JP4597697B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、無端状のベルト上又はそのベルトが担持搬送する記録材上に複数の画像を互いに重なり合うように形成して重ね画像を形成する画像形成装置に関するものである。

従来、感光体ベルト、中間転写ベルト、紙搬送ベルト等の無端状のベルトを用いる画像形成装置がある。このような画像形成装置においては、そのベルトの速度変動による画質劣化を抑制するための手段が必須である。特に、画像形成スピードに優れかつ小型化に適した直接転写方式のタンデム型画像形成装置では、記録材である記録用紙を担持搬送する搬送ベルト（記録材搬送部材）の速度変動よる画質劣化を抑制する手段が重要となる。この画像形成装置では、搬送ベルトを用いて記録用紙を搬送し、その搬送方向に沿って配置された互いに異なる単色の画像を形成する複数の画像形成ユニット（画像形成手段）を順次通過させる。これにより、記録用紙上に各単色画像を重ね合わせてカラー画像を得る。

ここで、電子写真方式による直接転写方式のタンデム型画像形成装置の一例について、図１７を用いて具体的に説明する。
この画像形成装置では、例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒の各単色画像を形成する画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが記録用紙の搬送方向に沿って順次配置されている。そして、図示しないレーザ露光ユニットにより各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの表面に形成された静電潜像が各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋで現像されることにより各色トナー像が形成される。各色トナー像は、静電力により搬送ベルト２１０に担持搬送される図示しない記録用紙上に順次重ね合わられて転写される。その後、定着装置２５によってトナーが溶融圧着されることにより、各色トナー像が互いに重なり合った重ね画像（カラー画像）が記録用紙上に形成される。搬送ベルト２１０は、互いに平行に配置された駆動ローラ２１５及び従動ローラ２１４に適当なテンションで掛け渡される。駆動ローラ２１５は、図示しない駆動モータによって所定の回転速度で回転駆動され、それに伴い搬送ベルト２１０も所定の速度で無端移動する。記録用紙は給紙機構によって所定のタイミングで搬送ベルト２１０の画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ側に供給され、搬送ベルト２１０の移動速度と同一速度で移動して搬送されることにより、各画像形成ユニットを順次通過する。

このような画像形成装置では、記録用紙の移動速度、つまり搬送ベルト２１０の移動速度が一定速度に維持されないと、色ずれが発生する。この色ずれは、記録用紙上で重ね合わせられる各単色画像の転写位置が相対的にずれることによって発生する。このような色ずれが発生すると、例えば、複数色の画像が重なって形成された細線画像がにじんで見えたり、複数色の画像が重なって形成された背景画像中に形成される黒の文字画像の輪郭周辺に白抜けが発生したりする。
なお、図１８に示すように、各画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの表面に形成された各単色画像を、一旦中間転写ベルト１０上に順次重なり合うように転写した後、これを記録用紙上に一括転写する中間転写方式を採用したタンデム型画像形成装置もある。この装置においても、中間転写ベルト１０の移動速度が一定速度に維持されないと、同様に色ずれが発生する。

また、上述したタンデム型の画像形成装置に限らず、記録材を搬送する記録材搬送部材や、その記録材に転写される画像を担持する感光体や中間転写体等の像担持体として、ベルトを用いた画像形成装置においては、そのベルトの無端移動速度が一定速度に維持されないとバンディングが発生する。このバンディングは、画像転写中にベルト移動速度が速くなったり遅くなったりすることにより発生する画像濃度ムラである。すなわち、ベルト移動速度が相対的に速い時に転写された画像部分は本来の形状よりもベルト周方向に引き延ばされた形状となり、逆に、ベルト移動速度が相対的に遅い時に転写された画像部分は本来の形状よりもベルト周向に縮小された形状となる。これにより、引き延ばされた画像部分は濃度が薄くなり、縮小された画像部分は濃度が濃くなる。その結果、ベルト周方向に画像濃度ムラが発生し、バンディングが生じる。このバンディングは、淡い単色画像を形成する場合には人間の目に顕著に感じ取られる。

