JP4234895B2 - ベルト搬送位置制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーコピアなどの画像形成装置に使用され、中間転写ベルトや感光体ベルトの駆動を制御するときなどに使用されるベルト搬送位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置などで使用される中間転写ベルトの位置を制御する方法として、従来、特開平６−２６３２８１号で開示された「ベルト駆動装置」が知られている。
【０００３】
このベルト駆動装置は、ベルトの軸に設けられたエンコーダによって、ベルトの大まかな位置を検知するとともに、ベルトの近傍に配置されたセンサによって、ベルトに付けられたマークなどを検知して、ベルトの初期位置を見つけ出し、これを一定速度で駆動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のベルト駆動装置では、速度制御によって、ベルトの位置を制御しているので、時間とともに位置偏差が大きくなり、カラーコピー機などのように、ブラック、イエロー、マゼンダ、シアンなどの各色トナーを中間転写ベルトに順次、重ね合わせたとき、色ずれを起こしてしまうという問題があった。
【０００５】
また、外乱などにより、ベルトの位置誤差が生じると、これがそのまま色ずれに結び付くことから、ある時点で色ずれを起こしたとき、この時点から後の部分が全て色ずれ状態になってしまうという問題があった。
【０００６】
また、従来のベルト駆動装置では、位置と振幅とを考えて、目標速度を決めているので、駆動ロールの偏心に起因して、発生するベルトの速度変動を打ち消すように、駆動ローラを速度制御する必要があった。
具体的には、ベルト周長のずれを利用し、フーリェ変換によって、駆動ロールの回転角度と、ベルトの速度変動とを対応関係を求め、この対応関係に対し、駆動ロールの目標速度に位相と、振幅とを加え、ベルトの速度を一定にする。
【０００７】
また、４色の色を合わせる方法として、ベルト上にあるマークを基準として、ベルトの表面速度を求め、この表面速度に基づき、駆動ロールに取り付けられたエンコーダの出力を参考にしながら、４色の駆動ロールの回転を制御する。
このため、表面速度が変動すると、駆動ロールの回転速度が変動し、色ずれが発生してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、第１項発明の目的は、電源オン時、低いゲインでベルト搬送位置を制御する為、エンコーダスリットの切れ目があり、正しい位置情報が得られない場合でも、安定に位置制御を行なうことができるとともに、ゼロ点センサがゼロ点を検出した後は、前記エンコーダスリットの切れ目に来る前における、前記無端ベルトのベルト搬送方向の制御量をマイクロコンピュータのメモリに格納し、次回以降のベルト駆動時、実際の摩擦外乱を打ち消すトルクとして、その値を用いることにより、エンコーダスリットの切れ目部分でも、安定に位置制御を行なうことができるとともに、制御量をマイクロコンピュータのメモリに格納した後は、前記エンコーダスリットの切れ目がない位置では、高いゲインで前記ベルト搬送位置を制御する為、外乱に強い正確な位置制御を行なうことができ、また前記エンコーダスリットの切れ目を含む範囲は、前記制御量を用いてフィードフォワード制御する為、安定に位置制御を行なうことができるベルト搬送位置制御装置を提供することである。
【０００９】
また、第２項発明の目的は、エンコーダスリットとゼロ点センサの位置関係は、少なくともゼロ点を検出した時は、前記エンコーダスリットの切れ目がなく、また、前記エンコーダスリットの切れ目は、ゼロ点検出の直前に配置する事により、正確な位置情報が得られる範囲では、安定なフィードバック制御を行なうことができ、範囲外では、フィードフォワード制御で位置変動を抑制することができるベルト搬送位置制御装置を提供することである。
【００１２】
また、第３項、第４項発明の目的は、カラー画像形成装置の中問転写ベルト装置に適用したとき、制御量は、外乱の大きさ（ブレードオン時制御量とオフ時制御量、紙転写オン時制御量とオフ時制御量）に応じてフィードフォワード値決めているので、外乱の変化があっても安定に位置制御を行なうことができるベルト搬送位置制御装置を提供することである。
【００１３】
また、第５項発明の目的は、モータに与える制御量を制限し、過大な制御量が与えられないようにしているので、モータの振動を抑えることができるとともに、モータの暴走を防ぐことができるベルト搬送位置制御装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によるベルト搬送位置制御装置は、請求項１では、ベルト搬送装置におけるベルトの搬送位置を制御するベルト搬送位置制御装置において、ベルト搬送方向にエンコーダスリットを有する無端ベルトと、前記エンコーダスリットの位置を検知するための位置センサと、前記無端ベルトの１回転に１回の位置を検出するゼロ点センサと、前記エンコーダスリットがベルト搬送方向に切れ目があっても、ベルト搬送位置を制御する制御部とを備え、前記制御部は、電源オン時に低いゲインで、前記ベルト搬送位置をフィードバック制御し、前記ゼロ点センサがゼロ点を検出した後は、前記エンコーダスリットの切れ目に来る前における、前記無端ベルトのベルト搬送方向の制御量をマイクロコンピュータのメモリに格納し、前記ゼロ点センサが２回目のゼロ点を検出した後は、前記エンコーダスリットの切れ目がない位置では、高いゲインで、前記ベルト搬送位置をフィードバック制御し、前記エンコーダスリットの切れ目を含む範囲では、前記フイードバック制御を止め、前記制御量を用いてフィードフォワード制御することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項２では、請求項１に記載のベルト搬送位置制御装置において、前記エンコーダスリットと、前記ゼロ点センサの位置関係は、少なくともゼロ点を検出したとき、前記エンコーダスリットの切れ目がなく、また前記エンコーダスリットの切れ目は、ゼロ点検出の直前に配置することにより、ベルト搬送位置を制御する制御部を備えたことを特徴としている。
【００１９】
また、請求項３では、請求項１、２のいずれかに記載のベルト搬送位置制御装置において、前記ベルト搬送装置は、カラー画像形成装置の中間転写ベルト装置であり、前記制御量は、前記中間転写ベルト装置のブレードオン時制御量とブレードオフ時制御量を含むものであり、前記制御部は、前記中間転写ベルト装置がブレードオン時では、ブレードオン時制御量を用いてフィードフォワード制御し、前記中問転写ベルト装置がブレードオフ時で、ブレードオフ時制御量を用いてフィードフォワード制御することを特徴としている。
【００２０】
また、請求項４では、請求項１、２、３のいずれかに記載のベルト搬送位置制御装置において、前記ベルト搬送装置は、カラー画像形成装置の中問転写ベルト装置であり、前記制御量は、前記中間転写ベルト装置の紙転写ローラオン時制御量と紙転写ローラオフ時制御量を含むものであり、前記制御部は、前記中間転写ベルト装置が紙転写ローラオン時では、紙転写ローラオン時制御量を用いてフィードフォワード制御し、前記中問転写ベルト装置が紙転写ローラオフ時では、紙転写ローラオフ時制御量を用いてフィードフォワード制御することを特徴としている。
【００２１】
