JP2010250222A

JP2010250222A - 画像形成装置

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Publication number: JP2010250222A
Application number: JP2009101926A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Takahashi; 克典高橋; Toshihiro Motoi; 俊博本井; Terushi Isobe; 昭史磯部; Kenji Yamamoto; 健二山元; Hidefumi Nishikawa; 英史西川; Kosuke Masumoto; 孝介桝元
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-20
Also published as: CN101866125B; CN101866125A; EP2244131B1; EP2244131A3; EP2244131A2; JP5369855B2; US8160463B2; US20100266298A1

Abstract

【課題】安定した感光体の駆動を行う。
【解決手段】駆動モータにより感光体を一定の速度で駆動する制御のため、制御手段はフィードフォワード制御部とフィードバック制御部とを有しており、初期動作時には、フィードフォワード制御部を用いずにフィードバック制御部によって感光体を駆動しつつモータの駆動トルクを計測し、計測された駆動トルクに応じてパラメータを選択し、該パラメータの選択の後に、選択されたパラメータを用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御とによって感光体を駆動して画像形成を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式によって回転する感光体ドラム上にトナー像を形成し画像形成を行う画像形成装置に関し、特に、回転する感光体ドラムの回転速度を一様に保つ制御を行う回転駆動制御に関する。

電子写真方式による画像形成装置では、回転する感光体ドラムや感光体ベルトの像担持体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像を直接或いは間接に記録紙上に転写し、さらに定着して画像を形成することが行われている。

この画像形成にあたっては、露光手段による像露光の潜像形成に当たって一様の回転速度で回転する像担持体の速度が変動すると、形成される画像に副走査方向の歪みが生じることとなる。

またタンデム方式のカラー画像形成装置では、複数の単色画像形成ユニットで形成された単色画像を重ね合わせてカラー画像を記録紙上に形成しているが、各単色画像形成ユニットでの像担持体は同速でかつ速度むらがないことが良質なカラー画像を得るための必須の条件とされている。このため、各色の画像形成ユニットの像担持体の速度が異なっていると、色ずれが発生することになる。

感光体ドラムの速度制御には、色々の速度検知手段を用いた制御方法が提案されているが、リアルタイムに感光体ドラムの角速度を等速に制御しようとすると、エンコーダによる角速度検出手段を用い回転速度制御を行う回転速度制御方法が用いられている。

なお、この種の回転速度制御については、以下の特許文献１や特許文献２に効率的な処理についての提案がなされている。

特開平６−３２７２７８号公報特開２００３−１８６３６８号公報

以上の特許文献１では、感光体ドラムの角速度制御に対して、フィードバック制御やフィードフォワード制御を用いて、ある時間での感光体ドラムの回転むらのプロファイルを測定し、次回の決められたサンプリングタイミングまでそのデータを用いて角速度制御を行うことが提案されている。

また、以上の特許文献２では、感光体ドラムの角速度制御に対して、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを用いて制御する際に、メモリ内の角速度偏差プロファイルを絶えず更新しながら１回転前の現在ドラム位置での角速度偏差値を参照して駆動制御が行うことで、角速度むらを急速に収束させることが提案されている。

ところで、感光体ドラムの表面にクリーニングブレードを圧接し、感光体ドラム面上のトナーを除去することが行われる。この際に、環境条件、画像形成経歴、クリーニングブレードの経時特性変化などによって、感光体ドラム表面とクリーニングブレードとの摩擦負荷が大きく変動する。このような摩擦負荷の変動が生じても、感光体ドラムを一定の回転速度で回転させるように、フィードバック制御が行われている。

このような負荷変動が発生した場合に、フィードフォワード制御を用いた回転速度制御に不具合が生じることを、本件出願の発明者が新たに見いだした。以下、その説明を行う。

図５（ａ）は感光体ドラムの１回転毎に発生する再現性のある変動を伴う回転速度を実線で示している。なお、破線は制御部からの指令速度であり、ここでは、説明を簡単にするため、細かな速度変動や、再現性のない速度変動については省略してある。

このような再現性のある速度変動に対しては、図５（ａ）の逆相になる波形の発生させるため、位相遅れ分を考慮し、図５（ｂ）のような逆相より位相の進んだ指示値を生成する。そして、この図５（ｂ）の指示値に基づいて、図５（ｃ）のような逆相波形を生成する。さらに、この逆相波形を指示値とすることで、速度変動が相殺された状態の図５（ｄ）のような感光体ドラムの回転速度を得ることができる。

図６（ａ）は感光体ドラムの１回転毎に発生する再現性のある変動を伴う回転速度を実線で示している。なお、破線は制御部からの指令速度であり、ここでは、説明を簡単にするため、細かな速度変動や、再現性のない速度変動については省略してある。

このような再現性のある速度変動に対しては、図６（ａ）の逆相になる波形の発生させるため、位相遅れ分を考慮し、図６（ｂ）のような逆相より位相の進んだ指示値を生成する。

