JP4533198B2 - 駆動制御装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置の無端状ベルトを駆動制御する駆動制御装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。
画像形成装置において、例えば特許文献１には、一定のパルスレートで駆動ローラを駆動して無端状転写搬送ベルトを回動させるときに、転写搬送ベルト上のベルトマークによって検知される位置を基準として、既知である転写搬送ベルト全周方向にわたる厚さプロファイルによって発生するであろう速度変動Ｖｈを打ち消すような速度プロファイルを事前に計測し、これに対して変調されたパルスレートで駆動モータ制御信号を生成し、これを元にモータを駆動し、駆動ローラを介して転写搬送ベルトを駆動することにより、最終的な転写搬送ベルトの速度Ｖｂを変動のないものとするものが記載されている。
また、特許文献２には、ベルト厚み偏差による色ズレを低減することを目的とするもので、ベルト上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンの読取結果に基づいて、測定されるベルトの厚みムラに起因して発生するベルト1周成分の速度変動量を抽出し、画像出力時にはその速度変動量に基づいてベルトの駆動制御を行うものが記載されている。特許文献３には、従動ローラの回転角変位又は回転角速度を検出し、その検出結果から、ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角速度の交流成分を抽出し、この交流成分の振幅及び位相に基づいて駆動ローラの回転を制御するものが記載されている。
特許文献４には、ロータリエンコーダにより駆動ローラ及び従動ローラの回転角度を検出し、さらにアップダウンカウンタで両ローラの回転速度の差を求め、この回転速度の差をモータの回転速度制御系に重畳してフィーソバック制御を行うものが記載されている。特許文献５には、複写機の組み立て時において、転写ベルトの表面に、予め印刷された３つの基準パターンを検出して副走査方向の倍率ズレを補正し、基準パターンに並んで各色のテストパターンをベルト表面に出力し、これらのテストパターンを検出して基準パターンと比較することにより、各色画像の副走査方向の平行ズレ、主走査方向の平行ズレ、および主走査方向の倍率ズレを補正するものが記載されている。
カラー画像形成の代表的方法は、複数の感光体上に形成される色の異なる複数のトナー画像を直接転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、複数の感光体上に形成される色の異なる複数のトナー画像を中間転写ベルトなどの中間転写体に重ねながら転写させ、しかる後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式がある。複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させ並べて配置することから、タンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー（以下Ｙという）、マゼンタ（以下Ｍという）、シアン（以下Ｃという）、ブラック（以下Ｋという）の各色に対して静電潜像の形成、現像などの電子写真プロセスを実行させて各色のトナー画像を形成し、この各色のトナー画像を直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式では走行中の中間転写体上に転写する。
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては、直接転写搬送ベルトとして、転写紙を支持しながら走行する無端状ベルトを採用し、中間転写方式にあっては、中間転写搬送ベルトとして、感光体から画像を受け取り担持する無端状ベルトを採用するのが一般的である。そして、４個の感光体を含む作像ユニットを上記無端状ベルトの走行方向の一辺に並べて設置する。
上記タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を転写ユニットにより記録部材としての転写紙又は中間転写搬送ベルトに精度よく重ねて転写することが色ずれの発生を防止する上で重要である。そのため、いずれの転写方式においても転写搬送ベルトの速度変動による色ずれを回避するために、転写ユニットの直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトに従動する複数個の従動軸のうちの一つにエンコーダを取り付け、このエンコーダの回転速度変動に応じて、直接転写搬送ベルトまたは中間転写搬送ベルトを駆動する駆動ローラの回転速度をフィードバック制御するのは有効な手段となっている。
フィードバック制御を実現する最も一般的な方法として、比例制御（ＰＩ制御）がある。これは、エンコーダの目標角変位Ｒef（ｎ）とエンコーダの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差から位置偏差ｅ（ｎ）を演算し、その演算結果にローパスフィルタをかけて高周波ノイズを除去するとともに、制御ゲインをかけてから、一定の標準駆動パルス周波数信号を加えてその結果により、駆動ローラに接続されている駆動モータの駆動パルス周波数を制御することで、常にエンコーダ出力が目標角変位で駆動されるように制御する方法である。
実際のフィードバック制御としては、エンコーダの出力パルスの立上りエッジをカウントするエンコーダパルスカウンタと、制御周期（例えば1msなど）毎にカウントする制御周期カウンタを使用し、制御周期（1ms）間に移動する目標角変位の演算結果と、制御周期毎にエンコーダパルスカウンタのカウント値を取得することで得られる検出角変位との差から、位置偏差を取得することができる。
具体的な演算としては、エンコーダが取り付けられている従動軸のローラ直径を１５．６１５とすると、以下のようになる。
ｅ（ｎ）＝θ0＊ｑ−θ1＊ｎe 単位：rad
ｅ（ｎ）[rad]：今回のサンプリングにて演算された位置偏差
θ0[rad]：制御周期当たりの移動角度（＝2π＊Ｖ＊E−3／l5.565π[rad]）
θ1[rad]：エンコーダ１パルス当たりの移動角度（＝2π／p[rad]）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：ベルト線速[mm/s]
ｎe：エンコーダパルスカウンタのカウント値
ここで、例えば制御周期1msでエンコーダの分解能が１回転当たり300パルスであるものを使用し、無端状ベルト（転写搬送ベルト）が162mm/sで動作するようにフィードバック制御をかけた場合を想定すると、以下のようになる。
ｅ（ｎ）＝θ0＊ｑ−θ1＊ｎe 単位：rad
ｅ（ｎ）[rad]：今回のサンプリングにて演算された位置偏差
θ0[rad]：制御周期当たりの移動角度（＝2π＊Ｖ＊E−3／l5.565π[rad]）
θ1[rad]：エンコーダ１パルス当たりの移動角度（＝2π／p[rad]）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：ベルト線速[mm/s]
ｎe：エンコーダパルスカウンタのカウント値
ここで、例えば制御周期1msでエンコーダの分解能が１回転当たり300パルスであるものを使用し、無端状ベルト（転写搬送ベルト）が162mm/sで動作するようにフィードバック制御をかけた場合を想定すると、以下のようになる。
θ0＝2π＊162＊E−3／l5.615π＝0.0207487〔rad〕
θ1＝2π／p＝2π／300＝0.0209439[rad]
以上の演算を制御周期毎に行うことで位置偏差を取得し、フィードバック制御を行う。
θ1＝2π／p＝2π／300＝0.0209439[rad]
以上の演算を制御周期毎に行うことで位置偏差を取得し、フィードバック制御を行う。
しかし、この方法は、微小な転写搬送ベルトの厚さによって転写紙の搬送速度に変化が生じ、画像が理想位置からずれるという画像品質の低下とともに、複数の記録紙の間で画像に位置変動が発生し、記録紙間の繰り返し画像位置再現性が劣化するという問題があった。
これは、ベルト駆動位置において、ベルトの厚さ方向中央部でベルトの搬送速度が決定すると仮定した時、ベルトの搬送速度Vは、
V＝（Ｒ＋Ｂ／２）×ω・・・（１）
Ｒ：駆動ローラの半径、Ｂ：ベルトの厚さ、ω：駆動ローラの角速度
となる。しかし、ベルト厚さBが変動すると、図２０に示すように駆動ローラ７０２によって駆動される無端状ベルト７０１の厚さ実効線の位置が変化する。これは、ベルト駆動実効半径が変化することであり、（１）式の（Ｒ＋Ｂ／２）が変化するため、駆動ローラ７０２の角速度ωが一定であってもベルト７０１の搬送速度が変化することが分かる。すなわち、駆動ローラ７０２を角速度一定で回転させても、ベルト７０１の厚み変動があると、ベルト７０１の搬送速度は変化する。
これは、ベルト駆動位置において、ベルトの厚さ方向中央部でベルトの搬送速度が決定すると仮定した時、ベルトの搬送速度Vは、
V＝（Ｒ＋Ｂ／２）×ω・・・（１）
Ｒ：駆動ローラの半径、Ｂ：ベルトの厚さ、ω：駆動ローラの角速度
となる。しかし、ベルト厚さBが変動すると、図２０に示すように駆動ローラ７０２によって駆動される無端状ベルト７０１の厚さ実効線の位置が変化する。これは、ベルト駆動実効半径が変化することであり、（１）式の（Ｒ＋Ｂ／２）が変化するため、駆動ローラ７０２の角速度ωが一定であってもベルト７０１の搬送速度が変化することが分かる。すなわち、駆動ローラ７０２を角速度一定で回転させても、ベルト７０１の厚み変動があると、ベルト７０１の搬送速度は変化する。
図２１はベルト駆動搬送系のモデルを示す。ベルト７０１は駆動ローラ７０２及び従動ローラ７０３、７０４に掛け渡されている。
まず、駆動ローラ７０２の駆動軸を一定角速度で回転させた時のベルト７０１の1周にわたる厚さ変動と搬送速度変動について概念的に示したものが図２２である。ベルト７０１の厚い部分が駆動軸に巻き付いていると、図２０に示すベルト駆動実効半径が増加してベルト搬送速度が増加する。逆に、ベルト７０１の薄い部分が駆動軸に巻き付いていると、ベルト搬送速度は低下する。
まず、駆動ローラ７０２の駆動軸を一定角速度で回転させた時のベルト７０１の1周にわたる厚さ変動と搬送速度変動について概念的に示したものが図２２である。ベルト７０１の厚い部分が駆動軸に巻き付いていると、図２０に示すベルト駆動実効半径が増加してベルト搬送速度が増加する。逆に、ベルト７０１の薄い部分が駆動軸に巻き付いていると、ベルト搬送速度は低下する。
次に、図２３はベルト７０１が一定搬送速度で搬送されていた時の従動軸でのベルト厚さ変動と、従動ローラ７０３の従動軸で検出したベルト搬送速度変動を示す。ベルト７０１が理想的に速度変動なく搬送されていても、ベルト７０１の厚い部分が従動ローラ７０３に巻き付いていると、ベルト７０１の従動実効半径が増加して従動ローラ７０３の回転角速度が低下する。これは、ベルト７０１の搬送速度低下として検出される。また、ベルト７０１の薄い部分が従動ローラ７０３に巻き付いていると、従動ローラ７０３の回転角速度は増加してベルト搬送速度の増加として検出される。
このようにベルト厚さ変動が存在した場合、エンコーダなどで従動軸の回転角変位でベルト搬送速度を検出すると、誤検出成分が発生する。そのため、たとえベルト７０１が一定速度で搬送されていても、ベルト７０１の厚さ変動により従動軸の回転角変位検出では、あたかもベルト７０１が速度変動しているように検出されてしまう。このため、従来の従動軸の回転角変位でベルト搬送速度を検出するフィードバック制御では、ベルトの厚さ変動を制御することができなかった。