また、請求項５では、請求項１、２、３、４のいずれかに記載のベルト搬送位置制御装置において、前記制御部は、前記制御量が上限以上の場合は、所定の上限値を、下限以下の場合は、所定の下限値を用いて制御することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態例に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、カラー画像形成装置の中間転写ベルト装置のベルト搬送位置を制御する場合を例にして、本発明によるベルト搬送位置制御方法（ベルト搬送位置制御装置）を説明している。
【００２４】
図１は本発明によるベルト搬送位置制御方法を適用した中間転写ベルト装置と、回転体である感光体との関係例を示す構成図である。この図において、感光体１は駆動源（図示は省略する）により矢印Ａ方向に回転駆動される。また、中間転写ベルト２は、感光体１と接しながら、矢印Ｂの方向へ駆動される。また、中間転写ベルト２は、直接、駆動ローラ３に取り付けられた駆動源であるモータ４で駆動される。また、中間転写ベルト２は、プーリ（図示は省略する）、タイミングベルト（図示は省略する）、減速機構（図示は省略する）などの伝達系を介して、駆動源であるモータ４に連結され、駆動される場合もある。
【００２５】
さらに、中間転写ベルト装置は、帯電ローラ５、クリーニングブレード６、紙転写ローラ７が隣接している。また、中間転写ベルト駆動装置は、中間転写ベルト２と画像領域外にエンコーダスケール（スリット）８を有する。また、その信号を読み取る光ヘッド（センサ）９が対向面上に取り付けられている。
また、駆動回路１０は、光ヘッド（センサ）９の信号を読み取り、モータ４に制御量を与える。
【００２６】
次に、図２を参照しながら、駆動回路１０の制御系を中心とするハードウェア構成を説明する。
まず、全体の制御を受け持つマイクロコンピュータ１１が設けられている。このマイクロコンピュータ１１は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１２と、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１３と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４とがそれぞれバス１５を介して接続されている。また、前記光ヘッド（センサ）９を介してエンコーダスケール（スリット）８の出力ａは状態検出用インタフェース１６、バス１５を介して前記マイクロコンピュータ１１に入力されている。
【００２７】
ここで、前記状態検出用インタフェース１６はエンコーダ出力ａを処理してデジタル数値に変換するもので、エンコーダパルスの数を計数するカウンタを備えている。この状態検出用インタフェース１６はエンコーダスケール８が持つ原点情報を利用することで、中間転写ベルト２の移動位置との対応付け（相関）をとる機能を備えている。したがって、本実施の形態では、状態検出用インタフェース１６がエンコーダスケール８と、その切れ目位置の対応付け手段として機能する。
【００２８】
さらに、前記モータ４は前記マイクロコンピュータ１１に対して、前記バス１５、駆動用インタフェース１７および駆動装置（ドライバー）１８を介して接続されている。前記駆動用インタフェース１７は前記マイクロコンピュータ１１における演算結果のデジタル信号をアナログ信号に変換して駆動装置１８のモータ駆動用アンプに与え、モータ４に印加する電流や電圧を制御する。この結果、後述するように中間転写ベルト２は所定の目標位置に追従するように駆動される。このとき、中間転写ベルト２の位置はエンコーダスケール（スリット）８の出力ａ、状態検出用インタフェース１６によって検出されて、マイクロコンピュータ１１に取り込まれる。
【００２９】
また、本実施形態のベルト搬送位置制御方法では、前記マイクロコンピュータ１１、駆動装置１８などを使用して、実現される。また、制御系によるコントローラ演算機能と、エンコーダスケール（スリット）８の切れ目の制御方法を求める機能は、前記マイクロコンピュータ１１における演算処理機能により実行される。
【００３０】
次に、図３に示すブロック図を参照しながら、モータ４を介して中間転写ベルト２の周速度が一定となるように中間転写ベルト２の位置を制御するフィードバック制御系と、フィードフォワード制御系の構成を説明する。いま、モータ４を含む中間転写ベルト装置を制御対象Ｇと、コントローラをＫとし、またクリーニングブレード６、転写ローラ７などの接離によって発生する外乱をｄｉｓｔとする。
【００３１】
また、ｅは制御量であり、目標位置入力と、中間転写ベルト２の位置との追従精度でもある。感度関数をＳで表現すると、
となる。ここで、Ｋは前述したフィードバック用のコントローラである。
【００３２】
そして、この（１）式から明らかなように、ｄｉｓｔが一定の場合、追従精度を上げるためには、Ｓを小さくする。また、制御対象Ｇが決まっている場合は、Ｋを大きくすれば良い。
また、ＦＦ（フィードフォワード）コントローラＦは、クリーニングブレード６のオン／オフ、紙転写ローラ７のオン／オフなどの信号から、フィードフォワード量を決め、これを制御量としてモータ４に与える。
【００３３】
この際、本実施形態では、低いゲインで制御しているとき、一巡伝達関数（一巡伝達関数＝Ｇ・Ｋ）を図４に示すような特性にし、また高いゲインで制御しているとき、一巡伝達関数（一巡伝達関数＝Ｇ・Ｋ）を図５に示すような特性にしている。また、いずれの場合でも、位置制御系が安定するように、交差周波数近傍では、−２０ｄＢ／オクターブの傾きにしている。
【００３４】
次に、図６、図７に示すフローチャートを参照しながら、電源をオン状態にしたときから、中間転写ベルト装置を駆動制御するときの動作を説明する。なお、以下の説明では、外乱として、クリーニングブレード６のオン／オフに起因するものだけを取り上げているが、紙転写ローラ７などの規則的な外乱についても、同様に制御量をストアしたり、フィードフォワード量としてモータ４に与えても良いことは当然である。
【００３５】
まず、中間転写ベルト装置の電源をオン状態にした直後では（ステップＳＴ３１）、エンコーダスケール（スリット）８の切れ目がどこにあるか分からないことから、マイクロコンピュータ１１によって、図４に示す伝達特性を持つ低ゲインで、モータ４がフィードバック制御される（ステップＳＴ３２）。
【００３６】
この後、光ヘッド（センサ）９によって、エンコーダスケール（スリット）８後書き説明文原点位置、例えばエンコーダスケール（スリット）８のスタート位置が検出されると（ステップＳＴ３３）、マイクロコンピュータ１１によって、中間転写ベルト装置が低ゲインで制御され続けられながら、プリンタやコピアの本体システムから出力される信号が参照されて、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされ、クリーニングブレード６がオフ状態になっていれば（ステップＳＴ３４）、クリーニングブレードがオフ状態になっているときの制御量がランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４にストアされる（ステップＳＴ３５）。
【００３７】
そして、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされたとき、クリーニングブレード６がオン状態になっていれば（ステップＳＴ３４）、クリーニングブレード６がオン状態になっているときの制御量がランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４にストアされる（ステップＳＴ３６）。
【００３８】