そして、この図６（ｂ）の指示値に基づいて、図６（ｃ１）のような逆相波形を生成する予定である。なお、感光体ドラムの負荷が減少している場合には、感光体ドラムを駆動するモータのトルクも小さくなっている。このため、通常のトルクを想定している状態での図６（ｂ）の指示値に基づいて、図６（ｃ２）のような、低下したトルクに対して逆相の指示が相対的に大きくなり、予想より大きな逆相波形が生成される。さらに、この逆相波形を指示値とすることで、速度変動とは逆方向に大きな変動を有する状態の図６（ｄ）のような感光体ドラムの回転速度を得られることになる。

すなわち、感光体ドラムに負荷変動が生じている場合には、フィードフォワード制御が適切に作用していないことになる。この場合、フィードフォワード制御が発振することになり、振動などの駆動異常が生じてモータが停止することもある。

また、このような発振などの不具合が生じないように、予めゲインを低下させた状態でフィードフォワード制御用のパラメータを定めることもあるが、その場合には、発振などの異常を生じない反面、フィードフォワード制御の効果が弱く、周期的な速度変動を抑制する効果が小さい、あるいは、抑制に時間がかかる、といった問題が新たに発生していた。

本発明は、感光体ドラムの速度変動を解消する制御を用いる際に、制御の破綻など不具合を生じることなく適切に制御することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する本願発明は、以下に述べる通りである。
（１）請求項１記載の発明は、駆動モータによって駆動され画像形成を行う感光体と、前記駆動モータにより前記感光体を一定の速度で駆動する制御のためにフィードフォワード制御部とフィードバック制御部とを有する制御手段と、を備えた画像形成装置であって、前記フィードフォワード制御部は、前記感光体１周分の過去の駆動誤差に基づくパラメータを記憶しておき、該パラメータに基づいて前記駆動誤差を相殺する逆相指示値を生成し、前記フィードバック制御手段は、速度指令値と前記逆相指示値と前記感光体の駆動状態の検知結果とに応じて前記感光体の速度を一定に保つよう制御し、前記制御手段は、初期動作時には、前記フィードフォワード制御部を用いずに前記フィードバック制御部によって前記感光体を駆動しつつ前記モータの駆動トルクを計測し、計測された前記駆動トルクに応じて前記パラメータを選択し、前記パラメータの選択の後に、前記選択されたパラメータを用いた前記フィードフォワード制御と前記フィードバック制御とによって前記感光体を駆動して画像形成を行う、ことを特徴とする画像形成装置である。

（２）請求項２記載の発明は、前記制御手段は、前記パラメータの選択の後に、前記選択されたパラメータを用いた前記フィードフォワード制御と前記フィードバック制御とによって前記感光体を駆動した状態で、カラーレジスト調整を実行するよう各部を制御する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。

（３）請求項３記載の発明は、前記制御手段は、画像形成中に、前記モータの駆動トルクを計測し、画像形成中に計測された前記駆動トルクが、前記パラメータの選択時に計測された前記駆動トルクから一定以上変動している場合には、前記パラメータを選択し直す、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置である。

（４）請求項４記載の発明は、前記制御手段は、実行中の画像形成が完了した後に、新たに選択された前記パラメータを有効にする、ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置である。

（５）請求項５記載の発明は、前記制御手段は、新たに選択された前記パラメータを有効にした後に、前記新たに選択されたパラメータを用いた前記フィードフォワード制御と前記フィードバック制御とが安定した状態になってから、次の画像形成を行う、ことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置である。

（６）請求項６記載の発明は、前記制御手段は、前記モータへのＰＷＭ指令値と前記モータの速度とから、前記駆動トルクを算出する、ことを特徴とする請求項１−５のいずれか一項に記載の画像形成装置である。

（７）請求項７記載の発明は、前記制御手段は、算出した前記駆動トルクについて、感光体１周分を平均した値を用いる、ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置である。

以上の発明によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）請求項１記載の発明では、駆動モータにより感光体を一定の速度で駆動する制御のため、制御手段はフィードフォワード制御部とフィードバック制御部とを有しており、初期動作時には、フィードフォワード制御部を用いずにフィードバック制御部によって感光体を駆動しつつモータの駆動トルクを計測し、計測された駆動トルクに応じてパラメータを選択し、該パラメータの選択の後に、選択されたパラメータを用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御とによって感光体を駆動して画像形成を行う。

したがって、感光体の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が生じている場合であっても、トルクに応じた適切なフィードフォワード制御用のパラメータが選択されるため、フィードフォワード制御が適切に作用することになる。この結果、感光体の速度変動を解消する制御を用いる際に、制御の破綻など不具合を生じることなく適切に制御することが可能になる。

（２）請求項２記載の発明では、該パラメータの選択の後に、選択されたパラメータを用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御とによって感光体を駆動した状態でカラーレジスト調整を実行する。

したがって、感光体の負荷変動の影響を受けない状態でフィードフォワード制御が実行されるようになり、感光体が一定の速度で駆動された状態で正確なカラーレジスト調整が行える。

（３）請求項３記載の発明では、画像形成中にモータの駆動トルクを計測しておき、画像形成中に計測された駆動トルクが、パラメータの選択時に計測された駆動トルクから一定以上変動している場合には、パラメータを選択し直す。

したがって、画像形成中に感光体の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が生じた場合であっても、トルクに応じた適切なフィードフォワード制御用のパラメータが選択されるため、フィードフォワード制御が適切に作用することになる。この結果、感光体の速度変動を解消する制御を用いる際に、制御の破綻など不具合を生じることなく適切に制御することが可能になる。

