JP2014178571A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光ドラムの軸が偏心していても感光ドラム表面上に高い位置精度で静電潜像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】
感光ドラム１００のドラム軸９の偏心量を検出する偏心量検出手段と、感光ドラム１００に静電潜像を形成する露光手段１０１と、感光ドラム１００のドラム軸９の偏心に伴う静電潜像の位置ずれを補正する補正係数を算出する算出手段と、算出された補正係数を用いて補正された補正後の画像データに基づいて感光ドラム１００表面にドラム軸９の偏心量が是正された潜像を形成させる制御手段とを有し、偏心量検出手段は、現像パターンの検知時間と、該検知時間に対応する角速度と、現像パターンのピッチ間を用いて、ドラム軸９の偏心量を算出し、算出手段は感光ドラム１００上の現像パターンに対応する角速度の平均値と、現像パターンのピッチ間隔を用いてドラム軸９の偏心量を補正するための補正係数を求める。
【選択図】図１５

Description

本発明は、感光ドラムの回転軸の偏心による感光ドラムの表面速度変動に起因する画像不良を防止することができる画像形成装置に関する。

複写機、複合機、ファクシミリをはじめとする電子写真方式の画像形成装置において、トナー像を担持する感光ドラムと中間転写ベルト（ＩＴＢ）には、表面速度が定速になるように駆動することが求められている。その第１の理由として、感光ドラム上に静電潜像を描くための露光が、時間同期露光になっている場合、感光ドラムの表面速度が変動することによってレーザー照射位置が本来の照射位置からずれることが挙げられる。また第２の理由として、感光ドラム上に形成されたトナー画像をＩＴＢに転写する一次転写プロセスにおいて、感光ドラムとＩＴＢの表面速度に交流的な速度差がある場合、ＩＴＢ上に転写されるトナー画像が、本来転写されるべき位置からずれることが挙げられる。すなわち、感光ドラムとＩＴＢの表面速度が定速でない場合は、最終的に記録紙上に形成される画像に、画像不良、例えば各色間の位置ずれに起因する色ずれ又はバンディングと呼ばれる周期的な位置ずれが発生するという問題がある。

このため、感光ドラムとＩＴＢの駆動は、各種速度検知センサを用いて、駆動源であるモータを速度フィードバック制御することで高い定速性が確保されている。なお、駆動モータとしては、安価、静音、高効率である点から、ブラシレスＤＣモータ（以下、「ＢＬＤＣモータ」という。）が多用されている。そして最近では、ＢＬＤＣモータを用いた速度フィードバック制御として、例えば、ドラム軸上にロータリーエンコーダを配置し、ドラム軸の回転速度を定速にするようＢＬＤＣモータを制御する方法が採用されている。

しかし、上述の速度フィードバック制御は、ドラム軸の回転速度を検知しているが、感光ドラムの表面速度を検知していないために、ドラム軸の偏心、ドラム径の精度不良等に起因してドラムの表面速度が定速にならない場合がある。ＩＴＢにおいても同様であり、ＩＴＢを駆動しているＩＴＢ駆動ローラの回転軸の偏心、ローラ径の精度不良、ＩＴＢの厚みムラ等に起因して同様の問題が発生している。

一方、画像不良が生じる原因としては、感光ドラムとＩＴＢの転写面での摩擦による相互干渉が上げられる。すなわち、感光ドラム及びＩＴＢのどちらか一方に生じている速度変動の影響が他方に伝達する問題である。その他にも、ＩＴＢ上に担持されているトナー画像を記録紙上に転写する二次転写時に、記録紙が厚紙である場合、ＩＴＢ上に突発的な負荷変動が生じることで高周波の速度変動が発生し、この速度変更が、一次転写における位置ずれの原因となることがある。このように、画像不良が生じる原因は多岐に渡っており、全てを解決することは非常に困難である。

そこで、特許文献１に記載されているように、画像胴（感光ドラム相当）を画像転写胴（中間転写ベルト相当）で摩擦により従動駆動する技術が開発された。この技術によれば、以下のようなメリットがあるということである。すなわち、第１に、感光ドラム上の画像がＩＴＢ上の画像となるので、感光ドラム上の位置基準で画像を形成すれば、感光ドラムの回転むらの影響は削除される。また、第２に、ＩＴＢの二次転写部への記録紙突入時のショック等によってＩＴＢの速度変動が生じても、感光ドラム上の画像とＩＴＢ上の画像の整合性が確保されるので、一次転写における画像不良が発生し難いというメリットがある。

但し、第１のメリットを得るためには、感光ドラムの回転位置基準で画像を形成することが重要となる。そこで、特許文献２のように、感光ドラムの回転移動量に同期して露光制御を行う技術が開発されている（例えば、特許文献２参照）。また、直接感光ドラム表面の速度を検知する技術も開発されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００２−３３３７５２号公報 特開平８−９９４３７号公報 特開２００７−１５６１９４号公報

特許文献２の技術は、感光ドラムの回転移動量に同期して露光制御を行うものである。しかしながら、この技術は、回転軸が、感光ドラムの中心位置に配置されており、かつ、感光ドラム径が正確に設計値通りであれば、感光ドラムの表面移動量を検知したことと等価となり、感光ドラム上は位置ずれのない静電潜像を描くことが可能となる。しかし、実際には、感光ドラムの回転軸は微小に偏心しており、仮に感光ドラムの回転速度が一定であったとしても、表面移動量は、その偏心の影響により一定にはならない。従って、感光ドラムの回転移動量に同期した形で露光制御を行っても、感光ドラム上に形成される静電潜像に位置ずれが発生する場合がある。

また、特許文献３の技術のように、感光ドラムの表面速度を検知する表面速度センサを用いることは高コストであるという問題がある。特に、ドラム面に形成されたスケールを検知する表面速度センサの場合は、ドラム面の熱変形、表面の削れ等による影響があり、この影響に対応するのが困難である。その他、感光ドラム面上に当接する回転体に同期して露光を制御する方法もあるが、回転体の表面の削れ等の経時的な劣化には対応できないという問題がある。

本発明は、感光体の軸が偏心していても感光体表面上に高い位置精度で静電潜像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、回転可能な像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像する現像手段と、前記像担持体に当接して回転する中間転写体と、前記像担持体の回転軸の回転速度を検知する速度検知手段と、前記回転軸の偏心量を検出する偏心量検出手段と、前記回転軸の偏心に伴って前記像担持体表面に形成される静電潜像の位置ずれを補正するための補正係数を算出する算出手段と、前記補正係数を用いて補正された画像データに基づいて前記露光手段が、前記像担持体表面に前記回転軸の偏心に起因する位置ずれが是正された静電潜像を形成するように制御する制御手段とを有し、前記偏心量検出手段は、前記像担持体の表面に当接し、該像担持体の回転に従動して回転する回転部材と、該回転部材の回転を検出する回転検出手段と、前記回転部材の１回転に応じて前記像担持体表面に繰り返し形成された潜像パターンを前記現像手段によって現像した現像パターンを検知するパターン検知手段と、を有し、前記現像パターンが検知された検知時間と、該検知時間に対応する前記速度検知手段の検出値と、前記現像パターンのピッチ間隔とを用いて前記回転軸の偏心量を算出することを特徴とする。

本発明によれば、感光体表面における画像データの領域ごとに対応する偏心量を補正するための補正係数を用いて画像データを補正し、補正した画像データを用いて露光装置を制御する。これによって、感光体の軸が偏心していても感光表面上に高い位置精度で静電潜像を形成することができる。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図１における感光ドラムの駆動構成を示す図である。 図１における中間転写ベルト（ＩＴＢ）の駆動構成を示す図である。 図２及び図３における制御器の内部構成を示す図である。 図１における感光ドラムがＩＴＢに従動して回転する従動駆動システムを説明するための図である。 図５の感光ドラムのドラム軸に生じる負荷トルクの経時変化を示す図である。 図５におけるドラム軸に生じる負荷トルクがアシストトルクで相殺された状態を示す図である。 図５の感光ドラムにおける加速トルクと変動トルク成分の和と、摩擦トルクとの関係を経時的に示した図である。 図１の画像形成装置におけるアシストトルク導出処理を示すフローチャートである。 図１の画像形成装置における露光装置の配置を示す図である。 図１０の露光装置におけるＬＥＤヘッドの構成を示す図である。 露光装置の制御構成を示すブロック図である。 図１２におけるＬＥＤヘッドのＬＥＤ素子とＬＥＤドライバ回路との接続状態を示す図である。 図２における感光ドラムのドラム軸の偏心を説明するための断面図である。 図１４におけるドラム軸の偏心成分を導出するためのシステム構成を示す図である。 図１５におけるドラム軸の長さ方向に直交する断面を示す図である。 図１６における回転体の外周面を示す側面図である。 図１の画像形成装置における感光ドラムのドラム軸偏心成分を補正する補正係数導出処理の手順を示すフローチャートである。 図２におけるロータリーエンコーダの構成を示す図である。 図１９のロータリーエンコーダの検出値に基づいて感光ドラムの表面速度Ｖ_Ｓを求める演算処理を説明するための図である。 一次転写部にトナーが有る場合と無い場合における画像データと一次転写電流検知部で検出した一次転写電流の検出波形を示す図である。 感光ドラムの表面アドレス位置と、該アドレス位置に対応する半径ｒの補正係数との対応を示す対応表である。 ドラム軸偏心量検出時に用いる各種信号のタイミングチャートを示す図である。 第１の実施の形態における副走査露光処理の手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態における露光転写処理の手順を示すフローチャートである。