この際、本実施形態では、中間転写ベルト２の長さを４５２ｍｍ、エンコーダスケール（スリット）８の長さを４４２ｍｍ、エンコーダスケール（スリット）８の切れ目の長さを１０ｍｍにしていることから、数ｍｍ程度、検出位置がずれても、同様な制御が行なわれる。また、制御量が一定でないときには、複数回、制御量が取り込まれた後、平均化処理されて、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４にストアされる。
【００３９】
この後、マイクロコンピュータ１１によって、電源がオン状態にされてから、２回目の原点信号が検出されたかどうかがチェックされ、２回目の原点信号が検出されたとき、エンコーダスケール（スリット）８の切れ目位置が認識可能と判定され、フィードバック制御状態のまま、中間転写ベルト装置に対するゲインが図５に示す伝達特性を持つ高ゲインに切り替えられる（ステップＳＴ３７）。
【００４０】
次いで、マイクロコンピュータ１１によって、プリンタやコピアの本体システムから出力される信号が参照されて、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされ、クリーニングブレード６がオフ状態になっていれば（ステップＳＴ３８）、高ゲイン状態、フィードバック制御状態のまま、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４に格納されている各制御量のうち、クリーニングブレード６がオフ状態になっているときの制御量が使用されて、中間転写ベルト装置が制御される（ステップＳＴ４０）。
【００４１】
また、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックしたとき、クリーニングブレード６がオン状態になっていれば（ステップＳＴ３８）、マイクロコンピュータ１１によって、高ゲイン状態、フィードバック制御状態のまま、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４に格納されている各制御量のうち、クリーニングブレード６がオン状態になっているときの制御量が使用されて、中間転写ベルト装置が制御される（ステップＳＴ３９）。
【００４２】
この後、光ヘッド（センサ）９によって、エンコーダスケール（スリット）８に設けられた終了位置、例えばエンコーダスケール（スリット）８の終端となる４４２ｍｍの位置が検出されると（ステップＳＴ４１）、マイクロコンピュータ１１によって、最終値に達したと判定されて、中間転写ベルト装置に対するゲインが図４に示す伝達特性を持つ低ゲインに切り替えられるとともに、フィードバック制御が終了させられ、フィードフォワード制御による中間転写ベルト装置の制御が開始される（ステップＳＴ４２）。
【００４３】
次いで、マイクロコンピュータ１１によって、プリンタやコピアの本体システムから出力される信号が参照されて、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされ、クリーニングブレードがオフ状態になっていれば（ステップＳＴ４３）、フィードフォワード制御状態のまま、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４に格納されている各制御量のうち、クリーニングブレード６がオフ状態になっているときの制御量が使用されて、中間転写ベルト装置が制御される（ステップＳＴ４５）。
【００４４】
また、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされされたとき、クリーニングブレード６がオン状態になっていれば（ステップＳＴ４３）、マイクロコンピュータ１１によって、フィードフォワード制御状態のまま、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４に格納されている各制御量のうち、クリーニングブレードがオン状態になっているときの制御量が使用されて、中間転写ベルト装置が制御される（ステップＳＴ４４）。
【００４５】
この後、マイクロコンピュータ１１によって、光ヘッド（センサ）９がエンコーダスケール（スリット）８に設けられた原点位置を検出したかどうかがチェックされ、光ヘッド（センサ）９がエンコーダスケール（スリット）８に設けられた原点位置が検出したとき（ステップＳＴ４６）、中間転写ベルト装置に対する低ゲイン、フィードフォワード制御が終了させられ、中間転写ベルト装置に対する２回目の高ゲインによるフィードバック制御が開始され、上述したステップＳＴ３８から、上述した動作が繰り返し行われる（ステップＳＴ４７）。
【００４６】
そして、カラーコピア、カラープリンタなどでは、このような高ゲインによるフィードバック制御が４回、繰り返されて、中間転写ベルト２上にＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂ（ブラック）の各色トナーが重ねられた後、紙に転写される。
【００４７】
次に、図８〜図１７を参照しながら、中間転写ベルト２の目標位置と、中間転写ベルト２の動作との関係を説明する。
まず、フィードバック制御特性が図４に示す伝達特性にされ、外乱が無いときには、エンコーダスケール（スリット）８に切れ目があっても、低ゲインでフィードバック制御されることから、図８に示す如く追従誤差を小さくすることができるとともに、高ゲインのフィードバック制御に比べて、図９に示す如く中間転写ベルトの速度変動が小さく抑えることができる。
【００４８】
これに対し、フィードバック制御特性が図５に示す伝達特性にされ、外乱が無いときには、高ゲインでフィードバック制御されることから、図１０に示す如くエンコーダスケール（スリット）８の切れ目部分で、追従誤差が大きくなるとともに、図１１に示す如く低ゲインのフィードバック制御に比べて、中間転写ベルトの速度変動が大きくなる。
【００４９】
また、このような高ゲインのフィードバック制御を行なっているとき、フィードフォワードの値を０．４Ｎｍにし、フィードバック制御を開始してから、１秒後にクリーニングブレード６などが動作して、０．５Ｎｍの大きさを持つステップ外乱が入っても、図１２に示す如く約２５μｍ程度の小さな追従誤差しか発生しない。さらに、高ゲインのフィードバック制御を行なっていることから、フィードフォワードの値がずれても、追従誤差が約２５μｍにしかならない。
【００５０】
これに対し、低ゲインのフィードバック制御を行なっているとき、フィードフォワードの値を０．４Ｎｍにし、フィードバック制御を開始してから、１秒後にクリーニングブレード６などが動作して、０．５Ｎｍの大きさを持つステップ外乱が入ると、中間転写ベルト２の目標位置と、実際の位置との誤差が図１３に示す如く大きくなってしまう。さらに、低ゲインのフィードバック制御を行なっていることから、フィードフォワードの値がずれると、追従誤差が約９０μｍになってしまう。
【００５１】
また、フィードフォワードの値を０．６Ｎｍにした、高ゲインのフィードフォワード制御だけで、中間転写ベルト装置を駆動しているとき、０．５Ｎｍの大きさを持つステップ外乱が入ると、フィードフォワードの値が大きいことから、図１４に示す如く目標よりわずかに早く原点位置２５２ｍｍに到達する。
【００５２】
なお、この図１４では、そのままフィードフォワード制御を行なっていることから、原点位置２５２ｍｍを過ぎても差がでているが、実際には、原点位置２５２ｍｍで、再び高ゲインで、フィードバック制御、またはフィードフォワード制御を行なうことから、目標値に正確に追随させることができる。
