JP2008278620A - 速度制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体の速度変動の抑制と長時間の安定駆動を実現し、画像の劣化要因である「色ずれ」や「ピッチムラ」を低減する速度制御装置及び画像形成装置の提供。
【解決手段】回転体１０１と、ステッピングモータ１０３と、エンコーダＡ １０５と、制御ユニット１０９とを有し、制御ユニット１０９は、回転体１０１の速度変動成分が予め設定された所定範囲内に収束した時点で補正値の更新を停止し、すべての補正値を固定する第一の補正テーブルと、固定された第一の補正テーブルに基づきステッピングモータ１０３により回転体１０１を駆動した場合、回転体１０１が１回転する間の平均速度と、ステッピングモータ１０３に対して予め設定された目標速度との差分を補正する第二の補正テーブルとを有し、第一の補正テーブル及び第二の補正テーブルに基づいて、フィードフォワード補正制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、速度制御装置及び画像形成装置に関し、特に感光ドラム等の回転体の速度変動を補正する制御技術に関する。

電子写真プロセスを用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光ドラム等の回転体の速度変動が画像を劣化させる要因となることが知られている。

ここで、本発明の前提となる電子写真プロセスを用いた画像形成装置について概説する。

図１７は画像形成装置の概略構成断面図である。

図１７において、画像形成装置は、Ｙ（黄）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色の画像を形成する４組の画像形成部１２００Ｙ，１２００Ｍ，１２００Ｃ，１２００Ｋが設けられている（以降、色を表わすＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは省略することもある）。各画像形成部１２００は、感光ドラム１２０１、現像器１２０６、ドラムクリーナ１２０７、帯電器１２０８、一次転写ローラ１２０９、レーザ光学系１２１０を有し、それぞれ異なる色の画像を中間転写ベルト１２０２上に形成する。

画像形成動作はシステムコントローラ１２２０によって制御され、画像読取装置１２２１や画像処理装置１２２２から供給されるカラー画像データが各画像形成部１２００に供給される。各画像形成部１２００の感光ドラム１２０１には、光の照射によって電気的特性が変化する光半導体層が形成されており、画像形成動作中は定速で回転しながら、下記（１）〜（７）のステップに従って動作する。
（１）帯電：帯電器１２０８により感光ドラム１２０１の光半導体層を均一に帯電させる。
（２）レーザ露光：感光ドラム１２０１に向けて（感光体上に）、レーザ光学系１２１０により画像パターン（静電潜像）を照射する（破線部Ｂ）。
（３）現像：現像器１２０６により静電潜像にトナーを付着させる。
（４）一次転写：一次転写ローラ１２０９により中間転写ベルト１２０２上に転写させる。
上記（１）〜（４）の動作を各画像形成部１２００において行う。
（５）二次転写：二次転写器１２１１により、中間転写ローラ１２０４により駆動される中間転写ベルト１２０２上のトナー像を記録紙Ｐに転写させる。
（６）定着：定着器１２１２により記録紙Ｐの加熱及び加圧を行い、トナーを記録紙Ｐ上に定着させた後、外部に排出する。
（７）クリーニング：中間転写ベルト１２０２上に転写しきれずに、感光ドラム１２０１上に残ったトナーをドラムクリーナ１２０７により除去する。また、記録紙Ｐに対して転写しきれずに、中間転写ベルト１２０２上に残ったトナーをベルトクリーナ１２１３により除去する。

上述した二次転写器１２１１とベルトクリーナ１２１３は、画像形成装置が停止状態にあるときは、中間転写ベルト１２０２から離間した状態にある。

二次転写器１２１１の離間は、画像形成装置において「紙詰まり」等が発生したときに、二次転写部において、ユーザがこの記録紙を除去するための空間を確保する必要があるためである。また、ベルトクリーナ１２１３の離間は、次のような理由による。すなわち、ベルトクリーナ１２１３が、例えばウェブのようにクリーニング紙を押し当てることによってクリーニングを行う機構の場合、停止時に長期間中間転写ベルト１２０２と接することによる中間転写ベルト１２０２の劣化を防止するためである。

そして、画像形成動作開始の準備回転（前回転）駆動開始時に中間転写ベルト１２０２に対して、二次転写器１２１１とベルトクリーナ１２１３の着動作が行われる。

上記一連の動作によって中間転写ベルト１２０２上には各画像形成部１２００Ｙ，１２００Ｍ，１２００Ｃ，１２００Ｋのトナー像が重なり合って形成される。

このとき、感光ドラム１２０１及び中間転写ベルト１２０２の回転速度変動は、形成されるトナー像の画像サイズが変化するといった、いわゆる「倍率変動」を発生させる。なおかつ、ある色のトナー像を形成したときの中間転写ベルト１２０２の移動速度と、次のトナー像を形成したときの中間転写ベルト１２０２の移動速度とが一致していなければ、それぞれのトナー像がずれてしまうといった、所謂「色ずれ」が発生する。

このような「倍率変動」、「色ずれ」を発生させる感光ドラム１２０１や中間転写ベルト１２０２のような回転体の主な速度変動成分は、定常的に存在し且つ比較的周波数の低い成分である。つまり、「色ずれ」は、速度変動における時間積分値（変位）が大きくなる回転体の回転ムラ、又は回転体を駆動ギアを介して駆動する場合には、そのギア比倍の回転ムラに起因している。

また、回転体の回転時には、上述した低周波数成分の回転ムラと共に、ギアピッチや回転体の固有振動、回転体にかかる負荷変動等による比較的周波数の高い成分の速度変動も同時に発生している。これらの速度変動成分は、主に「ピッチムラ」と呼ばれる画像の劣化要因となる。

上記回転ムラを補正する技術が特許文献１に記載されている。これは駆動ギアの歯数からエンコーダのパルス数を決定して単純移動平均処理により低周波成分を抽出し、低周波成分をフィードフォワード制御（駆動パターンを固定する）により補正すると同時に、高周波成分をフィードバック制御により補正するものである。
特開平１０−０６６３７３号公報

しかしながら、上記特許文献１では、次のような問題を有する。すなわち、回転ムラの要因となる低周波成分とピッチムラの要因となる高周波成分、つまりフィードフォワード制御を行う周波数帯域とフィードバック制御を行う周波数帯域とを明確に分離できないため、制御上発散しやすい。

また、上記補正制御を画像形成装置の感光ドラムや中間転写ローラの回転制御に適用した場合、画像形成動作上、感光ドラムや中間転写ローラには高圧印加、トナー転写、ユニット着脱等による負荷変動が常に発生している。このため、上述した問題により安定した回転駆動を行えない可能性が高い。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その課題は、回転体の速度変動の抑制と長時間の安定駆動を実現し、画像形成装置において画像の劣化要因である「倍率変動」「色ずれ」や「ピッチムラ」を低減する速度制御装置及び画像形成装置を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の速度制御装置及び画像形成装置は、以下の構成を備える。

