(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルトの回転移動に伴って連れ回り回転する従動支持回転体と、
前記連れ周り回転する前記従動支持回転体の角変位を検出する第１の角変位検出手段と、
前記ベルトに駆動力を伝達する駆動支持回転体と、
前記駆動支持回転体の角変位を検出する第２の角変位検出手段と、
を備え、前記ベルトの回転制御を行うベルト駆動制御装置において、
前記ベルトの位置に対する当該ベルトの速度特性として、前記従動支持回転体の回転角速度から前記駆動支持回転体の回転角速度を差し引いた値を回転変動情報として算出する処理を行い、当該回転変動情報を用いて当該ベルトの周方向におけるベルト実効駆動半径の変動により生じる当該ベルトの移動速度変動が小さくなるように駆動する制御手段と、
前記回転変動情報と当該回転変動情報の取得に要した期間分の予め測定しておいた前記ベルトの移動速度変動情報との信号を比較して類似度を評価するための相互相関関数として、当該ベルトの位相をτ、当該回転変動情報を示す信号をｈ（ｔ）、当該移動速度変動情報を示す信号をｘ（ｔ）、評価結果をｚ（τ）とした場合、ｚ（τ）＝∫ｈ（ｔ）ｘ（τ＋ｔ）ｄｔ（但し、積分範囲を−∞から＋∞とする）なる関係式を用いて当該ｘ（ｔ）の位相をずらしながら評価し、当該ｚ（τ）が最大になる当該τの値を実際の当該ベルトの当該位相とする評価手段と、
前記評価手段の評価結果に基づいて前記ベルトの前記移動速度変動情報に対応する当該ベルトの前記位相を補正して前記制御手段による当該ベルトの駆動に供する補正手段と、
を備えた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記載のベルト駆動制御装置において、
前記ベルトの一周分以上のベルト回転速度の変動に関する前記回転速度変動情報を記憶する記憶手段を備えた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記載のベルト駆動制御装置において、
前記補正手段は、前記回転速度変動情報と新たに算出された回転速度変動情報との誤差がある許容範囲を超えた時点で前記位相の補正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３記載のベルト駆動制御装置において、
前記許容範囲は、前記従動支持回転体及び前記駆動支持回転体の径と前記ベルトの周長とから予測される結果に基づいて設定されることを特徴とするベルト駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項記載のベルト駆動制御装置を備えた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、及び、このベルト装置を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を複合して有するデジタル複合機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として例えば特許文献１ないし３に記載された発明が公知である。このうち、特許文献１には、ベルト移動速度に影響を及ぼすピッチ線距離（ＰＬＤ）を高い精度で特定し、高精度なベルト駆動を実現するため、ベルトが掛け渡された互いに径が異なる２つの支持ローラの回転情報に基づいて位相の異なる２つの回転変動情報から一方の値を算出する処理を行い、その処理結果を用いて駆動制御を行う。これらの支持ローラは、これらの間のベルト移動経路長とベルト全周長との比が２Ｎｂ＋１（Ｎｂは自然数）となるように配置する。上記処理では、２つの回転変動情報に対し、これらの支持ローラ間におけるベルト移動時間である遅延時間と所定のゲインとを与えた１個目から（２Ｎｂ＋１）個目までの各情報を加算する。第ｎ個目の情報のゲインとして第１個目の情報のゲインＧを（ｎ−１）乗じたものを用い、第ｎ個目の情報の遅延時間としてベルト通過時間を（ｎ−１）倍したものを用いることを特徴とする発明が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ベルト厚み変動により発生するエンドレスベルトの回動速度変動の安定化を簡易な構成で確実に行えるようにするため、目標角変位生成部は、予め計測した転写搬送ベルトの厚み変動で生じる検出角変位誤差を不揮発生メモリに保持しておき、マークセンサによるマーク検出タイミングで不揮発生メモリから検出角変位誤差値を読み出し、それをベルト１周の周波数で補正した値を目標角変位に加算して新たな目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とし、制御コントローラ部は、目標角変位生成部からの目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とエンコーダからの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差ｅ（ｎ）をとり、その差ｅ（ｎ）を比例増幅して補正量（ｒａｄ）Ｈｚとし、それを一定の定常駆動パルス周波数（Ｒｅｆｐｃ）Ｈｚに加算して駆動パルス周波数ｆ（ｎ）を決定することを特徴とする発明が記載されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、ベルト厚の変動に起因して搬送速度が変動しても、良好なフィードバック制御を、安定に行うことができるようにするため、エンドレスベルトの基準位置となるベルトマークと、これを検出するための検出手段と、エンドレスベルトの厚み変動で発生するエンコーダの検出角変位誤差を検出する手段と、得られたエンコーダの検出角変位誤差に基づいてベルトマークでの位相と最大振幅を算出する第一の手段と、算出結果を格納する不揮発性メモリと、この不揮発性メモリに格納されている位相値に基づいてエンコーダの検出角変位誤差が最小となるベルトの位置を算出する手段とを有し、駆動手段の停止命令が発生したときに、エンコーダの検出角変位誤差が最小となるベルトの位置が、複数のローラのうちエンドレスベルトに対して最も張力が掛かるローラの位置で停止するように制御することを特徴とする発明が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−１４７７３５号公報
