯電器１０５が感光体１０１の表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。そして、継ぎ目センサ１１５が感光体１０１の継ぎ目を検知してから、感光体１０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体１０１にＬＳＵ１０６からイエローの画像信号に対応したレーザビームの露光光線１１４  が照射され、感光体１０１は露光光線１１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
【００６６】
一方、感光体１０１には所定のタイミングでイエロー現像器１１０が当接される。イエロー現像器１１０内のイエロートナーは負の電荷が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）にのみイエロートナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。イエロー現像器１１０により感光体１０１の表面に形成されたイエロートナー像は中間転写体１１７上にブラックトナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像と重ねて転写され、中間転写体１１７上にフルカラー画像が形成される。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手段１１２により除去され、さらに除電器１１３によって感光体１０１上の電荷が除去される。
【００６７】
中間転写体１７上に形成されたフルカラー画像は、これまで中間転写体１１７から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程度の高電圧が電源装置（図示せず）から印加されることで、記録紙カセット１２０から用紙搬送路１２２に沿って搬送されてきた記録紙１１９へ転写器１２５により一括して転写される。
【００６８】
また、分離器１２６には記録紙１１９を引き付ける静電力が働くように電圧が電源装置から印加され、記録紙１１９が中間転写体１１７から剥離される。続いて、記録紙１１９は、定着器１２７に送られ、ここでヒートローラ１２８と加圧ローラ１２９とによる挟持圧、ヒートローラ１２８の熱によってフルカラー画像が定着されて排紙ローラ１３０により排紙トレイ１３１へ排出される。
【００６９】
また、転写ユニット１２３により記録紙１１９上に転写されなかった中間転写体１１７上の残留トナーは中間転写体クリーニング手段１１８により除去される。中間転写体クリーニング手段１１８は、フルカラー画像が得られるまで中間転写体１１７から離間した位置にあり、フルカラー画像が記録紙１１９に転写された後に中間転写体１１７に接触して中間転写体１１７上の残留トナーを除去する。以上の一連の動作によって１枚分のフルカラー画像形成が終了する。
【００７０】
このようなカラー複写機においては、像担持体１０１、１１７の回転精度が最終画像の品質に大きく影響し、特に個体間ばらつきの無い高精度な像担持体１０１、１１７の駆動制御が望まれる。
【００７１】
そこで、この第３の実施形態では、感光体ベルト１０１の駆動制御が上記第１の実施形態の回転体駆動制御装置により行われ、かつ、転写ドラム１１７の駆動制御が上記第１の実施形態の回転体駆動制御装置により行われる。
この第３の実施形態によれば、像担持体１０１、１１７の駆動制御を上記第１の実施形態の回転体駆動制御装置によりそれぞれ行うので、個体間のばらつきがあっても必要性能が発揮できる高精度な像担持体駆動制御を行うことができ、常に高品質な画像を得ることができる。
図９は本発明の第４の実施形態を示す。この第４の実施形態は、画像読取装置の一形態である。
図９に示す画像読取装置において、９０１は読み取られる原稿、９０２は原稿９０１が載置される原稿台、９０３は原稿９０１に光を照射する原稿照明系、９０４は反射光の光軸、９０５は読取り用の素子で例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）が用いられる。９０６は結像レンズ、９０７は全反射ミラーを示している。
【００７２】
また、９０８は、これらＣＣＤ９０５、レンズ９０６、ミラー９０７等からなる光電変換ユニット、９０９、９１０は副走査駆動用のプーリー、９１１はワイヤ、９１４は駆動用の電動機、９１２はイメージスキャナのハウジングを示している。原稿を読み取るための光電変換ユニット９０８は、ハウジング９１２に固定された電動機９１４により、ワイヤ９１１とプーリー９０９、９１０など電動機９１４の駆動力を伝達する手段を介して副走査方向に駆動されて原稿９０１を走査する。
【００７３】
このとき、蛍光灯などの読取り用照明系９０３で、原稿台９０２上の原稿９０１が照明され、その反射光束（光軸を９０４で示す）が複数のミラー９０７で折り返され、結像レンズ９０６を介してＣＣＤ９０５などのイメージセンサの受光部に結像される。そして、この光電変換ユニット９０８により、原稿９０１の全面が走査されることにより、原稿全体が読み取られる。また、読取り開始位置を示すセンサ９１３は原稿９０１の端部の下部に設置され、光電変換ユニット９０８は、ホームポジションＡから読取り開始位置Ｂの間で立上り等速の定常状態になるように設計されていてＡ点に達した後に原稿の読み取りが開始される。ここに、駆動用のモータ９１４と、ワイヤ９１１、プーリ９０９、９１０など電動機９１４の駆動力を伝達する動力伝達系は、走行体としての光電変換ユニット９０８を駆動する走行体駆動装置を構成している。
