JP2005037628A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体（感光体）上に形成された像を、対向位置の移動体（搬送ベルト上の記録紙、中間転写ベルト）上に転写する際に、色ズレ等が生じない高品質の画像形成を実現する画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、自装置のＣＰＵ３６による演算処理により、転写工程を行う搬送ベルト面の走行には含まれていない周波数成分（従動ローラに起因する周波数成分）を除去した周波数成分に起因する従動ローラの移動距離または移動速度の偏差をうち消すように、搬送ベルト駆動モータ２７の駆動制御パルスの周波数を決定して、搬送ベルトの移動速度を制御する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、ファクシミリ、プリンタ、複写機等において、像担持体と移動体（転写ベルト）との対向位置で像担持体上の可視像を移動体側に転写する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＹＭＣＫの各感光体ドラム上にレーザ光により像を形成するカラー画像形成装置では、ＹＭＣＫ各色の感光体ドラムの軸間距離の誤差、ＹＭＣＫ各色の感光体ドラム間の平行度誤差、露光器によりレーザ光を偏向する偏向ミラーの設置誤差、ＹＭＣＫ各色の感光体ドラム間における静電潜像の書込みタイミング誤差、搬送ベルトの搬送速度ムラ等の理由により、本来重ならなければならない位置に各色のトナー画像が重ならず、各色間で位置ずれが生ずるという問題があった。
【０００３】
図１４は、従来の画像形成装置における動的な位置ずれ（ＡＣ成分）を検出、補正して、搬送ベルトの走行性の安定化を図るための構成を示す図である。
図１４に示されるように、画像形成装置は、ロータリーエンコーダ２０と、ＦＶ変換器２２と、フィルタ２３と、比較器２５と、モータドライバ２６と、搬送ベルト駆動モータ２７とを有する。
ＦＶ変換器２２は、ロータリーエンコーダ２０による検出結果（方形波のパルス列）を電圧値に変換する。この変換された電圧信号には、従動ローラ８Ａに対するロータリーエンコーダ２０の取り付け誤差（軸振れ）に起因する１周の周波数成分がノイズとして重畳している。フィルタ２３は、その１周の周波数成分を減衰させる。比較器２５は、その減衰した１周の周波数成分と入力される速度指令信号２４との間で偏差を演算し、偏差に基づいた制御量をモータドライバ２６に出力する。モータドライバ２６は、入力された上記の制御量により搬送ベルト駆動モータ２７を駆動制御する。
【０００４】
また、上記のような各色のトナー画像間における位置ずれを抑制する従来技術として、特許文献１が開示するところの画像形成装置があった。
特許文献１では、中間転写ベルトに連動して回転する従動ローラの角速度を検知し、検知した角速度情報から従動ローラの回転周波数成分を除去するフィルタ手段を備え、前記フィルタリングされた角速度情報に基づいてベルトの走行速度を制御していた。
【０００５】
また、特許文献２が開示するところのカラー画像形成装置では、感光体駆動モータの電流波形の交流成分に基づいて、感光体駆動モータ（感光体）の速度ムラを検出し回転速度を制御することにより、各色のトナー画像間における位置ずれを抑制していた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２６７９４６号公報
【特許文献２】
特許第３１５３３３１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１では、フィルタ手段は、インダクタンスおよびキャパシタンスにより構成されるＬＣ回路等により実現されていた。
しかしながら、このようなハードウェアによるフィルタでは、部品精度のばらつき、動作温度、経時等の変動要因によりフィルタ特性にばらつきが生じ、所望の周波数特性が得られなくなるため、ベルト走行を所望の周波数特性が得られなくなってしまっていた。
このような問題点を解決するには、フィルタに使用する部品を高精度にしなければならず、コストの上昇を招いていた。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、像担持体（感光体）上に形成された像を、対向位置の移動体（搬送ベルト上の記録紙、中間転写ベルト）上に転写する際に、色ズレ等が生じない高品質の画像形成を実現する画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明は、像担持体上に潜像を形成し、現像、転写、および定着することにより画像を形成する画像形成装置であって、転写の際に回転駆動することにより、対向に位置する像担持体上の像が転写される移動体を走行させる駆動手段と、移動体の移動距離または移動速度を検出する移動量検出手段と、予め設定された移動距離または移動速度の目標値から検出された移動距離または移動速度を減算して移動距離または移動速度の偏差を算出する偏差算出手段と、算出された移動距離または移動速度の偏差に基づいて、駆動手段を制御するための制御値を算出する制御値算出手段と、算出された制御値を用いて、駆動手段の駆動速度を制御する駆動制御手段と、検出された移動距離または移動速度、算出された移動距離または移動速度の偏差、および算出された制御値のいずれかに対し所定の周波数成分を減衰させるフィルタ演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明によれば、フィルタ演算手段は、少なくとも画像形成が行われる部分における移動体の走行に含まれない周波数成分を減衰させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明によれば、移動体に接し、接した移動体の走行と連動して回転する第１の従動手段を有し、フィルタ演算手段は、移動量検出手段が第１の従動手段の回転軸に付設される場合、第１の従動手段の回転に起因する周波数成分を減衰させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によれば、移動体に接し、接した移動体の走行と連動して回転する第２の従動手段を有し、フィルタ演算手段は、第２の従動手段の回転の周波数成分を減衰させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によれば、移動体は、記録媒体および記録媒体を搬送する搬送ベルトであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明によれば、移動体は、像担持体上に形成された像が転写される中間転写ベルトであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によれば、フィルタ演算手段は、少なくとも転写工程が行われる部分の前記中間転写ベルトの走行に含まれない周波数部分を減衰させることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。本実施形態における画像形成装置は、搬送ベルトに沿って画像形成部が並んで設置される、タンデムタイプのカラー画像形成装置である。