（４）請求項４記載の発明では、画像形成中にモータの駆動トルクを計測しておき、画像形成中に計測された駆動トルクが、パラメータの選択時に計測された駆動トルクから一定以上変動している場合には、パラメータを選択し直し、実行中の画像形成が完了した後に、新たに選択されたパラメータを有効にする。

（５）請求項５記載の発明では、画像形成中にモータの駆動トルクを計測しておき、画像形成中に計測された駆動トルクが、パラメータの選択時に計測された駆動トルクから一定以上変動している場合には、パラメータを選択し直し、実行中の画像形成が完了した後に、新たに選択されたパラメータを有効にした後に、新たに選択されたパラメータを用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御とが安定した状態になってから、次の画像形成を行う。

（６）請求項６記載の発明では、モータへのＰＷＭ指令値とモータの速度とから、駆動トルクを算出する。
したがって、画像形成中に感光体の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が生じた場合であっても、トルクを的確に求めることができるため、トルクに応じた適切なフィードフォワード制御用のパラメータが選択されるため、フィードフォワード制御が適切に作用することになる。この結果、感光体の速度変動を解消する制御を用いる際に、制御の破綻など不具合を生じることなく適切に制御することが可能になる。

（７）請求項７記載の発明では、モータへのＰＷＭ指令値とモータの速度とから、駆動トルクを算出し、この算出した駆動トルクについて、感光体１周分を平均した値を用いる。

したがって、画像形成中に感光体の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が生じた場合であっても、周期的な変動成分を含んだ状態で平均的な値を算出でき、トルクを的確に求めることができるため、トルクに応じた適切なフィードフォワード制御用のパラメータが選択されるため、フィードフォワード制御が適切に作用することになる。この結果、感光体の速度変動を解消する制御を用いる際に、制御の破綻など不具合を生じることなく適切に制御することが可能になる。

本発明の実施形態の概略構成を示す構成図である本発明の実施形態の概略構成を示す構成図である本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。フィードフォワード制御の様子を示す説明図である。フィードフォワード制御の様子を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の画像形成装置を実施するための形態（実施形態）を詳細に説明する。
〔画像形成装置１００の構成〕
ここで、第一実施形態の電子写真方式の画像形成装置１００の構成を、図１と図２とに基づいて詳細に説明する。なお、画像形成装置１００として既知であって、本実施形態の特徴的な動作や制御に直接に関係しない一般的な部分についての説明は省略してある。

また、この図１では、１色分の構成を示しており、カラー画像形成装置の場合には各部が各色数に対応するように構成される。
本実施形態の画像形成装置１００は、各部を制御する制御手段としてＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された制御部１０１、感光体を回転駆動するモータの駆動状態を制御するモータ制御部１１０、回転する感光体ドラムや感光体ベルトなどの感光体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像を直接或いは間接に記録紙上に転写し、さらに定着して画像を形成する画像形成部１７０、を備えて構成される。なお、制御部１０１とモータ制御部１１０とで、請求項の制御手段を構成している。

制御部１０１は、インストールされているＯＳ（Operating System）またはファームウェア等に基づいて、画像形成装置１００の制御プログラムに従って、画像形成装置１００を構成する各部を制御して、各種の演算処理を行うことによって、画像形成装置を統括的に制御する。

また、この実施形態において、制御部１０１は、感光体を駆動するモータの回転速度に対する速度指令と、フィードフォワード制御／フィードバック制御のいずれをどのように実行するかモード指令と、を出力する。

モータ制御部１１０は、モータの駆動状態を制御するため、フィードフォワード制御とフィードバック制御との状態を制御するモード制御部１１０１、再現性のある周期的な速度変動に対して逆相の指示値を生成するフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部１１１０、各種速度変動に対してモータの回転速度を一定に保つようフィードバック制御を行うフィードバック制御部１１２０、を備えて構成される。

モード制御部１１０１は、制御部１０１からのモード指令に基づいて、フィードフォワード制御／フィードバック制御のいずれをどのように実行するかについて、フィードフォワード制御部１１１０とフィードバック制御部１１２０との状態を制御する。誤差生成部１１０２は、速度指令とモータ回転速度との誤差を生成し、フィードフォワード制御部１１１０に供給する。

フィードフォワード制御部１１１０は、フィルタ部１１１１、トルク検出部１１１２、パラメータ保持部１１１３、逆相成分生成部１１１４、を備えて構成される。
フィルタ部１１１１は、速度指令とモータ回転速度との誤差に、ローパスフィルタあるいは所定の帯域フィルタを適用し、感光体１周分の駆動誤差のプロファイルを出力する。

トルク検出部１１１２は、モータ駆動部に対するＰＷＭ指令値と現状の速度制御回転数から、予めテーブルとして持っている各速度におけるＰＷＭ−トルクテーブルから、モータの駆動トルクを求める。

パラメータ保持部１１１３は、再現性のある周期的な感光体の速度変動を解消（相殺）するのに必要なパラメータとして、感光体１周分の過去の駆動誤差に基づくパラメータを保持しており、かつ、このパラメータはモータのトルクに応じて過不足のないようにゲインの異なるパラメータが保持されており、トルク検出部１１１２で検出されたトルクに応じて適切なパラメータが出力される。