【特許文献２】特開２００７−１３２９９２号公報
【特許文献３】特開２００７−００３５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ベルト駆動制御装置に於ける既知の問題点として、駆動ローラ、従動ローラ、及びそれに巻き付くベルトが、外気温の変化（定着熱によるもの含む）によって熱膨張・収縮してしまうことや経時変化によって、ベルト実効駆動半径が変わって行くため、ベルトの移動速度変動情報が随時変わってしまうという問題がある。この問題に対処するために、前記特許文献記載の発明では、ベルトを駆動させながらベルトの移動速度変動情報を算出し、上記ベルトの移動速度変動情報を所定のタイミングで更新している。
【０００６】
しかし、ベルトの移動速度変動情報ｖは、ｓｉｎ波によって表現され、時間ｔ、振幅Ａ、角速度ｗ、位相ｂの関数で、
ｖ（ｔ）＝Ａｓｉｎ（ｗｔ＋ｂ）    ・・・（１）
で表される。振幅Ａはベルト１周分の厚み偏差によって決定され、位相ｂはベルトを駆動開始したときのベルト位相にあたる。振幅Ａと位相ｂを合わせて厚みプロファイルと称し、この厚みプロファイルが判明すればベルトの移動速度変動情報が得られるということになる。振幅Ａの経時変化はベルトが経時変化が小さければ小さく収まる。しかし、位相ｂに関してはベルトを駆動し、停止した位置で次回駆動時のベルト位相が変化してしまうために、ベルトの移動速度変動情報はベルト位相ｂの変化を完全に把握していなければ、適当である移動速度変動情報は得られない。
【０００７】
このベルト移動速度変動情報ｖは振幅Ａがベルト１周分の厚み偏差によって決定されることから、前記各特許文献記載の発明では、新たにベルトの移動速度変動情報を算出するために、最低限ベルトを１周以上回す必要がある。このベルトを１周以上回さなければいけないという制約に対応するために、作像系ユニット全体の制御方法が複雑になり、あるいはベルトの走行距離増大による作像系ユニット寿命の低下が発生するという問題が新たに発生する。
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、１周以上ベルトを回転させなくともベルト移動速度変動情報を算出し、その変動を補正してベルトを駆動することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明のベルト駆動制御装置の基本構成は、無端状のベルトの回転移動に伴って連れ回り回転する従動支持回転体と、前記連れ周り回転する前記従動支持回転体の角変位を検出する第１の角変位検出手段と、前記ベルトに駆動力を伝達する駆動支持回転体と、前記駆動支持回転体の角変位を検出する第２の角変位検出手段と、を備え、前記ベルトの回転制御を行うベルト駆動制御装置において、前記ベルトの位置に対する当該ベルトの速度特性として、前記従動支持回転体の回転角速度から前記駆動支持回転体の回転角速度を差し引いた値を回転変動情報として算出する処理を行い、当該回転変動情報を用いて当該ベルトの周方向におけるベルト実効駆動半径の変動により生じる当該ベルトの移動速度変動が小さくなるように駆動する制御手段と、前記回転変動情報と当該回転変動情報の取得に要した期間分の予め測定しておいた前記ベルトの移動速度変動情報との信号を比較して類似度を評価するための相互相関関数として、当該ベルトの位相をτ、当該回転変動情報を示す信号をｈ（ｔ）、当該移動速度変動情報を示す信号をｘ（ｔ）、評価結果をｚ（τ）とした場合、ｚ（τ）＝∫ｈ（ｔ）ｘ（τ＋ｔ）ｄｔ（但し、積分範囲を−∞から＋∞とする）なる関係式を用いて当該ｘ（ｔ）の位相をずらしながら評価し、当該ｚ（τ）が最大になる当該τの値を実際の当該ベルトの当該位相とする評価手段と、前記評価手段の評価結果に基づいて前記ベルトの前記移動速度変動情報に対応する当該ベルトの前記位相を補正して前記制御手段による当該ベルトの駆動に供する補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
なお、後述の実施形態では、無端状のベルトは中間転写ベルト１０に、従動回転支持体は従動ローラ１４に、第１の角変位検出手段はエンコーダ５００、エンコーダパルス、及びパルスカウンタ６０３ａに、駆動支持回転体は駆動ローラ１５に、第２の角変位検出手段はモータＦＧパルス及びパルスカウンタ６０３ｂに、制御手段はＣＰＵ５０１に、評価手段は振幅・位相値演算部６１０に、補正手段は補正値演算部６１３及びＣＰＵ５０１に、記憶手段はメモリ６１３ａ，６１３ｂにそれぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従動支持回転体の回転角速度から駆動支持回転体の回転角速度を差し引いた値の回転速度変動情報とこの回転変動情報の取得に要した期間分のベルトの移動速度変動情報との類似性を比較して評価することにより、ベルトを一周分回さなくてもベルトの位相を取得して回転速度変動を補正し、ベルトを駆動制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置としてのタンデム式デジタルカラー複写機の一例を示す概略構成図である。
【００１９】