以下、図１を用いて、本実施形態における画像形成装置の構成および動作について説明する。
【００１７】
図１に示されるように、画像形成装置は、給紙トレイ１と、給紙ローラ２と、分離ローラ３と、搬送ベルト５と、画像形成部部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫと、駆動ローラ７と、従動ローラ８Ａ、８Ｂと、感光体ドラム９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫと、帯電器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＢＫと、露光器１１と、現像器１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫと、除電器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＢＫと、転写器１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５ＢＫと、定着器１６と、センサ１７，１８，１９と、ロータリーエンコーダ２０とを有して構成される。
【００１８】
本実施形態における画像形成装置は、給紙トレイ１から給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離給紙される用紙４を搬送する搬送ベルト５に沿って、この搬送ベルト５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫが配列された、所謂、タンデムタイプといわれるものである。
【００１９】
画像形成部６Ｙはイエローの画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部６Ｃはシアンの画像を、画像形成部６ＢＫはブラックの画像をそれぞれ形成する。
これらの画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。よって、以下の説明では、画像形成部６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫは画像形成部６Ｙと同様であるので、画像形成部６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫの構成要素は、画像形成装置６Ｙの各構成要素に付したＹに代えて、Ｍ、Ｃ、ＢＫによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明は省略する。
【００２０】
搬送ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８Ａ、８Ｂとに巻回されたエンドレスのベルトである。搬送ベルト５は、画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫに対向した位置に設けられている。
【００２１】
画像形成に際して、給紙トレイ１に収納された用紙４は最上位のものから順に送り出され、静電吸着作用により搬送ベルト５に吸着されて回転駆動される搬送ベルト５により最初の画像形成部６Ｙに搬送され、ここで、イエローのトナー画像が転写される。
【００２２】
画像形成部６Ｙは、感光体としての感光体ドラム９Ｙ、この感光体ドラム９Ｙの周囲に配置された帯電器１０Ｙ、露光器１１、現像器１２Ｙ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１３Ｙ等から構成されている。
露光器１１は各画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫが形成する画像色に対応する露光光（ここではレーザ光）１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４ＢＫを照射するように構成されている。
【００２３】
画像形成に際し、感光体ドラム６Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１０Ｙにより一様に帯電された後、露光器１１からのイエロー画像に対応したレーザ光１４Ｙにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１２Ｙにおいてイエロートナーにより可視像化され、感光体ドラム９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。
【００２４】
このトナー画像は、感光体ドラム９Ｙと搬送ベルト５上の用紙４とが接する位置（転写位置）で転写器１５Ｙの働きにより用紙４上に転写され、用紙４上にイエローの画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム９Ｙは、感光体ドラム９Ｙの外周面に残留した不要なトナーが感光体クリーナにより払拭された後に、感光体ドラム９Ｙは除電器１３Ｙにより除電され、次の画像形成のために待機する。
【００２５】
このようにして、画像形成部６Ｙでイエローのトナー画像を転写された用紙４は、搬送ベルト５によって次の画像形成部６Ｍに搬送される。画像形成部６Ｍでは、画像形成部６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が用紙４上に重ね転写される。