逆相成分生成部１１１４は、フィルタ部１１１１を通過した速度指令とパラメータ保持部１１１３からのトルクに応じたパラメータとを受け、再現性のある周期的な感光体の速度変動を相殺するための逆相指示値を生成する。

フィードバック制御部１１２０は、制御部１０１からの速度指令値と、フィードフォワード制御部１１１０からの逆相指示値と、後述するモータや感光体の駆動状態の検知結果と、に応じて、感光体の速度を一定に保つようなＰＷＭ指令を出力する。なお、この実施形態でＰＷＭ指令は、ＰＷＭデューティを制御するためのＰＷＭディーティー指令値を意味している。

画像形成部１７０は、モータ駆動部１７１０、モータ１７２０、ドラム駆動機構部１７３０、感光体１７３、を備えて構成されている。
モータ駆動部１７１０は、モータ制御部１１０からのＰＷＭ指令を受け、このＰＷＭ指令に応じた周波数やデューティのＰＷＭ信号を生成してモータ１７２０に供給する。

モータ１７２０はモータ駆動部１７１０からのＰＷＭ信号を受けて、所定の回転数（回転速度）で回転する。
ドラム駆動機構部１７３０は、モータ駆動部１７１０の回転を受け、各種変速機構や各種クラッチなどを介して感光体１７３を所定の回転速度で回転させる。

また、モータ１７２０とドラム駆動機構部１７３０にはエンコーダが配置されており、モータ回転速度信号とドラム回転速度信号とが、フィードバック制御部１１２０に供給される。

なお、画像形成装置１００がカラー画像形成可能なカラー画像形成装置である場合には、モータ制御部１１０は各色（たとえば、ＹＭＣＫの４色）に対応するように構成されている。同様に画像形成部１７０についても、モータ駆動部１７１０、モータ１７２０、ドラム駆動機構部１７３０、感光体１７３は、各色（たとえば、ＹＭＣＫの４色）に対応するように構成されている。

次に、図２を参照して画像形成装置１００の機械的構成について説明する。
給紙部１５０は、複数の給紙トレイ１５０Ｔに載置された記録紙を給紙ローラによって画像形成位置まで送り出す給紙手段である。

搬送部１６０は、給紙部１５０から送り出された記録紙を所定の搬送速度で搬送する搬送手段であり、レジストローラやその他各種の搬送ローラ、搬送ベルトなどを備えて構成されている。さらに、搬送部１６０の各部の所定位置には、記録紙の先端を検知する先端検知センサなどの搬送センサ１６０ｓが配置されている。

プロセスユニット１７０は、記録紙に画像を形成する各種動作を実行する手段であり、感光体１７３に所定の帯電をさせる帯電部１７１、感光体部を画像データに応じて露光する露光部１７２、露光により静電潜像が形成される像担持体としての感光体１７３、感光体１７３の静電潜像を現像してトナー像に変換する現像部１７４、感光体１７３上のトナー像が転写されてトナー像を担持する像担持体としての中間転写体１７５、転写部１７６とを備えている。

なお、画像形成装置が複数色のトナー像を合成するカラー画像形成装置の場合には、図２に示されるように、プロセスユニット１７０において、帯電部１７１、露光部１７２、感光体１７３、現像部１７４が各色に対応して設けられており、中間転写体１７５上で各色のトナー像が重ね合わされて、最終的に記録紙に転写される構成になっている。

また、像担持体としての感光体１７３Ｙ，１７３Ｍ，１７３Ｃ，１７３Ｋのそれぞれには、非転写領域に形成されるパッチを検知するセンサ１７０ｓＹ，１７３ｓＭ，１７３ｓＣ，１７３ｓＫのそれぞれが配置されている。なお、ここでは、各感光体部にセンサを設けたが、中間転写体１７５上でパッチの検知を行っても良い。

定着部１８０は、トナー像が転写された記録紙を挟持搬送しつつ、加熱と加圧とにより定着を実行してトナー像を記録紙上で安定した状態にする。
〔実施形態の動作（１）〕
図示されない操作部から電源オンあるいはスリープ復帰の指示があると、制御部１０１は、モード指令として濃度安定化処理を開始させる指令を、モータ制御部１１０や図示されない各部に与える（図３中のステップＳ３０１）。

この濃度安定化処理とは、電源オン時に各部を初期動作させ、所定の信号値のデータの露光により感光体ドラム上に濃度パッチを形成し、該濃度パッチが所定の濃度になっているかを濃度センサで検知し、各部を調整する処理である。

なお、図１，図２では一種類のみを示しているが、画像形成装置１００に内蔵されている各色の画像形成部１７０（１７０Ｙ，１７０Ｍ，１７０Ｃ，１７０Ｋなど）の各色のモータに対して、各色のモータ制御部１１０それぞれで同様の処理を実行する。

ここで、モータ制御部１１０では、モード指令＝濃度安定化処理を受けたモード制御部１１０１が、フィードフォワード制御部１１１０によるフィードフォワード制御を停止させた状態にして、フィードバック制御手段によるフィードバック制御を動作させた状態にして、濃度安定化処理を実行させる。なお、このフィードバック制御部１１２０におけるフィードバック制御としては、既知の各種の手法、Ｐ制御、Ｉ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御などを必要に応じて用いればよい。