以下、実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置２００は、電子写真方式のカラーデジタル複写機である。なお、画像形成装置２００は、複写機の他、複合機又はファクシミリであってもよく、また、カラーでなく、白黒のデジタル複写機、複合機又はファクシミリであってもよい。

図１において、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する感光ドラム１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ及び１００Ｋをそれぞれ備える、例えば４つの画像形成ユニットが略水平方向に沿って配列されている。像担持体としての感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋは回転可能であり、それぞれ図１中、矢線Ａ方向へ回転する。

画像形成ユニットは、それぞれ対応する感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの他、一次帯電装置１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ，１０５Ｋ、露光装置１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｋ、及び現像装置１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋを備えている。現像装置１０２Ｙ〜１０２Ｋは、それぞれ対応する現像スリーブ１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｋを備えている。また、画像形成ユニットは、感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋにそれぞれ対応するクリーナ１０４Ｙ、１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋを備えている。

一次帯電装置１０５Ｙ〜１０５Ｋは、それぞれ対応する感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面を一様に帯電する。また、露光装置１０１Ｙ〜１０１Ｋは、それぞれ帯電された感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面を画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する。

現像装置１０２Ｙ〜１０２Ｋは、それぞれ対応する有彩色トナーを内包する現像スリーブ（スリーブ部材）１０３Ｙ〜１０３Ｋを用いて対応する感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面に形成された静電潜像を現像して各色に対応するトナー像を形成する。

感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋに対向してそれぞれ一次転写ローラ１０７Ｙ，１０７Ｍ，１０７Ｃ，１０７Ｋが配置されている。感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋと一次転写ローラ１０７Ｙ〜１０７Ｋとの間を搬送されるように、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト（以下、「ＩＴＢ」という。）１０８が設けられている。

ＩＴＢ１０８は、複数の張架ローラ１１０〜１１２によって張架されており、感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面にそれぞれ当接する。ＩＴＢ１０８は、図１中、矢印Ｂ方向へ回動する。感光ドラム１００Ｙ〜１００Ｋの表面に形成された各色のトナー像は、順次ＩＴＢ１０８上に転写、重畳されてカラー画像を形成する。

張架ローラ１１０は、ＩＴＢ１０８を駆動する駆動ローラであり、ＩＴＢ１０８の張力を一定に制御するテンションローラとしても機能する。張架ローラ１１１は、対向する二次転写外ローラ１１３との当接部にニップ部を形成する二次転写内ローラである。

ＩＴＢ１０８上のトナー画像は内外の二次転写ローラ１１１と１１３との当接部において用紙Ｐに転写され、トナー像が転写された用紙Ｐは、後流の定着装置１１４に搬入され、該定着装置１１４によってトナー像が用紙Ｐに定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは、定着装置１１４から送出され、画像形成装置２００の外部に排出される。一方、二次転写後のＩＴＢ１０８は、クリーニング装置１０９によって転写残トナーや紙粉等がクリーニングされ、繰り返し画像形成工程に適用される。

図２は、図１における感光ドラムの駆動構成を示す図であり、感光ドラム１００を駆動するための電気的、機械的な構成が示されている。

図２において、感光ドラム１００のドラム軸９は、カップリング９ａを介して減速ギヤ軸８と機械的に接続されている。減速ギヤ軸８は、減速ギヤ１０ａを介してモータ軸ギヤ１１ａに係合している。減速ギヤ軸８と減速ギヤ１０ａは不図示の接合機構により固定、接続されている。減速ギヤ軸８には、その回転速度を検知するためのロータリーエンコーダ７Ａが設けられている。ロータリーエンコーダ７Ａによる回転速度検出値は、例えば、アシストトルクの導出、及びドラム軸９の偏心を検出するために用いられる。感光ドラム１００の上方には、該感光ドラム１００の表面位置を検出するための表面位置検知手段１６が設けられている。

感光ドラム１００は、制御構成部材として上位ＣＰＵ１、制御器２、モータドライバＩＣ３ａ，駆動回路４ａ，回転位置検出部６ａ及びＢＬＤＣモータ５ａを備えている。上位ＣＰＵ１は、画像形成プロセスにおける各プロセス（帯電、露光、現像、一次転写等）の開始タイミング、停止タイミング、その他各種設定値を一括で制御する。アシストトルク導出フローにおいては、ロータリーエンコーダ７Ａによる角速度フィードバック制御を行うため、制御器２は、その内部にＰＩＤ制御器を備えている。制御器２は、上位ＣＰＵ１からの指令信号、例えば駆動オン・オフ信号、目標速度信号、レジスタ設定値信号、ＰＷＭ値信号等を制御信号としてモータドライバＩＣ３ａに出力する。また、制御器２は、ロータリーエンコーダ７Ａの信号に基づいて速度制御のための演算を行う。モータドライバＩＣ３ａは、制御器２からの制御信号及び回転位置検出部６ａからの回転位置信号に基づいて、駆動回路４ａのＢＬＤＣモータ５ａに流す相電流の相切り替えと電流量の調整を行う。ＢＬＤＣモータ５ａは、モータ軸ギヤ１１ａ及び減速ギヤ１０ａを介してドラム軸８を回転駆動する。すなわち、第１の駆動源としてのＢＬＤＣモータ５ａからの駆動力は、モータ軸ギヤ１１ａと減速ギヤ１０ａの噛み合いにより減速ギヤ軸８へ伝達され、カップリング９ａを介してドラム軸９及び感光ドラム１００に伝達される。ＢＬＤＣモータ５ａは、例えば、低イナーシャタイプのブラシレスＤＣモータである。

図３は、図１における中間転写ベルト（ＩＴＢ）の駆動構成を示す図であり、ＩＴＢ１０８を駆動するための電気的、機械的な構成が示されている。

図３において、ＩＴＢ１０８は、該ＩＴＢ１０８の内側に当接するよう設置されたＩＴＢ駆動ローラ１１０を回転駆動することによって駆動する。ＩＴＢ駆動ローラ１１０のローラ軸１２は、減速ギヤ１０ｂを介してモータ軸ギヤ１１ｂに係合している。ＩＴＢローラ軸１２と減速ギヤ１０ｂは不図示の接合機構により固定、接続されている。ＩＴＢローラ軸１２には、その回転速度を検知するためのロータリーエンコーダ７Ｂが設けられている。

ＩＴＢ１０８は、制御構成部材として上位ＣＰＵ１、制御器２、モータドライバＩＣ３ｂ，駆動回路４ｂ，回転位置検出部６ｂ，ＢＬＤＣモータ５ｂを備えている。ＩＴＢ１０８は、ロータリーエンコーダ７Ｂによる検出値の角速度フィードバック制御によって駆動する。なお、角速度フィードバック制御は、上位ＣＰＵ１から指令された目標速度（以下、「プロセス速度」という。）と、ロータリーエンコーダ７Ｂの検出値をプロセス速度に変換したものの差分が小さくなるようにＰＩＤ制御器で制御される。

ＩＴＢ１０８を駆動する第２の駆動原であるＢＬＤＣモータ５ｂからの駆動力は、感光ドラム１００の場合と同様に、モータ軸ギヤ１１ｂと減速ギヤ１０ｂとの噛み合わせによって減速されてローラ軸１２を介してＩＴＢ駆動ローラ１１０へ伝達される。電気構成は、図２の感光ドラム１００と同様な構成となっている。なお、ＩＴＢ１０８には、感光ドラム１００に設けられていたような表面位置検知手段は設けられていない。

次に、図２及び図３における制御器２の内部構成について説明する。

図４は、図２及び図３における制御器の内部構成を示す図である。

図４において、制御器２は、ＣＰＵ１３と、該ＣＰＵ１３にそれぞれ接続されたＲＯＭ１４及びＲＡＭ１５によって主として構成されている。感光ドラム１００の駆動を制御するＣＰＵ１３は、アシストトルク導出時において、ロータリーエンコーダ７Ａの検出値から角速度フィードバック制御をＰＩＤ制御器（図示省略）で行うよう構成される。また、ＣＰＵ１３は、画像形成プロセス中においては、導出されたアシストトルクに対応した所定のデューティ比のＰＷＭ信号をモータドライバＩＣ３（ａ、ｂ）に出力するよう構成されている。

なお、ＣＰＵ１３は、後述する一次転写電流の出力、及びフォトセンサ２２による回転体２０のマーキングの検知を行うようにも構成されており、これらの検知結果は、ドラム軸の偏心成分の検出時に使用される。ドラム軸の偏心成分の検出については、後ほど詳細に説明する。