用紙４はさらに次の画像形成部６Ｃ、６ＢＫに搬送され、同様にして、感光体ドラム９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像、感光体ドラム９ＢＫ上に形成された黒のトナー画像が用紙４上に重ね転写され、フルカラーの画像が得られる。こうしてフルカラーの重ね画像が形成された用紙４は、搬送ベルト５から剥離されて定着器１６にて定着された後、排紙される。
【００２６】
以上のような構成のカラー画像形成装置では、感光体ドラム９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫの軸間距離の誤差、感光体ドラム９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫの平行度誤差、露光器１１内でレーザ光を偏向する偏向ミラー（図示せず）の設置誤差、感光体ドラム９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫへの静電潜像の書込みタイミング誤差、搬送ベルト５の搬送速度ムラ等により、本来重ならなければならない位置に各色のトナー画像が重ならず、各色間で位置ずれが生ずるという問題がある。
そこで、トナー画像の位置ずれを補正する必要がある。静的な位置ずれ（ＤＣ成分）を検出、補正するために、図１に示すように、画像形成部６ＢＫの下流側において搬送ベルト５に対向するセンサ１７，１８，１９が設けられている。センサ１７，１８，１９は矢印方向と直交する主走査方向に沿うように同一の基板上に支持されている。
【００２７】
また、搬送ベルト５の搬送速度ムラに起因する動的な位置ずれ（ＡＣ成分）を検出、補正するために、従動ローラ８Ａの回転軸にロータリーエンコーダ２０が取り付けられている。ロータリーエンコーダ２０は、そのロータリーエンコーダ２０、１パルス当たりの、従動ローラ８Ａの回転に伴う移動距離または移動速度を検出する。
ロータリーエンコーダ２０は、検出した移動距離または移動速度を後述するＣＰＵへ出力する。
【００２８】
各色の位置ずれの成分としては、主に次のようなものがある。
・スキュー
・副走査方向のレジストずれ
・主走査方向の倍率誤差
・主走査方向のレジストずれ
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施形態における搬送ベルト２上に形成された位置合わせ用トナーマーク列２１の一例を示す図である。
図２に示されるように、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの横線、斜め線をそれぞれ形成し、主走査方向に並べられたセンサ１７，１８、１９により検出することによって基準色（この場合ＢＫ）に対するスキュー、副走査レジストずれ、主走査レジストずれ、主走査倍率誤差の計測が可能であり、検知された結果から、各種のずれ量、補正量を演算し、各ずれ成分の補正は後述のメインＣＰＵにより以下のように行われる。
【００３０】
スキューずれの補正は、露光器１１の内部にある各色のレーザ光を折り返すための不図示のミラーの傾きを変更することによってなされる。ミラーに傾きを付勢するための駆動源としてはステッピングモータを用いている。
【００３１】
図３は、本発明の第１の実施形態における副走査方向の書き出しタイミングを補正する際の同期検知信号、マーク形成時の画像書込みｅｎａｂｌｅ信号、および補正後の画像書込みｅｎａｂｌｅ信号のタイミングチャートである。
本実施形態の場合、例として補正分解能は１ｄｏｔであるとする。
副走査方向の画像領域信号（画像書込みｅｎａｂｌｅ信号）は、同期検知信号のタイミングで、露光器１１による感光体ドラム９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫへの書き出しを調整している。
ここで、マーク検知、演算の結果１ｄｏｔ書き出し位置を早くしたい場合、図３に示すように同期検知信号１つ分早く書込みｅｎａｂｌｅ信号をアクティブにすれば良い。
【００３２】
図４は、本発明の第１の実施形態における主走査方向の書き出しタイミングを補正する際の同期検知信号、画像書込みクロック、マーク形成時の画像書込みｅｎａｂｌｅ信号、および補正後の画像書込みｅｎａｂｌｅ信号のタイミングチャートである。
本実施形態の場合、例として補正分解能は１ｄｏｔであるとする。
画像書込みクロックは同期検知信号の立ち下がりエッジにより、各ラインともに正確に位相の合ったクロックが得られるようになっている。このクロック信号に同期して画像の書込みが行われるが、主走査方向の画像書込みｅｎａｂｌｅ信号もこのクロックに同期して作られている。今、マーク検知、演算の結果１ｄｏｔ書き出し位置を早くしたい場合、図４に示すように１クロック分早く書込みｅｎａｂｌｅ信号をアクティブにすれば良い。
さらに、マーク検知、演算の結果主走査方向の倍率が基準色に対してずれているときは、周波数を非常に小さいステップで変更できるデバイス、例えばＰＬＬ（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）を用いたクロックジェネレータ等を用いることにより倍率を変更できる。
上記の補正動作は、例えば以下のような場合に実行される。
・電源投入直後のイニシャライズ時に同時に実行される。
・装置内部の所定の個所、例えば露光器１１の一部の温度上昇を監視し、所定の温度以上変化があった際に自動的に実行される。
・所定枚数以上のプリント動作が行われた直後に自動的に実行される。
・オペパネ上あるいはプリンタドライバ上からのユーザーの指示により実行される。
【００３３】
図５は、本発明の第１の実施形態の画像形成装置における駆動制御を行う部位の構成を示す図である。
図５に示されているように、画像形成装置は、センサ１７，１８，１９と、ロータリーエンコーダ２０と、搬送ベルト駆動モータ２７と、発生量制御部２８と、ＡＭＰ２９と、フィルタ３０と、Ａ／Ｄ Ｃ３１と、ＦＩＦＯメモリ３２と、Ｉ／Ｏポート３３と、サンプリング制御部３４と、書込制御部３５と、ＣＰＵ３６と、ＲＯＭ３７と、ＲＡＭ３８と、データバス３９と、アドレスバス４０とを有する。
【００３４】
センサ１７，１８，１９は、発光量制御部２８により制御される発光素子（図示せず）と受光素子（図示せず）とを有し、その出力側はＡＭＰ２９、フィルタ３０、Ａ／Ｄ変換器３１、ＦＩＦＯメモリ３２を介してＩ／Ｏポート３３に接続されている。