【００５３】
また、このとき、フィードフォワードの値が大きいことから、図１５に示す如く原点位置２５２ｍｍで、目標速度となる０．２ｍ／ｓに比べ、実際の速度が０．２１５ｍ／ｓとなり、目標速度より、わずかに速くなるものの、実際には、原点位置２５２ｍｍで、再び高ゲインで、フィードバック制御、またはフィードフォワード制御を行なうことから、目標速度に正確に追随させることができる。
【００５４】
また、電流リミットをかけず、高ゲインで、フィードバック制御を行なって中間転写ベルト２を駆動すると、図１６に示す如く大きさが０Ｎｍで、１秒未満の外乱が発生したとき、１００μｍの位置誤差が発生し、また大きさが０．５Ｎｍのステップ外乱が発生したとき、３０μｍの位置誤差が発生する。
【００５５】
これに対し、±５Ａの電流リミットをかけ、高ゲインで、フィードバック制御を行なって中間転写ベルト２を駆動すると、図１７に示す如く大きさが０Ｎｍで、１秒未満の外乱が発生しても、位置誤差を３０μｍにすることができ、また大きさが０．５Ｎｍのステップ外乱が発生しても、位置誤差を数μｍにすることができる。
なお、図１６、図１７では、エンコーダスケール（スリット）８の分解能を粗くしている。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、エンコーダスリットの切れ目の位置が不確定な時でも安定に制御を実現できることと外乱の大きさをあらかじめ学習しているので、フィードフォワードの値がわかり、エンコーダスリットの切れ目部分でも安定に位置制御をさせることができるとともに、エンコーダスリットの切れ目がない位置、すなわち画像形成領域では、高いゲインで位置制御をするため画像の位置変動が押さえられ高画質を実現させることができる。
【００５７】
また、請求項２記載の発明によれば、エンコーダスリットとゼロ点信号の位置関係を決めているため、エンコーダスリットの切れ目の位置が求まるとともに、画像形成領域以外に切れ目を配置できろことが可能になり、カラー画像形成装置の中間転写ベルト装置に用いた場合エンコーダスリット位置で画像形成ができるので画像の位置変動が押さえられ高画質を実現させることができる。
【００６０】
また、請求項３、４記載の発明によれば、ステッブ外乱のような急激な外乱が入ってもフィードバックゲインだけでなくフィードフォワードもすることによりで位置ずれを抑制させることができる。
【００６１】
また、請求項５記載の発明によれば、エンコーダスリットの分解能に応じて電流リミットを入れているので、現実に即したモータ入力を入れられるため、位置変動を抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるベルト搬送位置制御方法を適用した中間転写ベルト装置と、回転体である感光体との関係例を示す構成図である。
【図２】図１に示す駆動回路の制御系を中心とするハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す駆動回路に形成されるフィードバック制御系とフィードフォワード制御系とを示す機能ブロック図である。
【図４】図１に示す駆動回路で使用される一巡伝達関数の一例を示すグラフである。
【図５】図１に示す駆動回路で使用される一巡伝達関数の一例を示すグラフである。
【図６】図１に示す中間転写ベルト装置の駆動手順を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す中間転写ベルト装置の駆動手順を示すフローチャートである。
【図８】図１に示す中間転写ベルト装置を低ゲインで、フィードバック制御したときにおける中間転写ベルトの実位置と、目標位置との関係例を示すグラフである。
【図９】図１に示す中間転写ベルト装置を低ゲインで、フィードバック制御したときにおける中間転写ベルトの速度例を示すグラフである。
【図１０】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインで、フィードバック制御したときにおける中間転写ベルトの実位置と、目標位置との関係例を示すグラフである。
【図１１】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインで、フィードバック制御したときにおける中間転写ベルトの速度例を示すグラフである。
【図１２】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインでフィードバック制御を行なっている途中でステップ外乱が入ったときの追随誤差例を示すグラフである。
【図１３】図１に示す中間転写ベルト装置を低ゲインでフィードバック制御を行なっている途中でステップ外乱が入ったときの追随誤差例を示すグラフである。
【図１４】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインで、フィードフォワード制御しているときにおける中間転写ベルトの目標位置と、実位置との関係例を示すグラフである。
【図１５】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインで、フィードフォワード制御しているときにおける中間転写ベルトの速度例を示すグラフである。
【図１６】図１に示す中間転写ベルト装置に対し、電流リミットをかけず、高ゲインで、フィードバック制御を行なったときの位置誤差例を示すグラフである。
【図１７】図１に示す中間転写ベルト装置に対し、電流リミットをかけながら、高ゲインで、フィードバック制御を行なったときの位置誤差例を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 中間転写ベルト（無端ベルト）
３ 駆動ローラ
４ モータ
５ 帯電ローラ
６ クリーニングブレード
７ 紙転写ローラ
８ エンコーダスケール（エンコーダスリット）
９ 光ヘッド（位置センサ、ゼロ点センサ）
１０ 駆動回路（ゼロ点センサ、制御部）
１１ マイクロコンピュータ
１２ マイクロプロセッサ
１３ リードオンリーメモリ
１４ ランダムアクセスメモリ
１５ バス
１６ 状態検出用インタフェース
１７ 駆動用インタフェース
１８ 駆動装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーコピアなどの画像形成装置に使用され、中間転写ベルトや感光体ベルトの駆動を制御するときなどに使用されるベルト搬送位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置などで使用される中間転写ベルトの位置を制御する方法として、従来、特開平６−２６３２８１号で開示された「ベルト駆動装置」が知られている。
【０００３】
このベルト駆動装置は、ベルトの軸に設けられたエンコーダによって、ベルトの大まかな位置を検知するとともに、ベルトの近傍に配置されたセンサによって、ベルトに付けられたマークなどを検知して、ベルトの初期位置を見つけ出し、これを一定速度で駆動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のベルト駆動装置では、速度制御によって、ベルトの位置を制御しているので、時間とともに位置偏差が大きくなり、カラーコピー機などのように、ブラック、イエロー、マゼンダ、シアンなどの各色トナーを中間転写ベルトに順次、重ね合わせたとき、色ずれを起こしてしまうという問題があった。
【０００５】
また、外乱などにより、ベルトの位置誤差が生じると、これがそのまま色ずれに結び付くことから、ある時点で色ずれを起こしたとき、この時点から後の部分が全て色ずれ状態になってしまうという問題があった。