図１の画像形成装置において、感光ドラム１００はＩＴＢ１０８に追従して従動駆動するよう構成されている。

従動駆動とは、ＩＴＢ１０８と感光ドラム１００との間の摩擦力を利用して、感光ドラム１００がＩＴＢ１０８に従動して駆動することをいう。より正確には、ＩＴＢ１０８によって感光ドラム１００を連れ回すことによって、ＩＴＢ１０８の表面速度と感光ドラム１００の表面速度を常時一致した状態で駆動することをいう。

図５は、図１における感光ドラム１００がＩＴＢ１０８に従動して回転する従動駆動システムを説明するための図である。

図５において、所定のプロセス速度時に感光ドラム１００のドラム軸９に生じる負荷トルク（Ｔ_Ｌ）と、転写部摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）が視覚的に示されている。感光ドラム１００にＩＴＢ１０８の一方の面が当接して従動駆動部が形成されている。ＩＴＢ１０８を介して感光ドラム１００と対向する位置には一次転写ローラ１０７が配置されている。

ＩＴＢ１０８と感光ドラム１００が当接する一次転写部の摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）は、一次転写部での摩擦力を感光ドラム１００のドラム軸９上でトルクに換算したものである。感光ドラム１００には、クリーナ１０４のブレードや、回転軸の軸受部等の摩擦力により、常に回転方向とは逆向きに負荷トルク（Ｔ_Ｌ）が生じている。負荷トルク（Ｔ_Ｌ）は、画像形成プロセス中の感光ドラム１００の回転動作において、例えばクリーナ１０４のブレード、ドラム軸受部等に起因して発生する負荷トルクを合算した値をいう。負荷トルク（Ｔ_Ｌ）には、摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）は含まれない。

負荷トルク（Ｔ_Ｌ）は、摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）の最大値（Ｔ_ＦＭＡＸ）に対して遥かに大きな値であるため（Ｔ_Ｌ＞＞Ｔ_ＦＭＡＸ）、摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）のみでは、感光ドラム１００をＩＴＢ１０８に従動駆動させることはできない。

図６は、図５の感光ドラム１００のドラム軸９上に生じる負荷トルク（Ｔ_Ｌ）の経時変化を示す図である。負荷トルク（Ｔ_Ｌ）は常に一定ではなく、帯電用の高電圧を印加するタイミングや、転写残トナーがクリーナ１０４のブレードに突入するタイミング等で過渡的に変化する。なお、このような過渡的な変化成分（以下、「トルク変動成分」という。）は、一定に生じている負荷トルク（Ｔ_Ｌ）に対して十分に小さいことが知られている。

感光ドラム１００をＩＴＢ１０８に従動して回転させるためには、負荷トルク（Ｔ_Ｌ）を解消させることが有効である。

本実施の形態では、回転トルク発生手段（例えば、ＢＬＤＣモータ５ａ）により負荷トルク（Ｔ_Ｌ）の直流的な成分と同一量の回転トルクを感光ドラム１００に逆向きに与えることで、感光ドラム１００上に発生する負荷トルク（Ｔ_Ｌ）を打ち消している。負荷トルク（Ｔ_Ｌ）を打ち消すための回転トルクをアシストトルクという。

図７は、図５におけるドラム軸９に生じる負荷トルク（Ｔ_Ｌ）がアシストトルクで相殺された状態を示す図である。図７において、負荷トルク（Ｔ_Ｌ）の定常成分は、感光ドラム１００に付与されたアシストトルクによって相殺されており、実質的に変動トルク成分（ΔＴ_Ｌ）だけが作用している。

負荷トルク（Ｔ_Ｌ）の定常成分をアシストトルク（Ｔ_ＡＳ）によって相殺することによって、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８の接触面に作用する摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）に比べて、負荷トルク成分である変動トルク成分（ΔＴ_Ｌ）が小さくなる。これによって、感光ドラム１００が、ＩＴＢ１０８の速度変動に同期して従動駆動するようになる。すなわち、交流的な変動トルク成分（負荷トルクをアシストトルクで相殺した残りの成分）が転写部の摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）の最大値以下であれば、感光ドラム１００は、ＩＴＢ１０８に従動駆動するようになる。

但し、感光ドラム１００が、ＩＴＢ１０８の交流的な速度変動に追従して回転する追従性を確保する必要があり、本実施の形態では、感光ドラム１００のドラム軸９上のドラムイナーシャと加速度の積で表わされる加速トルクをも考慮している。

すなわち、感光ドラム１００上の加速トルクと変動トルク成分の和と、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８との間の摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）が、下記運動方程式（１）、（２）を常時満たすことで、感光ドラム１００がＩＴＢ１０８に従動する従動駆動が実現される。

ここで、Ｔ_Ｆは転写部の最大摩擦トルク、Ｊは等価ドラムイナーシャ、ｄω／ｄｔは角加速度、Ｔ_Ｌは負荷トルク、Ｔ_ＡＳはアシストトルク、ΔＴ_Ｌはトルク変動成分である。

上記式（１）、（２）は、負荷トルク（Ｔ_Ｌ）の直流的な成分と同一量の回転トルクをアシストトルク（Ｔ_ＡＳ）として負荷トルクと反対方向に発生させてやることで、最大摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）が負担すべきトルク量が低減することを示している。

ここで、加速トルクは、ドラム軸９上の等価イナーシャ（以下、「等価ドラムイナーシャ」という。）と感光ドラム１００の角加速度の乗算で表されている。なお、感光ドラム１００の角加速度は、ＩＴＢ１０８の一次転写部での表面速度変動成分から決まる値である。また、等価ドラムイナーシャとは、回転する全負荷を、ドラム軸９上でのイナーシャ成分として表したものである。

図８は、図５の感光ドラムにおける変動トルク成分と加速トルクの和と、摩擦トルクとの関係を経時的に示した図である。

図８において、トルク変動成分（ΔＴ_Ｌ）と加速トルクとの和は、常に転写部の摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）の最大値よりも小さくなっている。

基本的にトルク変動成分（ΔＴ_Ｌ）は無視できるほど小さいものであるので、アシストトルク以外の部分で従動性を高めるためには、最大摩擦トルクを大きくするか、加速トルクを下げることが考えられる。最大摩擦トルクは一次転写におけるトナーの転写プロセスと密接に関係があるために変更することは容易ではない。他方、加速トルクを下げることは、等価ドラムイナーシャを小さくすることで比較的容易に実現可能である。ドラム軸９上に加味されるＢＬＤＣモータ５ａのイナーシャ成分は、減速ギヤ１０とモータ軸ギヤ１１のギヤ比が大きく影響し、ギヤ比の二乗をモータ軸イナーシャに乗算した値となる。それにより、ＢＬＤＣモータ５ａのロータイナーシャはドラム軸９上では感光ドラム１００のイナーシャ成分より遥かに大きくなってしまう。そのため、本実施の形態におけるＢＬＤＣモータ５ａはインナーロータタイプの低イナーシャタイプを使用することとする。これにより、等価ドラムイナーシャを大幅に低減することが可能となり、結果加速トルクも大幅に低減する。

このように、ドラム軸９に対してアシストトルクを加えて負荷トルクの直流成分を打ち消し、かつ、低イナーシャ成分のモータを選定することで、転写部の摩擦トルク（Ｔ_Ｆ）によって、感光ドラム１００をＩＴＢ１０８により従動させることができるようになる。なお、本実施の形態では、ＢＬＤＣモータ５ａをアシストトルク発生源としたが、一定のトルクを発生できるものであるならば、アシストトルク発生源は、特にＢＬＤＣモータに限定されるものではない。

以下、図１の画像形成装置２００において、感光ドラム１００をＩＴＢ１０８に従動駆動させるために、感光ドラム１００のドラム軸９に付与するアシストトルクの導出方法について説明する。

画像形成装置２００は、メイン電源が投入（オン）されると最初に調整モードに突入する。調整モードでは、定着装置１１４の定着ローラの温度調整、主走査傾き補正、色間補正等が行われ、調整モードが終了するとプリント動作が可能なプリントモード状態に移行する。

アシストトルクを導出するためのシーケンスは、調整モード中に設けられている。画像形成装置２００は、普通紙のみならず厚紙等に対応できることからプロセス速度を複数備えている。そのため、アシストトルクは、各プロセス速度に応じて導出する必要がある。

アシストトルクは、負荷トルクを相殺するためのものであり、ドラム軸９上に発生している負荷を測定することによって求められる。本実施の形態では、ドラム軸９上に発生している負荷を、ＢＬＤＣモータ５ａに発生しているトルク値から求める。