【００３５】
センサ１７，１８，１９から得られた検出信号はＡＭＰ２９によって増幅され、フィルタ３０を通過してＡ／Ｄ変換器３１によってアナログデータからデジタルデータへと変換される。データのサンプリングはサンプリング制御部３４によって制御され、サンプリングされたデータはＦＩＦＯメモリ３２に格納される。サンプリング制御部３４、ＦＩＦＯメモリ３２、書込制御基板３５はＩ／Ｏポート３３に接続されている。
【００３６】
また、Ｉ／Ｏポート３３には、ロータリ−エンコーダ２０が接続されており、内部の発光部の点灯を制御するとともに出力パルスが接続されている。また、Ｉ／Ｏポート３３には搬送ベルト駆動モータ２７も接続されており、フィードバック制御ループを形成している。
【００３７】
このＩ／Ｏポート３３、ＣＰＵ３６、ＲＯＭ３７、ＲＡＭ３８はデータバス３９とアドレスバス４０とにより接続されている。
【００３８】
ＲＯＭ３７には、トナー画像の種々の位置ずれ量を演算するためのプログラムおよびフィードバック制御を行う為のプログラムを始め、各種のプログラムが格納されている。
【００３９】
ＣＰＵ３６は、アドレスバス４０によって、ＲＯＭアドレス、ＲＡＭアドレス、各種入出力機器の指定を行っている。
【００４０】
ＣＰＵ３６は、センサ１７，１８，１９からの検知信号を定められたタイミングでモニタし、搬送ベルト５及びセンサ１７，１８，１９の発光素子の劣化等が起こっても確実にトナー画像の検出が行えるように、センサ１７，１８，１９の発光素子の発光量を発光量制御部２８によって制御し、受光素子からの受光信号の出力レベルが常に一定となるようにする。
また、ＣＰＵ３６は、位置検出用トナーマークの検知結果から求めた補正量に基づき、主、副レジストの変更および倍率誤差に基づき画周波数を変更するために書込制御基板３５に対してその設定を行う。書込制御基板３５には、出力周波数を非常に細かく設定できるデバイス、例えばＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を利用したクロックジェネレータ等を、基準色を含め各色に対して備えている。この出力を画像クロックとして用いている。
また、ＣＰＵ３６は、位置検出用トナーマークの検知結果から求めた補正量に基づき、露光器１１内の不図示のスキュー調整用のステッピングモータの制御も行っている。
さらに、ＣＰＵ３６は、エンコーダ出力パルスからのパルスを計測し、目標位置に対する現在の位置偏差を求め、求めた位置偏差に対してフィルタ演算を行い、フィルタ演算の結果に対し比例制御演算を行い、得られた制御量を搬送ベルト駆動モータ２７に出力し、ベルト走行の安定化を行っている。
【００４１】
図６は、本発明の第１の実施形態における駆動源の制御を行わない時のロータリーエンコーダ２０にて検出される周波数成分と位置変動の振幅ｐ−ｐとの関係を示す図である。
図６中の主なスペクトルの周波数は以下のとおりである。なお、以下に示す各周波数成分とその周波数とは、あくまでも一例であって、画像形成装置の設計内容によってその周波数の値は変動する。
０．１３Ｈｚ：ベルト厚みムラに起因するベルト１周周波数
０．２２Ｈｚ：転写紙の突入ショックに起因する紙の突入周波数
０．５６Ｈｚ：駆動ローラ７を駆動モータにより回転するための不図示のタイミングベルト１周周期
１．２８Ｈｚ：駆動ローラ７偏芯に起因する駆動ローラ７の１周周波数
１．９７Ｈｚ：従動ローラ８Ｂの偏芯に起因する従動ローラ８Ｂの１周周波数
２．４７Ｈｚ：ロータリーエンコーダ２０の取り付け偏芯に起因する従動ローラ８Ａの１周周波数
【００４２】
ＲＯＭ３７には、上記の各周波数成分を示す情報が格納されている。また、ＲＯＭ３７には、上記の各周波数成分に、その周波数成分の発生原因を示す情報が対応付けられて格納されている。
【００４３】
上記の周波数のうち、１．９７Ｈｚおよび２．４７Ｈｚは、本来感光体ドラム９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫが並んでいる転写工程を行う搬送ベルト５面の走行には含まれていない成分である。この検出結果（１．９７Ｈｚおよび２．４７Ｈｚ）をもとに搬送ベルト駆動モータ２７を制御してしまうと、かえってベルト走行を不安定にしてしまうこととなる。
そこで、本実施形態では、検出された結果においてデジタルフィルタ処理により、以下の周波数成分を減衰させることとした。
１．９７Ｈｚ：従動ローラ８Ｂの偏芯に起因する従動ローラ８Ｂの１周周波数
２．４７Ｈｚ：ロータリーエンコーダ２０の取り付け偏芯に起因する従動ローラ８Ａの１周周波数
【００４４】
本実施形態では、駆動源（搬送ベルト駆動モータ２７）としてステッピングモータを用いることとする。従って、ＣＰＵ３６は、検出された搬送ベルト５の走行変動を打ち消すように、搬送ベルト駆動モータ２７の駆動を制御するための駆動パルス周波数を制御する。
【００４５】
図７は、本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵ３６による演算処理の流れを示すフローチャートである。以下、図７に沿って、本実施形態において、搬送ベルト駆動モータ２７に対する駆動制御を行うために、ＣＰＵ３６が実行する演算処理について説明する。
【００４６】
まず、ＣＰＵ３６は、ロータリーエンコーダ２０により検出された従動ローラ８Ａの移動距離情報または移動速度情報が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。
まだ、移動距離情報または移動速度情報が入力されていないと判断された場合（ステップＳ１０１／Ｎｏ）、ステップＳ１０１の処理が繰り返される。
【００４７】
移動距離情報または移動速度情報が入力されたと判断された場合（ステップＳ１０１／Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３６は、ＲＯＭ３７から移動距離または移動速度の目標値（正常時の従動ローラ８Ａの移動距離または移動速度）を読み出し、読み出した移動距離または移動速度の目標値（正常時の従動ローラ８Ａの移動距離または移動速度）から、ロータリーエンコーダ２０により検出された移動距離または移動速度を減算して偏差を算出する（ステップＳ１０２）。
【００４８】