この場合、制御部１０１からの速度指令に基づいて、フィードバック制御部１１２０から出力されるＰＷＭ指令に基づいて、モータ駆動部１７１０でＰＷＭ信号が生成され、モータ１７２０が所定の回転数で回転する。すなわち、この段階では、モータ１７２０のトルクが不明であるため、フィードフォワード制御を行わずに、フィードバック制御によってモータ１７２０の回転の制御がなされている。

なお、後述するように、トルク検出によってフィードフォワード制御が有効になるまでの間は、フィードバック制御だけであり、この状態では、各色単色で可能な調整（各色での濃度調整など）を実行し、カラーレジスト調整などのカラー相互の調整については実行しないようにする。

そして、モード制御部１１０１は、各色について、モータ１７２０から得られるモータ回転速度信号によりモータ１７２０の回転速度が安定したか否かを濃度安定化処理実行中に監視している（図３中のステップＳ３０２）。

全ての色のそれぞれのモータ１７２０の回転速度が安定したとモード制御部１１０１により確認された時点で（図３中のステップＳ３０２でＹＥＳ）、感光体１７３の１回転分のＰＷＭ指令を取得してトルクを検出するように、モード制御部１１０１がフィードフォワード制御部１１１０に対して指示する（図３中のステップＳ３０３）。なお、この時点では、フィードバック制御部のみで制御を行っているため、通常の動作時よりも緩い基準で安定か否かをモード制御部１１０１が判定する。たとえば、通常では±０．５％の範囲内で安定と判定する場合には、この時点では±１．０％の範囲内で安定と判定する。

モード制御部１１０１の指示により、フィードフォワード制御部１１１０内のトルク検出部１１１２は、モータ駆動部１７１０に対するＰＷＭ指令からモータ１７２０に供給する電力とモータの速度（回転数）とを算出し、さらにこの電力を回転数で除算して、モータの駆動トルクを算出する（図３中のステップＳ３０４）。

なお、モータ１７２０に供給する電力とモータの速度とから、駆動トルクを算出し、この算出した駆動トルクについて、感光体１周分を平均した値を用いる。これにより、周期的な変動成分を含んだ状態で平均的な値が算出でき、感光体の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が生じた場合であっても、トルクを的確に求めることができる。

ここでは、モータ１７２０のトルクについて、通常範囲ＴＬ１以上ＴＬ２未満、通常より小さい状態ＴＬ１未満、通常より大きい状態ＴＬ２以上、の３段階に分ける場合を想定する。なお、これと異なる分類であっても良い。

パラメータ保持部１１１３は、再現性のある周期的な感光体１７３の速度変動を解消（相殺）するのに必要なパラメータとして、感光体１周分の過去の駆動誤差に基づくパラメータを、モータ１７２０のトルクに応じて過不足のないようにゲインの異なる状態のパラメータとして予め保持している。

なお、パラメータ保持部１１１３は、画像形成装置１００の動作中にフィルタ部１１１１で抽出された周期的な速度変動と、トルク検出部１１１２で検出されたトルクから、パラメータを抽出して保持する構成であってもよい。

ここで、トルクに応じて過不足のないゲインの異なる状態のパラメータとは、モータ１７２０のトルク変動に応じて、図６のような過剰な制御、あるいは、図６とは逆に不足する制御が発生せず、各トルクで図５のような適切なフィードフォワード制御が実行できる状態のパラメータを言う。

なお、変形例として、１種類のパラメータに対して、モータ１７２０のトルクに応じた係数を保持しておき、１種類のパラメータに検出されたトルクに応じた係数を乗じて、トルクに応じたパラメータとして生成する構成であってもよい。

ここで、パラメータ保持部１１１３は、トルク検出部１１１２で検出されたモータ１７２０のトルクに応じて、保持しているパラメータ中から適切なパラメータを選択し、逆相成分生成部１１１４に出力する。

ここで、トルク検出部１１１２によって検出されたトルクが通常範囲ＴＬ１以上ＴＬ２未満であれば（図３中のステップＳ３０５でＴＬ１〜ＴＬ２）、パラメータ保持部１１１３はテーブル＃１を選択し、フィードフォワード制御係数（以下、ＦＦ制御係数）として通常範囲のトルクに応じたパラメータを逆相成分生成部１１１４に出力する（図３中のステップＳ３０７）。

ここで、トルク検出部１１１２によって検出されたトルクがＴＬ１未満であれば（図３中のステップＳ３０５でＴＬ１未満）、パラメータ保持部１１１３はテーブル＃０を選択し、ＦＦ制御係数として小さいトルクに応じたパラメータを逆相成分生成部１１１４に出力する（図３中のステップＳ３０６）。

ここで、トルク検出部１１１２によって検出されたトルクが通常範囲ＴＬ２以上であれば（図３中のステップＳ３０５でＴＬ２以上）、パラメータ保持部１１１３はテーブル＃２を選択し、ＦＦ制御係数として大きなトルクに応じたパラメータを逆相成分生成部１１１４に出力する（図３中のステップＳ３０８）。