ＢＬＤＣモータ５ａを制御するモータドライバＩＣ３ａ（図２参照）として、ＰＷＭ信号によりＢＬＤＣモータ５ａに流れる相電流の電流量を決定するドライバＩＣを使用する。なお、ＰＷＭ信号とはパルス幅変調信号のことであり、一定周期の矩形波信号で、ハイレベルの時間幅で決まるデューティ比（ハイレベルの区間をＰＷＭ周期で割ったもの）に基づいて相電流を調整している。デューティ比が大きいと、相に流れる電流量が増大し、逆にデューティ比が小さいと、相に流れる電流量が減少する。ここで、相電流の大きさは、モータに発生しているトルクと等価であり、相電流の大きさは、デューティ比に比例する。従って、デューティ比をモータに発生しているトルクと考えることができる。

アシストトルクを導出する前提として、第１に、一次転写ローラ１０７をＩＴＢ１０８から離脱した状態とする。また、第２に、画像形成プロセス中に発生するドラム軸９上の負荷トルクを検知する必要があることから、現実に画像形成処理を実行する目標のプロセス速度に制御する。なお、画像形成プロセスにおける負荷のトルク変動成分は、定常的に生じている負荷成分に対して十分小さいため、アシストトルクの導出時は空回転状態であってもよい。

調整モード中のアシストトルク導出処理において、上位ＣＰＵ１は、第１に、一次転写ローラ１０７の脱指令を一次転写ローラの昇降を行うステッピングモータのドライバＩＣ（不図示）に対して行う。次いで、上位ＣＰＵ１は、第２に、露光装置１０１、帯電器１０５、現像器１０３など、画像形成プロセスを実行する各種装置の制御を行い、第３に、感光ドラム１００の駆動指令を行う。

図９は、図１の画像形成装置におけるアシストトルク導出処理を示すフローチャートである。アシストトルク導出処理は、上位ＣＰＵ１からの指令を受けたＣＰＵ１３が、アシストトルク導出プログラムであるアシストトルク導出手順に従って実行する。

アシストトルク導出処理が開始されると、ＣＰＵ１３は、先ず、上位ＣＰＵ１からアシストトルク導出指令信号としてプロセス速度設定値、アシスト導出オン指令等を受信する（ステップＳ１）。次いで、ＣＰＵ１３は、対応する用紙Ｐの厚さ等に応じてアシストトルクを導出するプロセス速度を選択する（ステップＳ２）。

プロセス速度を選択した後、ＣＰＵ１３は、モータドライバＩＣ３ａに対して制御信号を出力して感光ドラム１００を所定のプロセス速度で速度フィードバック制御し、これによって感光ドラム１００の駆動を開始する（ステップＳ３）。

感光ドラム１００の駆動を開始したＣＰＵ１３は、感光ドラム１００が駆動を開始してから所定時間（Ｔ１時間）が経過するまで待機する（ステップＳ４）。そして、所定時間が経過した後、ＣＰＵ１３は、感光ドラム１００のＰＷＭ信号のデューティ比のサンプリングを開始し、サンプリング値をＲＡＭ１５に保存する（ステップＳ５）。ここで、例えば、Ｎ番目のサンプリング値をＰ_Ｎとする。

次いで、ＣＰＵ１３は、ＲＡＭ１５に保存したサンプリング数が所定のサンプリング数（Ｎ）に到達するまでサンプリングを続行し（ステップＳ６）、所定のサンプリング数（Ｎ）に到達した後、サンプリングを停止する（ステップＳ７）。なお、サンプリングが終了した後、上位ＣＰＵ１は、一次帯電装置１０５、露光装置１０１、現像装置１０２を停止させる。

次いで、ＣＰＵ１３は、各感光ドラム１００を１〜２周回転させ、駆動停止の指令を出力して駆動を停止する（ステップＳ８）。各感光ドラム１００を１〜２周回転させるのは、感光ドラム１００上のトナーをクリーナ１０４のブレードで除去するためである。

次に、ＣＰＵ１３は、サンプリングしたデューティ比（Ｐ）の平均値を下式（３）に基づいて算出する（ステップＳ９）。

ここで、Ｐ_ａｖｅは、ＰＷＭデューティの平均値、Ｐ_Ｎは、Ｎ個目のサンプリングデータ、Ｎは、サンプリング数である。

次いで、ＣＰＵ１３は、平均値（Ｐ_ａｖｅ）をＲＡＭ１５に保存する（ステップＳ１０）。これによって、１つのプロセス速度におけるアシストトルクの導出が終了する。

次いで、ＣＰＵ１３は、別のプロセス速度においてもアシストトルクの導出が必要か否かを判定し（ステップＳ１１）、アシストトルクの導出が必要（ステップＳ１１において「ＹＥＳ」）の場合は、ステップＳ２〜ステップＳ１０の処理を繰り返す。一方、別のプロセス速度におけるアシストトルクの導出が不要（ステップＳ１１において「ＮＯ」）の場合、ＣＰＵ１３は、本アシストトルク導出処理を終了する。

図９の処理によれば、所定のプロセス速度におけるデューティ比（Ｐ）を複数回サンプリングし、その平均値を取る。これによって、当該プロセス速度におけるデューティ比（Ｐ）、すなわち、負荷トルク（Ｔ_Ｌ）を相殺するためのアシストトルク（Ｔ_ＡＳ）を正確に導出することができる。

図９のアシストトルク導出処理において、一次転写部における感光ドラム１００とＩＴＢ１０８の接触を脱した状態で行ったが、感光ドラム１００上に発生する負荷トルクの直流的な成分と同一量のトルクを導出できれば、この状態に限定されるものではない。

次に、画像形成装置２００において感光ドラム１００表面を露光して該感光ドラム１００の表面に静電潜像を形成する露光装置１０１について説明する。

図１０は、図１の画像形成装置２００における露光装置１０１の配置を示す図である。図１０において、露光装置１０１のＬＥＤヘッド１０１ａは、感光ドラム１００に対向して所定の距離Ｄだけ離れた位置に、図示省略した支持材によって支持、固定されている。ＬＥＤヘッド１０１ａは、図１１に示すように、主走査方向に沿って多数並設された微小なＬＥＤ素子列（ＬＥＤ１〜Ｎ）で構成されている。

図１２は、露光装置１０１の制御構成を示すブロック図であり、図１３は、図１２のＬＥＤヘッド１０１ａにおけるＬＥＤ素子とＬＥＤドライバ回路１０１ｂとの接続状態を示す図である。

図１２及び図１３において、露光装置１０１は、ＬＥＤヘッド１０１ａと、各ＬＥＤ素子を駆動するＬＥＤドライバ回路１０１ｂと、光量調整部１０１ｃを備えている。光量調整部１０１ｃはＡＳＩＣ５０と接続されており、該ＡＳＩＣ５０は、それぞれ上位ＣＰＵ１、ロータリーエンコーダ７Ａ、フォトセンサ２２及びコントローラ６０と接続されている。

以下に、露光装置１０１を用いた露光制御について説明する。

露光制御は、時間同期の場合に発生する感光ドラム１００の表面速度変動による露光時の位置ずれを回避するために、感光ドラム１００の回転速度に同期して行われる。なお、露光装置１０１における副走査方向の露光制御は、後述するロータリーエンコーダ７Ａの検出値に同期して行われる。

ＡＳＩＣ５０（図１２）は、上位ＣＰＵ１からＬＥＤ露光開始タイミング、及びＬＥＤ露光停止タイミング、露光イネーブル信号を受信することで、露光の開始及び停止を行えるように構成されている。

感光ドラム１００の表面を露光する際、ＡＳＩＣ５０は、コントローラ６０から送られてくる画像データをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に分割する。また、ＡＳＩＣ５０は、画像データからＬＥＤヘッド１０１ａの主走査方向に配列された各ＬＥＤ素子に与える発光量（本実施の形態では、発光時間で調整）を算出する。ＡＳＩＣ５０から光量調整部１０１ｃに対して、各ＬＥＤ素子に応じた発光時間情報がＣＬＫ信号及びＰＷＭ信号として出力される。信号を受信した光量調整部１０１ｃは、ＬＥＤドライバ回路１０１ｂを構成しているトランジスタ１０１ｂ＿１（図１３参照）のベースを、ＣＬＫ信号によってＬＥＤ１から順次選択する。次いで、選択されたＬＥＤのベース電圧のＯＮ時間を決めるＰＷＭ信号により、画像データに応じた静電潜像を主走査方向に対して形成する。

一方、露光装置１０１を用いた副走査方向に対する露光制御は、以下のように行われる。

すなわち、画像形成装置２００は、例えば６００ｄｐｉの画像データを記録紙に形成するよう構成されており、副走査方向のライン間距離は、２．５４ｃｍを６００で除算した値、すなわち約４２．３μｍ（ΔＬ）となる。これが、副走査方向のライン間距離の目標ピッチ間隔として最初に規定される。感光ドラム１００の回転速度がロータリーエンコーダ７Ａの検出値より表面速度（Ｖ_Ｓ）に変換された形で導出され、ΔＬをＶ_Ｓで除算することで、副走査露光タイミング（Δｔ）を算出し、得られた副走査露光タイミング（Δｔ）によって露光する。