次に、ＣＰＵ３６は、算出した偏差に対してフィルタ演算処理を実行し、算出した偏差から、転写工程を行う搬送ベルト５面の走行には含まれていない周波数成分（従動ローラ８Ａ、８Ｂに起因する周波数成分）を除去する（ステップＳ１０３）。
【００４９】
次に、ＣＰＵ３６は、搬送ベルト５面の走行には含まれていない周波数成分を除去した偏差を用いて比例制御演算を実行し、調整すべき周波数の値を算出する（ステップＳ１０４）。
【００５０】
次に、ＣＰＵ３６は、算出した周波数の値を周波数の目標値に加算して、搬送ベルト駆動モータ２７を駆動させるための駆動制御パルスの周波数の値を算出する（ステップＳ１０５）。
【００５１】
ＣＰＵ３６は、ステップＳ１０４で算出した周波数の駆動制御パルスを、搬送ベルト駆動モータ２７へ出力して、搬送ベルト駆動モータ２７の駆動（駆動ローラ７の回転速度）を制御する。
【００５２】
なお、本実施形態では、従動ローラ８Ａの移動角度情報をもとに制御を行っているが、搬送ベルト５と従動ローラ８Ａとの間のスリップがないように設計されているので、ベルト移動距離情報と従動ローラ８Ａの移動角度情報とは等価であるとしてよい。また、本実施形態では、従動ローラ８Ａの移動距離または移動速度の一例として、所定時間における従動ローラ８Ａの角度変化量を用いるものとする。
【００５３】
また、本実施形態では、一例として、搬送ベルト駆動モータ２７の駆動制御に関するパラメータは以下のとおりとする。
制御周期：２［ｍｓ］
プロセス線速：Ｖ［ｍｍ／ｓ］
従動ローラ８Ａの直径：ｄ［ｍｍ］
エンコーダ分解能：ｐ［Ｐ／Ｒ］
【００５４】
以下に示すＣＰＵ３６の各演算処理について詳細に説明する。
▲１▼移動角度偏差演算処理（ステップＳ１０２）
▲２▼デジタルフィルタ演算処理（ステップＳ１０３）
▲３▼比例制御演算処理（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）
【００５５】
＜▲１▼移動角度偏差の演算処理＞
ｅ（ｎ）＝θ０＊ｑ−θ１＊ｎｅ ・・・式（１）
を用いて、ＣＰＵ３６は、移動角度偏差の演算処理を実行する。
ここで、式（１）の各パラメータは、
ｅ（ｎ）［ｒａｄ］：（今回のサンプリングにて演算された）移動角度偏差
θ０［ｒａｄ］：制御周期２［ｍｓ］あたりの移動角度（＝２π＊Ｖ＊２＊Ｅ−３／ｄπ［ｒａｄ］）
θ１［ｒａｄ］：ロータリーエンコーダ２０の１パルスあたりの移動角度（＝２π／ｐ［ｒａｄ］）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
ｎｅ：ロータリーエンコーダ２０のパルスのカウント値
を示す。
【００５６】
式（１）に示されているように、ＣＰＵ３６は、制御期間（制御周期（２ｍｓ）×ｑ）内において、従動ローラ８Ａの回転に伴う移動角度の目標値から、ロータリーエンコーダ２０により検出された移動角度を減算して移動角度偏差ｅ（ｎ）を算出する。
【００５７】
＜▲２▼デジタルフィルタ演算処理＞
ＣＰＵ３６は、算出した偏差ｅ（ｎ）に対し以下の仕様のフィルタ演算を行う。得られた結果をｅ’（ｎ）とする。
本実施形態では、一例として、ＣＰＵ３６の演算により実現されるフィルタが以下の仕様であるとする。なお、以下の仕様は、ＲＯＭ３７に設定値として格納されており、ＣＰＵ３６は、その設定値を読み出してフィルタ処理を実行する。
種類：チェビシェフ特性 低域通過ＩＩＲ（ｉｎｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）ローパスフィルタ
リップル率：０．４［ｄＢ］
フィルタ次数：４次
標本化周波数：５００［Ｈｚ］（＝制御周期）
遮断周波数：１．４［Ｈｚ］
【００５８】
本実施形態では、ＣＰＵ３６は、転写工程を行う搬送ベルト５面の走行には含まれていない周波数成分（従動ローラ８Ａ、８Ｂに起因する周波数成分）として、１．９７Ｈｚ、２．４７Ｈｚの周波数成分を除去するフィルタ処理を実行する。そのため遮断周波数として１．４Ｈｚが設定されており、ＣＰＵ３６は、１．４Ｈｚ以上の周波数成分（１．９７Ｈｚ、２．４７Ｈｚ）を除去する。
【００５９】
図８は、本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵ３６により実行される、チェビシェフ特性 低域通過ＩＩＲローパスフィルタに相当するフィルタ演算処理を示す図である。なお、チェビシェフ特性 低域通過ＩＩＲローパスフィルタは、構成および動作については周知であるため、その詳細な説明は省略する。図８中の各係数を上記フィルタ演算の仕様により求めると、以下のようになる。
ａ１１＝１．９８４１０８６０
ａ２１＝−０．９８４２２７０２
ｂ０１＝０．００００２８９３
ｂ１１＝０．００００５７８６
ｂ２１＝０．００００２８９３
ａ１２＝１．９９３０９９５６
ａ２２＝−０．９９３４３６６５
ｂ０２＝０．００００８２３６
ｂ１２＝０．０００１６４７１
ｂ２２＝０．００００８２３６
【００６０】
図９は、本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵ３６の演算により実現されるフィルタの周波数−振幅特性を示す図である。縦軸が振幅比（ｄＢ）、横軸が周波数（Ｈｚ）を示す。
また、図１０は、本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵ３６の演算により実現されるフィルタの周波数−位相特性を示す図である。縦軸が位相差（ｄｅｇ）、横軸が周波数（Ｈｚ）を示す。
【００６１】
＜▲３▼比例制御演算処理＞
図１１は、本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵ３６による比例制御演算処理を示す図である。
図１１において、
Ｆ（Ｓ）＝Ｇ（Ｓ）＊Ｅ’（Ｓ）
＝Ｋｐ＊Ｅ’（Ｓ）＋Ｋｉ＊Ｅ’（Ｓ）／Ｓ＋Ｋｄ＊Ｓ＊Ｅ’（Ｓ）
Ｇ（Ｓ）＝Ｆ（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ）＝Ｋｐ＋Ｋｉ／Ｓ＋Ｋｄ＊Ｓ・・・（ｉ）
ただし、Ｆ（Ｓ）：搬送ベルト駆動モータ２７の駆動制御を行うための駆動制御パルスの周波数の調整量、Ｇ（Ｓ）：ゲイン、Ｅ’（Ｓ）：目標値から検出値を減算した変位量偏差（移動角度偏差）、Ｓ：周波数領域、Ｋｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン、Ｋｄ：微分ゲインを示す。
【００６２】