図１において、符号１００はデジタルカラー複写機本体であり、符号１５０はそれを載せる給紙テーブルであり、符号２００はデジタルカラー複写機本体１００上に取り付けるスキャナであり、符号２５０はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（Ａｕｔｏ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ ： ＡＤＦ）である。このデジタルカラー複写機は、タンデム式で中間転写（間接転写）方式を採用する電子写真複写機である。
【００２０】
デジタルカラー複写機本体１００には、その内部に、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駆動ローラ１５、第１従動ローラ１４，第２従動ローラ１６に掛け渡されており、図中時計回り方向に回転移動する。これら３つの駆動ローラ及び従動ローラのうち、第２従動ローラ１６の図中左側には画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１９が設けられている。
【００２１】
また、駆動ローラ１５と第１従動ローラ１４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）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成部１８がタンデム方式によって配置されたタンデム式画像形成部２０が設置されており、この上方には、潜像形成手段としての露光装置２１が設けられている。
【００２２】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム式画像形成部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２従動ローラ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転写紙に転写する。
【００２３】
また、この２次転写装置２２の図中左方には、転写紙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、画像転写後の転写紙をこの定着装置２５へと搬送する転写紙搬送機能も備わっているが、２次転写装置２２として転写ローラや非接触型のチャージャを配置しても良く、そのような場合は、この転写紙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及び定着装置２５の下に、上述したタンデム式画像形成部２０と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転する転写紙反転装置２８も設けられている。
【００２４】
上記デジタルカラー複写機を用いてコピー動作を行うときは、原稿自動搬送装置２５０の原稿台３０上に原稿をセットする。又は、原稿自動搬送装置２５０を開いてスキャナ２００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２５０を閉じて押さえる。その後、デジタルカラー複写機の操作パネル等に備えつけられた不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置２５０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２００を駆動する。次いで、第１走行体３３及び第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を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００２５】
この原稿読み取り動作に並行して、駆動源である駆動モータ１７で駆動ローラ１５を回転駆動させる（図２参照）。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に回転移動するとともに、この回転移動に伴って残りの第１従動ローラ１４，及び第２従動ローラ１６が連れ回り回転する。これとあわせて個々の画像形成部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（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色別情報を用いてそれぞれ露光現像して、顕像化された単色のトナー画像を形成する。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。
【００２６】
このような画像形成に並行して、給紙テーブル１５０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つから転写紙を繰り出し、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４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。又は、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写紙を繰り出し、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との間に転写紙を送り込み、２次転写装置２２で転写して転写紙上にカラー画像を転写する。
【００２７】
画像転写後の転写紙は、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、切替え爪５５で切替えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。又は、切替え爪５５で切替えて転写紙反転装置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。