次に、感光ドラム１００表面を露光して静電潜像を形成する際に露光位置がずれる要因となるドラム軸９の偏心について説明する。

図１４は、図２における感光ドラム１００のドラム軸９が偏心している状態を説明するための図である。

図１４において、ドラム軸９は、感光ドラム１００の中心位置から距離αだけずれており、この場合、ドラム軸９（減速ギヤ軸８）と同軸上に設けられたロータリーエンコーダ７Ａの検出値は、露光位置における表面速度とは異なった値となる。

すなわち、図１４において、ドラム軸９の偏心によって発生する感光ドラム１００の最大半径をｒ１、最小半径をｒ２とすると、同一角速度（ω１）において、最大表面速度と最小表面速度には（ｒ２−ｒ１）ω１の速度差が発生する。従って、ロータリーエンコーダ７Ａを用いた同期露光制御（角速度フィードバック制御）では、露光時に、ドラム軸９の偏心成分に起因して露光位置のずれが発生する。

かかる露光位置のずれを是正するために、本実施の形態においては、ロータリーエンコーダ７Ａを用いた角速度フィードバック制御において、露光位置の補正を行う。露光位置の補正は、感光ドラム１００の表面領域ごとに求められた補正値（以下、「補正係数」という。）を、当該感光ドラム１００の表面領域を露光装置によって露光する露光データに乗算することによって行う。

以下に、露光位置のずれを補正するための補正係数の導出について説明する。

図１５は、図１４におけるドラム軸９の偏心成分を導出するためのシステム構成を示す図である。

図１５において、ドラム軸の偏心成分を導出するためのシステムは、ハード構成として感光ドラム１００と、該感光ドラム１００に対向して配置された現像スリーブ１０３との間に設けられた回転部材としての回転体２０を備えている。回転体２０は、感光ドラム１００の表面と現像スリーブ１０３の表面との間隔を保つ機能を有しており、現像スリーブ１０３の主走査方向の両端部にそれぞれ１つずつ配置されている。回転体２０は、例えばベアリングで構成されており、当該回転体２０の外周表面である当接部２１によって感光ドラム１００表面の非画像形成領域に当接している（後述する図１６参照）。また、現像スリーブ１０３の主走査方向の両端部であって、該現像スリーブ１０３の回転軸上に回転体１０３ａがそれぞれ一つずつ配置されている。回転体１０３ａも回転体２０と同様にベアリングで構成されている。

図１６は、図１５におけるドラム軸９の長さ方向に直交する断面図である。

図１６において、感光ドラム１００と現像スリーブ１０３との間に回転体２０が配置されており、回転体２０と、現像スリーブ１０３と同軸に設けられた回転体１０３ａとは間隙部材１０３ｂを介して当接している。回転体２０、回転体１０３ａ及びその間に配置された間隔部材１０３ｂによって現像スリーブ１０３の表面と感光ドラム１００の表面との間隔が適正に保たれている。回転体２０は、所定の圧力で感光ドラム１００の表面に押圧されている。押圧圧力は、例えば、図示省略したバネ等のメカニカル機構によって規定されている。感光ドラム１００が回転する際、回転体２０は、感光ドラム１００に従動して回転する。回転体２０の外周面に対向するようにメカニカル部材としてのフォトセンサ２２が配置されている。フォトセンサ２２は、回転検出手段として機能する。

回転体２０の外周面には、図１７に示したように、所定の１箇所にマーキング２０ａが形成されており、回転体２０が感光ドラム１００に追従して、例えば、１回転する際、マーキング２０ａはフォトセンサ２２によって検知される。すなわち、フォトセンサ２２は、回転体２０が一回転するごとにマーキング２０ａを検知し、検知結果をＡＳＩＣ５０に出力する。

ドラム軸偏心成分導出システムは、図１５に示したように、制御構成部材として、上位ＣＰＵ１、制御器２、ＡＳＩＣ５０、一次転写高圧回路３０及び一次転写電流検知部３１を備えている。制御器２は、感光ドラム１００を駆動する制御器としても機能する（図２参照）。一次転写高圧回路３０は、一次転写部において、一次転写ローラ１０７に所定の高圧電圧を発生させるものであり、上位ＣＰＵ１によって制御される。一次電流検知部３１は、一次転写高圧回路３０から一次転写ローラ１０７を経て感光ドラム１００に流れる電流（以下、「一次転写電流」という。）を検知するものであり、一次転写電流が、所定の電流値になるように高圧電圧を制御する。なお、一次転写電流検知部３１による検出値は、制御部２に入力される。

以下に、このような構成のドラム軸偏心成分導出システムを用いたドラム軸の偏心量を補正する補正係数導出処理について説明する。

図１８は、図１の画像形成装置２００における感光ドラム１００のドラム軸の偏心量を補正するための補正係数導出処理の手順を示すフローチャートである。

この補正係数導出処理は、画像形成装置２００の調整モード時に行われ、上位ＣＰＵ１からの指令を受けた制御器２のＣＰＵ１３（図４参照）が、補正係数導出処理プログラムである補正係数導出処理手順に従って実行する。

すなわち、ドラム軸の偏心量を補正する補正係数導出処理が開始されると、ＣＰＵ１３は、先ず、上位ＣＰＵ１から、補正係数導出指令を受信する（ステップＳ１）。次いで、ＣＰＵ１３は、各感光ドラム１００の駆動を開始する（ステップＳ２）。なお、この際の感光ドラム１００の駆動方法は、上述したアシストトルク導出フロー（図９参照）により導出された所定のアシストトルクを伴った駆動方法によって駆動される。

感光ドラム１００の駆動を開始した後、ＣＰＵ１３は、ロータリーエンコーダ７Ａのフォトセンサ７ｄ（後述する図１９参照）が、感光ドラム１００の回転上の基準位置であるＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎ（スリット７ｆ）を検知するまで待機する（ステップＳ３）。

図１９は、図２におけるロータリーエンコーダ７Ａの構成を示す図である。

図１９において、ロータリーエンコーダ７Ａは、ホイール７ａと、該ホイール７ａの円形平面の一部と対向するように設けられたフォトセンサ７ｂ、フォトセンサ７ｃ及びフォトセンサ７ｄによって主として構成されている。ホイール７ａは、感光ドラム１００の減速ギヤ軸８に固定され、フォトセンサ７ｂ、フォトセンサ７ｃ及びフォトセンサ７ｄは、図示省略した支持部材に固定されている。ホイール７Ａの円形平面の周方向に沿って等間隔にホイールスリット７ｅが形成されており、ホイールスリット７ｅはフォトセンサ７ｂ及びフォトセンサ７ｃによって検知される。ホイールスリット７ｅは、ホイール７ａの全周に亘って設けられており、全部で、例えば８００個形成されている。但し、この数は任意のものであり、特に限定されるものではない。なお、補正係数の導出にあたって、感光ドラム１００の表面速度を検知する際、フォトセンサ７ｂとフォトセンサ７ｃの検出値の平均値が適用されるよう制御器２によって演算処理される。

また、ホイール７ａの円形平面におけるホイールスリット７ｅの内周側には、周方向の一か所のみにスリット７ｆが設けられており、スリット７ｆはフォトセンサ７ｄによって検知される。スリット７ｆは、ＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎと呼ばれ、感光ドラム１００の回転上の基準位置となる。

ここで、図１９のロータリーエンコーダ７Ａにおけるフォトセンサ７ｂ及びフォトセンサ７ｃの検出値から感光ドラム１００の表面速度（Ｖ_Ｓ）を求める演算処理について説明する。

図２０は、ロータリーエンコーダ７Ａの検出値に基づいて感光ドラム１００の表面速度（Ｖ_Ｓ）を求める演算処理を説明するための図である。

感光ドラム１００が回転を始めると、ロータリーエンコーダ７Ａのホイールスリット７ｅを検出したフォトセンサ７ｂ及びフォトセンサ７ｃにおいて矩形波状のパルスが生成される。フォトセンサ７ｂ及び７ｃがホイールスリット７ｅを検知している間に出力される信号はＨＩＧＨ信号であり、スリット７ｅを検知していない間に出力される信号はＬＯＷ信号である。ＨＩＧＨ信号及びＬＯＷ信号は、それぞれフォトセンサ７ｂ及びフォトセンサ７ｃから制御器２に出力される。制御器２は、フォトセンサ７ｂ及び７ｃにおける検出信号がＬＯＷ信号からＨＩＧＨ信号に切り換わる立ち上がり信号を検知し、さらに、立ち上がり信号の間隔をカウントすることで、立ち上がりエッジ間の時間（Ｔ_ＥＮＣ）を算出する。なお、フォトセンサ７ｂ及びフォトセンサ７ｃ各々のＴ_ＥＮＣが確定したタイミングにおいて、両フォトセンサの平均値（Ｔ_{ＥＮＣＡＶＥ}）が導出される。