ここで、（ｉ）式を双一次変換（Ｓ＝（２／Ｔ）＊（１−Ｚ^−１）／（１＋Ｚ^−１））を行うと、次式（ｉｉ）を得る。
Ｇ（Ｚ）＝（ｂ０＋ｂ１＊Ｚ^−１＋ｂ２＊Ｚ^−２）／（１−ａ１＊Ｚ^−１−ａ２＊Ｚ^−２）・・・（ｉｉ）
ただし、ａ１＝０、ａ２＝１、ｂ０＝Ｋｐ＋Ｔ＊Ｋｉ／２＋２＊Ｋｄ／Ｔ、ｂ１＝Ｔ＊Ｋｉ−４＊Ｋｄ／Ｔ、ｂ２＝−Ｋｐ＋Ｔ＊Ｋｉ／２＋２＊Ｋｄ／Ｔ
【００６３】
図１２は、本発明の第１の実施形態において、（ｉｉ）式のＧ（Ｚ）を算出するための演算部位の構成を示す図である。図１２の構成において、ｅ’（ｎ）、ｆ（ｎ）は、それぞれＥ’（Ｓ）、Ｆ（Ｓ）を離散データとした場合のパラメータを示す。
【００６４】
図１２において、中間ノードをそれぞれｗ（ｎ）、ｗ（ｎ−１）、ｗ（ｎ−２）と定めると、差分方程式は次式のようになる（ＰＩＤ制御の一般式）。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
（ｎ）：現在のサンプリング
（ｎ−１）：１つ前のサンプリング
（ｎ−２）：２つ前のサンプリング
ｗ（ｎ）＝ａ１＊ｗ（ｎ−１）＋ａ２＊ｗ（ｎ−２）＋ｅ’（ｎ）・・・（ｉｉｉ）
ｆ（ｎ）＝ｂ０＊ｗ（ｎ）＋ｂ１＊ｗ（ｎ−１）＋ｂ２＊ｗ（ｎ−２）・・・（ｉｖ）
【００６５】
ここで、位置コントローラ（ＣＰＵ３６）が、比例制御を行うとすると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図１２における各係数は以下のようになり、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）式は（ｖ）式のように簡略化される
ａ１＝０
ａ２＝１
ｂ０＝Ｋｐ
ｂ１＝０
ｂ２＝−Ｋｐ
ｗ（ｎ）＝ｗ（ｎ−２）＋ｅ’（ｎ）
ｆ（ｎ）＝Ｋｐ＊ｗ（ｎ）−Ｋｐ＊ｗ（ｎ−２）
→∴ｆ（ｎ）＝Ｋｐ＊ｅ’（ｎ）・・・（ｖ）
【００６６】
また、Ｆ０（Ｓ）に対応する離散データをｆ０（ｎ）［Ｈｚ］とすると、ベルト駆動モータ２７に設定するパルス周波数ｆ’（ｎ）は、最終的に以下の式により算出される。
ｆ’（ｎ）＝ｆ（ｎ）＋ｆ０（ｎ）＝Ｋｐ＊ｅ’（ｎ）＋ｆ０（ｎ）［Ｈｚ］・・・（ｖｉ）
【００６７】
ＣＰＵ３６は、以上のように算出した周波数ｆ’（ｎ）の駆動制御パルスで搬送ベルト駆動モータ２７を駆動制御する。
【００６８】
なお、本実施形態では、ＣＰＵ３６は、フィルタ演算処理を、移動距離または移動速度の偏差算出（ステップＳ１０２）の後段に行っていたが、ロータリーエンコーダ２０により検出された移動距離または移動速度（ステップＳ１０１）から、少なくとも画像形成が行われる箇所（部分）における搬送ベルト５面の走行には含まれていない周波数成分を除去してもよいし、比例制御演算（ステップＳ１０４）後に算出されるｆ（ｎ）から上記の不要な周波数成分を除去するようにしてもよい。また、最終的に算出されたｆ’（ｎ）（ステップＳ１０５の後段）から上記の不要な周波数成分を除去するようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施形態では、露光光源としてはレーザ光としているがこれに限ったものではなく、例えばＬＥＤアレイ等でも良い。
【００７０】
また、本実施形態では、ＣＰＵ３６の演算により実現されるフィルタをＩＩＲフィルタとしたが、例えばＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ、移動平均等でもよく、さらに本実施形態ではローパスフィルタとしているが、バンドストップフィルタとしても同様の効果が得られる。
【００７１】
また、本実施形態では、演算した偏差（従動ローラ８Ａの移動角度偏差）に対してフィルタ演算を行っているが、これに限ったものではなく、検出されたベルト移動距離の偏差に対して比例制御演算を行った結果、駆動ローラ７を駆動するための駆動パルスの周波数情報のいずれに対してフィルタ演算を行っても良い。
【００７２】
また、制御演算を行うに当たり、本実施形態では比例制御（Ｐ制御）としているが、例えばＰＩ制御、ＰＩＤ制御、Ｈ∞制御、またはＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）制御等でもよい。
【００７３】
また、本実施形態ではベルト移動距離情報（＝移動角度情報）をもとにした位置制御を行っているが、ベルト移動速度情報をもとにした速度制御でもよい。
【００７４】
また、本実施形態ではカラー画像形成装置に関して説明したが、単色の画像形成装置に適用するとしてもよい。
【００７５】
また、本実施形態では、ベルトの速度、位置検出に際し従動ローラ軸に取り付けたロータリーエンコーダにより行っているが、これに限ったものではなく、例えばベルト表面または裏面に形成されたスケールやトナーマークを検出することとしてもよい。
【００７６】
また、本実施形態では、駆動モータとしてステッピングモータを用いているが、これに限ったものではなく、ＤＣモータ、ＡＣモータなどであってもよい。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によれば、画像形成装置は、自装置のＣＰＵ３６による演算処理により、転写工程を行う搬送ベルト５面の走行には含まれていない周波数成分（従動ローラ８Ａ、８Ｂに起因する周波数成分）を除去した周波数成分に起因する従動ローラ８Ａの移動距離または移動速度の偏差をうち消すように、搬送ベルト駆動モータ２７の駆動制御パルスの周波数を決定して、搬送ベルト５の移動速度を制御する。
このことにより、画像形成装置は、搬送ベルト５の走行に影響を与える周波数成分に起因する移動距離または移動速度の偏差のみを打ち消し、搬送ベルト５の安定した走行を実現することができる。
従って、例えば複数色を重ねることにより画像形成を行う場合、各色による画像の形成位置のズレを抑制することが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、搬送ベルト５走行に影響を与えない不要な周波数成分の除去（デジタルフィルタ処理）を、ＣＰＵ３６によるソフトウェアを用いた演算処理により実現する。