【００２８】
なお、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１９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、タンデム式画像形成部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、転写紙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。
【００２９】
このタンデム式デジタルカラー複写機を用いて、ブラック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の駆動を一時的に止めておき、ブラック用の感光体ドラム４０Ｋのみを中間転写ベルト１０に接触させて画像の形成と転写を行う。
【００３０】
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。
【００３１】
本実施形態のタンデム式デジタルカラー複写機では、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、ベルトの厚みのばらつきにより、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ずれてしまい、感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上の各トナー画像の先端位置が中間転写ベルト１０上でずれて、色ずれが発生する。
【００３２】
色ずれに関しては、ベルト移動速度が相対的に速いときに中間転写ベルト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回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ときに中間転写ベルト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回方向に縮小された形状となる。この場合、最終的に転写紙上に形成された画像には、そのベルト周回方向に対応する方向に周期的な画像濃度の変化（一般的にはバンディングと呼ばれる現象）が現れる。
【００３３】
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及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も同様である。
【００３４】
図２に中間転写ベルト１０の主要部品の構成図を示す。駆動ローラ１５は転写駆動モータＭの駆動ギアＮ（減速歯車Ｎａ，Ｎｂ）と接続していて、転写駆動モータＭを回転駆動することで転写駆動モータＭの駆動速度に比例して回転される。駆動ローラ１５が回転することによって中間転写ベルト１０が駆動され、中間転写ベルト１０が駆動されることによって第１従動ローラ１４が回転する。本実施形態では第１従動ローラ１４の軸上に図示しないエンコーダ（例えばロータリエンコーダ等）を配置していて、第１従動ローラ１４の回転速度をエンコーダで検出し、検出された値を以下詳細に示す演算を行うことによって転写駆動モータ１７の速度制御を行っている。
【００３５】
本実施形態では、駆動ローラ１５の目標回転速度を予め設定し、当該目標回転速度に対し実際のエンコーダの回転検出速度が同一となるようにＰＬＬ制御を行っているが、このＰＬＬ制御を行うにあたり、検出速度変動に対する制御の追従性を向上させるために、制御ゲインをかけている。このような制御を行うことで、中間転写ベルト１０の速度変動を最小限とし、色ずれの発生を抑制している。但し、エンコーダを用いたＰＬＬ制御では、前述したように制御ゲインをかけて、転写駆動モータ１７の駆動速度を制御するため、ベルト厚み変動によって検出誤差が発生すると、誤差を増幅して転写駆動モータ１７を駆動してしまう現象が発生する。そのためベルト厚みの変動によって中間転写ベルト１０の速度変動が発生し、色ずれが発生する。
【００３６】
上記現象の詳細を、図３を用いて説明する。図３は速度変動の発生の理由を説明するための図である。
【００３７】
ベルト搬送速度Ｖは、ベルト厚みの中央部で搬送速度が決定すると仮定すると、駆動ローラ半径をＲ、ベルト厚みをＢ、駆動ローラの角速度をωとしたときに、
Ｖ＝（Ｒ＋Ｂ／２）×ω    ・・・（２）
で表される。そこで、図２に記載の転写駆動モータ１７を一定速度で駆動したときに、中間転写ベルト１０が理想的に速度変動なく搬送されていても、中間転写ベルト１０の厚い部分が第１従動ローラ１４に巻き付いていると、中間転写ベルト１０の従動実効半径が増加して、一定時間あたりの従動ローラの回転角速度は低下する。これは、ベルト搬送速度の低下として検出される。一方、中間転写ベルト１０の薄い部分が第１従動ローラ１４に巻き付いていると、中間転写ベルト１０の従動実効半径が減少して、一定時間あたりの従動ローラの回転角速度は上昇する。これは、ベルト搬送速度の上昇として検出される。
【００３８】
以下、駆動ローラ１５の回転角速度を変動させて、中間転写ベルト１０の速度を一定とした場合について図４を用いて説明する。図４はベルト位置とベルト速度との関係を示す速度線図である。  
図４において、
Ａ：駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転させた場合のベルト搬送速度
Ｂ：ベルト速度が一定と仮定した場合の駆動ローラ１５における回転角速度（波形Ａとπだけ位相がずれた波形）  
Ｃ：駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転させた場合の第１従動ローラ１４の回転角速度