【０００６】
また、従来のベルト駆動装置では、位置と振幅とを考えて、目標速度を決めているので、駆動ロールの偏心に起因して、発生するベルトの速度変動を打ち消すように、駆動ローラを速度制御する必要があった。
具体的には、ベルト周長のずれを利用し、フーリェ変換によって、駆動ロールの回転角度と、ベルトの速度変動とを対応関係を求め、この対応関係に対し、駆動ロールの目標速度に位相と、振幅とを加え、ベルトの速度を一定にする。
【０００７】
また、４色の色を合わせる方法として、ベルト上にあるマークを基準として、ベルトの表面速度を求め、この表面速度に基づき、駆動ロールに取り付けられたエンコーダの出力を参考にしながら、４色の駆動ロールの回転を制御する。
このため、表面速度が変動すると、駆動ロールの回転速度が変動し、色ずれが発生してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、第１項発明の目的は、電源オン時、低いゲインでベルト搬送位置を制御する為、エンコーダスリットの切れ目があり、正しい位置情報が得られない場合でも、安定に位置制御を行なうことができるとともに、ゼロ点センサがゼロ点を検出した後は、前記エンコーダスリットの切れ目に来る前における、前記無端ベルトのベルト搬送方向の制御量をマイクロコンピュータのメモリに格納し、次回以降のベルト駆動時、実際の摩擦外乱を打ち消すトルクとして、その値を用いることにより、エンコーダスリットの切れ目部分でも、安定に位置制御を行なうことができるとともに、制御量をマイクロコンピュータのメモリに格納した後は、前記エンコーダスリットの切れ目がない位置では、高いゲインで前記ベルト搬送位置を制御する為、外乱に強い正確な位置制御を行なうことができ、また前記エンコーダスリットの切れ目を含む範囲は、前記制御量を用いてフィードフォワード制御する為、安定に位置制御を行なうことができるベルト搬送位置制御装置を提供することである。
【０００９】
また、第２項発明の目的は、エンコーダスリットとゼロ点センサの位置関係は、少なくともゼロ点を検出した時は、前記エンコーダスリットの切れ目がなく、また、前記エンコーダスリットの切れ目は、ゼロ点検出の直前に配置する事により、正確な位置情報が得られる範囲では、安定なフィードバック制御を行なうことができ、範囲外では、フィードフォワード制御で位置変動を抑制することができるベルト搬送位置制御装置を提供することである。
【００１２】
また、第３項、第４項発明の目的は、カラー画像形成装置の中問転写ベルト装置に適用したとき、制御量は、外乱の大きさ（ブレードオン時制御量とオフ時制御量、紙転写オン時制御量とオフ時制御量）に応じてフィードフォワード値決めているので、外乱の変化があっても安定に位置制御を行なうことができるベルト搬送位置制御装置を提供することである。
【００１３】
また、第５項発明の目的は、モータに与える制御量を制限し、過大な制御量が与えられないようにしているので、モータの振動を抑えることができるとともに、モータの暴走を防ぐことができるベルト搬送位置制御装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によるベルト搬送位置制御装置は、請求項１では、ベルト搬送装置におけるベルトの搬送位置を制御するベルト搬送位置制御装置において、ベルト搬送方向にエンコーダスリットを有する無端ベルトと、前記エンコーダスリットの位置を検知するための位置センサと、前記無端ベルトの１回転に１回の位置を検出するゼロ点センサと、前記エンコーダスリットがベルト搬送方向に切れ目があっても、ベルト搬送位置を制御する制御部とを備え、前記制御部は、電源オン時に低いゲインで、前記ベルト搬送位置をフィードバック制御し、前記ゼロ点センサがゼロ点を検出した後は、前記エンコーダスリットの切れ目に来る前における、前記無端ベルトのベルト搬送方向の制御量をマイクロコンピュータのメモリに格納し、前記ゼロ点センサが２回目のゼロ点を検出した後は、前記エンコーダスリットの切れ目がない位置では、高いゲインで、前記ベルト搬送位置をフィードバック制御し、前記エンコーダスリットの切れ目を含む範囲では、前記フイードバック制御を止め、前記制御量を用いてフィードフォワード制御することを特徴としている。
【００１６】
また、請求項２では、請求項１に記載のベルト搬送位置制御装置において、前記エンコーダスリットと、前記ゼロ点センサの位置関係は、少なくともゼロ点を検出したとき、前記エンコーダスリットの切れ目がなく、また前記エンコーダスリットの切れ目は、ゼロ点検出の直前に配置することにより、ベルト搬送位置を制御する制御部を備えたことを特徴としている。
【００１９】
また、請求項３では、請求項１、２のいずれかに記載のベルト搬送位置制御装置において、前記ベルト搬送装置は、カラー画像形成装置の中間転写ベルト装置であり、前記制御量は、前記中間転写ベルト装置のブレードオン時制御量とブレードオフ時制御量を含むものであり、前記制御部は、前記中間転写ベルト装置がブレードオン時では、ブレードオン時制御量を用いてフィードフォワード制御し、前記中問転写ベルト装置がブレードオフ時で、ブレードオフ時制御量を用いてフィードフォワード制御することを特徴としている。
【００２０】
また、請求項４では、請求項１、２、３のいずれかに記載のベルト搬送位置制御装置において、前記ベルト搬送装置は、カラー画像形成装置の中問転写ベルト装置であり、前記制御量は、前記中間転写ベルト装置の紙転写ローラオン時制御量と紙転写ローラオフ時制御量を含むものであり、前記制御部は、前記中間転写ベルト装置が紙転写ローラオン時では、紙転写ローラオン時制御量を用いてフィードフォワード制御し、前記中問転写ベルト装置が紙転写ローラオフ時では、紙転写ローラオフ時制御量を用いてフィードフォワード制御することを特徴としている。
【００２１】
また、請求項５では、請求項１、２、３、４のいずれかに記載のベルト搬送位置制御装置において、前記制御部は、前記制御量が上限以上の場合は、所定の上限値を、下限以下の場合は、所定の下限値を用いて制御することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態例に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、カラー画像形成装置の中間転写ベルト装置のベルト搬送位置を制御する場合を例にして、本発明によるベルト搬送位置制御方法（ベルト搬送位置制御装置）を説明している。
【００２４】
図１は本発明によるベルト搬送位置制御方法を適用した中間転写ベルト装置と、回転体である感光体との関係例を示す構成図である。この図において、感光体１は駆動源（図示は省略する）により矢印Ａ方向に回転駆動される。また、中間転写ベルト２は、感光体１と接しながら、矢印Ｂの方向へ駆動される。また、中間転写ベルト２は、直接、駆動ローラ３に取り付けられた駆動源であるモータ４で駆動される。また、中間転写ベルト２は、プーリ（図示は省略する）、タイミングベルト（図示は省略する）、減速機構（図示は省略する）などの伝達系を介して、駆動源であるモータ４に連結され、駆動される場合もある。
【００２５】
さらに、中間転写ベルト装置は、帯電ローラ５、クリーニングブレード６、紙転写ローラ７が隣接している。また、中間転写ベルト駆動装置は、中間転写ベルト２と画像領域外にエンコーダスケール（スリット）８を有する。また、その信号を読み取る光ヘッド（センサ）９が対向面上に取り付けられている。