図２０における区間Ａ及び区間Ｂは速度検知区間であり、制御器２は、感光ドラム１００の表面速度を検出するために区間Ａ’及び区間Ｂ’に相当する時間（Ｔ_ＥＮＣ）を求める。なお、制御器２は、検出値（検出時間）の平均値を導出する際、フォトセンサ７ｂ出力の立ち上がりを先に検知した際の時間を求める。このようにして検出し、算出されたＴ_{ＥＮＣＡＶＥ}と、感光ドラム１００の半径（設計値）及びホイールスリット７ｅのピッチ間隔の角度（本実施例では、３６０°÷８００＝０．４５°＝８１÷π）に基づいて、感光ドラム１００の表面速度（Ｖ_Ｓ）を求める。

すなわち、感光ドラム１００の表面速度（Ｖ_Ｓ）は、以下の式によって求められる。

ここで、Ｒは感光ドラムの半径（設計値）、Ｔ_{ＥＮＣＡＶＥ}はロータリーエンコーダ７Ａの検出値（時間）である。

以上により、求めた感光ドラム１００の表面速度（Ｖ_Ｓ）で、副走査方向のライン間距離（ΔＬ）を除算することによって、副走査同期露光間隔が求まる。

ただし、式（４）から明らかなように、半径Ｒが一定であると仮定して表面速度を求めているために、ドラム軸９の回転軸が、感光ドラム１００の中心位置から偏心している場合、露光位置での表面速度は式（４）で求めた表面速度とは異なる。従って、本実施の形態では、感光ドラム１００表面の所定領域ごとの補正係数を求め、該補正係数で補正した実際の表面速度に基づく副走査同期露光間隔（露光データ）によって感光ドラム１００表面に位置ずれのない静電潜像を形成する（後述の図２４参照）。

図１８に戻り、ロータリーエンコーダ７Ａのフォトセンサ７ｄがスリット７ｆを検知したことを確認したＣＰＵ１３は、上位ＣＰＵ１に、ＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎを検知したことを送信する（ステップＳ４）。なお、このときＣＰＵ１３からＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎの検知信号を受信した上位ＣＰＵ１は、ＡＳＩＣ５０に対して、露光イネーブル信号を出力する。

上位ＣＰＵ１に、ＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎを検知したことを送信したＣＰＵ１３は、次いで、ロータリーエンコーダ７Ａのフォトセンサ７ｂによるホイールスリット７ｅの検知に応じて、ホイールスリット７ｅの番号付けを開始する（ステップＳ５）。ここで、番号付けは、番号１から順次行い、最終的には、図１９で説明したように、全ホイールスリット数である、例えば８００番まで行う。なお、このとき、露光イネーブル信号を受信したＡＳＩＣ５０は、露光装置１０１に対して露光を開始するよう命令する。露光装置１０１による露光は、感光ドラム１００と現像スリーブ１０３との間に配置されたフォトセンサ２２（図１６参照）によって回転体２０のマークパターン２０ａが検知されたタイミングに応じて実行される。

露光装置１０１に送られる画像データは、ＡＳＩＣ５０に予め保存されているゼブラパターンとなっており、上記フォトセンサ２２によるマークパターン２０ａの検知に同期した形で、所定の濃度の全面ベタ画像形成データ又は非画像形成データが送られる。送られたデータに基づいてベタ画像及び非画像部分からなる潜像パターンが形成され、該潜像パターンは現像されてベタ画像及び非画像部分からなる現像パターンとなる。フォトセンサ２２による最初のマークパターン検知タイミングにおいては、例えば、全面ベタ画像形成データが送られるよう予め設定されている。

図２１は、一次転写部にトナーが有る場合と無い場合における画像データ（ゼブラパターン）と一次転写電流検知部で検出した一次転写電流の検出波形を示す図である。図２１において、ベタ画像に対応する一次転写電流は小さく、非画像形成部に対応する一次転写電流は大きくなっている。本実施の形態においては、一次転写部にトナーが存在する場合と、存在しない場合とで変化する一次転写電流値の特性を利用する。

一次転写電流の検出波形を示す図２１において、任意の電流値に閾値（Ｉ_ＴＨ）を設定して一次転写電流値を矩形波状のパルス信号に転換することで、トナーありの区間及びトナーなしの区間の時間を測定することができる。なお、一次転写電流の立ち上がり時間及び立下り時間は、一次転写電流検知部を構成する抵抗（Ｒ）及びコンデンサ（Ｃ）によるフィルタ定数を変更することで可変可能である。

この際、感光ドラム１００の表面上に形成されるゼブラパターンにおけるトナーありの区間及びトナーなしの区間は、常に等間隔に形成される。一次転写電流の検出値及び当該検出値に対応する感光ドラム１００の表面領域の各角速度を測定することで、以下の式によりドラム軸９の回転中心位置から一次転写部（感光ドラム１００の任意の表面位置）までの半径（ｒ）が求まる。従って、感光ドラム１００の表面の各領域位置において、半径（ｒ）を測定することによって、ドラム軸９の回転中心位置から感光ドラム１００の表面までの半径（ｒ）の変化を求めることができる。

ｔ：一次転写電流により検知された時間（検知時間）
ω：ロータリーエンコーダ７により検知されたドラム軸９の角速度
Ｌ：ゼブラパターンの間隔（常時一定で感光ドラム上に形成される）
ここで、Ｌは回転体２０の周長のであり、周長の絶対値自体には意味はないので、実際にはＬ＝１として半径ｒの変化比を検出し、これによって、ドラム軸９の偏心成分を導出する。

図１８に戻り、次いで、ＣＰＵ１３は、フォトセンサ２２から回転体２０が一回転したことを検知した検知信号を検知すると、そのタイミングに応じてホイールスリット７ｅのスリット番号数（α）をＲＡＭ１５に保存する（ステップＳ６）。次に、ＣＰＵ１３は、一次転写電流検知部からの出力値がＩ_ＴＨを下回ったか、すなわち、一次転写電流が立ち下がったか否か判定し、立ち下がるまで待機する（ステップＳ７）。なお、一次転写電流の立ち下がりによってゼブラパターンのベタ画像部分が検出される。

ステップＳ７において、一次転写電流が立ち下がったことを検知したＣＰＵ１３は、一次転写電流の立下りエッジ区間を算出するためのカウンターを起動し、また、ロータリーエンコーダ７からの角速度（ω１）をＲＡＭ１５へ保存開始する（ステップＳ８）。

次いで、ＣＰＵ１３は、一次転写電流の立下りを再度検知したか否かを判別し、一次転写電流の立下りを再度検知するまで待機する（ステップＳ９）。ついて、一次転写電流の立下りを再度検知した後、ＣＰＵ１３はカウンターの積算カウント値：Ｔ_Ｎ（Ｎ：整数）をＲＡＭ１５に保存する（ステップＳ１０）。カウンターの積算カウント値を保存した後、ＣＰＵ１３は、Ｔ_Ｎ：を０にリセットし、その後、ホイールスリット７ｅの番号付けが８００に到達するまでステップＳ７〜ステップＳ９を繰り返す（ステップＳ１１）。一次転写電流検知部は、ピッチ検出手段として機能する。

次いで、ＣＰＵ１３は、ホイールスリット７ｅの番号付けが８００に到達したかを判定し（ステップＳ１２）、番号付けが８００に到達した場合、上位ＣＰＵ１に対して、画像形成プロセスを停止するよう送信する（ステップＳ１３）。なお、ＣＰＵ１３から指令を受けた上位ＣＰＵ１は、高圧電源、露光制御を順次停止させていく。次いで、ＣＰＵ１３は、感光ドラム１００の駆動を停止する（ステップＳ１４）。次いで、ＣＰＵ１３は、トナー画像によるパターン（ゼブラピッチ）番号Ｔ_Ｎ（Ｎは、整数）の各期間時における角速度ωｎ（ｎは、整数）の平均値を算出する（ステップＳ１５）。

なお、ステップＳ１５に示したＳ_Ｎは、各Ｔ_Ｎの区間において、同時に検知した角速度検出値の合計値である。本実施の形態では、一次転写電流検知後、検知されたロータリーエンコーダの出力結果から、再度一次転写電流を検知した後、最後に算出されたロータリーエンコーダの出力結果までの検出値の合計として規定するが、これに限定されない。

次いで、ＣＰＵ１３は、下記式に基づいて、感光ドラム１００のドラム軸９の偏心に基づく感光ドラム１００表面の各画像形成領域における半径ｒの補正係数Ｘ_Ｎを算出する（Ｎは、整数）（ステップＳ１６）。