Ｂ’：中間転写ベルト１０を一定の搬送速度で回転させたときの第１従動ローラ１４の回転角速度
Ｅｊ：第１従動ローラ１４におけるベルトの実効厚み変動
Ｅｄ：駆動ローラ１５におけるベルトの実効厚み変動
である。
【００３９】
図４からわかるように、駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転した場合の第１従動ローラ１４の回転角速度である波形Ｃは、駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転した場合のベルト搬送速度の波形Ａと、中間転写ベルト１０を一定の搬送速度で回転したときの第１従動ローラ１４の回転角速度の波形Ｂ’とを重畳したものである。
【００４０】
またベルト速度が一定と仮定した場合の駆動ローラ１５における回転角速度Ｂは、波形Ａとπだけ位相がずれた波形となる。このときの第１従動ローラ１４における回転角速度は、図４に示す波形Ｂ’となり、駆動ローラ１５における回転角速度（波形Ａとπずれた波形）と第１従動ローラ１４における回転角速度（波形Ｂ’）との差分は、波形Ｃ（駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転させた場合の第１従動ローラ１４の回転角速度）となる。
【００４１】
上記の説明では、ベルト速度が一定と仮定した場合について説明したが、駆動ローラ１５における回転角速度Ｂから第１従動ローラ１４における回転角速度Ｂ'を差し引けば、波形Ｃ（駆動ローラ１５を一定の回転角速度で回転させた場合の第１従動ローラ１４の回転角速度）が得られる。つまり、駆動ローラ１５の回転角速度Ｂが変動していても、従動ローラ１４の回転角速度Ｃから駆動ローラ１５の回転角速度Ｂを差し引くことによって、駆動ローラ１５を一定に回転させたときと同様に中間転写ベルト１０のベルト厚み変動に起因した変動成分を得ることができる。ここで、回転角速度の変動を、以降回転角変位と呼ぶ。
【００４２】
上記のように従動ローラ軸の回転角変位及び駆動ローラ軸の回転角変位を計測したデータから、ベルト厚み変動による第１従動ローラ１４の回転角変位を算出する。そして、この算出データから、ベルトが一定搬送速度となる従動ローラの制御目標値を設定し、この目標値と従動ローラ側に設けられたエンコーダの出力値と比較して駆動制御する。
【００４３】
これはμm単位の実際の中間転写ベルト１０の厚みを計測してそれを制御パラメータとするのではなく、ベルト厚みの影響でエンコーダに発生するrad（ラジアン）単位の検出回転角速度の誤差を制御パラメータとしている。前記のように駆動ローラ１５とエンコーダの出力結果から制御パラメータを生成するので、実機でも制御パラメータを生成することが可能であり、ベルト厚みを計測するための計測装置を必要とせず、非常に安価な構成で実現することが可能となる。
【００４４】
なお実際のエンコーダの出力結果には、ベルト厚みによる検出回転角速度の誤差だけではなく、駆動ローラ１５及びその他の構成要素の変動・回転偏芯成分が重畳して出力される。そのためその中から第１従動ローラ１４の影響成分のみを抽出する処理が行われ、抽出した結果を検出回転角速度の誤差の制御パラメータとしている。
【００４５】
図５は、本実施形態における転写駆動モータ１７の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。この制御系は、エンコーダ５００の出力信号に基づいて転写駆動モータ１７の駆動パルスをデジタル制御する制御系である。この制御系は、ＣＰＵ５０１、ＲＡＭ５０２、ＲＯＭ５０３、Ｉ／Ｏ制御部５０４、転写駆動モータＩ／Ｆ部５０６、ドライバ５０７、検出Ｉ／Ｏ部５０８から構成されている。
【００４６】
上記ＣＰＵ５０１は外部装置５１０から入力される画像データの受信及び制御コマンドの送受信制御をはじめ、本画像形成装置全体の制御を行っている。
【００４７】
またワーク用として用いるＲＡＭ５０１及びプログラムを記憶するＲＯＭ５０３、Ｉ／Ｏ制御部５０４は、バス５０９を介して相互に接続され、ＣＰＵ５０１からの指示によりデータのリード／ライト処理及び各負荷５０５を駆動するモータ、クラッチ、ソレノイド、センサなど各種の動作を実行する。
【００４８】
転写駆動モータＩ／Ｆ５０６は、ＣＰＵ５０１からの駆動指令により、ドライバ５０７に対して駆動パルス信号の駆動周波数を指令する指令信号を出力する。この周波数に応じてドライバ５０７によりＰＬＬ制御が行われ、転写駆動モータ１７が回転駆動される。
【００４９】
エンコーダ５００の出力及び転写駆動モータ１７のＦＧ信号は、検出Ｉ／Ｏ部５０８に入力される。検出Ｉ／Ｏ部５０８は、エンコーダ５００及び転写駆動モータ１７のＦＧの出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。またこの検出Ｉ／Ｏ部５０８では、出力パルスを計数するカウンタを備えている。そして、このカウンタのカウントした数値は、バス５０９を介してＣＰＵ５０１に送られる。
【００５０】
上記転写駆動モータＩ／Ｆ５０６は、上記ＣＰＵ５０１から送られてきた駆動周波数の指令信号に基づいて、パルス状の制御信号を生成する。上記ドライバ５０７は、ＰＬＬ制御用ＩＣ及びパワー半導体素子（例えばトランジスタ）等で構成されている。このドライバ５０７は、上記転写駆動モータＩ／Ｆ５０６から出力されたパルス状の制御信号とエンコーダ５００から出力される第１従動ローラ１４の回転情報に基づいて、第１従動ローラ１４の回転角速度が制御信号と速度及び位相が同一となるようにＰＬＬ制御が行われる。さらに、ＰＬＬ制御によって生成されたパルス周波数に応じて転写駆動モータ１７に位相信号を印加する。この結果、第１従動ローラ１４は、ＣＰＵ５０１から出力される所定の駆動周波数で駆動制御される。これにより、エンコーダ５００を構成する不図示のディスクの回転角速度が目標回転角速度に従うように追従制御され、第１従動ローラ１４が所定の回転角速度で等角速度回転する。前出の不図示のディスク回転角速度は、エンコーダ５００と検出Ｉ／Ｏ部５０８により検出後ＣＰＵ５０１に取り込まれ、以降、制御が繰り返される。