また、駆動回路１０は、光ヘッド（センサ）９の信号を読み取り、モータ４に制御量を与える。
【００２６】
次に、図２を参照しながら、駆動回路１０の制御系を中心とするハードウェア構成を説明する。
まず、全体の制御を受け持つマイクロコンピュータ１１が設けられている。このマイクロコンピュータ１１は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１２と、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１３と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４とがそれぞれバス１５を介して接続されている。また、前記光ヘッド（センサ）９を介してエンコーダスケール（スリット）８の出力ａは状態検出用インタフェース１６、バス１５を介して前記マイクロコンピュータ１１に入力されている。
【００２７】
ここで、前記状態検出用インタフェース１６はエンコーダ出力ａを処理してデジタル数値に変換するもので、エンコーダパルスの数を計数するカウンタを備えている。この状態検出用インタフェース１６はエンコーダスケール８が持つ原点情報を利用することで、中間転写ベルト２の移動位置との対応付け（相関）をとる機能を備えている。したがって、本実施の形態では、状態検出用インタフェース１６がエンコーダスケール８と、その切れ目位置の対応付け手段として機能する。
【００２８】
さらに、前記モータ４は前記マイクロコンピュータ１１に対して、前記バス１５、駆動用インタフェース１７および駆動装置（ドライバー）１８を介して接続されている。前記駆動用インタフェース１７は前記マイクロコンピュータ１１における演算結果のデジタル信号をアナログ信号に変換して駆動装置１８のモータ駆動用アンプに与え、モータ４に印加する電流や電圧を制御する。この結果、後述するように中間転写ベルト２は所定の目標位置に追従するように駆動される。このとき、中間転写ベルト２の位置はエンコーダスケール（スリット）８の出力ａ、状態検出用インタフェース１６によって検出されて、マイクロコンピュータ１１に取り込まれる。
【００２９】
また、本実施形態のベルト搬送位置制御方法では、前記マイクロコンピュータ１１、駆動装置１８などを使用して、実現される。また、制御系によるコントローラ演算機能と、エンコーダスケール（スリット）８の切れ目の制御方法を求める機能は、前記マイクロコンピュータ１１における演算処理機能により実行される。
【００３０】
次に、図３に示すブロック図を参照しながら、モータ４を介して中間転写ベルト２の周速度が一定となるように中間転写ベルト２の位置を制御するフィードバック制御系と、フィードフォワード制御系の構成を説明する。いま、モータ４を含む中間転写ベルト装置を制御対象Ｇと、コントローラをＫとし、またクリーニングブレード６、転写ローラ７などの接離によって発生する外乱をｄｉｓｔとする。
【００３１】
また、ｅは制御量であり、目標位置入力と、中間転写ベルト２の位置との追従精度でもある。感度関数をＳで表現すると、
【００３２】
そして、この（１）式から明らかなように、ｄｉｓｔが一定の場合、追従精度を上げるためには、Ｓを小さくする。また、制御対象Ｇが決まっている場合は、Ｋを大きくすれば良い。
また、ＦＦ（フィードフォワード）コントローラＦは、クリーニングブレード６のオン／オフ、紙転写ローラ７のオン／オフなどの信号から、フィードフォワード量を決め、これを制御量としてモータ４に与える。
【００３３】
この際、本実施形態では、低いゲインで制御しているとき、一巡伝達関数（一巡伝達関数＝Ｇ・Ｋ）を図４に示すような特性にし、また高いゲインで制御しているとき、一巡伝達関数（一巡伝達関数＝Ｇ・Ｋ）を図５に示すような特性にしている。また、いずれの場合でも、位置制御系が安定するように、交差周波数近傍では、−２０ｄＢ／オクターブの傾きにしている。
【００３４】
次に、図６、図７に示すフローチャートを参照しながら、電源をオン状態にしたときから、中間転写ベルト装置を駆動制御するときの動作を説明する。なお、以下の説明では、外乱として、クリーニングブレード６のオン／オフに起因するものだけを取り上げているが、紙転写ローラ７などの規則的な外乱についても、同様に制御量をストアしたり、フィードフォワード量としてモータ４に与えても良いことは当然である。
【００３５】
まず、中間転写ベルト装置の電源をオン状態にした直後では（ステップＳＴ３１）、エンコーダスケール（スリット）８の切れ目がどこにあるか分からないことから、マイクロコンピュータ１１によって、図４に示す伝達特性を持つ低ゲインで、モータ４がフィードバック制御される（ステップＳＴ３２）。
【００３６】
この後、光ヘッド（センサ）９によって、エンコーダスケール（スリット）８後書き説明文原点位置、例えばエンコーダスケール（スリット）８のスタート位置が検出されると（ステップＳＴ３３）、マイクロコンピュータ１１によって、中間転写ベルト装置が低ゲインで制御され続けられながら、プリンタやコピアの本体システムから出力される信号が参照されて、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされ、クリーニングブレード６がオフ状態になっていれば（ステップＳＴ３４）、クリーニングブレードがオフ状態になっているときの制御量がランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４にストアされる（ステップＳＴ３５）。
【００３７】
そして、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされたとき、クリーニングブレード６がオン状態になっていれば（ステップＳＴ３４）、クリーニングブレード６がオン状態になっているときの制御量がランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４にストアされる（ステップＳＴ３６）。
【００３８】
この際、本実施形態では、中間転写ベルト２の長さを４５２ｍｍ、エンコーダスケール（スリット）８の長さを４４２ｍｍ、エンコーダスケール（スリット）８の切れ目の長さを１０ｍｍにしていることから、数ｍｍ程度、検出位置がずれても、同様な制御が行なわれる。また、制御量が一定でないときには、複数回、制御量が取り込まれた後、平均化処理されて、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４にストアされる。
【００３９】
この後、マイクロコンピュータ１１によって、電源がオン状態にされてから、２回目の原点信号が検出されたかどうかがチェックされ、２回目の原点信号が検出されたとき、エンコーダスケール（スリット）８の切れ目位置が認識可能と判定され、フィードバック制御状態のまま、中間転写ベルト装置に対するゲインが図５に示す伝達特性を持つ高ゲインに切り替えられる（ステップＳＴ３７）。
【００４０】
次いで、マイクロコンピュータ１１によって、プリンタやコピアの本体システムから出力される信号が参照されて、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされ、クリーニングブレード６がオフ状態になっていれば（ステップＳＴ３８）、高ゲイン状態、フィードバック制御状態のまま、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４に格納されている各制御量のうち、クリーニングブレード６がオフ状態になっているときの制御量が使用されて、中間転写ベルト装置が制御される（ステップＳＴ４０）。