従って、ハードウェア構成によりフィルタを実現する場合と比べて、経時によりフィルタ特性が変化することなく、ばらつきのない安定したフィルタ特性を実現することが可能となる。また、ハードウェア構成によるフィルタに比べて、低コスト化を実現することが可能となる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、ロータリーエンコーダ２０の回転軸に付設される従動ローラ８Ａの回転の周波数成分を除去して、変位量偏差をうち消すように搬送ベルト駆動モータ２７の駆動速度を制御する。
従って、搬送ベルト５の走行に影響を与えない不要な周波数成分の除去を実現し、搬送ベルト５の安定した走行を実現することができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、従動ローラ８Ｂの回転の周波数成分を除去して、変位量偏差をうち消すように搬送ベルト駆動モータ２７の駆動速度を制御する。従って、搬送ベルト５の走行に影響を与えない不要な周波数成分の除去を実現し、搬送ベルト５の安定した走行を実現することができる。
【００８１】
（第２の実施形態）
図１３は、本発明の第２の実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。以下、図１３を用いて、本実施形態における画像形成装置の構成および動作について説明する。なお、本実施形態において第１の実施形態における符号と同様のものが付されているものは、同様の構成を有し、同様の動作を行うこととし、説明を省略する。
【００８２】
図１３に示されるように、画像形成装置は、画像形成部部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫと、駆動ローラ７と、従動ローラ８Ａ、８Ｂと、感光体ドラム９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫと、露光器１１と、転写器１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５ＢＫと、定着器１６と、センサ１７，１８，１９と、ロータリーエンコーダ２０と、中間転写ベルト４１と、転写ベルト４２と、クリーニング手段４３とを有して構成される。
【００８３】
本実施形態では、図１に示す搬送ベルト５に代えて中間転写体としての中間転写ベルト４１を設け、画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫにより形成された画像を一旦中間転写ベルト４１の上に転写した後に、中間転写ベルト４１上の画像を転写手段としての転写ベルト４２により用紙に転写するように構成されている。この転写ベルト４２は用紙を定着器１６に搬送する機能も備えている。また、クリーニング手段４３は、中間転写ベルト４１のクリーニングを行う。
【００８４】
本実施形態では、トナーマーク作成手段が各色の位置検出用トナーマークを作成する対象は中間転写ベルト４１である。このため、第１の実施形態と同様にセンサ１７，１８，１９が中間転写ベルト４１の回転方向と直交する主走査方向に配列されており、図１３の矢印方向が中間転写ベルト４１の回転方向に相当し、この矢印方向と直交する方向がセンサ１７，１８，１９の配列方向となる主走査方向である。
【００８５】
位置検出用トナーパッチは全てのセンサ１７，１８，１９によって検出される位置に作成される。このような構成により、本実施の形態においても、中間転写ベルト４１上の位置検出用トナーマークの位置を検出して感光体ドラム９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫ上に形成する画像の位置を補正することができる。
【００８６】
一方、図１と同様に駆動ローラ７および従動ローラ８Ａ、８Ｂを備え、従動ローラ８Ａの軸には同様にロータリーエンコーダ２０が取り付けられており、検出結果をもとに不図示の駆動モータを制御することにより、フィードバックループを構成しており、中間転写ベルト４１の走行の安定化を図っている。
【００８７】
本実施形態においても、ＣＰＵ３６は、第１の実施形態と同様の演算処理を実行することにより、中間転写ベルト４１の走行に影響を与える周波数成分（従動ローラ８Ａ、８Ｂに起因する周波数成分を除去したもの）に起因する移動距離または移動速度の偏差のみを打ち消し、中間転写ベルト４１の安定した走行を実現することができる。
従って、例えば複数色を重ねることにより画像形成を行う場合、各色による画像の形成位置のズレを抑制することが可能となる。
【００８８】
（実施形態のまとめ）
なお、本発明の第１および第２の実施形態における処理は、画像形成装置が有するコンピュータプログラムにより実行されるが、上記のプログラムは、光記録媒体、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、または半導体等の記録媒体に記録され、上記の記録媒体からロードされるようにしてもよいし、所定のネットワークを介して接続されている外部機器からロードされるようにしてもよい。
【００８９】
なお、上記の実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能となる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、像担持体（感光体）上に形成された像を、対向位置の移動体（搬送ベルト上の記録紙、中間転写ベルト）上に転写する際に、色ズレ等が生じない高品質の画像形成を実現することが可能となる。
【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画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における搬送ベルト上に形成された位置合わせ用トナーマーク列の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における副走査方向の書き出しタイミングを補正する際の同期検知信号、マーク形成時の画像書込みｅｎａｂｌｅ信号、および補正後の画像書込みｅｎａｂｌｅ信号のタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態における主走査方向の書き出しタイミングを補正する際の同期検知信号、画像書込みクロック、マーク形成時の画像書込みｅｎａｂｌｅ信号、および補正後の画像書込みｅｎａｂｌｅ信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態の画像形成装置における駆動制御を行う部位の構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における駆動源の制御を行わない時のロータリーエンコーダにて検出される周波数成分と位置変動の振幅ｐ−ｐとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵによる演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵにより実行される、チェビシェフ特性低域通過ＩＩＲローパスフィルタに相当するフィルタ演算処理を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵの演算により実現されるフィルタの周波数−振幅特性を示す図である。縦軸が振幅比（ｄＢ）、横軸が周波数（Ｈｚ）を示す。