以上のように感光体ベルト、中間転写ベルト、搬送ベルト等の無端状のベルトを一定の移動速度で移動させる高精度な駆動制御が要求される。このベルトの高精度な駆動制御を実現するために、従来、ベルトを駆動する駆動ローラの回転速度を一定にするように駆動ローラの回転を制御する駆動制御方法が知られている。この駆動制御方法は、駆動源であるモータの回転角速度や、モータで発生する回転駆動力を駆動ローラに伝達させるギヤの回転角速度を一定に保持することにより、駆動ローラの回転速度を一定にする駆動制御方法である。しかしながら、単層ベルトの場合、ベルト周方向におけるベルト厚みムラがある。このベルト厚みムラは、例えば、円筒金型を用いて遠心焼成方式で作成されたベルトにみられるベルト周方向にわたる肉厚の偏りによって生じる。このようなベルト厚みムラがベルトに存在すると、ベルトを駆動する駆動ローラ上にベルト厚の厚い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が速くなり、反対にベルト厚の薄い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が遅くなる。そのため、ベルト移動速度に変動が生じる。以下、その理由について、具体的に説明する。

図４は、図１に示したような画像形成装置に用いられる単層構造のベルトの周方向におけるベルト厚みムラ（ベルト厚み偏差分布）の一例を示すグラフである。このグラフの横軸は、ベルト１周分の長さ（ベルト周長）を２π［ｒａｄ］の角度に置き換えたものである。縦軸は、ベルト周方向におけるベルト平均厚み（１００μｍ）を基準（基準値０）としたベルト厚みの偏差値である。
図５は、駆動ローラに巻き付いたベルト部分を、その駆動ローラの軸方向から見たときの拡大図である。ベルト１０は、ベルト断面の外周側が伸び、内周側が圧縮されて駆動ローラ１４に巻き付いている。
ベルト１０の移動速度を決定するベルトピッチ線は、ベルト材質が均一の単層ベルトで、ベルト断面の外周側と内周側との伸縮度がほぼ一致する場合、そのベルト厚み方向の中央部となる。多層構造のベルトなどにおいては、硬質な層と軟質な層との間で互いに伸縮性が異なる結果、ベルト厚み方向の中央からズレた位置となる。このローラ表面からベルトピッチ線までの距離(以下、「ＰＬＤ（Pitch Line Distance）」という。)は、下記の数１に示す式で表すことができる。

ここで、ＰＬＤ_aveとは、ベルト１周にわたるＰＬＤの平均値で、平均厚み１００μｍの単層ベルトの場合、ＰＬＤ_aveは５０μｍとなる。また、「Ｂ_ta」は、ベルト１周にわたるＰＬＤの変動振幅である。ここでの「θ_b」とは、ベルト周上の基準となる地点からの位置（ベルト１周を２πとしたときの位相）を示し、「α」は初期位相を示す。ＰＬＤの変動成分（上記数１に示す式の第２項）は、図４に示したベルト厚み偏差値と高い相関を持ち、ベルト１周を周期とする周期関数である。このＰＬＤが変化すると、駆動ローラ１４の回転角速度（回転角）に対するローラに従い搬送されるベルト搬送速度（搬送量）、また、ベルトの搬送速度（搬送量）に対するベルトに従い回転するローラの回転角速度（回転角）が変化することになる。

ベルト移動速度Ｖ_bと駆動ローラ１４の回転角速度ω_dとの関係は、下記の数２に示す式で表される。この式中の「ｒ_d」は、駆動ローラ１４の半径である。また、ＰＬＤの変動がベルト移動速度（移動量）とローラ回転角速度（回転角変位）との関係に影響する度合いは、駆動ローラ１４に対するベルトの接触状態や巻付き量によって変化する場合がある。この影響度をＰＬＤ変動実効係数κで表す。以下、本明細書において、下記の数２に示す式中｛｝を実効半径といい、その定常部分 ｒ_d＋ＰＬＤ_ave を実効半径Ｒとする。また、上記数２に示す式中｛｝中の変動成分をＰＬＤ変動という。