（１）回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を決定し、決定された前記駆動信号をさらに補正して前記駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記回転体が回転する際の前記速度データから、単数または複数の周波数成分を有する速度変動成分を抽出し、抽出された前記速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワード補正制御を行う速度制御装置であって、前記制御手段は、前記速度変動成分が予め設定された所定範囲内に収束した時点で補正値の更新を停止し、すべての補正値を固定する第一の補正テーブルと、前記固定された第一の補正テーブルに基づき前記駆動手段により前記回転体を駆動した場合、前記回転体が回転する際の平均速度と、前記駆動手段に対して予め設定された目標速度との差分を補正する第二の補正テーブルと、を有し、前記第一の補正テーブル及び前記第二の補正テーブルに基づいて、前記フィードフォワード補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。

（２）回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された前記駆動信号を補正して前記駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記回転体が１回転する間の速度データから、単数または複数の周波数成分を有する速度変動成分を抽出し、抽出された前記速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワード補正制御を行う速度制御装置であって、前記制御手段は、前記速度変動成分が予め設定された所定範囲内に収束した時点で補正値の更新を停止し、すべての補正値を固定する第一の補正テーブルと、前記固定された第一の補正テーブルに基づき前記駆動手段により前記回転体を駆動した場合、前記回転体が１回転する間の平均速度と、前記駆動手段に対して予め設定された目標速度との差分を補正する第二の補正テーブルとを有し、前記第一の補正テーブル及び前記第二の補正テーブルに基づいて、前記フィードフォワード補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。

（３）回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された前記駆動信号を補正して前記駆動手段を制御する制御手段と、を有する速度制御装置であって、前記制御手段は、前記検出手段により所定のタイミングにおいて検出された速度データと、予め設定された目標速度との差分に対して、予め設定された第一の所定係数を乗じて算出される第一の補正値と、前記検出手段により所定の時間領域において検出された速度データの総和と、予め設定された目標速度の総和との差分に対して、予め設定された第二の所定係数を乗じて算出される第二の補正値とを有し、前記第一の補正値及び前記第二の補正値に基づいて、フィードバック補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。

（４）回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された前記駆動信号を補正して前記駆動手段を制御する制御手段とを有する速度制御装置であって、前記制御手段は、複数の周波数成分を有する第一の速度変動成分と、前記第一の速度変動成分とは異なる周波数成分を有する速度変動成分とを抽出し、抽出された前記第一の速度変動成分が予め設定された所定範囲内に収束した時点で補正値の更新を停止し、すべての補正値を固定する第一の補正テーブルと、前記固定された第一の補正テーブルに基づき前記駆動手段により前記回転体を駆動した場合の前記回転体が１回転する間の平均速度と、前記駆動手段に対して予め設定された目標速度の差分を補正する第二の補正テーブルとを有し、前記第一の補正テーブル及び前記第二の補正テーブルに基づいて、フィードフォワード補正制御を行い、かつ、前記フィードフォワード補正制御により前記回転体を駆動している状態において、前記検出手段により所定のタイミングにおいて検出された速度データと、予め設定された目標速度との差分に対して、予め設定された第一の所定係数を乗じて算出される第一の補正値と、前記検出手段により所定の時間領域において検出された速度データの総和と、予め設定された目標速度の総和との差分に対して、予め設定された第二の所定係数を乗じて算出される第二の補正値とを有し、前記フィードフォワード補正制御における前記第一及び第二の補正テーブルの該当する補正値に、前記第一の補正値及び前記第二の補正値を付加することにより、フィードバック補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。

（５）感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御し、前記感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、前記（４）に記載の速度制御装置を備え、前記回転体は、前記感光体及び前記転写体であり、前記制御手段は、前記感光体及び前記転写体のいずれか一方が１回転する間の速度データから、第１の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第１の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードフォワード補正制御を行い、前記感光体及び前記転写体のいずれか他方が１回転する間の速度データから、第１の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第１の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードフォワード補正制御を行い、前記感光体及び前記転写体が１回転する間の速度データから、第２の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第２の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードバック補正制御を行うことを特徴とする画像形成装置。

（６）感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御して、前記感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の速度制御装置を備え、前記回転体は、前記感光体及び前記転写体であり、前記速度制御装置は、前記感光体及び前記転写体を制御することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、回転体の速度変動の抑制と長時間の安定駆動を実現し、画像形成装置において画像の劣化要因である「倍率変動」「色ずれ」や「ピッチムラ」を低減することができる。

以下に、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

また、本発明は、後述する速度変動成分補正制御を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給することによっても実現できる。この場合、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって達成されるものである。

［第１の実施形態（速度制御装置）］
図１は、本発明に係る実施形態の速度制御装置のブロック図である。

図１において、１０１は回転体である。１０２は回転体１０１の駆動軸に対して同心に取り付けられた駆動ギアであり、モータ１０３（駆動手段）の出力軸に対して予め設計された減速比となるよう所定の歯数Ｎ＿ｇｅａｒ（Ｎ＿ｇｅａｒは任意の正整数）を有する。１０３は回転体１０１を駆動するモータであり（図中、ＳＴＭと記す）、出力軸には駆動ギア１０２に噛み合う所定の歯数Ｎ＿ｓｈａｆｔ（Ｎ＿ｓｈａｆｔは任意の正整数）のギアが形成されている。本実施形態ではモータ１０３をステッピングモータ（パルスモータ）とするが（以下、ステッピングモータ１０３とする）、これに限定されない。

ステッピングモータ１０３は、モータに出力される駆動信号（以下、駆動パルスとする）の周波数Ｆ＿ｓｔｍ（Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ：１秒当りのパルス数：以下、ｐｐｓとする）に応じて駆動される。ステッピングモータ１０３は、駆動パルスにおける１パルス当りの回転角度θ０［ｒａｄ］が規定されている。ステッピングモータ１０３が１回転に必要なパルス数Ｍ＿ｓｔｍ（任意の正整数）は以下の式（１）により与えられる。
Ｍ＿ｓｔｍ＝２π／θ０ （１）

よって、ステッピングモータ１０３の回転速度Ｖ＿ｓｔｍ（Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ：１分当りの回転数：以下、ｒｐｍとする）は、以下の式（２）により与えられる。
Ｖ＿ｓｔｍ＝（Ｆ＿ｓｔｍ／Ｍ＿ｓｔｍ）×６０［Ｓｅｃｏｎｄ］ （２）

例えば、２相ステッピングモータの場合には、１パルス当りの回転角度θ０［ｒａｄ］＝０．０１π［ｒａｄ］である。よって、１回転当りに必要なパルス数Ｍ＿ｓｔｍは２００パルスとなり、駆動周波数Ｆ＿ｓｔｍ＝３０００［ｐｐｓ］とすると、回転速度Ｖ＿ｓｔｍ＝９００［ｒｐｍ］となる。

従って、ステッピングモータ１０３により駆動ギア１０２を駆動して回転体１０１を回転させる場合、回転体１０１の回転角速度（＝回転周波数）Ｖ＿ｒｏｔ［ｒｐｍ］は、以下の式（３）により与えられる。
Ｖ＿ｒｏｔ＝Ｖ＿ｓｔｍ／（Ｎ＿ｇｅａｒ／Ｎ＿ｓｈａｆｔ）＝Ｖ＿ｓｔｍ／Ｒ＿ｇｅａｒ （３）