【図１０】本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵの演算により実現されるフィルタの周波数−位相特性を示す図である。縦軸が位相差（ｄｅｇ）、横軸が周波数（Ｈｚ）を示す。
【図１１】本発明の第１の実施形態におけるＣＰＵによる比例制御演算処理を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態において、（ｉｉ）式のＧ（Ｚ）を算出するための演算部位の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における画像形成装置の構成を示す図である。
【図１４】従来の画像形成装置における動的な位置ずれ（ＡＣ成分）を検出、補正して、搬送ベルトの走行性の安定化を図るための構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 給紙トレイ
２ 給紙ローラ
３ 分離ローラ
４ 用紙
５ 搬送ベルト
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫ 画像形成部部
７ 駆動ローラ
８Ａ，８Ｂ従動ローラ
９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫ 感光体ドラム
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＢＫ 帯電器
１１ 露光器
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫ 現像器
１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＢＫ 除電器
１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４ＢＫ レーザ光
１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５ＢＫ 転写器
１６ 定着器
１７，１８，１９ センサ
２０ ロータリーエンコーダ
２１ トナーマーク列
２２ ＦＶ変換器
２３ フィルタ
２４ 指令速度信号
２５ 比較器
２６ モータドライバ
２７ 搬送ベルト駆動モータ
２８ 発生量制御部
２９ ＡＭＰ
３０ フィルタ
３１ Ａ／Ｄ Ｃ
３２ ＦＩＦＯメモリ
３３ Ｉ／Ｏポート
３４ サンプリング制御部
３５ 書込制御部
３６ ＣＰＵ
３７ ＲＯＭ
３８ ＲＡＭ
３９ データバス
４０ アドレスバス
４１ 中間転写ベルト
４２ 転写ベルト
４３ クリーニング手段

Claims (7)

1. 像担持体上に潜像を形成し、現像、転写、および定着することにより画像を形成する画像形成装置であって、
   前記転写の際に回転駆動することにより、対向に位置する前記像担持体上の像が転写される移動体を走行させる駆動手段と、
   前記移動体の移動距離または移動速度を検出する移動量検出手段と、
   予め設定された移動距離または移動速度の目標値から前記検出された移動距離または移動速度を減算して移動距離または移動速度の偏差を算出する偏差算出手段と、
   前記算出された移動距離または移動速度の偏差に基づいて、前記駆動手段を制御するための制御値を算出する制御値算出手段と、
   前記算出された制御値を用いて、前記駆動手段の駆動速度を制御する駆動制御手段と、
   前記検出された移動距離または移動速度、前記算出された移動距離または移動速度の偏差、および前記算出された制御値のいずれかに対し所定の周波数成分を減衰させるフィルタ演算手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記フィルタ演算手段は、
   少なくとも画像形成が行われる部分における前記移動体の走行に含まれない周波数成分を減衰させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記移動体に接し、該接した移動体の走行と連動して回転する第１の従動手段を有し、
   前記フィルタ演算手段は、
   前記移動量検出手段が前記第１の従動手段の回転軸に付設される場合、前記第１の従動手段の回転に起因する周波数成分を減衰させることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記移動体に接し、該接した移動体の走行と連動して回転する第２の従動手段を有し、
   前記フィルタ演算手段は、
   前記第２の従動手段の回転の周波数成分を減衰させることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記移動体は、
   記録媒体および該記録媒体を搬送する搬送ベルトであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記移動体は、
   前記像担持体上に形成された像が転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記フィルタ演算手段は、
   少なくとも転写工程が行われる部分の前記中間転写ベルトの走行に含まれない周波数部分を減衰させることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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