上記数２に示した式から、ＰＬＤ変動が存在することにより、ベルト移動速度Ｖ_bと駆動ローラ１４の回転角速度ω_dとの関係が変化することが分かる。すなわち、駆動ローラ１４が一定の回転角速度（ω_d＝一定）で回転していても、ベルト１０の移動速度Ｖ_bはＰＬＤ変動により変化する。ここで、単層ベルトの場合、ベルト平均厚みよりも厚いベルト部分が駆動ローラ１４に巻き付いている時には、ベルト１０の厚み偏差と相関の高いＰＬＤ変動が正の値である時すなわち実効半径が増加する。そのため、その駆動ローラ１４が一定の回転角速度（ω_d＝一定）で回転していても、ベルト移動速度Ｖ_bは増加する。逆に、ベルト平均厚みよりも薄いベルト部分が駆動ローラ１４に巻き付いている時には、ＰＬＤ変動が負の値である時すなわち実効半径が減少する。そのため、その駆動ローラ１４が一定の回転角速度（ω_d＝一定）で回転していても、ベルト移動速度Ｖ_bは減少する。したがって、駆動ローラ１４の回転角速度ω_dを一定にしても、ＰＬＤ変動によりベルト１０の移動速度は一定にならない。そのため、駆動ローラ１４の回転角速度ω_dだけからベルト１０の駆動を制御しようとしても、ベルト１０を所望の移動速度で駆動させることはできない。

また、ベルト移動速度Ｖ_bと従動ローラの回転角速度との関係も、上述したベルト移動速度Ｖ_bと駆動ローラ１４の回転角速度ω_dとの関係と同様である。すなわち、従動ローラの回転角速度を回転型エンコーダ等により検出し、その検出した回転角速度からベルト移動速度Ｖ_bを求める場合も、上記数２に示す式と同様の式を用いることができる。よって、ベルト平均厚みよりも厚いベルト部分が従動ローラに巻き付いている時には、ベルト１０のＰＬＤ変動が正の値である時すなわち上記駆動ローラ１４の場合と同様に、ローラ実効半径が増加する。そのため、ベルト１０が一定の移動速度（Ｖ_b＝一定）で移動していても、従動ローラの回転角速度は減少する。逆に、ベルト平均厚みよりも薄いベルト部分が従動ローラに巻き付いている時には、ＰＬＤ変動が負の値である時すなわちローラ実効半径が減少する。そのため、ベルト１０が一定の移動速度で移動していても、従動ローラの回転角速度は増加する。したがって、ベルト１０の移動速度が一定であっても、ＰＬＤ変動により従動ローラの回転角速度は一定とならない。そのため、従動ローラの回転角速度だけからベルト１０の駆動を制御しようとしても、ベルト１０を所望の移動速度で駆動させることはできない。

このようなベルトのＰＬＤ変動によるベルト速度変動を考慮した画像形成装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。ただし、この特許文献１に記載の画像形成装置は、ベルトのＰＬＤ変動ではなくベルト厚みムラを考慮したものである。具体的には、ベルト体を装置本体へ組込む前に、製造工程で予めベルト全周における厚みプロファイル（ベルト厚みムラ）を測定するとともに、その厚みプロファイルデータをデータ記憶手段に記憶する。そして、その全周の厚みプロファイルデータと実際のベルト厚みムラとの位相を合わせるための基準位置となる基準マークをベルト上に設け、これを基準にして、ベルト速度変動による転写位置ずれが生じないように露光開始タイミングを変える。なお、ベルトのＰＬＤ変動とベルト厚みムラとの関係は、必ずしも一定ではない。詳しくは、複数層のベルトの場合、各層の伸縮性の違いや厚みムラなどによって、ベルトのＰＬＤ変動とベルト厚みムラとの関係が一定にならない。そして、ベルトの速度変動は、ベルト厚みムラではなくベルトのＰＬＤ変動に起因して発生するものであるので、ベルト厚みムラに基づいて露光開始タイミングを変えても、ベルトの速度変動による転写位置ずれを高精度に抑制することはできない。
また、特許文献２に記載の画像形成装置は、複数の画像ステーションにより中間転写ベルト上にレジストパターンをそれぞれ形成し、これらのレジストパターンを検出して中間転写ベルト上の各レジストパターンの位置ずれ情報を取得する。そして、その位置ずれ情報から位置ずれ量の平均値を算出する。これにより、複数の画像ステーションでそれぞれ形成されたトナー画像間の位置ずれの平均値が最小になるように、各画像ステーションに対する露光手段の画像形成タイミングを調整する。
また、特許文献３に記載の画像形成装置は、記録用紙の搬送ベルトに従動回転する速度検出ローラにより搬送ベルトの速度を検出し、速度検出ローラの偏心による検出誤差を補正した新しい搬送ベルトの速度データを得る。そして、その新しい搬送ベルトの速度データに基づいて記録用紙への書き込みタイミングを調整している。