【００５１】
また、ＲＡＭ５０２はＲＯＭ５０３に記憶されているプログラムを実行する際のワークエリアとして使用される機能の他に、前述したようにエンコーダ５００と転写駆動モータ１７のＦＧ信号の差分値からノイズ成分を除去するためのローパスフィルタ用のデータ記憶エリア、及び間引いたデータを記憶するエリア、さらに補正値を記憶するエリアとして使用される。このＲＡＭ５０２は揮発性メモリのため、振幅・位相値など次のベルト起動で使用するパラメータに関しては、図示しないＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable PROM）などの不揮発性メモリに記憶しておき、電源オン時もしくは転写駆動モータ起動時にsin関数もしくは近似式を用いて、ベルト一周期分のデータをＲＡＭ５０２上に展開する。
【００５２】
実際のベルト厚みのプロファイルは、その製造工程に左右される要素が大きいが、ほとんどの場合、正弦波状となっていて、特にベルト１周分全ての検出回転角速度の誤差データを持っておく必要もなく、計測時に基準位置からの位相と振幅を算出し、このデータからベルト厚みによる検出回転角速度の誤差データを算出しても十分同等のデータとして扱えることがわかっている。そのため、制御周期毎の誤差データを不揮発性メモリに記憶しておく必要がなく、上記振幅・位相のパラメータのみで誤差データを生成するため、揮発性メモリのみのエリアだけ用意すれば制御可能となる。なお、誤差データの生成に関しても、電源オン時もしくは転写駆動モータ起動時に生成される。
【００５３】
図６は、本発明の実施形態に係る駆動制御を実施するためのベルト駆動制御装置のブロック図である。以下、本実施形態のベルト駆動制御装置を上記に適用した場合について説明する。
【００５４】
図６において、転写駆動モータ１７の回転角速度とエンコーダ５００の検出回転角速度は、図６に示す制御部６００に入力される。なお、本実施形態では転写駆動モータとしてＤＣブラシレスモータを使用しており、転写駆動モータ１７の回転角速度は、モータにおけるロータの回転速度を検出しているＦＧ信号を用いているが、ＦＧ信号には限らず転写駆動モータ軸上に取り付けられたエンコーダなどを使用しても良い。
【００５５】
この制御部６００は、転写駆動モータ１７の回転角速度とエンコーダ５００の検出回転角速度のパルス数をパルスカウンタ６０３ａ、６０３ｂにてそれぞれカウントするパルスカウント部（パルスカウンタ６０３）、転写駆動モータ１７のＦＧ信号のカウントをエンコーダ５００のカウントに換算する定数６０４、各々のパルスカウント値の差を算出する減算部６０５、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ６０６、ローパスフィルタからの減算結果を、ベルトの奇数周回数、偶数周回数に対応したダウンサンプリング用の各メモリ６０８ａ、６０８ｂのいずれかに交互に記憶させる制御を行うサンプリングデータ記憶制御部６０７、パルスカウント部６０３からサンプリングデータ記憶制御部６０７までを一単位とするフィルタ部６０１、ローパスフィルタ後の減算結果をダウンサンプリング処理し、ベルト１周分のダウンサンプリング結果を６０８ａ、６０８ｂのそれぞれのメモリに１次記憶するダウンサンプリング処理部（ダウンサンプリング）６０８、ダウンサンプリング結果が記憶されている２つのメモリ６０８ａ、６０８ｂから、いずれか一方のデータの読み出しを制御するサンプリングデータ読出制御部６０９、ベルト１周分のダウンサンプリング結果から、ベルト厚み変動成分を抽出する振幅・位相値演算部６１０、振幅・位相値に補正計数を与える補正計数演算部６１１、演算された振幅・位相値を補正値としてベルトの奇数周回数、偶数周回数に対応した各メモリ６１３ａ、６１３ｂのいずれかに記憶するために制御する補正値記憶制御部６１２、算出された振幅・位相値から補正値を算出してテーブル展開する補正値演算部６１３、補正値演算により記憶された補正値を、ベルトの周回数に応じて割り振られたメモリ６１３ａ、６１３ｂから交互に読み出す制御を行う補正値読出制御部６１４、振幅・位相値演算部６１０から補正値読出制御部６１４までを一単位とする制御値生成部６０２、補正値演算部６１３から読み出された補正値に参照パルスを与える参照パルス供給部６１５、転写駆動モータ１７に与えるパルス信号を生成するパルス生成部６１６（パルス発生器）から構成されている。
【００５６】
なお符号６１２は外部メモリ、符号６２０は操作部であり、ＣＰＵ５０１によって制御される。
【００５７】
以下各処理についての処理概要を説明する。
【００５８】
まず、フィルタ部６０１の内部構成において、パルスカウント部６０３は、転写駆動モータ１７の回転角速度とエンコーダ５００の検出回転角速度のパルス数をそれぞれカウントする処理を行う。パルスのカウントはハードウェア的にパルスのエッジを検出し、エッジの入力回数を計測する。このとき転写駆動モータ１７のＦＧとエンコーダ５００の分解能が異なるため、分解能を合わせるための定数６０４（K1）を乗算する。その後各々のカウント結果から差分値の算出を行う。本実施形態では制御部６００の内部で４msのタイマ６１７を有しており、４msタイマのタイミングで各パルスカウンタ値を参照している。差分した結果は、４ms周期でローパスフィルタ部６０６のメモリに差分値として記憶される。
【００５９】