ここで、Ｒ＿ｇｅａｒ（＝Ｎ＿ｇｅａｒ／Ｎ＿ｓｈａｆｔ）は駆動ギア１０２とステッピングモータ１０３の出力軸に形成されたギアとのギア比（減速比：任意の正整数）である。前述の例において、ギア比＝１０とすると、回転体１０１の回転角速度Ｖｒｏｔ＝９００／１０＝９０［ｒｐｍ］となる。

１０５，１０６は回転体１０１の駆動軸の端部に対して同心に取り付けられたエンコーダである。エンコーダ１０５，１０６（検出手段）は、予め設計された所定幅Ｌ＿ｗｈｅｅｌ［ｍ］のスリットパターンを所定数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ有するコードホイール１０７のスリットパターン入力間隔に同期したエンコーダ信号を出力する。また、１０５はエンコーダＡ、１０６はエンコーダＢとし、互いに相反する位相に設定されている。このようにした理由は、通常、回転体１０１の回転速度は、回転体自体の偏心成分やコードホイール１０７の偏心成分による速度変動の影響を受けるので、これらをキャンセルするためである。つまり、回転体１０１の角速度を基準にすることが多く、本実施形態においても同様に以下の式（４）に基づき回転体１０１の角速度変動を検出することを目的としているからである。ここで、回転体１０１の角速度ω＿Ｒは、エンコーダＡ １０５からの信号により検出される速度データＶ＿ｅｎｃＡ、エンコーダＢ １０６からの信号により検出される速度データＶ＿ｅｎｃＢとすると、以下の式（４）により与えられる。
ω＿Ｒ＝（Ｖ＿ｅｎｃＡ＋Ｖ＿ｅｎｃＢ）／２ （４）

１０８は、回転体１０１の基準位相を検出するホームポジションセンサである。１０９は制御ユニット（制御手段）であり、後述する速度補正制御演算を行って駆動機構全体を制御するＣＰＵ１１０を有する。１１１，１１２は基準クロックＣ０［Ｈｚ］（１クロックの周期＝１／Ｃ０［ｓｅｃ］）により、エンコーダＡ １０５、エンコーダＢ １０６の出力信号を用いてコードホイール１０７のスリットパターン入力間隔をカウントするカウンタである。なお、１１１がエンコーダＡ １０５に対するカウンタＡ、１１２がエンコーダＢ １０６に対するカウンタＢである。１１３はステッピングモータ１０３を駆動するための駆動パルスをモータドライバ１０４（図中、単にドライバと記す）に出力するパルス発生器である。

制御ユニット１０９におけるＣＰＵ１１０が、パルス発生器１１３に対して設定する値をＳ＿ｐｌｓ（Ｓ＿ｐｌｓは任意の整数）とすると、パルス発生器１１３が出力するパルス信号の周波数Ｆ＿ｓｔｍ［ｐｐｓ］は、以下の式（５）により与えられる。
Ｆ＿ｓｔｍ＝Ｃ０／Ｓ＿ｐｌｓ （５）

図２は、エンコーダＡ １０５，エンコーダＢ １０６の各出力信号を用いて回転体１０１の角速度変動を検出する方法を説明するタイミングチャートである。

まず、図２（ａ）は、カウンタＡ １１１（又はカウンタＢ １１２）の基準クロックを表している（図中、カウンタ基準クロックと記す）。図２（ｂ）は、回転体１０１のホームポジション（ＨＰ）入力信号を表しており、立ち上がりエッジにてＨＰが検知される。図２（ｃ）はエンコーダＡ １０５（又はエンコーダＢ １０６）入力を表しており、ホームポジション入力信号（以下、ＨＰ信号とする）が検知された後のエンコーダ出力信号を０番目の入力としている。なお、エンコーダ出力信号は、エンコーダＡ １０５または、エンコーダＢ １０６のどちらか一方を基準とする。本実施例では、エンコーダＡ １０５の信号入力を基準とする。図２（ｄ）は、エンコーダ出力信号の立ち上がりエッジを基準として計測されたカウント数を表している。なお、カウンタＡ １１１は、エンコーダ入力間隔をカウンタ基準クロックの個数で計測する。図２（ｅ）は、カウント数によって検出される速度データを表している（図中、例えばｅ１＿ｄａｔａ＝７など）。

ＣＰＵ１１０は、任意のｎ番目のエンコーダ出力信号の立ち上がりエッジが計測されると、ｎ−１番目のエンコーダデータｅ（ｎ−１）＿ｄａｔａを取得する。ここで、ＣＰＵ１１０が取得するエンコーダデータｅ（ｎ−１）＿ｄａｔａは、「時間：Ｓｅｃｏｎｄ」と同義であり、ｎ−１番目の速度データＶ＿ｅ（ｎ−１）は、以下の式（５）により与えられる。
Ｖ＿ｅ（ｎ−１）＝Ｌ＿ｗｈｅｅｌ［ｍ］／ｅ（ｎ−１）＿ｄａｔａ［ｓｅｃ］ （５）
ここで、Ｌ＿ｗｈｅｅｌは一定値であるため、取得したエンコーダデータにより任意の位相における回転体１０１の角速度変動が検出可能である。

次に、本実施形態による回転体の角速度変動補正制御について説明する。

図３は本実施形態による回転体１０１の角速度変動補正制御（図中、単に速度変動制御と記す）を示すフローチャートである。

図３のフローは、制御ユニット１０９のＣＰＵ１１０が内部メモリに格納された制御プログラムを実行することで実現される。

図３において、回転体１０１の駆動を開始すると、図２で述べたエンコーダデータを用いて回転体１０１の角速度変動を検出する（ステップＳ２０１、以下ステップを省略する）。図４は、実験により得られた回転体１０１の角速度変動データプロファイルを示し、横軸がエンコーダ入力回数を、縦軸が速度データであるエンコーダデータｅ（ｎ）＿ｄａｔａを表している。また、図４は、回転体の２周分、つまりエンコーダ入力回数＝コードホイール１０７の１周のスリット数Ｎ＿ｗｈｅｅｌ（Ｎ＿ｗｈｅｅｌは任意の正整数）２周分のデータプロファイルを示している。また、図５は、回転体１０１の角速度変動データプロファイルのＦＦＴ演算（高速フーリエ演算）結果を示す図である。図５では、図４に示す角速度変動データプロファイルから回転体１０１が有する角速度変動の周波数成分比を分析するために、以下の式（６）に基づいてＦＦＴ演算を行った結果を示している。

ここで、ＦＦＴ演算について概説する（参考文献：デジタル信号処理入門）。
Ｘ（ｋ）＝Σｘ（ｎ）×ｅｘｐ（−２πｋｎｊ／Ｎ） （６）
ここで、ｘ（ｎ）は取得されたｎ数の標本化データであり、本実施形態ではｅ（ｎ）＿ｄａｔａが相当する。ｊは虚数単位で、ｊ＝√（−１）である。また、ｋは周波数成分変換後の周波数軸単位を表し、Ｘ（ｋ）は、周波数ｋにおいて算出されたパワースペクトル（該当周波数成分の強度：任意単位）を示している。