Ｘ_Ｎ＝１／（ω_ａｖｅ＿_＿Ｎ）／Ｔ_Ｎ
次いでＣＰＵ１３は、下記式に基づいて、補正係数Ｘ_ＮをＹ_Ｎに変換する（ステップＳ１７）。

Ｙ_Ｎ＝Ｘ_Ｎ／（Ｘ_ＡＶＥ）
Ｘ_ＡＶＥは、Ｘ_Ｎの平均値である。

次いで、ＣＰＵ１３は、補正係数Ｙ_Ｎに対応するホイールスリット番号表を作成する（ステップＳ１８）。

図１８の処理によれば、感光ドラム１００の回転に伴って従動する回転体２０のマークパターン２０ａの検出に対応して、感光ドラム１００表面にゼブラパターンを形成する。そして形成したゼブラパターンの検出時間と、該検出時間におけるドラム軸９の角速度ωと、当該ゼブラパターンの間隔（ゼブラピッチ）に基づいてゼブラパターン毎の感光ドラム１００の半径ｒを求める。この操作をホイール７ａの全周、すなわち感光ドラム１００の全周に亘って行う。その後、各ゼブラピッチに対応する角速度ωの平均値とゼブラピッチとに基づいてドラム軸９の偏心に起因するドラム半径ｒの補正係数Ｘ_Ｎを求める。また、求めたゼブラピッチ毎の補正係数Ｘ_Ｎを、該補正係数Ｘ_Ｎの平均値で割ってゼブラピッチ毎の補正係数比としての補正係数Ｙ_Ｎを求める。そして、求めた補正係数Ｙ_Ｎをホイールスリット番号に対応させて対応表を作成するので、ドラム軸９の偏心に起因する露光時の位置ずれを是正するための補正係数を感光ドラム１００の表面のアドレス位置に対応して求めることができる。

作成された対応表を図２２に示す。

図２２は、感光ドラム１００の表面アドレス位置と、該アドレス位置に対応する補正係数Ｙ_Ｎとを示す対応表である。なお、図１８のステップＳ１２において、Ｎ＝８００と判定された際に、回転体２０からのマーキングパターンの検知信号は同期していないため、その区間のアドレスに対しては、ひとつ前のゼブラパターンによる検知結果を使うこととする。

ここで、図２２のオフセット（２００＋α）について説明する。

本実施の形態に係る画像形成装置において、露光装置１０１は、一次転写部に対して正反対側（１８０°回転した）位置に配置されている。また、フォトセンサ７ｂは、露光装置１０１の位置からさらに９０°感光ドラム１００の回転方向前方にずれた位置に配置されている。ここで、ホイール７ａの一周は８００スリットであるため、フォトセンサ７ｂにあるスリット７ｆに対して、露光位置のスリット７ｆは、２００スリット分ずれている。

図２３は、ドラム軸偏心検出時に用いる各種信号のタイミングチャートを示す図である。

図２３において、ドラム軸偏心成分導出処理に適用される主要な信号が示されている。まず、フォトセンサ７ｄにおいて、ＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎ（スリット７ｆ）を検知する。ＨｏｍｅＰｏｓｉｔｏｎの検知に伴い、フォトセンサ７ｂによって、ホイールスリット７ｅの番号付けを、立ち上がりエッジを基準として開始する。同時に、上位ＣＰＵ１より露光イネーブル信号がＡＳＩＣ５０に出力され、ＡＳＩＣ５０は露光制御を行う。その後、ＡＳＩＣ５０が、フォトセンサ２２のマーキングの検知に同期して、ゼブラパターン（図２１参照）の出力を開始する。現像装置１０１により転写されたトナーが一次転写部に到達すると、一次転写電流の検出値が変化し（図２１参照）、所定の閾値を設定することで、立下りエッジ基準でゼブラパターンの時間を測定することが可能となる。αは、図２３において、ＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎ信号が検知されてから、回転体２０から一回転検知信号がＡＳＩＣ５０に送信され、検知されるまでに、フォトセンサ７ｂで検出されたホイールスリット７ｅの数である。

即ち、感光ドラム１００表面を露光して静電潜像を形成する際、感光ドラム１００表面のアドレス位置に対し、「２００＋α」を加味した補正係数を適用することによって、感光ドラム１００の実際の露光領域におけるドラム軸９の偏心量を是正することができる。
これによって、露光位置ずれの無い正確な静電潜像を形成することができるようになる。

以下に、導出されたドラム軸偏心成分を補正する補正係数を加味したプリント処理（副走査露光処理）について説明する。

図２４は、ドラム軸偏心成分の補正値を加味した副走査露光処理の手順を示すフローチャートである。この副走査露光処理は、ＡＳＩＣ５０（図１２参照）が副走査露光処理プログラムの副走査露光処理手順に従って実行する。

図２４において、画像処理装置２００のユーザーインターフェース又はＰＣ等からプリント動作指令がコントローラ６０（図１２参照）に入ると、コントローラ６０は、上位ＣＰＵ１に画像形成装置２００の各種プロセス制御の開始指令信号を出力する。このとき、ＡＳＩＣ５０は、コントローラ６０から画像データを受信する（ステップＳ１）。次いで、ＡＳＩＣ５０は、受信した画像データをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色に対応する露光装置１０１を制御するための画像データに分割する（ステップＳ２）。

次いで、画像データを分割したＡＳＩＣ５０は、各色の副走査方向の画像データに対して画像データの副走査方向の領域ごとに、ドラム軸偏心成分導出処理によって導出した補正係数Ｙ_Ｎを対応させる（ステップＳ３）。なお、対応方法は、露光開始タイミングをＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｎ基準で行い、ＨＰ位置に副走査方向の最初の画像データを対応させることで、感光ドラム表面（像担持体表面）上のアドレスに、副走査方向の画像データを対応させることで実現する。この場合、記録紙一枚分の画像データごとに、ＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎ検知タイミングで露光を行う構成となる。

次いで、ＡＳＩＣ５０は、画像データの副走査方向に対する位置に応じて、図１８の処理で求めた感光ドラム１００ｍの表面アドレスに対応する補正係数Ｙ_Ｎを用い、下式より、副走査同期露光タイミングを決めるΔｔ_Ｎの値を算出する（ステップＳ４）。

Δｔ_Ｐ：副走査露光タイミング、ΔＬ：目標副走査方向ピッチ間隔、Ｖ_Ｓ：ロータリーエンコーダによる検出値、Ｙ_Ｎ：補正係数（領域：Ｎ）
副走査同期露光タイミングを算出したＡＳＩＣ５０は、上位ＣＰＵ１から露光開始信号を検知したか否かを判定し、露光開始信号を検知するまで待機する（ステップＳ５）。次いで、ＡＳＩＣ５０は、露光装置１０１にＣＬＫ信号、ＰＷＭ信号の出力を開始する（ステップＳ６）。なお、上位ＣＰＵ１の露光開始タイミングは、制御器２がＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎをフォトセンサ７ｃにより検知したタイミングに基づく。

次いで、ＡＳＩＣ５０は上位ＣＰＵ１より露光停止信号を検知したか否かを判定し、露光停止信号を検知するまで待機する（ステップＳ７）。次いで、露光停止信号を検知したＡＳＩＣ５０は、露光装置１０１の制御を停止し（ステップＳ８）、本プリント処理を終了する。以上により、感光ドラム１００上には、ドラム軸９の偏心の影響を除去した形で、露光制御することが可能となる。

図２４の処理によれば、画像データの領域ごとに対応する補正係数Ｙ_Ｎを用いて演算した副走査同期露光時間を用いて露光装置１０１を制御するので、感光ドラム１００のドラム軸９の偏心量の影響を是正することができる。これによって、感光ドラム１００表面上に高い位置精度で静電潜像を形成することができる。

次いで、図２５に基づいて第２の実施の形態について説明する。

適用対象は、第１の実施の形態と同様であり、電子写真方式のカラー画像形成装置である。本実施の形態における画像形成装置の基本的な構成は、感光ドラムの駆動構成（図６参照）をはじめ第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成と同様であるため説明を省略する。

すなわち、本実施の形態における感光ドラム１００のドラム軸９は、図２に示したように、カップリング９ａを介して減速ギヤ軸８に接続されている。また、ＢＬＤＣモータ５ａからの回転トルクがモータギヤ１１ａ及び減速ギヤ１０ａの噛み合いにより減速ギヤ軸８及びドラム軸９を介して感光ドラム１００に伝達される。減速ギヤ軸８と減速ギヤ１０ａは図示省略した接合機構により固定、接続されている。また、減速ギヤ軸８には、ロータリーエンコーダ７Ａが固定、配置されており、ロータリーエンコーダ７Ａによる回転速度検出値は、第１の実施の形態と同様、ドラム軸９（減速ギヤ軸８）の偏心を検出するために用いられる。

感光ドラム１００は、制御構成として上部ＣＰＵ１、制御器２、モータドライバＩＣ３ａ、駆動回路４ａ、ＢＬＤＣモータ５ａ及び回転位置検知部６ａを備えている。

制御器２は、上位ＣＰＵ１からの指令信号（駆動オン・オフ、目標速度、レジスタ設定値等）を受け、モータドライバＩＣ３ａに各種制御信号（駆動オン・オフ、ＰＷＭ値等）を出力する。なお、プリント動作時、ロータリーエンコーダ７Ａによる角速度フィードバック制御を行うため、制御器２の内部には、ＰＩＤ制御器（図示省略）が備えられている。モータドライバＩＣ３ａは、制御器２からの制御信号と回転位置検知部６ａからの回転位置信号をもとに、ＢＬＤＣモータ５ａに流す相電流の相切り替えと電流量の調整を、駆動回路４ａを制御することで行う。