このようなベルト厚さ変動によるベルトの速度変動を解決する手法が、特許文献１に記載されている。特許文献１記載の手法の特徴は、一定のパルスレートで駆動ローラを駆動するときに、ベルト上のベルトマークによって検知される位置を基準として、既知であるベルト全周方向にわたる厚さプロファイルによって発生するであろう速度変動Ｖｈを打ち消すような速度プロファイルを事前に計測し、これに対して変調されたパルスレートで駆動モータ制御信号を生成し、これを元にモータを駆動し、駆動ローラを介してベルトを駆動することにより、最終的なベルトの速度Ｖｂを変動のないものとするものである。
しかし、特許文献１記載の手法では、速度プロファイルデータは制御周期毎のデータを必要とするため、制御周期を短周期とする場合は大容量のメモリが必要となり、又制御周期を長周期にするとフィードバック制御自体が十分な効果が得られなくなる問題がある。これは、例えばベルト周長が815mmで、ベルト駆動速度が125mm/s、制御周期が1msであった場合には、以下のようにベルト１周あたり6520回の制御が実行される。
815mm／（125mm／s×1ms）＝6520回
又、１ポイント当たりのベルト厚みのデータサイズを16bitで表現しようとすると、以下のように100Kbit以上のメモリが必要となる。
815mm／（125mm／s×1ms）＝6520回
又、１ポイント当たりのベルト厚みのデータサイズを16bitで表現しようとすると、以下のように100Kbit以上のメモリが必要となる。
6520回×16bit＝104320bit
そのため、上記制御を実機で行う場合には、新たにベルト厚みプロファイル格納用メモリを不揮発性メモリとして用意する必要があり、仮にベルト厚みプロファイルデータを圧縮データとして不揮発性メモリに格納し、これを電源オン時に揮発性メモリに解凍したとしても、大容量のメモリが必要となる。そのため、通常のワークエリアとして使用しているメモリのほかに別途メモリが必要となり、大幅なコストアップとなり現実的でない。
そのため、上記制御を実機で行う場合には、新たにベルト厚みプロファイル格納用メモリを不揮発性メモリとして用意する必要があり、仮にベルト厚みプロファイルデータを圧縮データとして不揮発性メモリに格納し、これを電源オン時に揮発性メモリに解凍したとしても、大容量のメモリが必要となる。そのため、通常のワークエリアとして使用しているメモリのほかに別途メモリが必要となり、大幅なコストアップとなり現実的でない。
更に特許文献１記載の手法では、ベルトの厚みプロファイルデータとして、ベルトの厚みそのものを計測する必要があり、そのための手段としてレーザ変位計でベルトの厚さを計測している。又、その計測したデータは、製品出荷時に操作パネル等の入力手段から入力し、もしくはサービスマンにより操作パネル等の入力手段から入力するとしている。
しかしながら、数umのベルトの厚み変動を計測するには、高精度の計測手段が必要となると共に、その計測結果のデータ管理及びデータ量が多いため、入力ミスが発生する恐れがある。
しかしながら、数umのベルトの厚み変動を計測するには、高精度の計測手段が必要となると共に、その計測結果のデータ管理及びデータ量が多いため、入力ミスが発生する恐れがある。
また、カラー画像形成装置では、ベルト搬送速度の絶対速度が常に狙いの速度となるようにベルトを駆動することが恒久的な画像品質維持に極めて重要な項目として挙げられる。これは、ベルト搬送速度の絶対速度が狙いの速度と異なる速度であった場合には画像上副走査方向倍率（以下単に副走査方向倍率という場合もある。）の誤差として現れてしまう為である。ベルト搬送速度の絶対速度が変化してしまう原因は転写搬送速度を決定するローラ外径が環境によりローラの熱膨張及び熱収縮により変動してしまうことにある。このような問題は、特許文献２に記載されているようなベルト上にレジストパターンを形成する手法では解決することが不可能である。例えば転写搬送速度が狙いよりも１％速かった場合にベルト上に形成されるレジストパターンのピッチは狙いよりも１％長くなる。しかし、このレジストパターンをセンサで読み取る際も転写搬送速度は１％速い為に結果として狙いどおりの間隔で出力して絶対速度の変化を知ることはできない。
本発明の目的は、ベルト厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を安価な手法で行うことができ、かつ、新たな部品を追加することなく、短時間で転写搬送速度の絶対速度の変化に起因する副走査方向倍率誤差を補正することが可能である駆動制御装置及び画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、記録部材を搬送して該記録部材上に画像を転写させ、又は画像が転写される無端状ベルトと、このベルトを駆動する駆動ローラと、この駆動ローラを駆動する駆動モータと、この駆動モータを駆動する駆動手段と、前記ベルトに従動する複数の従動ローラとを有する転写搬送装置における前記複数の従動ローラのうちの一つに取り付けられたエンコーダを有し、単位時間当たりの前記エンコーダの角変位量が一定となるように制御目標値を設定し、前記エンコーダの角変位量が前記制御目標値と同一となるように前記駆動手段を制御することで前記ベルトの速度制御を行う駆動制御装置であって、前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、前記駆動モータを一定速度で駆動した場合の前記マーク検出手段及び前記エンコーダの出力信号から事前に求めておいた、前記ベルトの厚さ変動に対応した、前記エンコーダの角変位誤差の前記マークを基準位置とする位相と振幅を求める第１の手段と、前記第１の手段で求めた位相と振幅の値を格納する不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに格納された位相と振幅の値を元に、関数もしくは近似式を用いて、前記ベルトの前記マークからの距離に応じて、前記角変位誤差を補正するためのデータを算出する第２の手段と、前記第２の手段で算出されたデータを格納する揮発性メモリとを有し、前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている前記データを参照し、該データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御することで、前記ベルトの厚みによる速度変動を安定化する駆動制御装置において、前記マーク検出手段の出力信号を目標値と比較して前記マーク検出手段の出力信号の前記目標値からのタイミングのずれを算出し、算出したタイミングのずれに応じて前記駆動モータの駆動量を制御することで、前記記録部材上の画像又は前記ベルトに転写された画像の副走査方向倍率の誤差である副走査方向倍率誤差を補正する副走査方向倍率誤差補正手段を設けたものである。
請求項２に係る発明は、記録部材を搬送して該記録部材上に画像を転写させ、又は画像が転写される無端状ベルトと、このベルトを駆動する駆動ローラと、この駆動ローラを駆動する駆動モータと、この駆動モータを駆動する駆動手段と、前記ベルトに従動する複数の従動ローラとを有する転写搬送装置における前記複数の従動ローラのうちの一つに取り付けられたエンコーダを有し、単位時間当たりの前記エンコーダの角変位量が一定となるように制御目標値を設定し、前記エンコーダの角変位量が前記制御目標値と同一となるように前記駆動手段を制御することで前記ベルトの速度制御を行う駆動制御装置を備えた画像形成装置であって、前記駆動制御装置は、前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、前記駆動モータを一定速度で駆動した場合の前記マーク検出手段及び前記エンコーダの出力信号から事前に求めておいた、前記ベルトの厚さ変動に対応した、前記エンコーダの角変位誤差の前記マークを基準位置とする位相と振幅を求める第１の手段と、前記第１の手段で求めた位相と振幅の値を格納する不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに格納された位相と振幅の値を元に、関数もしくは近似式を用いて、前記ベルトの前記マークからの距離に応じて、前記角変位誤差を補正するためのデータを算出する第２の手段と、前記第２の手段で算出されたデータを格納する揮発性メモリとを有し、前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている前記データを参照し、該データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御することで、前記ベルトの厚みによる速度変動を安定化する画像形成装置において、前記マーク検出手段の出力信号を目標値と比較して前記マーク検出手段の出力信号の前記目標値からのタイミングのずれを算出し、算出したタイミングのずれに応じて前記駆動モータの駆動量を制御することで、前記記録部材上の画像又は前記ベルトに転写された画像の副走査方向倍率の誤差である副走査方向倍率誤差を補正する副走査方向倍率誤差補正手段を備えたものである。
請求項３に係る発明は、請求項２記載の画像形成装置において、前記マーク検出手段の出力信号を目標値と比較する代りに、前記駆動モータの駆動パルスを目標値と比較するものである。
請求項４に係る発明は、請求項記載２の画像形成装置において、前記マークを複数有するものである。
請求項５に係る発明は、請求項２〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記副走査方向倍率誤差を補正するタイミングは前記記録部材の搬送中以外であるものである。
請求項６に係る発明は、請求項２〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記副走査方向倍率誤差を補正するタイミングは前記記録部材の搬送動作直前であるものである。
請求項７に係る発明は、請求項２〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、画像形成中に、画像形成枚数をカウントする画像形成枚数カウント手段と、前記画像形成枚数カウント手段のカウントした画像形成枚数が予め設定された基準枚数を超えると、前記記録部材を記録部材供給手段から前記転写搬送装置へ送り出す記録部材間隔を前記記録部材間隔よりも所定量長い記録部材間隔に変更し、該変更された記録部材間隔の各記録部材の間で前記副走査方向倍率誤差を補正するものである。
請求項８に係る発明は、請求項２〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記エンコーダが取り付けられた従動ローラの温度を計測する計測手段を有し、この計測手段で計測された温度が予め設定された基準温度を超えると、前記記録部材を記録部材供給手段から前記転写搬送装置へ送り出す記録部材間隔を前記記録部材間隔よりも所定量長い記録部材間隔に変更し、該変更された記録部材間隔の各記録部材の間で前記副走査方向倍率の誤差を補正するものである。
請求項９に係る発明は、請求項２〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納されている位相と振幅の値を前記揮発性メモリに展開するタイミングは、前記駆動制御装置の電源オン時もしくは前記ベルトの駆動開始時であるものである。