なお、差分値を算出するタイミングは本実施形態では４msとしているが、高速サンプリングが可能であれば、量子誤差が少なくなるため、これに限ったものではない。これは、転写駆動モータ１７のＦＧ及びエンコーダ５００の分解能とベルト回転速度から決定されるパルスの発生周期と、内部メモリの確保可能な容量で決定される。
【００６０】
前出の転写駆動モータ１７のＦＧとエンコーダ５００の各々の出力には、ローラ回転周期変動、駆動ギア周期変動、ベルト厚み変動によるベルト周期変動成分が含まれているため、ローパスフィルタ部６０６では、４ms毎にサンプリングした差分値から移動平均処理によりベルト厚み以外の周期変動成分の除去を行う。本実施形態ではベルト周期成分に比較的近い駆動ローラ１５の周期変動成分を除去するために、駆動ローラ１５の２周分の差分値を記憶可能なメモリ（不図示）を用意して移動平均処理を行っている。これは後述する振幅・位相値を算出する際に、ベルトの周期変動に近い変動成分が重畳していると演算誤差が発生するため、事前に除去する処理を行っているものである。
【００６１】
移動平均処理後のデータは、中間転写ベルト１０の１周分のデータを４０ms毎にダウンサンプリングしてダウンサンプリング処理部６０８に設けられた２つのメモリ６０８ａ、６０８ｂに１次記憶する。本実施形態では、ダウンサンプリング処理部６０８において中間転写ベルト１０の奇数周回と偶数周回の各々１周回分ずつを記憶可能なメモリを２個用意し、ベルトの周回数に応じてそれらに対する書込み、読み出し動作を交互に選択する。
【００６２】
データのサンプリング周期に関して、移動平均処理では量子化誤差を少なくするため４msでの比較的早い周期でのサンプリングを行ったが、振幅・位相値演算部６１０ではベルト１周回分の振幅・位相値の算出を行う用途のため、他の変動成分が重畳していないデータであればそれほど多くのデータ数は必要ない。そのため本実施形態では移動平均処理したデータをさらに４０ms周期で間引いてメモリに記憶する処理を行っている。
【００６３】
また、ダウンサンプリング領域に、中間転写ベルト１０のそれぞれ１周回分ずつを記憶するメモリを持たせてある。これは後述する振幅・位相値演算部６１０で、最大振幅値と位相値を算出する際にソフトウェアによって演算を行う場合、演算処理に時間がかってしまう。そのためベルト１周分のデータを取得した後に次の周回で振幅・位相値演算を行い、この演算で得られた結果をもとに補正値を作成し、その次の周回に補正処理を行う理由からである。
【００６４】
制御値生成部６０２の振幅・位相値演算部６１０では、位相値を算出するために中間転写ベルト１０の基準となる位置管理が必要となる。そのためベルト上に基準マークを取り付け、センサで基準位置を検出しながらデータをサンプリングすることで基準位置の管理が可能となるが、本実施形態では４msタイマでパルスカウント値を参照して、差分値の演算を開始したタイミングを仮想の基準位置とし、以降は４msのカウント量でベルトの周回数と基準位置を認識する処理を行っている。この基準位置のタイミングで、ダウンサンプリング用のメモリ６０８ａ、６０８ｂを中間転写ベルト１０の周回数に応じて順次交互に選択している。
【００６５】
ダウンサンプリング処理部６０８のメモリにベルト１周分のデータが記憶された後、前述したように振幅・位相値演算部６１０で、基準位置での位相値と最大振幅値の演算が行われる。振幅・位相値演算は、ベルトの周期変動成分の高次成分まで演算することが可能であり、本実施形態では１次成分〜３次成分までの値の算出を行っている。
【００６６】
本実施形態では、大略上記のような構成で中間転写ベルトの等速制御を実行している。
【００６７】
このような制御を行う画像形成装置において、本実施形態では、ある期間に取得された、２つの支持回転体（ここでは従動ローラ１４及び駆動ローラ１５）について、中間転写ベルト１０のベルト位置に対する速度特性として、従動ローラ１４の回転角速度から駆動ローラ１５の回転角速度を差し引いた値を回転変動情報として算出する処理結果（算出結果１）と、算出結果１の取得に要した期間分の予め測定しておいた中間転写ベルト１０の移動速度変動情報（算出結果２）とを比較し、信号の類似度を評価する。この一連の処理を、算出結果２の位相を少しずつずらしながら評価を行い、評価結果が最大のときの位相を実際の中間転写ベルト１０の位相τ（以下、ベルト位相又はベルトの位相情報とも呼ぶ）とする。
【００６８】
この処理を行う際の前提として、第１に、実際のベルト位相がどうなっているか、全く予想できない場合（例えば転写ベルトユニットの交換直後など）、この評価処理は最低ベルト一周分行う必要がある。しかし、誤差の関係から実際のベルト位相がある範囲内に収まっていることがわかっている場合には、そのある範囲をカバーする範囲で評価処理を行うことにより、位相検知に要するベルト走行距離を短くすることができる。
【００６９】
第２に、比較評価対象の算出結果２が既に存在していなければならない。これは、回転速度変動情報の記憶手段によって解決できる。この回転速度変動情報の記憶手段にも記憶されていない場合は、上述の前提１に記載する実際のベルトがどうなっているか、全く予想できない場合に当てはまる。そのときは、やはり評価処理を最低ベルト一周分行う必要がある。
【００７０】
この評価に使用する手段として、例えば相互相関関数を用いることが挙げられる。相互相関関数とは、２つの信号の類似性を確認するために用いられる関数である。相互相関関数は、比較する２つの信号をｈ（ｔ），ｘ（ｔ），評価結果をｚ（τ）とすると、積分範囲を−∞から＋∞として、
ｚ（τ）＝∫ｈ（ｔ）ｘ（τ＋ｔ）ｄｔ    ・・・（３）
で定義されている。このとき、τは信号の位相すなわちベルト位相に対応する。この評価式を用いて、ｚ（τ）が最大になるτの値をベルト位相とすることで、実際のベルト位相が求められる。
【００７１】