なお、１種類のパラメータに対して、モータ１７２０のトルクに応じた係数を保持しておき、１種類のパラメータに検出されたトルクに応じた係数を乗じて、トルクに応じたパラメータとして生成する構成の場合には、検出されたトルクに応じて適切な係数を乗じて、トルクに応じたパラメータを生成して出力すればよい。

フィードフォワード制御部１１１０でテーブルの選択が完了した時点で、あるいは、ＰＷＭ指令の取得から一定時間（トルク算出とテーブル選択に要する時間）の後に、モード制御部１１０１は、検出されたトルクに応じて選択されたテーブルのパラメータによってフィードフォワード制御部１１１０を動作させる。

さらに、モード制御部１１０１は、フィードフォワード制御部１１１０によるフィードフォワード（ＦＦ）制御とフィードバック制御部１１２０によるフィードバック（ＦＢ）制御とを併用し、モータ制御部１１１０を動作させる（図３中のステップＳ３０９）。すなわち、この段階では、モータ１７２０のトルクが明らかになったため、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して、モータ１７２０の回転の制御を行う。

ここで、フィードバック制御部１１２０は、制御部１０１からの速度指令値と、フィードフォワード制御部１１１０からの逆相指示値と、後述するモータや感光体の駆動状態の検知結果（モータ回転速度、ドラム回転速度）とに応じて、感光体１７３の速度を一定に保つようなＰＷＭ指令を出力する。

そして、モード制御部１１０１は、各色についてモータ１７２０から得られるモータ回転速度信号によりモータ１７２０の回転速度が安定したか否かを監視している（図３中のステップＳ３１０）。

なお、この時点では、フィードバック制御部のみではなく、フィードフォワード制御とフィードバック制御とにより制御を行っているため、ステップＳ３０２で緩めていた判定基準を通常に戻す。たとえば、ステップＳ３０２で±１．０％としていたものを、通常の±０．５％に戻す。

フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用した状態で、全ての色のそれぞれのモータ１７２０の回転速度が安定したとモード制御部１１０１により確認された時点で（図３中のステップＳ３１０でＹＥＳ）、モード制御部１１０１は制御部１０１に対して、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用した状態でモータ１７２０の回転速度が安定したことを通知する。

この通知を受けた制御部１０１は、カラーレジスト調整を行うよう各部を制御する（図３中のステップＳ３１１）。たとえば、制御部１０１の制御により、図示されない画像処理部などから所定の色ズレ検知パターンの生成を行い、この色ズレ検知パターンを所定のタイミングで画像形成し、色ズレ状態の検知を行う。なお、このカラーレジスト調整については既知の技術であるため、詳細は省略する。

そして、カラーレジスト調整など各色相互に関連する各種制御を実行したら、制御部１０１は濃度安定化処理を完了し、画像形成装置１００を通常の画像形成モードに移行させる（図３中のエンド）。

以上の実施形態により、感光体１７３の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が生じている場合であっても、トルクに応じた適切なフィードフォワード制御用のパラメータが選択されるため、フィードフォワード制御が適切に作用することになる。

この結果、感光体１７３の速度変動を解消する制御を用いる際に、制御の破綻など不具合を生じることなく適切に制御することが可能になる。
さらに、感光体１７３の速度変動を解消する制御を用いる際に、制御の破綻など不具合を生じることがないため、発振などの不具合を恐れてゲインを低めに設定する必要がなくなり、適切なパラメータとすることで、フィードフォワード制御の効果を高め、周期的な速度変動を速やかに抑制する効果が得られる。

また、該パラメータの選択の後に、選択されたパラメータを用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御とによって感光体を駆動した状態でカラーレジスト調整を実行することで、感光体１７３の負荷変動の影響を受けない状態でフィードフォワード制御が実行されるようになり、感光体１７３が一定の速度で駆動された状態で正確なカラーレジスト調整が行える。

また、以上の実施形態では伝達関数を測定するような処理は無いため、無駄な動作時間や演算時間を必要とすることもない。
〔実施形態の動作（２）〕
ここで、実施形態の動作（２）について説明する。

上述した実施形態の動作（１）では電源オン後の濃度安定化処理時における処理であったが、この動作（２）では通常の画像形成時の処理について説明する。
以上の動作（１）によってトルク検出部１１１２にて検出されたトルクに応じてフィードフォワード制御用のパラメータの選択を行って、適切な状態のフィードフォワード制御を行っているものの、時間が経過すると、環境条件、画像形成経歴、クリーニングブレードの経時特性変化などによって、感光体ドラム表面とクリーニングブレードとの摩擦負荷が大きく変動することがある。

そこで、以下に説明するように、画像形成中にもモータのトルクを監視し、変動が生じていた場合にはフィードフォワード制御用のパラメータの選択を変更する。
画像形成時には、モード制御部１１０１は、フィードフォワード制御部１１１０によるフィードフォワード制御とフィードバック制御部１１２０によるフィードバック制御とを併用し、モータ制御部１１１０を動作させている（図４中のステップＳ４０１）。すなわち、この段階では、動作（１）で説明したように、濃度安定化処理においてモータ１７２０のトルクが明らかになっているため、通常の画像形成時にはフィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して、モータ１７２０の回転の制御を行っている。