請求項１０に係る発明は、請求項２〜９のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納されている位相と振幅の値から、正弦波関数もしくは近似式を用いて、前記ベルトの前記マークからの位置に応じた、前記角変位誤差を補正するためのデータを演算するものである。
請求項１１に係る発明は、請求項２〜１０のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納されている位相と振幅の値から前記ベルト上の前記マークからの距離に応じて、前記角変位誤差を補正するためのデータを算出して前記揮発性メモリに格納する時に、データを間引いて格納することで前記揮発性メモリのメモリ容量を削減するものである。
請求項１２に係る発明は、請求項２〜１１のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されているデータを参照し、該データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御する時に、制御開始時は前記補正データをゼロから開始するものである。
請求項１３に係る発明は、請求項２〜１２のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納する位相と振幅の値は、操作パネルから入力するものである。
請求項１４に係る発明は、請求項２〜１３のいずれか１つに記載の画像形成装置であって、４連タンデム方式であるものである。
請求項１５に係る発明は、請求項２〜１４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ベルトは、中間転写ベルトもしくは直接転写ベルトであるものである。
本発明によれば、無端状ベルトの厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を、安価な手法で、且つ画像品位に応じて適切な処理で行うことが可能となり、良好なフィードバック制御を行うことができる。更に、環境によってエンコーダが取り付けられた従動ローラの外径が変化した際に生じる副走査倍率誤差を補正することができ、常にその補正を良好な状態に保つことができる。
本発明を、画像形成装置である電子写真方式の直接転写方式によるカラーレーザプリンタ（以下レーザプリンタという）に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のレーザプリンタを示す。このレーザプリンタは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す）が、記録部材としての転写紙１００の移動方向（図中の矢印Ａに沿って直接転写搬送ベルトとしての無端状ベルト６０が走行する方向）における上流側から順に配置されている。このトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、現像ユニット１３とを備えている。各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの回転軸が平行になるように、且つ、転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように設定されている。
図１は、本実施形態のレーザプリンタを示す。このレーザプリンタは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す）が、記録部材としての転写紙１００の移動方向（図中の矢印Ａに沿って直接転写搬送ベルトとしての無端状ベルト６０が走行する方向）における上流側から順に配置されている。このトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、現像ユニット１３とを備えている。各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの回転軸が平行になるように、且つ、転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように設定されている。
本レーザプリンタは、上記トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの他に、露光手段としての光書込ユニット２、給紙カセット３，４、レジストローラ対５、転写紙１００を担持して各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの転写位置を通過するように搬送する直接転写搬送ベルト６０を有する転写搬送装置としての転写ユニット６、ベルト定着方式の定着ユニット７、排紙トレイ８等を備えている。また、手差しトレイＭＦ、トナー補給容器ＴＣを備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。
各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋでは、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、図示しない回転駆動部により回転駆動され、帯電手段としての帯電ローラ１２により一様に帯電された後、光書込ユニット２によりＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像データによりそれぞれ変調された複数のレーザ光で露光されて静電潜像が形成される。
各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋでは、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、図示しない回転駆動部により回転駆動され、帯電手段としての帯電ローラ１２により一様に帯電された後、光書込ユニット２によりＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像データによりそれぞれ変調された複数のレーザ光で露光されて静電潜像が形成される。
光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像データによりそれぞれ変調された複数のレーザ光を各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にそれぞれ走査しながら照射する。感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上の静電潜像は、現像装置１３により現像されてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナー像となる。この感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上の各色のトナー像は各転写位置で転写搬送ベルト６０上の転写紙１００へ転写ユニット６による転写電界で転写され、その後で感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋがクリーニング装置１４によりクリーニングされ、更に除電器により除電されて次の静電潜像の形成に備える。
図２は、上記転写ユニット６の構成を示す。この転写ユニット６で使用した転写搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０９〜１０１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルト６０は、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように支持ローラ６１〜６８に掛け回されている。
これらの支持ローラ６１〜６８のうちの転写紙移動方向上流側の入口ローラ６１は、電源８０ａから所定電圧が印加された静電吸着ローラ８０と対向するように転写搬送ベルト６０の内周面に当接させて配置されている。この２つのローラ６１，８０の間を通過して帯電される転写紙１００は転写搬送ベルト６０上に静電的に吸着される。ローラ６３は、転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて矢印方向に回転駆動される。
トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに対向して転写搬送ベルト６０の裏面に接触するように、転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋが設けられている。これらの転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋは、スポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋからローラ心金に転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において転写搬送ベルト６０と感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ表面との各間に所定強度の転写電界が形成される。また、転写が行なわれる領域での転写紙と感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとの接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、複数のバックアップローラ６８が設けられている。
転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は、回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動が可能である。この転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとバックアップローラ６８は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印の方向に回動することで時計方向に回動する。入り口ローラ６１と吸着ローラ８０は、一体的に入口ローラブラケット９０に支持され、軸９１を回動中心として、図２の状態から時計方向に回動可能である。揺動ブラケット９３に設けた穴９５と、入り口ローラブラケット９０に固植されたピン９２が係合しており、入り口ローラ６１と吸着ローラ８０は揺動ブラケット９３の回動と連動して回動する。これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置される複数のバックアップローラ６８は感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃから離され、入口ローラ６１と吸着ローラ８０も下方に移動する。これにより、ブラックのみの画像の形成時に感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと転写搬送ベルト６０の接触を避けることが可能となっている。
一方、転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８は、出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラ６２と同軸の軸９９を中心として回動可能になっている。転写ユニット６を当該レーザプリンタの本体に対して着脱する際に、図示していないハンドルの操作により転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８を時計方向に回動させてブラック画像形成用の感光体１１Ｋから離間させるようになっている。