図５に示すように、回転体１０１は、様々な要因の周波数成分をもって回転しており、主な周波数成分とそれから算出される成分は、回転体１０１の１回転ムラＦ＿ｒとステッピングモータ１０３の１回転ムラＦ＿ｇ０である（単数または複数の周波数成分）。また、１回転ムラＦ＿ｒから算出される成分は、回転体１０１のギア比倍にて生じるＦ＿ｇ０＝Ｆ＿ｒ×Ｒ＿ｇｅａｒ、ステッピングモータ１０３の駆動軸と駆動ギア１０２との噛み合いに起因する周波数成分Ｆ＿ｇ１、回転体自体の固有振動成分Ｆ＿ｐである。

上記各周波数成分において、比較的周波数が低い１回転ムラＦ＿ｒ、回転体１０１のギア比倍にて生じる１回転ムラＦ＿ｇ０は、背景技術で述べたように角速度変動に対する時間積分値が大きくなる。このため、図１７に示す画像形成装置における回転体として、感光ドラム１２０１や中間転写ローラ１２０４に上記周波数成分Ｆ＿ｒやＦ＿ｇ０が生じる場合には、「倍率変動」「色ずれ」の主要因となる。しかしながら、これら周波数成分Ｆ＿ｒ，Ｆ＿ｇ０は回転体１０１の駆動時において、定常的に安定したパワースペクトルを示す場合が多い。このため、本実施形態においては、上記周波数成分Ｆ＿ｒ，Ｆ＿ｇ０を低周波速度変動成分（第一の速度変動成分）と定義する。そして、この低周波速度変動成分を補正するための補正駆動テーブル生成方法及び補正駆動方法について、以下に述べる。なお、補正駆動テーブルとは、回転体１０１が１回転する間の位相毎に、パルス発生器１１３に対して設定する設定値が格納された低周波速度変動成分補正テーブルであり、以下補正テーブルとする。

図３のＳ２０２では、上記補正テーブルを生成するために、検出されたエンコーダデータｅ（ｎ）＿ｄａｔａに対して、図６に示す低周波成分通過型フィルタ Ｆｉｌｔｅｒ０を用いてデジタル信号処理演算を行う。ここで図６は、回転体１０１の角速度変動データプロファイルのＦＦＴ演算結果と低周波成分通過型フィルタ Ｆｉｌｔｅｒ０との関係を示す図である。低周波成分通過型フィルタ Ｆｉｌｔｅｒ０は遮断周波数Ｆ＿ｃと減衰特性を有するデジタルフィルタである。

ここで、図６に示すデジタルフィルタの遮断周波数Ｆ＿ｃは、以下の条件式（７）を満たすとする。
Ｆ＿ｒ＜Ｆ＿ｇ０＜Ｆ＿ｃ＜Ｆ＿ｇ１，Ｆ＿ｐ （７）
式（７）に示す条件は、本発明を限定するものではない。

以下に、Ｓ２０２でのデジタル信号処理演算（フィルタ演算）について概説する。

デジタル信号処理演算は、以下の式（８）に示すように、検出される標本化データ（エンコーダデータｅ（ｎ）＿ｄａｔａに相当）と、図７に示す低周波成分通過型フィルタ Ｆｉｌｔｅｒ０の係数プロファイルｈＭの積和演算として定義される。なお、図７は低周波成分通過型フィルタの係数プロファイルを示す図である。

ここで、図８はデジタルフィルタの信号処理ブロックを示す図である。図８に示すように、検出された元のエンコーダデータ（ｅ（ｎ）＿ｄａｔａ）をバッファリングするメモリエリアＤａｔａ＿Ｏｒｉｇｉｎａｌ［ｎ］（フィルタ係数ｈＭの数Ｍ＋１と同サイズ）の先頭番地に“現在”のデータが入力される。そうすると、以下の式（８）による積和演算が実行され、フィルタ係数テーブルによる演算後のエンコーダデータＤａｔａ＿ＦｉｌｔｅｒＰａｓｓ［ｎ］が出力される。

フィルタ係数値ｈ０〜ｈＭは、合計すると“１”になるように設計されている。また、図７に示すように、フィルタ係数は中心値が最も大きくなるように重み付けされており、信号処理の際に任意点におけるデータに対して重み付け係数を変化させる。つまり、デジタルフィルタの周波数特性を変化させることにより、必要とする周波数成分のみを持つデータプロファイルが得られる。

図９は、図４に示す検出エンコーダデータに対して上記フィルタ演算を行った結果を示し、図１０は、図９に示すフィルタ演算により得られたエンコーダデータプロファイルに対してＦＦＴ演算を行った結果を示している。すなわち、図１０は、本発明である低周波速度変動成分補正制御（フィードフォワード補正制御）実施時のエンコーダデータプロファイルである。

図９及び図１０に示すフィルタ演算結果から、低周波成分の抽出と高周波成分の除去とが正確に行われていることがわかる。

そして、低周波成分が抽出されたエンコーダデータから、回転体１０１の１回転毎に基準となる速度値に対して予め設定された補正ゲインをかけたモータ駆動パルスの周波数に相当する設定値Ｓ１＿ｐｌｓを算出し、回転体１０１の次の回転に反映させる。以下に算出式（９）を示す。
Ｓ１＿ｐｌｓ＿Ｎｅｗ（ｎ）＝（ｅ（ｎ）＿ｄａｔａ−ｅ＿ｔａｒｇｅｔ）×Ｇａｉｎ×Ｓ１＿ｐｌｓ＿Ｎｏｗ（ｎ） （９）
ｅ（ｎ）＿ｄａｔａ：“現在”の回転においてｎ番目に検出されたエンコーダデータ
ｅ＿ｔａｒｇｅｔ：エンコーダデータの目標値
Ｇａｉｎ：補正ゲイン
Ｓ１＿ｐｌｓ＿Ｎｅｗ（ｎ）：“次”の回転においてｎ番目に与えられるステッピングモータ１０３の駆動パルスの設定値
Ｓ１＿ｐｌｓ＿Ｎｏｗ（ｎ）：次のｎ＋１番目に反映されるステッピングモータ１０３の補正後の駆動パルスの設定値（補正値）

ここで、ＣＰＵ１１０内においては、コードホイール１０７の１周分のスリット数Ｎ＿ｗｈｅｅｌと同数の、式（９）により算出されたモータ駆動パルスの設定値が格納できる補正テーブル（第一の補正テーブルとする）を有する。そして、ＨＰ信号または、エンコーダ信号の入力数を基準として、エンコーダが入力されるに従って、つまり回転体１０１の位相に基づいて、第一の補正テーブルにおける上記駆動パルスの設定値を格納するアドレスを更新する。

上記制御により、数回転後には低周波成分のエンコーダデータを予め設定された目標として所定の変動範囲内（所定範囲内）に収束させることができる。

図１１は低周波成分のエンコーダデータにより速度変動補正を行った実験結果を示している。図１１に示すプロファイルにおいて、ラインＣが目標速度の中心値（目標値）、ラインＵが目標速度の上限値、ラインＬが目標速度の下限値をそれぞれ表している。図１１において、回転体１０１の５周後には、回転体１０１の速度が上限値及び下限値の範囲内に収束している。ここで、第一の補正テーブルにおいて格納されているすべてのモータ駆動パルスの設定値を固定する。