本実施の形態におけるＩＴＢの駆動構成は、第１の実施の形態におけるＩＴＢ１０８と同様であり、ＩＴＢ駆動ローラ軸上に配置された角速度フィードバック制御により駆動される。

本実施の形態においては、感光ドラムの駆動制御方法が、第１の実施の形態と異なっている。すなわち、本実施の形態においては、ドラム軸９の偏心量検出結果を、ロータリーエンコーダ７Ａに反映させている。

以下、第１の実施の形態で説明したドラム軸偏心検出結果を用いてロータリーエンコーダ７Ａの検出値を補正し、補正後の検出値に基づいて感光ドラム１００等を制御する方法に関して説明する。

まず、第２の実施の形態の前提として、ロータリーエンコーダ７Ａの検出値補正に先立ち、感光ドラム１００及びＩＴＢ１０８をそれぞれ独立に速度制御した場合の課題に関して説明する。

第１の実施の形態で説明した方法を用いて露光制御を行った場合、感光ドラム１００の表面上に形成されるトナー画像の位置は高精度に決まる。また、感光ドラム１００をＩＴＢ１０８により従動駆動するようにした場合、ＩＴＢ１０８の表面上にも感光ドラム１００と同様な位置精度を確保した形で画像が転写される。ただし、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８が従動駆動していない場合、一次転写部における感光ドラム１００とＩＴＢ１０８の表面速度差が発生し、これにより画像の転写位置ずれが発生する。ここで、感光ドラム１００の駆動制御が、ロータリーエンコーダ７Ａの検出値による角速度フィードバック制御のみを用いては、上記表面速度差が拡大することがある。これは、第１の実施の形態でも説明したように、ドラム軸９の軸偏心により表面速度を正しく検出できないためである。

このため、本実施の形態においては、一次転写位置における軸偏心成分の影響を除去するよう、ロータリーエンコーダ７Ａの検出値を補正する。

図２５は、ドラム軸偏心検出結果に基づいてロータリーエンコーダ７Ａの検出値を補正しながら実行される露光転写処理の手順を示すフローチャートである。この露光転写処理は、ＣＰＵ１３が露光転写処理プログラムの露光転写処理手順に従って実行する。

図２５において、露光転写処理が開始されると、ＣＰＵ１３は、上位ＣＰＵ１から各種制御信号（駆動ＯＮ信号、プロセス速度等のレジスタ設定値）を受信する（ステップＳ１）。その後、ＣＰＵ１３は、感光ドラム１００及びＩＴＢ１０８に対して、ロータリーエンコーダ７の検出値による角速度フィードバック制御を開始するようにモータドライバＩＣに対して各種制御信号を出力する（ステップＳ２）。次いで、ＣＰＵ１３は、センサ７ｄ（図１９参照）からのＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎ検知信号を検知したか否かを判定し、検知信号を検知するまで待機する（ステップＳ３）。そして、ＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎ検知信号を検知した後、ＣＰＵ１３は、センサ７ｂ及びセンサ７ｃによる対向読み値（対向検出値）に、補正係数Ｙ_Ｎを順次乗算していき、乗算した値に基づいて速度フィードバック制御に切り換える（ステップＳ４）。なお、ここで乗算する補正係数Ｙ_Ｎは、第１の実施の形態により導出された補正テーブル（図２２）から予め求めたものである。これは、ＨｏｍｅＰｏｓｉｔｉｏｎ検知時の一次転写部におけるスリット７ｅのアドレスは、センサ７ｂのスリットを１として決めているため、そこから６００足した値になることがわかる。すなわち、アドレス６００に対応する補正係数（Ｙ_Ｎ）を乗算し、そこから、順次アドレス６０１、６０２、・・・に対応する補正係数（Ｙ_Ｎ）を乗算していくことで比較的容易に実現可能である。その後、ＣＰＵ１３は、上位ＣＰＵ１からの駆動停止信号が入力されたか否かを判定し、駆動停止信号が入力されるまで感光ドラム１００及びＩＴＢ１０８の駆動を続ける（ステップＳ５）。

上位ＣＰＵ１からの駆動停止信号を検知した後、ＣＰＵ１３は、感光ドラム１００及びＩＴＢ１０８の駆動を停止するようモータドライバＩＣに駆動停止信号を出力し（ステップＳ６）、その後、本副走査露光処理を終了する。

図２５の処理によれば、ドラム軸偏心検出結果に基づいてロータリーエンコーダ７の検出値を補正し、補正した検出値に基づいて感光ドラム１００を角速度フィードバック制御する。これによって、第１の実施の形態の効果に加え、感光ドラム１００とＩＴＢ１０８との角速度差の発生を抑制して感光表面上に形成された静電潜像をずれなくＩＴＢ１０８に転写することができる。

１ 上位ＣＰＵ
２ 制御器
３ａ、３ｂ モータドライバＩＣ
４ａ、４ｂ 駆動回路
５ａ、５ｂ ＢＬＤＣモータ
６ａ、６ｂ 回転位置検知部
７Ａ、７Ｂ ロータリーエンコーダ
８ 減速ギヤ軸
９ ドラム軸
１０ａ、１０ｂ 減速ギヤ
１１ａ、１１ｂ モータ軸ギヤ
１２ ＩＴＢローラ軸
１３ ＣＰＵ
１４ ＲＯＭ
１５ ＲＡＭ
２０ 回転体
３０ 一次転写高圧回路
３１ 一次転写電流検知部
２２ フォトセンサ
５０ ＡＳＩＣ
６０ コントローラ
１００ 感光ドラム
１０１ 露光装置
１０２ 現像器
１０３ 現像スリーブ
１０５ 帯電装置
１０７ 一次転写ローラ
１０８ 中間転写ベルト（ＩＴＢ）
１０９ 中間転写ベルトクリーナー
１１０ 中間転写ベルト駆動ローラ
１１１ 二次転写内ローラ
１１３ 二次転写外ローラ
１１４ 定着器

Claims (10)

1. 回転可能な像担持体と、
   前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
   前記静電潜像を現像する現像手段と、
   前記像担持体に当接して回転する中間転写体と、
   前記像担持体の回転軸の回転速度を検知する速度検知手段と、
   前記回転軸の偏心量を検出する偏心量検出手段と、
   前記回転軸の偏心に伴って前記像担持体表面に形成される静電潜像の位置ずれを補正するための補正係数を算出する算出手段と、
   前記補正係数を用いて補正された画像データに基づいて前記露光手段が、前記像担持体表面に前記回転軸の偏心に起因する位置ずれが是正された静電潜像を形成するように制御する制御手段とを有し、
   前記、偏心量検出手段は、
   前記像担持体の表面に当接し、該像担持体の回転に従動して回転する回転部材と、
   該回転部材の回転を検出する回転検出手段と、
   前記回転部材の１回転に応じて前記像担持体表面に繰り返し形成された潜像パターンを前記現像手段によって現像した現像パターンを検知するパターン検知手段と、を有し、
   前記現像パターンが検知された検知時間と、該検知時間に対応する前記速度検知手段の検出値と、前記現像パターンのピッチ間隔とを用いて前記回転軸の偏心量を算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記算出手段は、前記像担持体表面の前記現像パターンにそれぞれ対応する前記速度検知手段の検出値の平均値と、前記現像パターンのピッチ間隔とを用いて前記像担持体表面における前記現像パターンごとの前記回転軸の偏心量を補正するための補正係数を求めることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記算出手段によって算出された補正係数を用いて前記露光手段に送信される画像データを補正し、補正後の画像データに基づいて前記露光手段が、前記像担持体表面に、前記回転軸の偏心に起因する位置ずれが是正された静電潜像を形成するように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記速度検知手段は、ロータリーエンコーダであり、前記速度検知手段の検出値は、前記回転軸の角速度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記現像パターンのピッチ間隔を検出するピッチ検出手段を有し、
   該ピッチ検出手段は、前記像担持体表面の前記現像パターンを前記中間転写体に転写する一次転写部を形成する一次転写ローラから前記像担持体へ流れる一次転写電流の変化に基づいて前記現像パターンのピッチ間隔を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記現像パターンは、ベタ画像とトナーなし区間とからなり、前記ピッチ検出手段は、前記トナーなし区間に対応する一次転写電流が、該一次転写電流よりも小さい前記ベタ画像に対応する一次転写電流に変化する点を検出することによって前記現像パターンのピッチ間隔を検出することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記回転部材は、前記像担持体と、該像担持体に対向して配置された現像装置のスリーブ部材との間に所定の間隔を確保する機能を有すること特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記速度検知手段の検出値を、前記像担持体を駆動する駆動手段にフィードバックするフィードバック制御を実行するものであり、前記速度検出手段の検出値を前記補正係数で補正したのち、前記像担持体の駆動手段にフィードバックすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体は、前記中間転写体に従動して駆動するものであり、前記制御手段は、前記像担持体に、該像担持体に作用する負荷トルクを相殺するためのアシストトルクを付与することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体を駆動する駆動手段は、低イナーシャタイプのＤＣモータであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。