駆動ローラ６３に巻き付けられた転写搬送ベルト６０の外周面にはブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置され、このクリーニング装置８５により転写搬送ベルト６０上に付着したトナー等の異物が除去される。
転写搬送ベルト６０の走行方向で駆動ローラ６３より下流には、転写搬送ベルト６０の外周面を押し込む方向にローラ６４が設けられ、転写搬送ベルト６０の駆動ローラ６３への巻き付け角を確保している。転写搬送ベルト６０のループ内におけるローラ６４より更に下流には、押圧部材としてのばね６９でベルト６０にテンションを与えるテンションローラ６５が設けられている。
図１中の一点鎖線は、転写紙１００の搬送経路を示している。給紙カセット３、４あるいは手差しトレイＭＦから給送された転写紙１００は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対５により所定のタイミングで送出された転写紙１００は、転写搬送ベルト６０により担持され、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて搬送されてトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの各転写ニップを通過する。
各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成された各色のトナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙１００に重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙１００上に転写される。この各色トナー像の重ね合わせ転写により、転写紙１００上にはフルカラートナー像が形成される。トナー像転写後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、表面がクリーニング装置１４によりクリーニングされ、更に図示しない除電器により除電されて次の静電潜像の形成に備える。
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙１００は、定着ユニット７でフルカラートナー像が定着された後、切換ガイドＧの回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。転写紙１００は、第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合には画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態で排紙トレイ８にスタックされる。一方、転写紙１００は、第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送され、またはスイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。
このタンデム方式のレーザプリンタでは、各色のトナー画像を精度よく重ねることが色ズレの発生を防止する上で重要である。しかしながら、転写ユニット６で使用している駆動ローラ６３、入り口ローラ６１、出口ローラ９９、転写搬送ベルト６０は部品製造時に数十μm単位の製造誤差が発生する。この誤差により各部品が一回転する時に発生する変動成分が転写搬送ベルト６０上に伝達され、転写紙１００の搬送速度が変動することで、各感光ドラム１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ上のトナーが転写紙１００に転写されるタイミングに微妙なずれが生じ、副走査方向に色ずれが発生してしまう。特に本実施形態のように1200×1200DPI等の微小ドットで画像を形成する装置では、数μmのタイミングのずれが色ずれとして目立ってしまう。
本実施形態では、右下ローラ６６の軸上にエンコーダを取り付け、このエンコーダの回転速度を検出して駆動ローラ６３の回転をフィードバック制御することで転写搬送ベルト６０を一定速度で走行するようにしている。
図３は転写ユニット６の主要部品の構成を示す。駆動ローラ６３は、タイミングベルト３０３を通して転写駆動モータ３０２の駆動ギアと接続され、駆動モータ３０２が回転駆動されることで駆動モータ３０２の駆動速度に比例した速度で回転する。駆動ローラ６３が回転することによって転写搬送ベルト６０が駆動され、転写搬送ベルト６０が駆動されることによって右下ローラ６６が転写搬送ベルト６０に従動して回転する。本実施形態では、右下ローラ６６の軸上にエンコーダ３０１が配置され、右下ローラ６６の回転速度をエンコーダ３０１で検出することで駆動モータ３０２の速度制御を行っている。これは、前述したように転写搬送ベルト６０の速度変動で色ずれが発生するので、転写搬送ベルト６０の速度変動を最小限とするために行っている。
図３は転写ユニット６の主要部品の構成を示す。駆動ローラ６３は、タイミングベルト３０３を通して転写駆動モータ３０２の駆動ギアと接続され、駆動モータ３０２が回転駆動されることで駆動モータ３０２の駆動速度に比例した速度で回転する。駆動ローラ６３が回転することによって転写搬送ベルト６０が駆動され、転写搬送ベルト６０が駆動されることによって右下ローラ６６が転写搬送ベルト６０に従動して回転する。本実施形態では、右下ローラ６６の軸上にエンコーダ３０１が配置され、右下ローラ６６の回転速度をエンコーダ３０１で検出することで駆動モータ３０２の速度制御を行っている。これは、前述したように転写搬送ベルト６０の速度変動で色ずれが発生するので、転写搬送ベルト６０の速度変動を最小限とするために行っている。
図４は右下ローラ６６とエンコーダ３０１の詳細を示す。エンコーダ３０１はディスク４０１、発光素子４０２、受光素子４０３、圧入ブッシュ４０４、４０５から構成されている。ディスク４０１は、右下ローラ６６の軸上に圧入ブッシュ４０４、４０５を圧入することで固定され、右下ローラ６６の回転と同時に回転するようになっている。又、ディスク４０１は、円周方向に数百単位の分解能で光を透過するスリットを有し、その両側に発光素子４０２と受光素子４０３が配置されて発光素子４０２からの光をディスク４０１のスリットを介して受光素子４０３で受光することで、右下ローラ６６の回転量に応じてパルス状のオン／オフ信号を得ている。このパルス状のオン／オフ信号を用いて右下ローラ６６の移動角（以下角変位と称す）を検出することで、駆動モータ３０２の駆動量を制御している。
転写搬送ベルト６０の表面の非画像形成領域には転写搬送ベルト６０の基準位置を管理するためのマーク３０４が取り付けられており、その近傍に取り付けられているマーク検出手段としてのセンサ３０５で、マーク３０４の有無を検出している。これは、後述する様に転写搬送ベルト６０の厚みムラによって、右下ローラ６６の実行駆動半径が変化してしまい、実際は転写搬送ベルト６６の速度が一定であるにもかかわらず、エンコーダ３０１の速度が変動しているように検出してしまうのを防止するために、あらかじめ計測しておいた転写搬送ベルト６０のベルト厚み変動で生じる検出角変位誤差を制御目標値に加算し、その加算結果を制御目標値として転写搬送モータ３０２のフィードバック制御をすることで、ベルト６０を一定速度で搬送させる。このときの実際のベルト６０の位置と検出角変位誤差の位置を対応させるためにマーク３０４を取り付けている。上記制御目標値は、単位時間当たりのエンコーダ３０１の角変位量が一定となるように設定している。
フィードバック制御の比例制御演算では、前述したように制御周期毎の目標角変位と検出角変位の差に制御ゲインをかけて、駆動モータ３０２の駆動速度を制御するため、ベルト６０の厚みによる検出角変位誤差が大きいと、より増幅して駆動モータ３０２を駆動してしまう。そのため、ベルト６０の厚み量によって転写搬送ベルト６０の速度変動が発生し、色ずれが発生する。
つまり、前述したように、駆動モータを一定速度で駆動した時に、転写搬送ベルトが理想的に速度変動なく搬送されていても、ベルトの厚い部分が従動軸に巻き付いていると、ベルトの従動実効半径が増加して、一定時間当たりの従動軸の回転角変位量が低下し、これがベルト搬送速度低下として検出される。また、ベルトの薄い部分が従動軸に巻き付いていると、従動軸の回転角変位量が増加し、これがベルト搬送速度の増加として検出される。
これは、駆動モータ３０２を一定速度で駆動した時の挙動を示しているが、逆を言い換えるとエンコーダ３０１のパルスをカウントしたカウント値を一定タイミングでサンプリングした結果が図２４のようになると、右下ローラ６６は一定速度で回転していることになる。そのため、本実施形態では、図２４に示すように、制御周期毎の目標角変位を生成し、目標角変位のようにエンコーダ３０１が制御されることで、ベルト６０の速度を一定にする。
これは、μｍ単位の実際の転写搬送ベルト６０の厚みを計測してそれを制御パラメータとするのではなく、ベルト６０の厚みの影響で発生するｒａｄ単位のエンコーダ３０１の検出角変位誤差を制御パラメータとしている。
前記のように駆動モータ３０２を一定速度で駆動した時のエンコーダ３０１の出力結果から制御パラメータを生成するので、実機でも制御パラメータを生成することが可能であるため、ベルト６０の厚みを計測するための計測装置が必要なく、非常に安価に構成することが可能となる。
前記のように駆動モータ３０２を一定速度で駆動した時のエンコーダ３０１の出力結果から制御パラメータを生成するので、実機でも制御パラメータを生成することが可能であるため、ベルト６０の厚みを計測するための計測装置が必要なく、非常に安価に構成することが可能となる。
又、後述するようにベルト６０の厚みは、殆どの場合正弦波状の特性となっているため、外部治具などで高分解能な計測が可能な場合、外部治具で計測結果からベルトマーク３０４での位相と最大振幅を算出し、これを上記制御パラメータとして、実機上の操作パネルから入力することで、駆動モータ３０２のフィードバック制御を実現することも可能である。
尚、実際のエンコーダ３０１の出力結果には、ベルト６０の厚みによる検出角変位誤差だけではなく、駆動ローラ６３及びその他の構成要素の変動・回転偏芯成分が重畳して出力される。そのため、その中から従動ローラ６６の影響成分のみを抽出する処理が行われ、その抽出した結果を検出角変位誤差の制御パラメータとしている。
図５（ｂ）は、本発明の実施形態において回転体駆動方法としてのベルト駆動制御方法を実施するための回転体駆動装置としての駆動制御装置を示す。以下、本実施形態の駆動制御装置について説明する。
図５において、エンコーダ３０１の目標角変位Ｒef（ｎ）とエンコーダ３０１の検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差ｅ（ｎ）は、制御コントローラ部５０１に入力される。この制御コントローラ部５０１は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ５０２と、比例要素（ゲインＫｐ）５０３とで構成されている。制御コントローラ部５０１では、転写駆動モータ３０２の駆動に用いる標準駆動パルス（定常駆動パルス）周波数に対する補正量が求められ、演算部５０４に与えられる。演算部５０４では、一定の標準駆動パルス周波数Ｒefp_c（Ｒfpc）に上記補正量が加えられ、駆動パルス周波数ｆ（ｎ）が決定される。