このとき、第一の補正テーブルに格納された設定値に基づいて回転体１０１の駆動を行った場合、理想的には、ステッピングモータ１０３及び回転体１０１の平均速度は、上記制御を行わない場合と同じであるはずである。しかし、実際には、式（９）に基づいて個々の補正値を算出する際に、量子化誤差が発生するため、この誤差によって平均速度のズレが生じることがある。このような平均速度のズレは、本発明である速度制御装置を用いて、画像形成装置（図１５参照）における感光ドラム１２０１または、中間転写ベルト１２０２、及び中間転写ローラ１２０４を駆動した場合において、大きな「色ずれ」要因となる。本実施形態に係る実験においては、図１５に示す画像形成装置における中間転写ローラ１２０４の平均速度が、予め設定された目標速度に対して、約０．０１％程度のズレを有する場合、１００μｍ以上の「色ずれ」を生じさせる場合がある。なお、解像度１２００ｄｐｉの画像形成装置の場合、１ｄｏｔ＝約２１．２μｍであり、色ずれの数値として１００μｍ以上は、各色のトナー像がまったく重ならない状態であり、大きな画像劣化となる。

よって、本発明では、上述したステッピングモータ１０３及び回転体１０１の平均速度のズレを補正するための第二の補正テーブルを生成する。第二の補正テーブルは、第一の補正テーブルと同数（＝Ｎ＿ｗｈｅｅｌ）の設定値格納領域を有する。

以下に、第二の補正テーブルの算出方法について述べる。

第一の補正テーブルが固定された時点で、第一の補正テーブルに基づいて回転体１０１を駆動した場合の平均速度を算出する。この平均速度（平均値）を算出するために、第一の補正テーブルに格納されているモータ駆動パルスの設定値の合計値Ｓｕｍ＿Ｓ１＿ｐｌｓと、モータ駆動パルスの基準値Ｓ＿ｔａｒｇｅｔの合計値との差分Ｄｉｆｆを算出する。
Ｄｉｆｆ＝Ｓｕｍ＿Ｓ１＿ｐｌｓ−（Ｓ＿ｔａｒｇｅｔ×Ｎ＿ｗｈｅｅｌ） （１０）

また、差分Ｄｉｆｆの算出方法としては、次のようにすることも可能である。すなわち、第一の補正テーブルに基づいて、回転体１０１を１周（１回転する間）駆動したときのエンコーダデータ１周分の合計値Ｓｕｍ＿ｅ＿ｄａｔａと、エンコーダデータの目標値（ｅ＿ｔａｒｇｅｔ）（目標速度）の合計値との差分を用いることも可能である。
Ｄｉｆｆ＝Ｓｕｍ＿ｅ＿ｄａｔａ−（ｅ＿ｔａｒｇｅｔ×Ｎ＿ｗｈｅｅｌ） （１１）
なお、差分算出手法に関しては、本発明を限定するものではない。

この算出された差分Ｄｉｆｆが平均速度のズレに相当するため、この差分Ｄｉｆｆを第二の補正テーブルに分散させて格納する。

そして、生成された第一の補正テーブルと第二の補正テーブルに基づいて、実際に回転体１０１の駆動のためにパルス発生器１１３へ与えられる駆動周波数の設定値Ｓ＿ｐｌｓ＿Ｔは、
Ｓ＿ｐｌｓ＿Ｔ（ｎ）＝Ｓ１＿ｐｌｓ（ｎ）＋Ｓ２＿ｐｌｓ（ｎ） （１２）
となる。この設定値に基づいて、回転体１０１を駆動することにより（Ｓ２０３）、低周波成分による速度変動を抑制して回転体１０１を安定して回転させることができる。

ここで、第二の補正テーブルを生成する際に、差分Ｄｉｆｆを分散格納する理由は、回転体１０１の各位相における補正値の偏りを回避し、回転体１０１の回転駆動における急峻な駆動周波数変化を防ぐためである。なぜなら、急峻な駆動周波数の変化は、ステッピングモータ１０３や回転体１０１の駆動系が追従できずに脱調、もしくは回転制御系が発振に至る可能性が高くなるためである。

分散させる具体的方法として、第二の補正テーブルに格納されている初期値をまずすべて“０”とする。そして、次に第二の補正テーブルに格納する補正値の最小単位（例えば“１”）ずつ、第二の補正テーブルの先頭アドレスから予め設定された所定間隔毎に、補正値の最小単位を格納していく。そして、差分Ｄｉｆｆ値が、補正テーブル格納数を超えた場合には、既に格納されている補正値に加算していく手法が挙げられる。

なお、上述した第一の補正テーブル及び第二の補正テーブルを用いた回転体１０１の速度制御を、低周波速度変動成分補正制御（フィードフォワード制御）と定義する。このように、図３のフローチャートのＳ２０３においてこのフィードフォワード制御を行う。また、Ｓ２０６に、前述の第一の補正テーブル、第二の補正テーブルを用いた補正制御であることを示す。

次に、Ｓ２０３で回転体１０１に対して低周波速度変動成分補正制御を実行している状態で、随時検出されるエンコーダデータが予め設定された範囲内に収まっているか判定する（Ｓ２０４）。そして、予め設定された範囲内（設定範囲は“０”の場合も含む）にない場合は、フィードフォワード制御とともに、後述する高周波速度変動成分補正制御（リアルタイムフィードバック制御）（フィードバック補正制御）を実行する（Ｓ２０５）。一方、予め設定された範囲内にある場合は（Ｓ２０４ ＹＥＳ）、低周波速度変動成分補正制御の第一及び第二の補正テーブルを用いたフィードフォワード制御を継続する。

ここで、Ｓ２０５における高周波速度変動成分補正制御について説明する。

図１２は、高周波速度変動成分補正制御を示し、回転体１０１の状態を時系列（任意のｎ番目から順次）で示している。

図１２（ａ）は低周波速度変動成分補正テーブル（前述したフィードフォワード制御）により設定されたモータ駆動パルスを表している。図１２（ｂ）はステッピングモータ１０３に供給されるモータ作動クロックを表している。図１２（ｃ）は回転体１０１の回転によるエンコーダ入力信号を表している。図１２（ｄ）は、高周波速度変動成分補正値の算出タイミングを表している。

エンコーダ信号の入力に同期して、補正値の算出、モータ作動クロックの供給が行われる。制御ユニット１０９は、ｎ番目のエンコーダ信号が入力されると（所定のタイミング）、ｎ−１番目のエンコーダデータｅ（ｎ−１）＿ｄａｔａを取得する。ここで、ｎ−１番目のエンコーダデータが予め設定された範囲にない場合には（Ｓ２０４ ＮＯ）、以下の式（１３）を用いて高周波速度変動成分補正値Ｃｆを算出する。
Ｃｆ（ｎ−１）＝（ｅ（ｎ−１）＿ｄａｔａ−ｅ＿ｔａｒｇｅｔ）×Ｇａｉｎ＿ｆ×ＣＥ （１３）
ここで、ｅ＿ｔａｒｇｅｔは目標速度から算出した基準となるエンコーダデータである。Ｇａｉｎ＿ｆは補正値を算出するときの反映係数（第一の所定係数）である。ＣＥは補正値をモータ駆動パルスに換算する係数である。