しかし、上記特許文献１に記載された画像形成装置においては、ベルト製造段階においてベルト厚みムラを計測する計測工程が必要となり、またその計測工程において高精度なベルト厚み計測器が必要となる。そのため、製造コストが大幅に増大してしまうという不具合がある。また、ベルトを新しいものに交換する際には、その新しいベルト固有の厚みプロファイルデータを装置へ入力する作業が必要となるという不具合もある。
また、上記特許文献２に記載された画像形成装置においては、ベルト移動速度の変動を検出するのに、少なくともベルト１周分の検出用パターンをベルト上に形成する必要がある。そのため、この検出用パターンの形成のために多くのトナーを消費してしまうという不具合がある。特に、ベルト移動速度の変動をより高い精度で検出するために、ベルト複数周分のベルト移動速度の変動情報の平均値をベルト移動速度の変動として把握する場合には、ベルト複数周分の検出用パターンを形成する必要があり、トナー消費の不具合はより深刻なものとなる。
また、上記特許文献３に記載された画像形成装置においては、ベルト移動速度の変動を検出するために、ベルトを支持するローラとは別に、速度検出ローラをベルト直線部に設置している。そのため、部品数の増加に伴う、コストの増大、装置の大型化という不具合がある。

一方、特許文献４には、上述したような不具合を生じさせずに、ベルト移動速度の変動を認識し得る方法が記載されている。この方法では、ベルトを掛け渡している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厚みムラによるベルトの速度変動を認識する。詳しく説明すると、駆動ローラを一定の回転角速度で駆動した場合、その駆動ローラにベルトの厚い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が速くなり、ベルトの薄い部分が巻き付いているときにはベルト移動速度が遅くなる。一方、従動ローラにおいては、ベルト移動速度が一定の場合でも、ベルトの厚い部分が巻き付いているときには従動ローラの回転角速度は遅くなり、ベルトの薄い部分が巻き付いているときには従動ローラの回転角速度は速くなる。これらの関係から、従動ローラの回転角変位又は回転角速度を検出することで、ベルト厚みムラによるベルトの速度変動を認識することが可能である。この方法によれば、ベルト製造段階においてベルト厚みムラを計測する計測工程が必要なくなり、検出用パターンをベルト上に形成する必要もなく、かつ、別途に速度検出ローラを設ける必要もない。