図５において、エンコーダ３０１の目標角変位Ｒef（ｎ）とエンコーダ３０１の検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差ｅ（ｎ）は、制御コントローラ部５０１に入力される。この制御コントローラ部５０１は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ５０２と、比例要素（ゲインＫｐ）５０３とで構成されている。制御コントローラ部５０１では、転写駆動モータ３０２の駆動に用いる標準駆動パルス（定常駆動パルス）周波数に対する補正量が求められ、演算部５０４に与えられる。演算部５０４では、一定の標準駆動パルス周波数Ｒefp_c（Ｒfpc）に上記補正量が加えられ、駆動パルス周波数ｆ（ｎ）が決定される。
又、ＣＰＵ６０１（図６参照）は、図５（ｃ）に示すように目標角変位Ｒef（ｎ）に転写搬送ベルト６０の厚さ変動で生じる検出角変位誤差を加算して制御目標値を生成し、この制御目標値とエンコーダ３０１の検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差ｅ（ｎ）をとることで、その差分の変位量の演算を行う。尚、ＣＰＵ６０１は、転写搬送ベルト６０の厚さ変動で生じる検出角変位誤差の加算を、転写搬送ベルト６０の回転によって検出されるマークセンサ３０５の出力のタイミングに応じて、周期的に繰り返されるように行う。パルス出力器５０５は、演算部５０４から出力されたパルス状の制御信号に基づいて動作して転写駆動モータ３０２にパルス状の駆動電圧を印加し、転写駆動モータ３０２を演算部５０４から出力される所定の駆動周波数で駆動制御する。
図６は、本実施形態における転写駆動モータ３０２の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示す。この制御系は、エンコーダ３０１の出力信号に基づいて転写駆動モータ３０２の駆動パルスをデジタル制御する制御系である。この制御系は、ＣＰＵ６０１、ＲＡＭ６０２、ＲＯＭ６０３、ＩＯ制御部６０４、転写モータ駆動Ｉ／Ｆ部６０６、ドライバ６０７、検出ＩＯ部６０８から構成されている。
ＣＰＵ６０１は、外部装置６１０から入力される画像データの受信及び制御コマンドの送受信制御をはじめ、本レーザプリンタ全体の制御を行っている。ワーク用として用いるＲＡＭ６０２及びプログラムを格納するＲＯＭ６０３、IO制御部６０４は、バスを介して相互に接続され、ＣＰＵ６０１からの指示によりデータのリードライト処理及び各負荷６０５を駆動するモータ、クラッチ、ソレノイド、センサなどの各種の動作を実行させる。
転写駆動モータＩＦ部６０６は、ＣＰＵ６０１からの駆動指令により、ドライバ６０７（上記パルス出力器５０５に相当）を介して転写駆動モータ３０２に対して駆動パルス信号の駆動周波数を指令する指令信号を出力する。この周波数に応じて転写モータ３０２が回転駆動されるため、転写駆動モータ３０２の駆動速度制御の可変が可能となる。エンコーダ３０５の出力信号は、検出用ＩＯ部６０８に入力される。検出ＩＯ部６０８は、エンコーダ３０５の出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。検出用ＩＯ部６０８では、エンコーダ３０５の出力パルスを計数するカウンタを備え、このカウンタのカウントした数値に、あらかじめ定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて右下ローラ６６（ディスク４０１）の軸の角変位に対応するデジタル数値に変換する。このディスク４０１の角変位に対応するデジタル数値の信号は、バスを介してＣＰＵ６０１に送られる。
転写駆動モータＩＦ部６０６は、ＣＰＵ６０１から送られてきた駆動周波数の指令信号（演算部５０４からの制御信号）に基づいて、当該駆動周波数を有するパルス状の制御信号を生成する。ドライバ６０７は、パワー半導体素子（例えばトランジスタ）等で構成されている。このドライバ６０７は、転写駆動モータＩＦ部６０６から出力されたパルス状の制御信号に基づいて動作し、転写駆動モータ３０２にパルス状の駆動電圧を印加する。この結果、転写駆動モータ３０２は、ＣＰＵ６０１から出力される所定の駆動周波数で駆動制御される。これにより、ディスク４０１の角変位が目標角変位に従うように転写駆動モータ３０２が追値制御され、右下ローラ６６が所定の等角速度で回転する。ディスク４０１の角変位は、エンコーダ３０１と検出用ＩＯ部６０８により検出され、ＣＰＵ６０１に取り込まれて上記制御が繰り返される。
ＲＡＭ６０２は、ＲＯＭ６０３に格納されているプログラムを実行する際のワークエリアとして使用される機能の他に、ＣＰＵ６０１にてマークセンサ３０５、エンコーダ３０１の出力に基づいて事前に計測しておいた、転写搬送ベルト６０の厚さ変動に対応した、ベルトマーク３０４からのベルト一周分の検出角変位誤差データが格納される。尚、ＲＡＭ６０２は揮発性メモリであるため、ＣＰＵ６０１は図示しないＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに、マークセンサ３０５、エンコーダ３０１の出力ら求めた図７のような当該ベルト６０の厚さ変動に対応した検出角変位誤差（または操作パネルから入力された検出角変位誤差）の位相・振幅パラメータ（検出角変位誤差のマーク３０４までの位相と最大振幅のデータ）を格納しておき、電源オン時もしくは転写駆動モータ３０２の起動時にＳＩＮ状（正弦波状）関数もしくは近似式を用いて、この位相・振幅パラメータからベルト６０の一周期分の厚さ変動に対応した検出角変位誤差データを算出してＲＡＭ６０２上に展開する。
実際のベルト６０の厚みは、その製造工程に左右される要素が大きいが、殆どの場合ＳＩＮ状となっていて、特にベルト１周分の全ての検出角変位誤差データを持っている必要もなく、ＣＰＵ６０１は計測時にベルト６０の厚さ変動に対応した検出角変位誤差の基準位置（マーク３０４の位置）からの位相と振幅を算出し、このデータからエンコーダ３０５の検出角変位誤差データを算出しても十分に同等のデータとして扱える。
そのため、制御周期毎の検出角変位誤差データを不揮発性メモリに格納しておく必要がなく、上記位相・振幅パラメータのみでベルト厚みによる検出角変位誤差データを生成するため、揮発性メモリのみのエリアだけ用意すれば制御可能となる。ＣＰＵ６０１によるベルト６０の厚みによる検出角変位誤差データの生成は、電源オン時もしくは転写駆動モータ３０２起動時に以下の演算式によって行われる。
Δθ[rad]：右下ローラ６６の従動軸の回転角速度変動値〔＝ｂ＊ｓｉｎ（２＊π＊ｆｔ＋τ）〕
ＣＰＵ６０１は上記Δθを上記不揮発性メモリの値よりベルトマーク３０４からの制御時間に応じて演算し、揮発性メモリであるＲＡＭ６０２に順次に格納する。
ＣＰＵ６０１は上記Δθを上記不揮発性メモリの値よりベルトマーク３０４からの制御時間に応じて演算し、揮発性メモリであるＲＡＭ６０２に順次に格納する。
実際に転写モータ３０２を駆動する時には、ＣＰＵ６０１はベルトマーク検知センサ３０５がベルトマーク３０４を検知したタイミングに応じて、ＲＡＭ６０２の参照アドレスを切り替えてＲＡＭ６０２から検出角変位誤差データを読み出す。ＣＰＵ６０１はその読み出したデータを、前述の制御目標角変位に加算することで、ベルト厚みの影響を受けずにフィードバック制御を行う。
又、ベルト６０の厚みによる速度変動のピーク値のみ下げる場合には、制御周期毎のベルト６０の厚みによる検出角変位誤差データは必要ない。そのため、メモリエリアを削減するには、ＣＰＵ６０１は、上記不揮発性メモリの値を間引いて例えば図１８（または図１９）に示すようにベルト６０の１周当たり５０（または１００あるいは２０）ポイント程度の制御目標プロファイルデータを生成し、各ポイントに転写搬送ベルト６０が到達した時にその厚みプロファイルデータを更新することでも、ベルト６０の厚みによる速度変動のピーク値を十分に低下させることは可能である。
図８、図９は本制御を実現する上でのタイミングチャートを示す。まず、検出ＩＯ部６０８は、エンコーダパルスカウンタ１のカウント値をエンコーダ３０１の出力パルスのＡ相出力の立上りエッジによりインクリメントする。また、本制御の制御周期は１ｍｓであり、検出ＩＯ部６０８は、制御周期タイマによりＣＰＵ６０１への割込みをかける毎に制御周期タイマカウンタのカウント値をインクリメントする。検出ＩＯ部６０８は、制御周期タイマのスタートを、駆動モータ３０２のスルーアップおよびセトリング終了後に初めてエンコーダ３０１の出力パルスの立上りエッジを検出した時点で行い、かつ制御周期タイマカウンタのカウント値をリセットする。
また、検出ＩＯ部６０８は、制御周期タイマによるＣＰＵ６０１への割込みをかける毎に、エンコーダパルスカウンタ１のカウント値：ｎｅの取得および制御周期タイマカウンタのカウント値：ｑの取得およびインクリメントを行う。又、検出ＩＯ部６０８は、エンコーダパルスカウンタ２をエンコーダパルスカウンタ１と同様に、エンコーダ３０１の出力パルスのＡ相出力の立上りエッジによりインクリメントし、ベルトマークセンサ３０５からマーク検出信号が入力された時の最初のエンコーダ３０１の出力パルスの立ち上がりエッジでリセットする。そのため、エンコーダパルスカウンタ２は実質的にベルト６０上のマーク３０４からの移動距離をカウントし、このカウント値に応じてベルト６０の一周分の制御目標プロファイルデータが格納されるＲＡＭ６０２の参照アドレスを切り替える。
ＣＰＵ６０１は、検出ＩＯ部６０８の各カウンタのカウント値をもとに、次に示すようにベルト６０の位置偏差の演算を行う。
e(n)＝θ0＊ｑ＋（Δθ−Δθ0）−θ1＊ｎe 単位：rad
ここで、
e(n)[rad]：（今回のサンプリングにて演算された）位置偏差
θ0[rad]：制御周期1[ms]当たりの移動角度（＝2π＊V＊E−3／lπ [rad]）
Δθ[rad]：右下ローラ６６の従動軸の回転角速度変動値〔＝b＊sin（2＊π＊ft＋τ）〕（テーブル参照値）
Δθ0[rad]：駆動モータ３０２起動後の最初に取得するΔθ値
θ1[rad]：エンコーダ３０１の１パルス当たりの移動角度（＝2π／p [rad]）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：ベルト６０の線速[mm/s]
ｌ：右下ローラ６６の直径〔mm〕
ｂ：ベルト６０の厚みで変動する振幅〔rad〕
τ：ベルト６０の厚み変動のベルトマーク３０４での位相〔rad〕
ｆ：ベルト６０の厚み変動の周期〔Hz〕
本実施形態においては、エンコーダ３０１の取り付けてある従動ローラ６６の直径は15.515[mm]であり、かつ、ベルト６０の厚みは0.1[mm]である。従動ローラ６６はベルト６０による摩擦により回転駆動されるが、実質的にベルト６０の厚みの約１／２の厚みが従動ローラ６６を回転させる際の芯線であるとすると、
l＝15.515＋0.1＝15.615[mm]
となる。また、本実施形態では、エンコーダ３０１の分解能pは、エンコーダ３０１の１回転当たり300パルスのものとする。
e(n)＝θ0＊ｑ＋（Δθ−Δθ0）−θ1＊ｎe 単位：rad
ここで、
e(n)[rad]：（今回のサンプリングにて演算された）位置偏差
θ0[rad]：制御周期1[ms]当たりの移動角度（＝2π＊V＊E−3／lπ [rad]）
Δθ[rad]：右下ローラ６６の従動軸の回転角速度変動値〔＝b＊sin（2＊π＊ft＋τ）〕（テーブル参照値）
Δθ0[rad]：駆動モータ３０２起動後の最初に取得するΔθ値
θ1[rad]：エンコーダ３０１の１パルス当たりの移動角度（＝2π／p [rad]）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：ベルト６０の線速[mm/s]