【００４１】
また、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックしたとき、クリーニングブレード６がオン状態になっていれば（ステップＳＴ３８）、マイクロコンピュータ１１によって、高ゲイン状態、フィードバック制御状態のまま、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４に格納されている各制御量のうち、クリーニングブレード６がオン状態になっているときの制御量が使用されて、中間転写ベルト装置が制御される（ステップＳＴ３９）。
【００４２】
この後、光ヘッド（センサ）９によって、エンコーダスケール（スリット）８に設けられた終了位置、例えばエンコーダスケール（スリット）８の終端となる４４２ｍｍの位置が検出されると（ステップＳＴ４１）、マイクロコンピュータ１１によって、最終値に達したと判定されて、中間転写ベルト装置に対するゲインが図４に示す伝達特性を持つ低ゲインに切り替えられるとともに、フィードバック制御が終了させられ、フィードフォワード制御による中間転写ベルト装置の制御が開始される（ステップＳＴ４２）。
【００４３】
次いで、マイクロコンピュータ１１によって、プリンタやコピアの本体システムから出力される信号が参照されて、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされ、クリーニングブレードがオフ状態になっていれば（ステップＳＴ４３）、フィードフォワード制御状態のまま、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４に格納されている各制御量のうち、クリーニングブレード６がオフ状態になっているときの制御量が使用されて、中間転写ベルト装置が制御される（ステップＳＴ４５）。
【００４４】
また、クリーニングブレード６がオン状態になっているかどうかがチェックされされたとき、クリーニングブレード６がオン状態になっていれば（ステップＳＴ４３）、マイクロコンピュータ１１によって、フィードフォワード制御状態のまま、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４に格納されている各制御量のうち、クリーニングブレードがオン状態になっているときの制御量が使用されて、中間転写ベルト装置が制御される（ステップＳＴ４４）。
【００４５】
この後、マイクロコンピュータ１１によって、光ヘッド（センサ）９がエンコーダスケール（スリット）８に設けられた原点位置を検出したかどうかがチェックされ、光ヘッド（センサ）９がエンコーダスケール（スリット）８に設けられた原点位置が検出したとき（ステップＳＴ４６）、中間転写ベルト装置に対する低ゲイン、フィードフォワード制御が終了させられ、中間転写ベルト装置に対する２回目の高ゲインによるフィードバック制御が開始され、上述したステップＳＴ３８から、上述した動作が繰り返し行われる（ステップＳＴ４７）。
【００４６】
そして、カラーコピア、カラープリンタなどでは、このような高ゲインによるフィードバック制御が４回、繰り返されて、中間転写ベルト２上にＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂ（ブラック）の各色トナーが重ねられた後、紙に転写される。
【００４７】
次に、図８〜図１７を参照しながら、中間転写ベルト２の目標位置と、中間転写ベルト２の動作との関係を説明する。
まず、フィードバック制御特性が図４に示す伝達特性にされ、外乱が無いときには、エンコーダスケール（スリット）８に切れ目があっても、低ゲインでフィードバック制御されることから、図８に示す如く追従誤差を小さくすることができるとともに、高ゲインのフィードバック制御に比べて、図９に示す如く中間転写ベルトの速度変動が小さく抑えることができる。
【００４８】
これに対し、フィードバック制御特性が図５に示す伝達特性にされ、外乱が無いときには、高ゲインでフィードバック制御されることから、図１０に示す如くエンコーダスケール（スリット）８の切れ目部分で、追従誤差が大きくなるとともに、図１１に示す如く低ゲインのフィードバック制御に比べて、中間転写ベルトの速度変動が大きくなる。
【００４９】
また、このような高ゲインのフィードバック制御を行なっているとき、フィードフォワードの値を０．４Ｎｍにし、フィードバック制御を開始してから、１秒後にクリーニングブレード６などが動作して、０．５Ｎｍの大きさを持つステップ外乱が入っても、図１２に示す如く約２５μｍ程度の小さな追従誤差しか発生しない。さらに、高ゲインのフィードバック制御を行なっていることから、フィードフォワードの値がずれても、追従誤差が約２５μｍにしかならない。
【００５０】
これに対し、低ゲインのフィードバック制御を行なっているとき、フィードフォワードの値を０．４Ｎｍにし、フィードバック制御を開始してから、１秒後にクリーニングブレード６などが動作して、０．５Ｎｍの大きさを持つステップ外乱が入ると、中間転写ベルト２の目標位置と、実際の位置との誤差が図１３に示す如く大きくなってしまう。さらに、低ゲインのフィードバック制御を行なっていることから、フィードフォワードの値がずれると、追従誤差が約９０μｍになってしまう。
【００５１】
また、フィードフォワードの値を０．６Ｎｍにした、高ゲインのフィードフォワード制御だけで、中間転写ベルト装置を駆動しているとき、０．５Ｎｍの大きさを持つステップ外乱が入ると、フィードフォワードの値が大きいことから、図１４に示す如く目標よりわずかに早く原点位置２５２ｍｍに到達する。
【００５２】
なお、この図１４では、そのままフィードフォワード制御を行なっていることから、原点位置２５２ｍｍを過ぎても差がでているが、実際には、原点位置２５２ｍｍで、再び高ゲインで、フィードバック制御、またはフィードフォワード制御を行なうことから、目標値に正確に追随させることができる。
【００５３】
また、このとき、フィードフォワードの値が大きいことから、図１５に示す如く原点位置２５２ｍｍで、目標速度となる０．２ｍ／ｓに比べ、実際の速度が０．２１５ｍ／ｓとなり、目標速度より、わずかに速くなるものの、実際には、原点位置２５２ｍｍで、再び高ゲインで、フィードバック制御、またはフィードフォワード制御を行なうことから、目標速度に正確に追随させることができる。
【００５４】
また、電流リミットをかけず、高ゲインで、フィードバック制御を行なって中間転写ベルト２を駆動すると、図１６に示す如く大きさが０Ｎｍで、１秒未満の外乱が発生したとき、１００μｍの位置誤差が発生し、また大きさが０．５Ｎｍのステップ外乱が発生したとき、３０μｍの位置誤差が発生する。
【００５５】
これに対し、±５Ａの電流リミットをかけ、高ゲインで、フィードバック制御を行なって中間転写ベルト２を駆動すると、図１７に示す如く大きさが０Ｎｍで、１秒未満の外乱が発生しても、位置誤差を３０μｍにすることができ、また大きさが０．５Ｎｍのステップ外乱が発生しても、位置誤差を数μｍにすることができる。
なお、図１６、図１７では、エンコーダスケール（スリット）８の分解能を粗くしている。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、エンコーダスリットの切れ目の位置が不確定な時でも安定に制御を実現できることと外乱の大きさをあらかじめ学習しているので、フィードフォワードの値がわかり、エンコーダスリットの切れ目部分でも安定に位置制御をさせることができるとともに、エンコーダスリットの切れ目がない位置、すなわち画像形成領域では、高いゲインで位置制御をするため画像の位置変動が押さえられ高画質を実現させることができる。