上記補正値の演算処理をｎ番目のエンコーダ信号入力中に行う。そして、ｎ＋１番目のエンコーダ信号入力時に、低周波速度変動成分補正テーブルのモータ駆動パルスの設定値Ｓ＿ｐｌｓ＿Ｔ（ｎ＋１）（式（１２）参照）に対してオフセットした値をモータ駆動パルスとして供給する。よって、実際に回転体１０１の駆動のためにパルス発生器１１３へ与えられる駆動周波数の設定値Ｓ＿ｐｌｓ＿Ａは、式（１４）により与えられる。
Ｓ＿ｐｌｓ＿Ａ（ｎ＋１）＝Ｓ＿ｐｌｓ＿Ｔ（ｎ＋１）＋Ｃｆ（ｎ−１） （１４）

式（１３）にて算出される補正値Ｃｆは、Ｇａｉｎ＿ｆを大きく設定すると、算出される補正値が大きくなる、つまり、ステッピングモータ１０３に与えられる駆動パルスの変化が大きくなってしまい、回転動作が不安定になる可能性が生じてしまう。

よって、本発明は、式（１３）により算出される補正値Ｃｆを、第一の補正値とする。この補正値に加えて更に、第二の補正値Ｃｓを定義する。第二の補正値Ｃｓは、次のようにして算出される。任意の時間領域（所定の時間領域）において検出された速度データの総和（エンコーダデータｅ＿ｄａｔａ数Ｋ個分の合計値、Ｋは正整数）と、予め設定された目標速度データの総和との差分に対して、予め設定された第二の所定係数を乗じて算出される。制御ユニット１０９は、第一の補正値Ｃｆと第二の補正値Ｃｓとの、両方の補正値に基づいて高周波速度変動成分補正制御を行う。実際にパルス発生器１１３に与えられる駆動パルスの設定値は、先に示した式（１４）に代えて、改めて以下の式（１４）により算出される。
Ｓ＿ｐｌｓ＿Ａ（ｎ＋１）＝Ｓ＿ｐｌｓ＿Ｔ（ｎ＋１）＋Ｃｆ（ｎ−１）＋Ｃｓ （１４）

ここで、第二の補正値Ｃｓの算出方法について以下に述べる。まず、式（１５）に示すように、Ｃｓは次のように算出される。すなわち、予め設定された任意の時間領域に相当するＫ個のエンコーダデータの合計値と、予め設定された目標となるエンコーダデータのＫ個分の合計値との差分Ｄｉｆｆ＿ｓに対して、Ｇａｉｎ＿ｓを乗じた値に基づいて算出される。ここで、Ｇａｉｎ＿ｓは、予め設定された補正ゲイン（第二の所定係数）である。
Ｃｓ（ｎ）＝［｛ｅ（ｎ−Ｋ）＿ｄａｔａ＋ｅ（ｎ−Ｋ＋１）＿ｄａｔａ＋ｅ（ｎ−Ｋ＋２）＿ｄａｔａ＋・・・＋ｅ（ｎ−１）＿ｄａｔａ｝−（ｅ＿ｔａｒｇｅｔ×Ｋ）］×Ｇａｉｎ＿ｓ （１５）
ここで、Ｃｓ（ｎ）はエンコーダ入力のｎ番目に算出された補正値であり、算出元のデータは、ｎ番目に対して過去Ｋ個分のエンコーダデータを基に算出される。

また、式（１６）に示すように、実際のステッピングモータ１０３に対して設定する設定値は、第一の補正値Ｃｆと、第二の補正値Ｃｓの両方を反映させるため、二つの補正ゲインの合計は“１”を超えないように設定する（１以下とする）。これにより、目標速度に対してオーバーシュート要因を低減可能である。
Ｇａｉｎ＿ｆ＋Ｇａｉｎ＿ｓ＜＝１ 式（１６）

また、第一の補正値Ｃｆの反映時と同様に、第二の補正値Ｃｓにおいても補正値算出直後に、モータ駆動パルスへ反映させた場合、ステッピングモータ１０３に与えられる駆動パルスの変化が大きくなってしまい、回転動作が不安定になる可能性が生じてしまう。

よって、実際の反映方法としては、予め設定された時間領域Ｍに分散され、かつ予め設定された所定の重み付け係数を乗じた値を随時（所定のタイミング）反映させる。

また、予め設定された時間領域Ｍは、第二の補正値を分散させた時に、分散後の値は予め設定された値を超えないように設定（予め設定された所定値以下となるように設定）することにより、回転動作を安定させることができる。

図１３にＭ＝３、反映時のＭ個の重み付け係数（所定の重み付け係数）をｍ１、ｍ２、ｍ３としたときの値の算出・反映を示した模式図を示す。

図１３（ａ）がエンコーダ入力、図１３（ｂ）は式（１５）に基づいて算出される第二の補正値Ｃｓである。また、図１３（ｃ）は第二の補正値Ｃｓを予め設定された反映幅Ｍに重み付け係数ｍ１〜ｍ３にて分散させた値、図１３（ｄ）が実際にモータ駆動時にパルス発生器１１３に設定値として与えられる、過去Ｍ個の補正分散値の合計値Ｃｓ＿Ｄである。

ここで、重み付け係数ｍＭ（図１３ではＭ＝３、ｍＭはｍ１〜ｍ３）は、合計すると“１”となるように設計されており、実際に制御を行う駆動系の特性に応じて変化させることが可能である。

このように上述した第一の補正値Ｃｆと第二の補正値Ｃｓ＿Ｄとを用いた回転体１０１の速度制御を、高周波速度変動成分補正制御（リアルタイムフィードバック制御）と定義する。

第一の補正値Ｃｆは、理論上、エンコーダ入力信号の周波数、つまりサンプリング周波数Ｆｓと同程度の速度変動成分の補正が可能であり、制御系のリアルタイム応答性を確保できる。

また、予め設定した範囲を超えるエンコーダ信号がｍ回（ｍは任意の正整数）連続して入力された場合に、上記高周波速度変動成分補正制御を行うことによって、この制御が追従する周波数成分をＦｓ／ｍとすることができる。このため、負荷変動の種類、つまり様々な高周波成分に対する追従性を比較的簡易に設定することができる。

更に、上記制御の応答性の検証は、ステップ応答特性と呼ばれる所定の負荷変動を与えたときの速度変動周波数成分を解析し、この成分の速度変動が収束する時間を検証することにより可能となる。

第二の補正値Ｃｓは、理論上常に、任意の時間領域における平均速度を一定にするように補正値が算出されるため、回転体１０１の速度変動により生じた位置ズレ量を常に、そして限りなく“０”に近づけることが可能となる。