ｌ：右下ローラ６６の直径〔mm〕
ｂ：ベルト６０の厚みで変動する振幅〔rad〕
τ：ベルト６０の厚み変動のベルトマーク３０４での位相〔rad〕
ｆ：ベルト６０の厚み変動の周期〔Hz〕
本実施形態においては、エンコーダ３０１の取り付けてある従動ローラ６６の直径は15.515[mm]であり、かつ、ベルト６０の厚みは0.1[mm]である。従動ローラ６６はベルト６０による摩擦により回転駆動されるが、実質的にベルト６０の厚みの約１／２の厚みが従動ローラ６６を回転させる際の芯線であるとすると、
l＝15.515＋0.1＝15.615[mm]
となる。また、本実施形態では、エンコーダ３０１の分解能pは、エンコーダ３０１の１回転当たり300パルスのものとする。
又、本実施形態では、ＣＰＵ６０１は、駆動モータ３０２起動後の最初に取得するΔθ値をΔθ0とし、算定式“（Δθ―Δθ0）”でΔθから駆動モータ３０２起動後の最初に取得したΔθ0を減算することで、図２５に示すようにフィードバック制御開始時の急激な速度変動を緩和させている。尚、ＣＰＵ６０１は、Δθ0としては、転写モータ３０２の回転中には同じ値を使用し、転写モータ３０２の起動ごとに更新する。
次に、ＣＰＵ６０１は、ベルト６０の急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算した位置偏差に対して以下の仕様のフィルタ演算を図５に示す位置コントローラ部５０１のフィルタ５０２で行う。
フィルタタイプ：Butterworth ＩＩＲ ローパスフィルタ
サンプリング周波数：1KHz（＝制御周期と等しい）
パスバンドリップル（Rp）：0.01dB
ストップバンド端減衰量（Rs）：2dB
パスバンド端周波数（Fp）：50Hz
ストップバンド端周波数（Fs）：100Hz
図１０は本フィルタ演算のブロック図を示し、図１１はそのフィルタ係数一覧を示す。本フィルタは、２段カスケード接続とし、各段における中間ノードをそれぞれu1(n),u1(n−1),u1(n−2)およびu2(n),u2(n−1),u2(n−2)と定める。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
フィルタタイプ：Butterworth ＩＩＲ ローパスフィルタ
サンプリング周波数：1KHz（＝制御周期と等しい）
パスバンドリップル（Rp）：0.01dB
ストップバンド端減衰量（Rs）：2dB
パスバンド端周波数（Fp）：50Hz
ストップバンド端周波数（Fs）：100Hz
図１０は本フィルタ演算のブロック図を示し、図１１はそのフィルタ係数一覧を示す。本フィルタは、２段カスケード接続とし、各段における中間ノードをそれぞれu1(n),u1(n−1),u1(n−2)およびu2(n),u2(n−1),u2(n−2)と定める。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
(n)：現在のサンプリング
(n−1)：１つ前のサンプリング
(n−2)：２つ前のサンプリング
ＣＰＵ６０１は、以下のプログラム演算をフィードバック制御実行中に制御周期タイマによる割込みがかかるたびに行う。
(n−1)：１つ前のサンプリング
(n−2)：２つ前のサンプリング
ＣＰＵ６０１は、以下のプログラム演算をフィードバック制御実行中に制御周期タイマによる割込みがかかるたびに行う。
u1(n) = a11＊ u1(n−1) + a21 ＊ u1(n−2) + e(n)＊ISF
e1(n) = b01 ＊ u1(n) + b11 ＊ u1(n−1) + b21 ＊ u1(n−2)
u1(n−2) = u1(n−1)
u1(n−1) = u1(n)
u2(n) = a12 ＊ u2(n−1) + a22 ＊ u2(n−2) + e1(n)
e’(n) = b02 ＊ u2(n) + b12＊* u2(n−1) + b22 ＊ u2(n−2)
u2(n−2) = u2(n−1)
u2(n−1) = u2(n)
図１２は本フィルタの振幅特性を示し、図１３は本フィルタの位相特性を示す。
e1(n) = b01 ＊ u1(n) + b11 ＊ u1(n−1) + b21 ＊ u1(n−2)
u1(n−2) = u1(n−1)
u1(n−1) = u1(n)
u2(n) = a12 ＊ u2(n−1) + a22 ＊ u2(n−2) + e1(n)
e’(n) = b02 ＊ u2(n) + b12＊* u2(n−1) + b22 ＊ u2(n−2)
u2(n−2) = u2(n−1)
u2(n−1) = u2(n)
図１２は本フィルタの振幅特性を示し、図１３は本フィルタの位相特性を示す。
次に、ＣＰＵ６０１は、制御対象に対する制御量を求める。ＣＰＵ６０１は、図５に示すように、まず位置コントローラ部５０１の比例要素５０３でのPID制御では、
F(S)＝G(S)*E’(S)＝Kp＊E’(S)＋Ki＊E’(S)／S＋Kd＊S＊E’(S)
ただし、Kp：比例ゲイン、Ki：積分ゲイン、 Kd：微分ゲイン
G(S)＝F(S)／E’(S)＝Kp+Ki／S+Kd＊S ・・・(２)
ここで、(２)式を双一次変換（S=(2／T) ＊(1−Z-1)／(1＋Z-1) ）すると、次式を得る。
F(S)＝G(S)*E’(S)＝Kp＊E’(S)＋Ki＊E’(S)／S＋Kd＊S＊E’(S)
ただし、Kp：比例ゲイン、Ki：積分ゲイン、 Kd：微分ゲイン
G(S)＝F(S)／E’(S)＝Kp+Ki／S+Kd＊S ・・・(２)
ここで、(２)式を双一次変換（S=(2／T) ＊(1−Z-1)／(1＋Z-1) ）すると、次式を得る。
G(Z)＝（b0＋b1＊Z-1＋b2＊Z-2）／（1−a1＊Z-1−a2＊Z-2）・・・(３)
ただし、a1=0
a2=1
b0=Kp＋T＊Ki／2＋2＊Kd／T
b1=T＊Ki−4＊Kd／T
b2=−Kp＋T＊Ki／2＋2＊Kd／T
(３)式をブロック図として表すと、図１４に示すようになる。ここで、e’(n)、f(n)は、E’(S)、F(S)をそれぞれ離散データとして扱うことを示している。図１４において、中間ノードとしてそれぞれw(n)、w(n-1)、w(n-2)を定めると、差分方程式は次式（ＰＩＤ制御の一般式）のようになる。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
ただし、a1=0
a2=1
b0=Kp＋T＊Ki／2＋2＊Kd／T
b1=T＊Ki−4＊Kd／T
b2=−Kp＋T＊Ki／2＋2＊Kd／T
(３)式をブロック図として表すと、図１４に示すようになる。ここで、e’(n)、f(n)は、E’(S)、F(S)をそれぞれ離散データとして扱うことを示している。図１４において、中間ノードとしてそれぞれw(n)、w(n-1)、w(n-2)を定めると、差分方程式は次式（ＰＩＤ制御の一般式）のようになる。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
(n)：現在のサンプリング
(n-1)：１つ前のサンプリング
(n-2)：２つ前のサンプリング
w(n)＝a1 ＊w(n−1)＋a2＊w(n−2)＋e’(n) ・・・(４)
f(n)＝b0＊w(n)＋b1＊w(n−1)＋b2＊w(n−2)・・・(５)
今、位置コントローラ５０１の比例要素５０３での比例制御を考えると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図１４における各係数は以下のようになり、(４)、(５)式は(６)式のように簡略化される。
a1=0
a2=1
b0=Kp
b1=0
b2=−Kp
w(n)＝w(n−2)+e’(n)
f(n)＝Kp＊w(n)−Kp＊w(n−2)
→∴ f(n)＝Kp＊e’(n) ・・・(６)
また、F0(S)に対応する離散データ：f0(n)は、本実施形態の場合一定であり、
f0(n)＝6105[Hz]
である。よって、転写駆動モータ３０２に対して設定するパルス周波数は、最終的に以下の式により計算する。
(n-1)：１つ前のサンプリング
(n-2)：２つ前のサンプリング
w(n)＝a1 ＊w(n−1)＋a2＊w(n−2)＋e’(n) ・・・(４)
f(n)＝b0＊w(n)＋b1＊w(n−1)＋b2＊w(n−2)・・・(５)
今、位置コントローラ５０１の比例要素５０３での比例制御を考えると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図１４における各係数は以下のようになり、(４)、(５)式は(６)式のように簡略化される。
a1=0
a2=1
b0=Kp
b1=0
b2=−Kp
w(n)＝w(n−2)+e’(n)
f(n)＝Kp＊w(n)−Kp＊w(n−2)
→∴ f(n)＝Kp＊e’(n) ・・・(６)
また、F0(S)に対応する離散データ：f0(n)は、本実施形態の場合一定であり、
f0(n)＝6105[Hz]
である。よって、転写駆動モータ３０２に対して設定するパルス周波数は、最終的に以下の式により計算する。
F’（n）＝f(n)＋f0(n)＝Kp＊e’(n)＋6105[Hz]・・・(７)
図１５はエンコーダパルスカウンタ１の動作フローチャートを示す。
まず、検出ＩＯ部６０８は、エンコーダ３０１からのパルス入力が転写駆動モータ３０２のスルーアップ及びセトリング後の最初のパルス入力であるか否かを判定し（ステップ：ＳＴＥＰ１）、それが肯定の判定（ＹＥＳ）ならば、エンコーダパルスカウンタ1をゼロにクリアし（ＳＴＥＰ２）、制御周期カウンタをゼロにクリアし（ＳＴＥＰ３）、制御周期タイマによる割込みを許可し（ＳＴＥＰ４）、制御周期タイマをスタートし（ＳＴＥＰ５）、リターンする。また、検出ＩＯ部６０８は、ＳＴＥＰ１の判定が否定の判断(ＮＯ)であった場合には、エンコーダパルスカウンタ１をインクリメントし（ＳＴＥＰ６）、リターンする。
図１５はエンコーダパルスカウンタ１の動作フローチャートを示す。
まず、検出ＩＯ部６０８は、エンコーダ３０１からのパルス入力が転写駆動モータ３０２のスルーアップ及びセトリング後の最初のパルス入力であるか否かを判定し（ステップ：ＳＴＥＰ１）、それが肯定の判定（ＹＥＳ）ならば、エンコーダパルスカウンタ1をゼロにクリアし（ＳＴＥＰ２）、制御周期カウンタをゼロにクリアし（ＳＴＥＰ３）、制御周期タイマによる割込みを許可し（ＳＴＥＰ４）、制御周期タイマをスタートし（ＳＴＥＰ５）、リターンする。また、検出ＩＯ部６０８は、ＳＴＥＰ１の判定が否定の判断(ＮＯ)であった場合には、エンコーダパルスカウンタ１をインクリメントし（ＳＴＥＰ６）、リターンする。
図１６はエンコーダパルスカウンタ２の動作フローチャートを示す。
まず、検出ＩＯ部６０８は、エンコーダ３０１からのパルスが入力した時に、ベルトマークセンサ３０５の出力が高レベルＨから低レベルＬになったか否かを判定し（ＳＴＥＰ１）、ＹＥＳならばエンコーダパルスカウンタ２をゼロにクリアする（ＳＴＥＰ２）。又、検出ＩＯ部６０８は、ＳＴＥＰ１の判定でＮＯであった場合、エンコーダパルスカウンタ２をインクリメントし（ＳＴＥＰ３）、リターンする。
まず、検出ＩＯ部６０８は、エンコーダ３０１からのパルスが入力した時に、ベルトマークセンサ３０５の出力が高レベルＨから低レベルＬになったか否かを判定し（ＳＴＥＰ１）、ＹＥＳならばエンコーダパルスカウンタ２をゼロにクリアする（ＳＴＥＰ２）。又、検出ＩＯ部６０８は、ＳＴＥＰ１の判定でＮＯであった場合、エンコーダパルスカウンタ２をインクリメントし（ＳＴＥＰ３）、リターンする。