図７は、本実施形態におけるベルト位相を求める際の処理手順を示すフローチャートである。
【００７２】
同図において、まず、前記式（３）を使用して算出結果１と算出結果２とを比較し、信号の類似度を評価する（ステップＳ１）。なお、信号は駆動ローラ１５から取り込んだモータＦＧパルスと従動ローラ１４から取り込んだエンコーダパルスである。この評価結果は一時記憶領域に保持しておく（ステップＳ２）。次に指定の期間の評価が終了したかを判定する（ステップＳ３）。ここで、指定の期間の評価が全て終了していなければ、ステップＳ４の処理へと移行し、比較対象の信号１の位相をａずらして、再度Ｓ１の処理を行う。ここでａは、任意の値をとることができる。この一連の処理を、指定の期間の評価が全て終了するまで行うと（ステップＳ３−Ｙ）、ステップＳ５の処理へと移行し、ステップＳ２で一時記憶領域に保持しておいたステップＳ１の評価結果の最大値を選出し、ステップＳ６での処理へ移行する。ステップＳ６の処理では、ステップＳ５で選出した最大値をとったときの位相をずらした量が実際のベルト位相として得られる。
【００７３】
このようにして得られたベルト位相を実際のベルト位相として、駆動モータ１７のモータクロックを補正し、中間補正ベルト１０を等速で駆動する。
【００７４】
このような処理を行うに際し、中間転写ベルト１０の一周分もしくは２周分以上の回転速度変動情報は補正値演算部６１３ａ，６１３ｂに記憶され、演算時に使用され、更新される。また、記憶されている回転速度変動情報と新たに算出された回転速度変動情報との誤差が、ある許容範囲を超えたタイミングで、ベルトの位相情報の補正が行われる。なお、この許容範囲は、駆動ローラ１５あるいは従動ローラ１４の径及び中間転写ベルト１０の周長から予測される結果に基づいて設定される。また、許容範囲は、中間転写ベルト１０上に形成された図示しないパターンの読み取り結果に基づくもので、このパターンは公知の位置ずれパターンを利用し、あるいは同等のものを形成して読み取り、求められる。さらに、ベルトの位相情報の補正は、任意のタイミングで行われ、また、ベルトの位相情報の補正をする処理を行いながら、ベルト駆動速度補正制御を行うようにする。
【００７５】
なお、図１に示すように本実施形態では、間接転写型のタンデム方式のカラー画像形成装置を例にとっているが、中間転写ベルト１０を使用せず、転写紙搬送ベルトと使用する直接転写型のタンデム方式のカラー画像形成装置、あるいはベルト状感光体を使用した画像形成装置に適用できることは言うまでもない。
【００７６】
以上のように、本実施形態によれば、
１）ベルト１周分以下の期間に新たに取得された回転速度変動情報と記憶された回転速度変動情報との類似性を比較し、評価することにより、ベルトを一周分回さなくてもベルトの位相情報を取得することができる。  
２）式（３）で示した相互相関関数を用いることにより、回転速度変動情報の評価結果を容易に算出することができる。  
３）比較の対象となる回転速度変動情報を記憶しているので、電源をＯＦＦし再度電源ＯＮしたときも前記評価を行うことができ、ベルトを一周回さなくてもベルトの位相情報を取得することができる。  
４）誤差が許容範囲内のときには、請求項１に記載の処理を行わないので、その分のＣＰＵに対する負荷を軽減することができる。  
５）記憶されている回転速度変動情報と新たに算出された回転速度変動情報との誤差が許容範囲を超えるタイミングが予めわかるので、ＣＰＵに対する負荷変動を予測することが可能となり、画像形成装置全体としての調整作業のスケジュールを立てることが容易になる。  
６）記憶されている回転速度変動情報と新たに算出された回転速度変動情報との誤差が、実際に計測されるベルトパターンに基づいた色ずれ許容誤差であるので、最適なタイミングで評価処理を行うことができる。  
７）誤差が許容範囲内のときであっても補正処理を行うことにより前倒しで誤差の補正を行うことが可能となり、その結果、ＣＰＵの負荷が低いときに演算処理を行うことができ、リソースの有効活用が可能となる。  
８）ベルトが駆動されている状態であれば、他の制御と並行してベルトの位相情報を取得することができる。  
等の効果を奏する。
【００７７】
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項全てに及ぶことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置としてのタンデム式デジタルカラー複写機の一例を示す概略構成図である。
【図２】中間転写ベルトの主要構成を示す図である。
【図３】速度変動の発生の理由を説明するための図である。
【図４】ベルト位置とベルト速度との関係を示す速度線図である。
【図５】本実施形態における転写駆動モータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態に係る駆動制御を実施するためのベルト駆動制御装置のブロック図である。
【図７】本実施形態におけるこのベルト位相を求める際の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１０  中間転写ベルト
１４  従動ローラ
１５  駆動ローラ
５００  エンコーダ
５０１  ＣＰＵ
６０３，６０３ａ，６０３ｂ  パルスカウンタ
６１０  振幅・位相演算部
６１３  補正値演算部
６１３ａ，６１３ｂ  メモリ
【図１】
0005119016.tif 000002
【図２】
0005119016.tif 000003
【図３】
0005119016.tif 000004
【図４】
0005119016.tif 000005
【図５】
0005119016.tif 000006
【図６】
0005119016.tif 000007
【図７】
0005119016.tif 000008