図１４に、回転体１０１の速度変動に伴う位置ズレ量に対するリアルタイムフィードバック制御の補正効果を示す。図１４（ａ）が回転体１０１の速度を、図１４（ｂ）がステッピングモータ１０３に与えるモータ駆動パルスの周波数（図中、モータ駆動周波数と記す）を表わす。また、図１４（ａ）では縦軸を速度、図１４（ｂ）では縦軸を駆動周波数（任意単位）、いずれも横軸を時間としている。回転体１０１に対して図１４（ａ）に示すような速度変動が生じた場合、上述したリアルタイムフィードバック制御においては、次のように補正される。すなわち、この変動により生じる位置ズレ分Ａは、主に第一の補正値Ｃｆによって、位置ズレ分Ｂは、主に第二の補正値Ｃｓによって補正駆動される。

よって、本発明である速度制御装置は、図３のＳ２０６＋Ｓ２０７、式（１７）に示すように、二つの補正テーブルによるフィードフォワード制御と、二つの補正値によるリアルタイムフィードバック制御の組み合わせ（付加）により、機能する。そして、これらの制御により、回転体１０１の速度変動の抑制と長時間の安定駆動を実現することが可能となる。
Ｓ＿Ｐｌｓ＿Ａ（ｎ）＝［Ｓ１＿ｐｌｓ（ｎ）＋Ｓ２＿ｐｌｓ（ｎ）］＋［Ｃｆ（ｎ）＋Ｃｓ（ｎ）＿Ｄ］ （１７）

［第２の実施形態］
次に、第１の実施形態で説明した本発明である速度変動制御を画像形成装置の回転体（感光ドラム（感光体）及び中間転写ローラ（中間転写体））の制御に適用した第２の実施形態について説明する。

図１５は、第１の実施形態の速度制御装置を画像形成装置に適用した構成を示している。なお、図１５において、図１７と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図１５において、１２２３は、図１に示す速度制御装置のエンコーダＡ １０５、エンコーダＢ １０６、コードホイール１０７、ＨＰセンサ１０８、ステッピングモータ１０３、モータドライバ１０４（図中、単にドライバと記す）を含む速度変動制御部である。制御ユニット１０９は、システムコントローラ１２２０からの指令に応じて各画像形成部１２００Ｙ，１２００Ｍ，１２００Ｃ，１２００Ｋの感光ドラム１２０１及び中間転写ローラ１２０４（第１の実施形態の回転体１０１に相当）の回転を制御する。

図１６は、本発明に係る画像形成装置（図１５）による画像形成動作時の感光ドラム１２０１及び中間転写ローラ１２０４の制御シーケンスを示すタイミングチャートである。

図１６で、制御ユニット１０９は、システムコントローラ１２２０から画像形成動作開始（ＯＮ命令）を受信すると（Ｓ１３０１）、ステッピングモータ１０３の出力軸の加速を開始し、予め設定された目標速度に到達した後に定速で駆動させる（Ｓ１３０２）。

次に、感光ドラム１２０１及び中間転写ローラ１２０４に対して第１の実施形態で説明した低周波（第１の周波数）による速度変動成分に対する低周波速度変動成分補正制御（フィードフォワード制御）を実行する。ここでは、感光ドラム１２０１と中間転写ローラ１２０４とを同時に制御しないようにしている。これは、低周波速度変動成分補正制御では、制御過渡期において回転体としての感光ドラム１２０１及び中間転写ローラ１２０４の平均速度が目標値に対して異なって回転している状態が存在する。そして、感光ドラム１２０１と中間転写ベルト１２０２のように互いに摺擦した状態で回転していると、摺擦部分における摩擦係数の変動によって想定外の負荷変動を及ぼし、補正テーブルの生成（収束）に長時間を要することになるからである。

制御ユニット１０９は、最初に感光ドラム１２０１（いずれか一方）に対して補正制御を実施する（Ｓ１３０３）。そして、感光ドラム１２０１の補正テーブルが固定された時点で（Ｓ１３０４）、中間転写ローラ１２０４（いずれか他方）に対して同様の補正制御を実施する（Ｓ１３０５）。

感光ドラム１２０１と中間転写ローラ１２０４の各速度変動が安定した時点（各補正テーブルが固定された時点）で（Ｓ１３０６）、制御ユニット１０９は、システムコントローラ１２２０からの命令に従って画像形成動作を開始する（Ｓ１３０７）。そして、例えば、電子写真プロセスに必要な高圧が、帯電器１２０８、現像器１２０６、一次転写ローラ１２０９に印加される。一方、ベルトクリーナ１２１３及び二次転写器１２１１の着動作を行う（Ｓ１３０８）。

このとき、感光ドラム１２０１及び中間転写ベルト１２０２に対して大きく負荷変動を及ぼす動作例として、二次転写器１２１１及びベルトクリーナ１２１３の「着」動作がある。しかし、この負荷変動は着動作後所定時間後に収束するため、本実施形態による高周波速度変動成分補正制御（リアルタイムフィードバック制御）によって追従させる必要はない場合が多い。

よって制御ユニット１０９は、図１６のＳ１３０８とＳ１３１０の間の時間帯において、感光ドラム１２０１及び中間転写ローラ１２０４に対して高周波（第２の周波数）速度変動成分補正制御を実行する（Ｓ１３０９）。すなわち、二次転写器１２１１及びベルトクリーナ１２１３の「着」動作時の負荷変動収束後（Ｓ１３０８後）で且つ画像形成動作にトナー像を形成する（トナー像転写）所定時間前（Ｓ１３１０前）の時間帯に、高周波速度変動成分補正制御を実行する。

以上のように、低周波速度変動成分補正制御及び高周波速度変動成分補正制御を感光ドラム１２０１及び中間転写ローラ１２０４に対して実行することで、画像形成部１２００により形成されるトナー像の倍率変動や色ずれ、ピッチムラを低減できる。そして、長期間にわたり画質の安定化を実現することができる。

本発明に係る実施形態の速度制御装置のブロック図 エンコーダの出力信号を用いて回転体の角速度変動を検出する方法を説明するタイミングチャートで、（ａ）カウンタ基準クロックを示すタイミングチャート、（ｂ）回転体のホームポジション入力信号を示すタイミングチャート、（ｃ）エンコーダ入力を示すタイミングチャート、（ｄ）エンコーダ出力信号の立ち上がりエッジを基準として計測されたカウント数を表すタイミングチャート、（ｅ）カウント数によって検出される速度データを表す図 本発明の実施形態に係る回転体の角速度変動補正制御を示すフローチャート 本発明の実施形態に係る実験により得られた回転体の角速度変動データプロファイルを示す図 回転体の角速度変動データプロファイルのＦＦＴ演算結果を示す図 回転体の角速度変動データプロファイルのＦＦＴ演算結果と低周波成分通過型フィルタとの関係を示す図 低周波成分通過型フィルタの係数プロファイルを示す図 デジタルフィルタの信号処理ブロックを示す図 検出エンコーダデータに対してフィルタ演算を行った結果を示す図 本発明に係る低周波速度変動成分補正制御（フィードフォワード制御）実施時のエンコーダデータプロファイルを示す図 低周波成分のエンコーダデータにより速度変動補正を行った実験結果を示す図 （ａ）低周波速度変動成分補正テーブルにより設定されたモータ駆動パルスを表す図、（ｂ）ステッピングモータに供給されるモータ作動クロックを表す図、（ｃ）回転体の回転によるエンコーダ入力信号を表す図、（ｄ）高周波速度変動成分補正値の算出タイミングを表す図 本発明に係るリアルタイムフィードバック制御における第二の補正値算出及び反映方法を示した模式図で、（ａ）エンコーダ入力を示す図、（ｂ）第二の補正値を示す図、（ｃ）第二の補正値の分散値を示す図、（ｄ）実際に設定される補正値を示す図 回転体の速度変動に伴う位置ズレ量に対するリアルタイムフィードバック制御の補正効果を示した概略図で、（ａ）回転体の速度を示す図、（ｂ）モータ駆動周波数を表わす図 第１の実施形態の速度制御装置を画像形成装置に適用した構成を示す図 本発明に係る画像形成装置による画像形成動作時の感光ドラム及び中間転写ローラの制御シーケンスを示すタイミングチャート 従来例に係る画像形成装置の概略構成断面図