図１７は上記制御周期タイマによる割込み処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ６０１は、まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし（ＳＴＥＰ１）、次いでエンコーダパルスカウント値：ｎｅを取得する（ＳＴＥＰ２）。ＣＰＵ６０１は、更にエンコーダパルスカウント値：ｎｅによりテーブルデータを参照してΔθの値を取得し（ＳＴＥＰ３）、テーブル参照アドレスをインクリメントする（ＳＴＥＰ４）。ＣＰＵ６０１は、これらの値を用いて、上述のように位置偏差を求める演算を行い（ＳＴＥＰ５）、この演算で得られた位置偏差に対してフィルタ演算を上述のように行い（ＳＴＥＰ６）、フィルタ演算の結果をもとに制御量の演算（比例演算）を上述のように行い（ＳＴＥＰ７）、実際に転写駆動モータ３０２としてのステッピングモータの駆動パルスの周波数を変更し（ＳＴＥＰ８）、リターンする。
以上の制御によって、ベルト厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を、安価な手法で、且つ画像品位に応じて適切な処理で行うことが可能となる。ずなわち、ベルト６０の厚み変動によって発生する速度変動が安定化することで、図２６に示すようなベルト６０の速度変動が図２７に示すように安定化される。しかし、例えばエンコーダ３０１の膨張によりベルト６０の速度が図２８に示すように狙いの速度より一定して速くなると、画像上副走査倍率が大きくなり、画像が伸びる。これは後述する副走査倍率補正手段により補正される。
ＣＰＵ６０１は、まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし（ＳＴＥＰ１）、次いでエンコーダパルスカウント値：ｎｅを取得する（ＳＴＥＰ２）。ＣＰＵ６０１は、更にエンコーダパルスカウント値：ｎｅによりテーブルデータを参照してΔθの値を取得し（ＳＴＥＰ３）、テーブル参照アドレスをインクリメントする（ＳＴＥＰ４）。ＣＰＵ６０１は、これらの値を用いて、上述のように位置偏差を求める演算を行い（ＳＴＥＰ５）、この演算で得られた位置偏差に対してフィルタ演算を上述のように行い（ＳＴＥＰ６）、フィルタ演算の結果をもとに制御量の演算（比例演算）を上述のように行い（ＳＴＥＰ７）、実際に転写駆動モータ３０２としてのステッピングモータの駆動パルスの周波数を変更し（ＳＴＥＰ８）、リターンする。
以上の制御によって、ベルト厚みによって発生する速度変動を安定化する制御を、安価な手法で、且つ画像品位に応じて適切な処理で行うことが可能となる。ずなわち、ベルト６０の厚み変動によって発生する速度変動が安定化することで、図２６に示すようなベルト６０の速度変動が図２７に示すように安定化される。しかし、例えばエンコーダ３０１の膨張によりベルト６０の速度が図２８に示すように狙いの速度より一定して速くなると、画像上副走査倍率が大きくなり、画像が伸びる。これは後述する副走査倍率補正手段により補正される。
次に、本実施形態においてベルト６０の搬送速度の絶対速度変化によって生じる副走査倍率誤差について説明する。前述の（１）式より、ベルト６０の搬送速度Ｖは、通常、駆動ローラ６３の半径Ｒとベルト６０の厚さB、駆動ローラ６３の角速度ωによって決定される。そして、駆動ローラ６３の半径Ｒが使用環境によって熱膨張ないし熱収縮をすると、ベルト６０の搬送速度Ｖが変化してしまう。
しかし、従動軸フィードバック制御を行った際には、駆動ローラ６３の半径Ｒの伸縮はベルト６０の搬送速度Ｖに寄与せず、エンコーダ３０１が取り付けられている右下ローラ６６の伸縮によってベルト搬送速度Ｖが変化する。これは、前述したように従動軸フィードバックでは図２4に示した制御目標値（エンコーダの目標角変位量）に追従するように駆動ローラ６３の駆動パルスを制御するので、駆動ローラ６３が伸縮した際にはベルト６０の搬送速度Ｖがフィードバック制御によって補正されてしまうからである。ところが、エンコーダ３０１が取り付けられている右下ローラ６６自体が伸縮した際には、ベルト従動実効半径が増減することによって従動軸の回転角速度変化の誤検知と同様の現象が生じ、右下ローラ６６が膨張した際にはベルト搬送速度が狙いの速度よりも速くなり、右下ローラ６６が収縮した際にはベルト搬送速度が狙いの速度よりも遅くなってしまう。
また、このベルト搬送速度の変動は右下ローラ６６径の伸縮による速度変化であるので、ベルト６０の厚みによる速度変動のような周期的なものではなく、常に一定に速くなったり遅くなったりする為に、実画像上では副走査倍率誤差として現れてくる。本実施形態において、上記のように、右下ローラ６６の外径が環境によって熱膨張及び熱収縮をした際に生じる副走査倍率誤差を新たな部品を追加することなく短時間に補正する副走査倍率補正手段について説明する。
図２９は、副走査倍率誤差補正を行う副走査倍率補正手段を有する駆動制御装置を示す。副走査倍率補正手段は、目標値、演算部５０６、５０８、比例要素(ゲインKｑ)５０７から構成される。駆動制御装置の副走査倍率補正手段以外の構成は図５と同様である為に詳細な説明を省略する。
図２９は、副走査倍率誤差補正を行う副走査倍率補正手段を有する駆動制御装置を示す。副走査倍率補正手段は、目標値、演算部５０６、５０８、比例要素(ゲインKｑ)５０７から構成される。駆動制御装置の副走査倍率補正手段以外の構成は図５と同様である為に詳細な説明を省略する。
図２９において、目標値とは、ベルト搬送速度に関する情報のことである。この目標値はベルトマーク３０４に対するセンサ３０５の出力信号から得ている。例えばベルト６０の周長が815mmで、ベルト６０の駆動速度が125mm/sであった場合のベルトマーク３０４に対するセンサ３０５の出力信号のタイミングは
815（mm） ／ 125（mm/s）＝6.52(s)
となる。副走査倍率補正手段では、このセンサ３０５の出力信号のタイミングを目標値としている。
815（mm） ／ 125（mm/s）＝6.52(s)
となる。副走査倍率補正手段では、このセンサ３０５の出力信号のタイミングを目標値としている。
例えば、右下ローラ６６の直径が熱膨張して0.1%直径が太くなった場合にはベルト搬送速度も0.1%速くなる為、目標値は
125(mm/s) × （100.1/100） ＝ 125.125(mm/s)
となる。この時、副走査倍率も0.1%大きくなり、また、ベルトマーク３０４に対するセンサ３０５の出力信号のタイミングは
815(mm) ／ 125.125(mm/s) ＝6.51(s)
となる。
125(mm/s) × （100.1/100） ＝ 125.125(mm/s)
となる。この時、副走査倍率も0.1%大きくなり、また、ベルトマーク３０４に対するセンサ３０５の出力信号のタイミングは
815(mm) ／ 125.125(mm/s) ＝6.51(s)
となる。
演算部５０６は、センサ３０５の出力信号と上記目標値とを比較してセンサ３０５の出力信号の目標値6.52(s)からのタイミングのずれ0.01(s)を算出し、その算出結果に比例要素５０７でゲインKｑをかけて演算部５０８にて演算部５０４の出力から比例要素５０７の出力を減算してパルス出力器５０５（ドライバ６０７）への駆動パルス数Y(n)を決定することで副走査倍率誤差を補正する。
通常、ベルト搬送速度の絶対速度を正確に検出するにはベルト数周分の情報が必要であり、その間印刷（画像形成）を中断するか、その間の画像は副走査倍率がずれたままの状態で出力してしまうが、ベルト６０の厚みに起因する速度変動を安定化した上で副走査倍率補正を行えばベルト1周の時間で副走査倍率誤差を補正することが可能である。
このように、本実施形態１によれば、環境によってエンコーダ３０１が取り付けられた従動ローラ６６の外径が変化した際に生じる副走査倍率誤差を補正することができ、常にその補正を良好な状態に保つことができる。
このように、本実施形態１によれば、環境によってエンコーダ３０１が取り付けられた従動ローラ６６の外径が変化した際に生じる副走査倍率誤差を補正することができ、常にその補正を良好な状態に保つことができる。
本発明の実施形態２では、上記実施形態（以下実施形態１という）において、マーク３０４をベルト６０上に等間隔で設けた複数のマークとしている。この複数のマークはセンサ６０５で検知され、センサ３０５の出力信号が演算部５０６に入力される。これによって、センサ３０５の出力信号の目標値からのタイミングのずれを検知するまでに必要となる時間をさらに短縮することが可能である。
本発明の実施形態３では、上記実施形態１において、演算部５０６に入力する目標値を駆動モータ３０２の駆動パルスとしている。所定の単位時間当りの駆動パルスを目標値とし、センサ３０５の出力信号の目標値からのずれを演算部５０６にて算出し、その算出結果に比例要素５０７でゲインKｑをかけて演算部５０８にて演算部５０４の出力から比例要素５０７の出力を減算することで、副走査倍率補正を行った駆動パルスY(n)を決定する。
上記各実施形態においては、目標値とするベルト搬送速度に関する情報は通常工場出荷時に算出されて不揮発性メモリに格納され、副走査倍率誤差補正時にその不揮発性メモリ内の上記情報から目標値を生成して演算部５０６に入力する。
本発明の実施形態４では、上記各実施形態において、上記副走査倍率誤差の補正を通紙中（転写紙の搬送中）に行うと画像の途中で右下ローラ６６の伸縮が生じる為、上記副走査倍率補正手段が副走査倍率誤差の補正を通紙中には行わない。
本発明の実施形態４では、上記各実施形態において、上記副走査倍率誤差の補正を通紙中（転写紙の搬送中）に行うと画像の途中で右下ローラ６６の伸縮が生じる為、上記副走査倍率補正手段が副走査倍率誤差の補正を通紙中には行わない。
本発明の実施形態５は、上記各実施形態において、上記副走査倍率補正手段が副走査倍率誤差の補正を通紙（転写紙の搬送）動作直前に行うようにしたものであり、副走査倍率を良好な状態に保つことが可能となる。
本発明の実施形態６では、上記実施形態１〜３において、印刷中に機内温度（本実施形態６の内部温度）が上昇して右下ローラ６６の径が膨張し、ベルト６０の搬送速度が速くなることから、図示しない画像形成枚数計数手段は通紙枚数をカウントすることで画像形成枚数を計数し、その計数した枚数を予め設定された基準枚数と比較手段で比較してその計数した枚数が予め設定された基準枚数を超えると、上記副走査倍率補正手段が副走査倍率補正を行う。これによって、機内温度の上昇に伴う副走査倍率誤差補正を行うことが可能となる。また、通紙中に副走査倍率補正を行うと上述のように画像の伸縮が生じてしまう為、上記副走査倍率補正中の通紙は行わず、転写紙の搬送間隔を広げている。
本発明の実施形態６では、上記実施形態１〜３において、印刷中に機内温度（本実施形態６の内部温度）が上昇して右下ローラ６６の径が膨張し、ベルト６０の搬送速度が速くなることから、図示しない画像形成枚数計数手段は通紙枚数をカウントすることで画像形成枚数を計数し、その計数した枚数を予め設定された基準枚数と比較手段で比較してその計数した枚数が予め設定された基準枚数を超えると、上記副走査倍率補正手段が副走査倍率補正を行う。これによって、機内温度の上昇に伴う副走査倍率誤差補正を行うことが可能となる。また、通紙中に副走査倍率補正を行うと上述のように画像の伸縮が生じてしまう為、上記副走査倍率補正中の通紙は行わず、転写紙の搬送間隔を広げている。
本発明の実施形態７では、上記実施形態１〜３において、大量印刷中に機内温度が上昇して右下ローラ６６の径が膨張し、ベルト６０の搬送速度が速くなることから、右下ローラ６６の温度を温度センサにて常時計測してモニタリングし、この温度センサの出力値を予め設定された温度と比較手段で比較して温度センサの出力値が予め設定された温度を越えた際には上記副走査倍率補正手段が副走査倍率補正を行うものであり、大量印刷中に副走査倍率が変化することなく印刷が可能となる。また、上記実施形態６と同様に通紙の際に上記副走査倍率補正手段が副走査倍率補正を行う場合には転写紙の搬送間隔を副走査倍率補正時間以上にあけている。