特開２０００−３５６８７５号公報 特開２００２−９１１１８号公報 第２８２０４３３号公報 特開２００４−１２３３８３号公報

ところが、上記特許文献４に記載の方法においては、従動ローラの回転角変位又は回転角速度の検出結果からベルトの周方向における周期的な厚みムラに対応した交流成分を精度よく抽出するためには、駆動ローラを一定の角速度で駆動させるテスト駆動を行う必要がある。これは、次の理由による。すなわち、上記のような厚みムラに対応した交流成分を従動ローラの回転角変位又は回転角速度から抽出する場合、駆動ローラの回転角変位又は回転角速度の変動成分が抽出されないように、駆動ローラを一定の回転角速度で駆動させる必要がある。一方で、画像形成時においては、上記厚みムラによるベルト移動速度の変動を抑制してベルト移動速度が一定になるように、駆動ローラの回転角変位又は回転角速度を変化させる駆動制御を行う。そのため、上記特許文献４に記載の方法により、従動ローラの回転角変位又は回転角速度の検出結果から上記交流成分を精度よく抽出するためには、画像形成中とは別に、駆動ローラを一定の回転角速度で駆動させるテスト駆動を行う必要がある。この結果、上記特許文献４に記載の方法では、テスト駆動中は画像形成を行うことができず、テスト駆動が終わるまでユーザーを待たせる必要が生じるという問題があった。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上記特許文献１、２、３に記載の画像形成装置における上述した不具合を解消しつつ、上記特許文献４に記載の方法で発生していた問題を解消し得る画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、駆動支持回転体及び従動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状のベルトと、駆動源からの回転駆動力により該ベルトが無端移動するように該ベルトを駆動する駆動手段と、複数色のインクをそれぞれ吐出する吐出口を備えた各ヘッド部から該ベルトが担持搬送する記録材上に各色インクを吐出することにより、各色インクによる複数の画像が互いに重なり合った重ね画像を該記録材上に形成する画像形成手段とを有する画像形成装置において、記憶手段と、上記駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第１ロータリーエンコーダ、及び、上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第２ロータリーエンコーダからなる検出手段と、上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の差分データから、上記ベルトの速度変動に対応した周波数を有する該回転角変位又は該回転角速度の交流成分を抽出する抽出手段と、該ベルト速度変動の少なくとも一周期分に相当する該抽出手段が抽出した交流成分の振幅及び位相のデータを上記記憶手段に記憶するデータ処理手段と、該記憶手段に記憶されている振幅及び位相のデータに基づいて、上記記録材上での上記複数の画像間の位置ずれが小さくなるような、各ヘッド部からの吐出タイミングの設定情報を決定する設定情報決定手段とを有し、上記画像形成手段は、該設定情報決定手段が決定した各設定情報に従って、上記記録材上に上記複数の画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記ベルト上に設けられた基準マークと、該ベルトの無端移動に伴って移動する該基準マークの移動経路と対向する位置に固定配置され、該基準マークを検知する基準マーク検知手段とを有し、上記データ処理手段は、上記駆動源からの回転駆動力により該ベルトを駆動したときの該基準マーク検知手段の検知結果を基準にした上記振幅及び上記位相のデータを上記記憶手段に記憶し、上記画像形成手段は、該基準マーク検知手段の検知結果を基準に、上記各設定情報に従って画像形成を行うことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記抽出手段は、上記差分データから、上記ベルトの一周期と同じ周期をもつ上記交流成分の基本波成分とその高調波成分とをそれぞれ抽出し、上記設定情報決定手段は、上記記憶手段に記憶された該交流成分の基本波成分及びその高調波成分の振幅及び位相に基づいて上記各設定情報を決定することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記高調波成分は、上記基本波成分の１０倍未満の高調波成分であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記設定情報決定手段は、上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体のうちの一方の支持回転体の半径と、該一方の支持回転体表面からこれに接触している上記ベルトの接触部分の移動速度の基準となるピッチ線までの距離との和、他方の支持回転体の半径と、該他方の支持回転体表面からこれに接触している該ベルトの接触部分の移動速度の基準となるピッチ線までの距離との和、及び、該一方の支持回転体に接触している該ベルトの接触部分の中央から該他方の支持回転体に接触している該ベルトの接触部分の中央までの該ベルトの移動時間を考慮して、上記記憶手段に記憶されている振幅及び位相のデータを処理し、処理後の振幅及び位相のデータに基づいて上記各設定情報を決定することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度は、所定のタイミングで上記検出手段が画像形成時に検出したものであり、上記データ処理手段は、上記記憶手段に記憶されている振幅及び位相のデータを、上記抽出手段が抽出した交流成分の振幅及び位相のデータによって更新することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記抽出手段は、上記差分データから上記ベルトの複数周期分の上記交流成分を抽出し、上記設定情報決定手段は、上記記憶手段に記憶されている複数周期分の交流成分の振幅及び位相のデータに基づいて上記各設定情報を決定することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記抽出手段が抽出した上記交流成分から、上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体うちの少なくとも一方の回転周期と同じ周期をもつ交流成分を除去する支持回転体回転周期成分除去手段を有し、上記データ処理手段は、該支持回転体回転周期成分除去手段による除去後の交流成分の振幅及び位相のデータを上記記憶手段に記憶することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体のうちの一方の支持回転体に接触している上記ベルトの接触部分の中央から他方の支持回転体に接触している該ベルトの接触部分の中央までの該ベルトの移動距離は、上記ベルトの半周期に対応する長さであることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体の半径が互いに等しく、かつ、該駆動支持回転体及び該従動支持回転体に接触している上記ベルトの接触部分のベルト移動距離が等しいことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記検出手段の検出結果に基づいて上記駆動源の駆動制御を行う駆動制御手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記検出手段を当該画像形成装置に対して着脱可能に構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、駆動支持回転体及び従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の差分データから、上記ベルトの速度変動に対応した周波数を有する該回転角変位又は該回転角速度の交流成分を抽出する。この抽出に際しては、詳しくは後述するが、駆動支持回転体を一定の回転角速度で駆動する必要はない。そして、本発明によれば、抽出した交流成分の振幅及び位相のデータからＰＬＤ変動によるベルト速度変動を認識し、その認識したベルト速度変動に基づいて、複数の画像ごとに、画像形成タイミングを調節する。詳しくは、本発明では、認識したベルト速度変動に基づき、複数の画像間の位置ずれを小さくするための設定情報を複数の画像ごとに決定する。これにより、色ずれやバンディング等の画質低下を抑制することができる。