ここで、フィードバック制御部１１２０は、制御部１０１からの速度指令値と、フィードフォワード制御部１１１０からの逆相指示値と、後述するモータや感光体の駆動状態の検知結果（モータ回転速度、ドラム回転速度）とに応じて、感光体１７３の速度を一定に保つようなＰＷＭ指令を出力している。

そして、モード制御部１１０１は、各色それぞれについて、モータ１７２０から得られるモータ回転速度信号によりモータ１７２０の回転速度が安定したか否かを監視している（図４中のステップＳ４０２）。

フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用した状態で、全ての色のそれぞれのモータ１７２０の回転速度が安定したとモード制御部１１０１により確認された時点で（図４中のステップＳ４０２でＹＥＳ）、モード制御部１１０１は制御部１０１に対して、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用した状態でモータ１７２０の回転速度が安定したことを通知する。

この通知を受けた制御部１０１は、画像データに基づいた画像形成を行うよう各部を制御する（図４中のステップＳ４０３）。
モータ１７２０の回転速度が安定したとモード制御部１１０１により確認された時点で（図４中のステップＳ４０２でＹＥＳ）、感光体１７３の１回転分のＰＷＭ指令を取得してトルクを検出するように、モード制御部１１０１がフィードフォワード制御部１１１０に対して指示する（図４中のステップＳ４０４）。

ここで、モード制御部１１０１の指示により、フィードフォワード制御部１１１０内のトルク検出部１１１２は、モータ駆動部１７１０に対するＰＷＭ指令からモータ１７２０に供給する電力とモータの速度（回転数）とを算出し、さらにこの電力を回転数で除算して、モータの駆動トルクを算出する（図４中のステップＳ４０５）。

ここで、トルク検出部１１１２によって検出されたトルクが、既に選択して使用しているパラメータのテーブルと同じ範囲であれば（図５中のステップＳ４０６でＹＥＳ）、画像形成（図４中のステップＳ４０３）とモータの駆動トルクの監視（図４中のステップＳ４０４−４０６）とを、画像形成が完了するまで繰り返す（図４中のステップＳ４０７）。

一方、トルク検出部１１１２によって検出されたトルクが、既に選択して使用しているパラメータのテーブルと異なる範囲であれば（図５中のステップＳ４０６でＮＯ）、モード制御部１１０１はトルク変動が発生した旨の通知を制御部１０１に対して行う。このトルク変動の通知を受けた制御部１０１は、実行中の画像形成を終わらせて、次の画像形成の開始を一時的に停止させる（図４中のステップＳ４１１）。

ここで、トルク検出部１１１２によって検出されたトルクがＴＬ１以上ＴＬ２未満であれば（図４中のステップＳ４１２でＴＬ１〜ＴＬ２）、パラメータ保持部１１１３はテーブル＃１を選択し、ＦＦ制御係数として通常範囲のトルクに応じたパラメータを逆相成分生成部１１１４に出力する（図４中のステップＳ４１４）。

ここで、トルク検出部１１１２によって検出されたトルクがＴＬ１未満であれば（図４中のステップＳ４１２でＴＬ１未満）、パラメータ保持部１１１３はテーブル＃０を選択し、ＦＦ制御係数として小さいトルクに応じたパラメータを逆相成分生成部１１１４に出力する（図４中のステップＳ４０１３）。

ここで、トルク検出部１１１２によって検出されたトルクが通常範囲ＴＬ２以上であれば（図４中のステップＳ４１２でＴＬ２以上）、パラメータ保持部１１１３はテーブル＃２を選択し、ＦＦ制御係数として大きなトルクに応じたパラメータを逆相成分生成部１１１４に出力する（図４中のステップＳ４１５）。

さらに、モード制御部１１０１は、フィードフォワード制御部１１１０によるフィードフォワード（ＦＦ）制御とフィードバック制御部１１２０によるフィードバック（ＦＢ）制御とを併用し、モータ制御部１１１０を動作させる（図４中のステップＳ４１６）。すなわち、この段階では、モータ１７２０のトルクの変動が明らかになったため、変動後のトルクに応じたフィードフォワード制御用のパラメータを選択し、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して、モータ１７２０の回転の制御を行う。

そして、モード制御部１１０１は、各色それぞれについてモータ１７２０から得られるモータ回転速度信号によりモータ１７２０の回転速度が安定したか否かを監視する（図４中のステップＳ４１７）。フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用した状態で、全ての色のそれぞれのモータ１７２０の回転速度が安定したとモード制御部１１０１により確認された時点で（図４中のステップＳ４１７でＹＥＳ）、モード制御部１１０１は制御部１０１に対して、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用した状態でモータ１７２０の回転速度が安定したことを通知する。

この通知を受けた制御部１０１は、一時停止させていた画像形成を再開させるよう各部を制御する（図４中のステップＳ４１８）。そして、制御部１０１は、画像形成（図４中のステップＳ４０３）と、モータの駆動トルクの監視（図４中のステップＳ４０４−４０６）と、変動トルク検出時の制御（図４中のステップＳ４１１−Ｓ４１８）とを、画像形成が完了するまで繰り返す（図４中のステップＳ４０７）。