符号の説明

１０１ 回転体
１０２ 駆動ギア
１０３ ステッピングモータ（駆動手段）
１０４ モータドライバ
１０５ エンコーダＡ（検出手段）
１０６ エンコーダＢ（検出手段）
１０７ コードホイール
１０８ ホームポジションセンサ
１０９ 制御ユニット（制御手段）
１１０ ＣＰＵ
１１１ カウンタＡ
１１２ カウンタＢ
１１３ パルス発生器
１２０１ 感光ドラム（感光体）（回転体）
１２０２ 中間転写ベルト（中間転写体）（回転体）
１２２０ システムコントローラ
１２２３ 速度変動制御部

Claims (10)

1. 回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を決定し、決定された前記駆動信号をさらに補正して前記駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記回転体が回転する際の前記速度データから、単数または複数の周波数成分を有する速度変動成分を抽出し、抽出された前記速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワード補正制御を行う速度制御装置であって、
   前記制御手段は、前記速度変動成分が予め設定された所定範囲内に収束した時点で補正値の更新を停止し、すべての補正値を固定する第一の補正テーブルと、前記固定された第一の補正テーブルに基づき前記駆動手段により前記回転体を駆動した場合、前記回転体が回転する際の平均速度と、前記駆動手段に対して予め設定された目標速度との差分を補正する第二の補正テーブルと、を有し、
   前記第一の補正テーブル及び前記第二の補正テーブルに基づいて、前記フィードフォワード補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。
2. 回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された前記駆動信号を補正して前記駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記回転体が１回転する間の速度データから、単数または複数の周波数成分を有する速度変動成分を抽出し、抽出された前記速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワード補正制御を行う速度制御装置であって、
   前記制御手段は、前記速度変動成分が予め設定された所定範囲内に収束した時点で補正値の更新を停止し、すべての補正値を固定する第一の補正テーブルと、前記固定された第一の補正テーブルに基づき前記駆動手段により前記回転体を駆動した場合、前記回転体が１回転する間の平均速度と、前記駆動手段に対して予め設定された目標速度との差分を補正する第二の補正テーブルと、を有し、
   前記第一の補正テーブル及び前記第二の補正テーブルに基づいて、前記フィードフォワード補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。
3. 請求項２に記載の速度制御装置において、
   前記第二の補正テーブルを算出するために基準となる前記回転体が１回転する間の平均速度は、前記検出手段により検出される速度データに基づいて算出された平均値、または、前記第一の補正テーブルにおける補正値に基づいて算出された平均値、から算出されることを特徴とする速度制御装置。
4. 回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された前記駆動信号を補正して前記駆動手段を制御する制御手段と、を有する速度制御装置であって、
   前記制御手段は、前記検出手段により所定のタイミングにおいて検出された速度データと、予め設定された目標速度との差分に対して、予め設定された第一の所定係数を乗じて算出される第一の補正値と、前記検出手段により所定の時間領域において検出された速度データの総和と、予め設定された目標速度の総和との差分に対して、予め設定された第二の所定係数を乗じて算出される第二の補正値と、を有し、
   前記第一の補正値及び前記第二の補正値に基づいて、フィードバック補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。
5. 請求項４に記載の速度制御装置において、
   前記第一の所定係数と前記第二の所定係数との和が、１以下とすることを特徴とする速度制御装置。
6. 請求項４に記載の速度制御装置において、
   前記制御手段は、前記算出された第二の補正値を予め設定された時間領域に分散し、かつ予め設定された所定の重み付け係数を乗じた値を、新たな第二の補正値とすることを特徴とする速度制御装置。
7. 請求項６に記載の速度制御装置において、
   前記予め設定された時間領域は、前記第二の補正値を分散させた値が、予め設定された所定値以下となるように設定されることを特徴とする速度制御装置。
8. 回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された前記駆動信号を補正して前記駆動手段を制御する制御手段と、を有する速度制御装置であって、
   前記制御手段は、複数の周波数成分を有する第一の速度変動成分と、前記第一の速度変動成分とは異なる周波数成分を有する速度変動成分とを抽出し、抽出された前記第一の速度変動成分が予め設定された所定範囲内に収束した時点で補正値の更新を停止し、すべての補正値を固定する第一の補正テーブルと、前記固定された第一の補正テーブルに基づき前記駆動手段により前記回転体を駆動した場合の前記回転体が１回転する間の平均速度と、前記駆動手段に対して予め設定された目標速度の差分を補正する第二の補正テーブルと、を有し、
   前記第一の補正テーブル及び前記第二の補正テーブルに基づいて、フィードフォワード補正制御を行い、
   かつ、
   前記フィードフォワード補正制御により前記回転体を駆動している状態において、前記検出手段により所定のタイミングにおいて検出された速度データと、予め設定された目標速度との差分に対して、予め設定された第一の所定係数を乗じて算出される第一の補正値と、前記検出手段により所定の時間領域において検出された速度データの総和と、予め設定された目標速度の総和との差分に対して、予め設定された第二の所定係数を乗じて算出される第二の補正値と、を有し、
   前記フィードフォワード補正制御における前記第一及び第二の補正テーブルの該当する補正値に、前記第一の補正値及び前記第二の補正値を付加することにより、フィードバック補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。
9. 感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御し、前記感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、
   請求項８に記載の速度制御装置を備え、
   前記回転体は、前記感光体及び前記転写体であり、
   前記制御手段は、前記感光体及び前記転写体のいずれか一方が１回転する間の速度データから、第１の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第１の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードフォワード補正制御を行い、
   前記感光体及び前記転写体のいずれか他方が１回転する間の速度データから、第１の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第１の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードフォワード補正制御を行い、
   前記感光体及び前記転写体が１回転する間の速度データから、第２の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第２の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードバック補正制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
10. 感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御して、前記感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、
    請求項１ないし８のいずれかに記載の速度制御装置を備え、
    前記回転体は、前記感光体及び前記転写体であり、
    前記速度制御装置は、前記感光体及び前記転写体を制御することを特徴とする画像形成装置。