【００５７】
また、請求項２記載の発明によれば、エンコーダスリットとゼロ点信号の位置関係を決めているため、エンコーダスリットの切れ目の位置が求まるとともに、画像形成領域以外に切れ目を配置できろことが可能になり、カラー画像形成装置の中間転写ベルト装置に用いた場合エンコーダスリット位置で画像形成ができるので画像の位置変動が押さえられ高画質を実現させることができる。
【００６０】
また、請求項３、４記載の発明によれば、ステッブ外乱のような急激な外乱が入ってもフィードバックゲインだけでなくフィードフォワードもすることによりで位置ずれを抑制させることができる。
【００６１】
また、請求項５記載の発明によれば、エンコーダスリットの分解能に応じて電流リミットを入れているので、現実に即したモータ入力を入れられるため、位置変動を抑制させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるベルト搬送位置制御方法を適用した中間転写ベルト装置と、回転体である感光体との関係例を示す構成図である。
【図２】図１に示す駆動回路の制御系を中心とするハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す駆動回路に形成されるフィードバック制御系とフィードフォワード制御系とを示す機能ブロック図である。
【図４】図１に示す駆動回路で使用される一巡伝達関数の一例を示すグラフである。
【図５】図１に示す駆動回路で使用される一巡伝達関数の一例を示すグラフである。
【図６】図１に示す中間転写ベルト装置の駆動手順を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す中間転写ベルト装置の駆動手順を示すフローチャートである。
【図８】図１に示す中間転写ベルト装置を低ゲインで、フィードバック制御したときにおける中間転写ベルトの実位置と、目標位置との関係例を示すグラフである。
【図９】図１に示す中間転写ベルト装置を低ゲインで、フィードバック制御したときにおける中間転写ベルトの速度例を示すグラフである。
【図１０】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインで、フィードバック制御したときにおける中間転写ベルトの実位置と、目標位置との関係例を示すグラフである。
【図１１】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインで、フィードバック制御したときにおける中間転写ベルトの速度例を示すグラフである。
【図１２】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインでフィードバック制御を行なっている途中でステップ外乱が入ったときの追随誤差例を示すグラフである。
【図１３】図１に示す中間転写ベルト装置を低ゲインでフィードバック制御を行なっている途中でステップ外乱が入ったときの追随誤差例を示すグラフである。
【図１４】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインで、フィードフォワード制御しているときにおける中間転写ベルトの目標位置と、実位置との関係例を示すグラフである。
【図１５】図１に示す中間転写ベルト装置を高ゲインで、フィードフォワード制御しているときにおける中間転写ベルトの速度例を示すグラフである。
【図１６】図１に示す中間転写ベルト装置に対し、電流リミットをかけず、高ゲインで、フィードバック制御を行なったときの位置誤差例を示すグラフである。
【図１７】図１に示す中間転写ベルト装置に対し、電流リミットをかけながら、高ゲインで、フィードバック制御を行なったときの位置誤差例を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 中間転写ベルト（無端ベルト）
３ 駆動ローラ
４ モータ
５ 帯電ローラ
６ クリーニングブレード
７ 紙転写ローラ
８ エンコーダスケール（エンコーダスリット）
９ 光ヘッド（位置センサ、ゼロ点センサ）
１０ 駆動回路（ゼロ点センサ、制御部）
１１ マイクロコンピュータ
１２ マイクロプロセッサ
１３ リードオンリーメモリ
１４ ランダムアクセスメモリ
１５ バス
１６ 状態検出用インタフェース
１７ 駆動用インタフェース
１８ 駆動装置
Claims (5)
- ベルト搬送装置におけるベルトの搬送位置を制御するベルト搬送位置制御装置において、
ベルト搬送方向にエンコーダスリットを有する無端ベルトと、
前記エンコーダスリットの位置を検知するための位置センサと、
前記無端ベルトの１回転に１回の位置を検出するゼロ点センサと、
前記エンコーダスリットがベルト搬送方向に切れ目があっても、ベルト搬送位置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
電源オン時に低いゲインで、前記ベルト搬送位置をフィードバック制御し、前記ゼロ点センサがゼロ点を検出した後は、前記エンコーダスリットの切れ目に来る前における、前記無端ベルトのベルト搬送方向の制御量をマイクロコンピュータのメモリに格納し、
前記ゼロ点センサが２回目のゼロ点を検出した後は、前記エンコーダスリットの切れ目がない位置では、高いゲインで、前記ベルト搬送位置をフィードバック制御し、前記エンコーダスリットの切れ目を含む範囲では、前記フイードバック制御を止め、前記制御量を用いてフィードフォワード制御することを特徴とするベルト搬送位置制御装置。 - 請求項１に記載のベルト搬送位置制御装置において、
前記エンコーダスリットと、前記ゼロ点センサの位置関係は、少なくともゼロ点を検出したとき、前記エンコーダスリットの切れ目がなく、また前記エンコーダスリットの切れ目は、ゼロ点検出の直前に配置することにより、ベルト搬送位置を制御する制御部、を備えたことを特徴とするベルト搬送位置制御装置。 - 請求項１、２のいずれかに記載のベルト搬送位置制御装置において、
前記ベルト搬送装置は、カラー画像形成装置の中間転写ベルト装置であり、
前記制御量は、前記中間転写ベルト装置のブレードオン時制御量とブレードオフ時制御量を含むものであり、
前記制御部は、前記中間転写ベルト装置がブレードオン時では、ブレードオン時制御量を用いてフィードフォワード制御し、前記中問転写ベルト装置がブレードオフ時で、ブレードオフ時制御量を用いてフィードフォワード制御することを特徴とするベルト搬送位置制御装置。 - 請求項１、２、３のいずれかに記載のベルト搬送位置制御装置において、
前記ベルト搬送装置は、カラー画像形成装置の中問転写ベルト装置であり、
前記制御量は、前記中間転写ベルト装置の紙転写ローラオン時制御量と紙転写ローラオフ時制御量を含むものであり、
前記制御部は、前記中間転写ベルト装置が紙転写ローラオン時では、紙転写ローラオン時制御量を用いてフィードフォワード制御し、前記中問転写ベルト装置が紙転写ローラオフ時では、紙転写ローラオフ時制御量を用いてフィードフォワード制御することを特徴とするベルト搬送位置制御装置。 - 請求項１、２、３、４のいずれかに記載のベルト搬送位置制御装置において、
前記制御部は、前記制御量が上限以上の場合は、所定の上限値を、下限以下の場合は、所定の下限値を用いて制御することを特徴とするベルト搬送位置制御装置。
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