本発明によれば、ＰＬＤ変動によるベルト速度変動の認識に際して、ベルト製造段階においてベルト厚みムラを計測する計測工程が必要なく、検出用パターンをベルト上に形成する必要もなく、かつ、別途に速度検出ローラを設ける必要もない上、駆動支持回転体を一定の角速度で駆動させるテスト駆動を行う必要もない。したがって、上記特許文献１、２、３に記載の画像形成装置における上述した不具合を解消しつつ、上記特許文献４に記載の方法で発生していた問題を解消し得るという優れた効果が奏される。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明を適用する画像形成装置としての複写機の一例を示す概略構成図である。
図１において、符号１００は複写機本体であり、符号２００はそれを載せる給紙テーブルであり、符号３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナであり、符号４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。この複写機は、タンデム型で中間転写（間接転写）方式を採用する電子写真複写機である。

複写機本体１００には、その中央に、像担持体としての中間転写体である無端状のベルトからなる中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、３つの支持回転体としての支持ローラ１４、１５、１６に掛け渡されており、図中時計回り方向に回転移動する。これらの３つの支持ローラのうちの第２支持ローラ１５の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。また、３つの支持ローラのうちの第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡したベルト部分には、そのベルト移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成手段としての画像形成部１８が並べて配置されたタンデム画像形成部２０が対向配置されている。本実施形態においては、第２支持ローラ１５を駆動ローラとしている。また、タンデム画像形成部２０の上方には、潜像形成手段としての露光装置２１が設けられている。

また、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての２次転写装置２２が設けられている。この２次転写装置２２においては、２つのローラ２３間に記録材搬送部材としてのベルトである２次転写ベルト２４が掛け渡されている。この２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように設けられている。この２次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上の画像を記録材であるシートに転写する。また、この２次転写装置２２の図中左方には、シート上に転写された画像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられた構成となっている。上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備わっている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて持たせることが難しくなる。また、本実施形態では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８も設けられている。

上記複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動する。他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動する。次いで、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。

この原稿読取りに並行して、図示しない駆動モータで駆動ローラ１６を回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り２つの支持ローラ（従動ローラ）１４、１５が連れ回り回転する。また、これと同時に、個々の画像形成部１８において潜像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを回転させ、各感光体ドラム上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光現像し、単色のトナー画像（顕像）を形成する。そして、各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上のトナー画像を中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。

このような画像形成に並行して、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を転写する。画像転写後のシートは、２次転写ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。

なお、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。

この複写機を用いて、黒のモノクロコピーをとることもできる。その場合には、図示しない手段により、中間転写ベルト１０を感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃから離れるようにする。これらの感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃは、一時的に駆動を止めておく。黒用の感光体ドラム４０Ｋのみが中間転写ベルト１０に接触させ、画像の形成と転写を行う。

次に、中間転写ベルト１０の駆動装置について説明する。
本実施形態の複写機では、中間転写ベルト１０を一定速度で移動させる必要がある。しかし、実際には、中間転写ベルト１０の周方向におけるＰＬＤ変動によって、そのベルト移動速度に変動が生じる。中間転写ベルト１０のベルト移動速度が変動すると、実際のベルト移動位置が目標とするベルト移動位置からずれてしまい、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ上の各トナー画像の位置が中間転写ベルト１０上でずれて色ずれが発生する。また、画像全体でみると、ベルト移動速度が相対的に速い時に中間転写ベルト１０上に転写された画像全体は本来よりもベルト周方向に引き延ばされた画像となり、逆に、ベルト移動速度が相対的に遅い時に中間転写ベルト１０上に転写された画像は本来の形状よりもベルト周方向に縮小された画像となる。