以上の各実施形態においては、転写搬送ベルト６０上に感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが複数並べて配設されるタンデム式のプリンタであって転写ユニット６を有するプリンタに本発明を適用したが、本発明が適用可能な画像形成装置及び駆動制御装置は上記実施形態の構成に限るものではない。複数のローラに張架された無端状ベルトをその複数のローラのうちの少なくとも１以上のローラで回転駆動する駆動制御装置を有するプリンタや複写機、ファクシミリ等と、その駆動制御装置に本発明を適用することが可能である。
又、上記実施形態では、転写搬送ベルト６０で転写紙を搬送し、転写紙上で感光体ドラム１１１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上の各色のトナーを転写する直接転写方式に適用したが、転写ベルト６０上に４色のトナーを重ね合わせて転写して４色重ね合わせ像を形成した後にこれを転写紙に転写する中間転写方式にも本発明を適用することが可能である。また、上記実施形態では、露光光源としてはレーザ光源としているが、本発明はこれに限ったものではなく、露光光源は例えばＬＥＤアレイ等でも良い。
２ 書込みユニット
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体ドラム
１２ 帯電ローラ
１３ 現像ユニット
６３ 駆動ローラ
６０ 転写搬送ベルト
６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋ 転写器
６５ テンションローラ
６６ 従動ローラ
３０１ エンコーダ
３０２ 転写搬送モータ
３０５ マークセンサ
５０１ 制御コントローラ部
５０６，５０８ 演算部
５０７ 比例要素
６０１ ＣＰＵ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体ドラム
１２ 帯電ローラ
１３ 現像ユニット
６３ 駆動ローラ
６０ 転写搬送ベルト
６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋ 転写器
６５ テンションローラ
６６ 従動ローラ
３０１ エンコーダ
３０２ 転写搬送モータ
３０５ マークセンサ
５０１ 制御コントローラ部
５０６，５０８ 演算部
５０７ 比例要素
６０１ ＣＰＵ
Claims (15)
- 記録部材を搬送して該記録部材上に画像を転写させ、又は画像が転写される無端状ベルトと、このベルトを駆動する駆動ローラと、この駆動ローラを駆動する駆動モータと、この駆動モータを駆動する駆動手段と、前記ベルトに従動する複数の従動ローラとを有する転写搬送装置における前記複数の従動ローラのうちの一つに取り付けられたエンコーダを有し、単位時間当たりの前記エンコーダの角変位量が一定となるように制御目標値を設定し、前記エンコーダの角変位量が前記制御目標値と同一となるように前記駆動手段を制御することで前記ベルトの速度制御を行う駆動制御装置であって、
前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、
前記駆動モータを一定速度で駆動した場合の前記マーク検出手段及び前記エンコーダの出力信号から事前に求めておいた、前記ベルトの厚さ変動に対応した、前記エンコーダの角変位誤差の前記マークを基準位置とする位相と振幅を求める第１の手段と、
前記第１の手段で求めた位相と振幅の値を格納する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに格納された位相と振幅の値を元に、関数もしくは近似式を用いて、前記ベルトの前記マークからの距離に応じて、前記角変位誤差を補正するためのデータを算出する第２の手段と、
前記第２の手段で算出されたデータを格納する揮発性メモリとを有し、
前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている前記データを参照し、該データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御することで、前記ベルトの厚みによる速度変動を安定化する駆動制御装置において、
前記マーク検出手段の出力信号を目標値と比較して前記マーク検出手段の出力信号の前記目標値からのタイミングのずれを算出し、算出したタイミングのずれに応じて前記駆動モータの駆動量を制御することで、前記記録部材上の画像又は前記ベルトに転写された画像の副走査方向倍率の誤差である副走査方向倍率誤差を補正する副走査方向倍率誤差補正手段を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 - 記録部材を搬送して該記録部材上に画像を転写させ、又は画像が転写される無端状ベルトと、このベルトを駆動する駆動ローラと、この駆動ローラを駆動する駆動モータと、この駆動モータを駆動する駆動手段と、前記ベルトに従動する複数の従動ローラとを有する転写搬送装置における前記複数の従動ローラのうちの一つに取り付けられたエンコーダを有し、単位時間当たりの前記エンコーダの角変位量が一定となるように制御目標値を設定し、前記エンコーダの角変位量が前記制御目標値と同一となるように前記駆動手段を制御することで前記ベルトの速度制御を行う駆動制御装置を備えた画像形成装置であって、
前記駆動制御装置は、
前記ベルトの基準位置となるマークを検出するマーク検出手段と、
前記駆動モータを一定速度で駆動した場合の前記マーク検出手段及び前記エンコーダの出力信号から事前に求めておいた、前記ベルトの厚さ変動に対応した、前記エンコーダの角変位誤差の前記マークを基準位置とする位相と振幅を求める第１の手段と、
前記第１の手段で求めた位相と振幅の値を格納する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに格納された位相と振幅の値を元に、関数もしくは近似式を用いて、前記ベルトの前記マークからの距離に応じて、前記角変位誤差を補正するためのデータを算出する第２の手段と、
前記第２の手段で算出されたデータを格納する揮発性メモリとを有し、
前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されている前記データを参照し、該データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御することで、前記ベルトの厚みによる速度変動を安定化する画像形成装置において、
前記マーク検出手段の出力信号を目標値と比較して前記マーク検出手段の出力信号の前記目標値からのタイミングのずれを算出し、算出したタイミングのずれに応じて前記駆動モータの駆動量を制御することで、前記記録部材上の画像又は前記ベルトに転写された画像の副走査方向倍率の誤差である副走査方向倍率誤差を補正する副走査方向倍率誤差補正手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項２記載の画像形成装置において、前記マーク検出手段の出力信号を目標値と比較する代りに、前記駆動モータの駆動パルスを目標値と比較することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項記載２の画像形成装置において、前記マークを複数有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記副走査方向倍率誤差を補正するタイミングは前記記録部材の搬送中以外であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記副走査方向倍率誤差を補正するタイミングは前記記録部材の搬送動作直前であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、画像形成中に、画像形成枚数をカウントする画像形成枚数カウント手段と、前記画像形成枚数カウント手段のカウントした画像形成枚数が予め設定された基準枚数を超えると、前記記録部材を記録部材供給手段から前記転写搬送装置へ送り出す記録部材間隔を前記記録部材間隔よりも所定量長い記録部材間隔に変更し、該変更された記録部材間隔の各記録部材の間で前記副走査方向倍率誤差を補正することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記エンコーダが取り付けられた従動ローラの温度を計測する計測手段を有し、この計測手段で計測された温度が予め設定された基準温度を超えると、前記記録部材を記録部材供給手段から前記転写搬送装置へ送り出す記録部材間隔を前記記録部材間隔よりも所定量長い記録部材間隔に変更し、該変更された記録部材間隔の各記録部材の間で前記副走査方向倍率の誤差を補正することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納されている位相と振幅の値を前記揮発性メモリに展開するタイミングは、前記駆動制御装置の電源オン時もしくは前記ベルトの駆動開始時であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜９のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納されている位相と振幅の値から、正弦波関数もしくは近似式を用いて、前記ベルトの前記マークからの位置に応じた、前記角変位誤差を補正するためのデータを演算することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜１０のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納されている位相と振幅の値から前記ベルト上の前記マークからの距離に応じて、前記角変位誤差を補正するためのデータを算出して前記揮発性メモリに格納する時に、データを間引いて格納することで前記揮発性メモリのメモリ容量を削減することを特徴とする駆動制御装置。
- 請求項２〜１１のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ベルトを駆動する時に、前記揮発性メモリに格納されているデータを参照し、該データを前記制御目標値に加算して前記駆動手段を駆動制御する時に、制御開始時は前記データをゼロから開始することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜１２のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記不揮発性メモリに格納する位相と振幅の値は、操作パネルから入力することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜１３のいずれか１つに記載の画像形成装置であって、４連タンデム方式であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２〜１４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ベルトは、中間転写ベルトもしくは直接転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
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