【００７４】
そこで、この第４の実施形態では、走行体駆動装置におけるモータ９１４の駆動制御が上記第１の実施形態の回転体駆動制御装置により行われる。エンコーダ１５０７はプーリー９０９の駆動軸などの角変位を検出すればよい。
この第４の実施例によれば、走行体駆動装置のモータ駆動制御を上記第１の実施形態の回転体駆動制御装置により行うので、経時的にまた個体間によらず画像読取装置の走行体の駆動制御の精度が向上して高精度な走行体駆動制御を行うことができ、高品質な読み取り画像を得ることができる。
【００７５】
図１０は、上記各実施形態における回転体駆動制御方法を実行するのに使用するコンピュータの一例であるパーソナルコンピュータを示す。
本発明の第５の実施形態としてのフロッピーディスク２００３（記録媒体）は、上記パーソナルコンピュータ２０００に、上記各実施形態における上記図６のフィードバックコントローラの設計を含む回転体駆動制御方法（図３で示した制御演算）を実行させるためのプログラムが格納され、フロッピーディスクドライブ装置２００２にセットされて読み出される。パーソナルコンピュータ２０００は、このフロッピーディスク２００３に格納されているプログラムを実行することにより、上記各実施形態における回転体駆動制御を実行する。かかるプログラムは、具体的には、コンピュータ２０００によって回転体１５０５動するための制御プログラム、コンピュータ２０００によって上記第２、３の実施形態の画像形成装置の感光体駆動装置を制御するための制御プログラム、コンピュータ２０００によって上記第２、３の実施形態の画像形成装置の転写ドラム駆動装置を制御するための制御プログラム，コンピュータ２０００によって上記第４の実施形態の画像読み取り装置の走行体駆動装置を制御するための制御プログラム等である。
【００７６】
この第５の実施形態によれば、動力伝達系の誤差に起因する変動をも正確に制御することができ、かつ、ロバスト制御性能を満足することができ、変動があっても安定であり、制御性能を満足することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、動力伝達系の誤差に起因する変動をも正確に制御することができ、かつ、ロバスト制御性能を満足することができ、変動があっても安定であり、制御性能を満足することができる回転体駆動制御方法及び記録媒体を提供することができる。さらに、個体間のばらつきがあっても必要性能を発揮できる高精度な回転体駆動制御系を構築することができ、常に高品質な画像を得ることができる画像形成装置及び画像読み取り装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における回転体、動力伝達系及び回転駆動源を示す斜視図である。
【図２】同第１の実施形態における回転体駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】同第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】同第１の実施形態におけるモータ軸入力トルクから回転体の角変位までの伝達関数を説明するための周波数特性図である。
【図５】同第１の実施形態における制御性能の周波数重みＷｐｅｒｆの決定を示す図である。
【図６】同第１の実施形態におけるロバスト制御性能を満足するフィードバックコントローラの設計を行う一般化プラントを示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態を示す概略図である。
【図９】本発明の第４の実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明を適用したパーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【符号の説明】
１      マイクロコンピュータ
５      指令発生装置
６      直流電動機駆動用のインターフェイス
７      モータ駆動装置
８      検出用インターフェース装置
１５０１      モータ
１５０５      回転体
１５０７      エンコーダ
２００１      電流検出装置
２００２      Ａ／Ｄ変換装置
【図１】
2004222345.tif 000005
【図２】
2004222345.tif 000006
【図３】
2004222345.tif 000007
【図４】
2004222345.tif 000008
【図５】
2004222345.tif 000009
【図６】
2004222345.tif 000010
【図７】
2004222345.tif 000011
【図８】
2004222345.tif 000012
【図９】
2004222345.tif 000013
【図１０】
2004222345.tif 000014