そこで、まず、中間転写ベルト１０のベルト１周のＰＬＤ変動による各トナー像の位置ずれ（以下、「転写位置ずれ」という。）を高い精度で検出する構成及び動作について説明し、その後、検出した各トナー像の転写位置ずれを修正する構成及び動作について説明する。
図２は、中間転写ベルト駆動装置の主要部を示す断面模式図である。
中間転写ベルト１０は、駆動支持回転体としての第１の支持ローラ１４（以下、「駆動ローラ」という。）に対してベルト巻付角θ２で巻き付いており、従動支持回転体としての第２の支持ローラ１５（以下、「従動ローラ」という。）に対してベルト巻付角θ１で巻き付いている。中間転写ベルト１０は、図中矢印Ａの方向に無端移動する。従動ローラ１５には、１つ目の回転情報（回転角変位又は回転角速度の情報）を検出する検出手段としての図示しないロータリエンコーダが設けられている。この検出手段としては、従動ローラ１５の回転角変位又は回転角速度が検知できるものであればよい。

図３は、中間転写ベルト１０の主要部を示す斜視模式図である。
駆動ローラ１４は、伝達機構１８を介して駆動源としてのモータ１７からの回転駆動力が伝達されるようになっている。具体的には、モータ１７からの回転駆動力は、モータの出力軸１７ａに伝達される。出力軸１７ａに伝達された回転駆動力は、出力軸１７ａと接触している第１の回転体に１８ａ伝達される。第１の回転体１８ａに伝達された回転駆動力は、第１の回転体と接触している第２の回転体１８ｂに伝達され、第２の回転体１８ｂと接触している駆動軸１５ａに伝達されて駆動ローラ１４を回転せしめる。

また、２つ目の回転情報を得るために、駆動ローラ１４にも、検出手段としての図示しないロータリエンコーダが設けられている。この検出手段も、駆動ローラ１４の回転角変位又は回転角速度が検知できるものであればよい。また、この検出手段は、モータ１７に設けてもよい。この場合は、モータの回転角やモータの駆動信号から駆動ローラ１４の回転角速度または角変位を推測する。また、モータ１７としてステッピングモータを採用する場合には、モータ１７の駆動信号からモータの回転角を特定できるので、駆動ローラ１４の回転角変位又は回転角速度を検出する検出手段は必要ない。

本実施形態は、まず、駆動ローラ１４に設置されたロータリエンコーダ及び従動ローラ１５に設置されたロータリエンコーダの出力値を用いて中間転写ベルト１０の回転周期で発生する速度変動成分を認識し、予測されるベルト上の転写位置ずれ量を算出する。速度変動成分の具体的な認識方法としては、駆動ローラ１４の回転角変位又は回転角速度と従動ローラ１５の回転角変位又は回転角速度のサンプルリングを得る。そして、サンプルリングされた駆動ローラ１４の回転角変位又は回転角速度と従動ローラ１５の回転角変位又は回転角速度との差から中間転写ベルト１０の速度変動成分の振幅及び位相を求める。この振幅及び位相をベルトの回転周期で発生する速度変動成分とし、この速度変動成分から各トナー像の転写位置ずれ量を予測し、各転写位置ずれ量がゼロとなるように、設定情報である、画像形成の開始タイミング（画像形成タイミング）及び画像形成中における画像形成速度の変化（画像形成速度プロファイル）を生成し、これらの設定情報に従って後述するように露光装置２１を制御することにより、各トナー像の中間転写ベルト１０への転写タイミングを制御する。

図４に示すベルト厚みムラは、ベルト厚みムラの周波数成分（交流成分）のうち、基本波成分（一次成分）のみを示したものである。なお、後述するが、本実施形態においてはこのような一次成分のみの厚み変動から転写タイミングを制御するだけでなく、高調波成分（高次成分）を考慮に入れて制御することも可能である。
上記数２からＰＬＤ変動の振幅「Ｂ_ta」があると、ベルト駆動位置Ｘにおけるベルト移動速度Ｖ_bが変化することがわかる。