なお、以上の説明では、画像形成中にトルク変動を監視しておいて、実行中の画像形成が完了した時点でパラメータの選択を行うようにしていたが、これに限定されるものではない。すなわち、トルク変動が検出された場合であっても、昼休みなどの使用頻度が小さくなる時間帯を利用してパラメータの選択を行うようにしてもよい。このようにすることで、画像形成を一時的であっても停止させる時間がなくなり、生産性の低下を抑えることが可能になる。

以上の実施形態により、感光体１７３の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が画像形成実行中に生じている場合であっても、トルクに応じた適切なフィードフォワード制御用のパラメータが選択されるため、フィードフォワード制御が適切に作用することになる。

また、以上の実施形態では、画像形成中にモータの駆動トルクを計測しておき、画像形成中に計測された駆動トルクが、パラメータの選択時に計測された駆動トルクから一定以上変動している場合には、パラメータを選択し直し、実行中の画像形成が完了した後に、新たに選択されたパラメータを有効にする。したがって、画像形成中に感光体１７３の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が生じた場合であっても、トルクに応じた適切なフィードフォワード制御用のパラメータが選択されるため、フィードフォワード制御が適切に作用することになる。この結果、感光体１７３の速度変動を解消する制御を用いる際に、制御の破綻など不具合を生じることなく適切に制御することが可能になる。

また、以上の実施形態では、画像形成中にモータの駆動トルクを計測しておき、画像形成中に計測された駆動トルクが、パラメータの選択時に計測された駆動トルクから一定以上変動している場合には、パラメータを選択し直し、実行中の画像形成が完了した後に、新たに選択されたパラメータを有効にした後に、新たに選択されたパラメータを用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御とが安定した状態になってから、次の画像形成を行う。したがって、画像形成中に感光体１７３の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が生じた場合であっても、トルクに応じた適切なフィードフォワード制御用のパラメータが選択されるため、フィードフォワード制御が適切に作用することになる。この結果、感光体１７３の速度変動を解消する制御を用いる際に、制御の破綻など不具合を生じることなく適切に制御することが可能になる。

なお、以上の実施形態では、モータ１７２０に供給する電力とモータの速度とから、駆動トルクを算出し、この算出した駆動トルクについて、感光体１周分を平均した値を用いる。これにより、周期的な変動成分を含んだ状態で平均的な値が算出でき、感光体の負荷変動に伴う駆動のトルク変動が生じた場合であっても、トルクを的確に求めることができる。

また、以上の実施形態では伝達関数を測定するような処理は無いため、無駄な動作時間や演算時間を必要とすることもない。
なお、以上の実施形態では、モータ１７２０が直流モータであってＰＷＭによって制御する場合を例示したが、これに限定されるものではなく、各種のモータに対する各種の制御に本実施形態を適合させることが可能である。

１００画像形成装置
１０１制御部
１１０モータ制御部
１１１０フィードフォワード制御部
１１１１フィルタ部
１１１２トルク検出部
１１１３パラメータ保持部
１１１４逆相成分生成部
１１２０フィードバック制御部
１７０画像形成部
１７１０モータ駆動部
１７２０モータ
１７３０ドラム駆動機構部
１７３感光体

Claims

駆動モータによって駆動され画像形成を行う感光体と、
前記駆動モータにより前記感光体を一定の速度で駆動する制御のためにフィードフォワード制御部とフィードバック制御部とを有する制御手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記フィードフォワード制御部は、前記感光体１周分の過去の駆動誤差に基づくパラメータを記憶しておき、該パラメータに基づいて前記駆動誤差を相殺する逆相指示値を生成し、
前記フィードバック制御手段は、速度指令値と前記逆相指示値と前記感光体の駆動状態の検知結果とに応じて前記感光体の速度を一定に保つよう制御し、
前記制御手段は、
初期動作時には、前記フィードフォワード制御部を用いずに前記フィードバック制御部によって前記感光体を駆動しつつ前記モータの駆動トルクを計測し、計測された前記駆動トルクに応じて前記パラメータを選択し、
前記パラメータの選択の後に、前記選択されたパラメータを用いた前記フィードフォワード制御と前記フィードバック制御とによって前記感光体を駆動して画像形成を行う、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、
前記パラメータの選択の後に、前記選択されたパラメータを用いた前記フィードフォワード制御と前記フィードバック制御とによって前記感光体を駆動した状態で、カラーレジスト調整を実行するよう各部を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
画像形成中に、前記モータの駆動トルクを計測し、
画像形成中に計測された前記駆動トルクが、
前記パラメータの選択時に計測された前記駆動トルクから一定以上変動している場合には、前記パラメータを選択し直す、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
実行中の画像形成が完了した後に、新たに選択された前記パラメータを有効にする、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
新たに選択された前記パラメータを有効にした後に、前記新たに選択されたパラメータを用いた前記フィードフォワード制御と前記フィードバック制御とが安定した状態になってから、次の画像形成を行う、
ことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
前記モータへのＰＷＭ指令値と前記モータの速度とから、前記駆動トルクを算出する、
ことを特徴とする請求項１−５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
算出した前記駆動トルクについて、感光体１周分を平均した値を用いる、
ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。