また、従動ローラ１５側でのベルト移動速度は、以下のようにして求められる。
図２に示すように、従動ローラ１５のベルト巻付角θ１の（１／２）上における中間転写ベルト１０の中央部をベルト従動位置Ｙと仮に設定し、このベルト従動位置での速度とする。上記ベルト駆動位置Ｘからベルト従動位置Ｙまでの距離は、ベルト一周の長さを２π［ｒａｄ］とするとき、その位相差をτ［ｒａｄ］と表すことができる。そして、ベルトが巻付いている時の従動位置Ｙにおけるベルト移動速度Ｖ_bは、下記の数３に示す式で表すことができる。この式中の「ｒ_e」は従動ローラ１５の半径であり、「ω_e」は従動ローラ１５の回転角速度である。ここで、「κ_e」は従動ローラ１５側でのベルトＰＬＤ変動実効係数であり、駆動ローラ１４と従動ローラ１５とでローラ表面材質、ベルト巻付き量が異なる構成が考えられるため、別の係数を設定した。

ここで、中間転写ベルト１０のベルトＰＬＤ変動における支持ローラの回転角速度ωとベルト移動速度Ｖ_bとの関係を、図６に基づき説明する。
図６（ａ）は、横軸をベルト１周を２π［ｒａｄ］とした時のベルトの位置（ｒａｄ）とし、縦軸をベルトの移動速度として、支持ローラが一定の回転角速度（ω＝定数）で回転している場合の各ベルト位置でのベルト移動速度Ｖ_bのグラフＡと、ベルトが一定速度（Ｖ_b＝定数）で回転している場合の各ベルト位置での支持ローラの回転角速度ωから実効半径で換算したベルトの移動速度のグラフＢとを示した図である。なお、図中符号Ｅで示すものは、ベルトＰＬＤの変動を示している。図６（ａ）のグラフＡからわかるように、支持ローラが一定の回転角速度で回転している場合（ω＝定数）、ベルト移動速度Ｖ_bは、ベルトＰＬＤが最大の部分で速度が最大となり、ベルトＰＬＤが最小の部分で速度が最小となっている。一方、図６（ａ）のグラフＢからわかるように、ベルト速度を一定（Ｖ_b＝一定）とした場合は、支持ローラの回転角速度ωから換算したベルト移動速度は、ベルトＰＬＤが最大の部分で速度が最小となり、ベルトＰＬＤが最小の部分で速度が最大となっている。つまり、グラフＢは、実際のベルト移動速度は一定であるにも関わらず、ベルトＰＬＤ変動により、支持ローラの回転角速度ωからは、ベルト移動速度が変動しているように誤検出されることを示している。これは、上記数２や上記数３に示した数式からわかるように、支持ローラの回転角速度ωと、ベルト速度Ｖ_bと、ベルトＰＬＤとの間には、Ｖ_b＝（Ｒ＋ＰＬＤ）×ωの関係が成り立っているからである。

図６（ａ）に示した関係から、以下のことが言える。
駆動ローラ１４を一定の角速度（ω_d＝一定）で回転させた場合、ベルト移動速度Ｖ_bは、ベルトのＰＬＤ変動の影響により図６（ａ）のグラフＡの波形のように変動する。一方、従動ローラ１５の回転角速度ω_eは、上述した速度変動の影響を受ける。ＰＬＤ変動の影響を考慮しなければ、従動ローラの回転角速度ω_eから得られるベルト移動速度は、上述したベルト移動速度Ｖ_bの変動と同様の波形となる。しかしながら、実際は、従動ローラ１５の回転角速度ω_eから得られるベルト移動速度は、ベルトのＰＬＤ変動の影響によって、図６（ａ）に示すグラフＢのような変動成分が加わる。すなわち、従動ローラ１５の回転角速度ω_eから得られるベルト移動速度は、図６（ａ）のグラフＡの波形とグラフＢの波形とが重畳されたような波形となる。

図６（ｂ）は、図２に示すように従動ローラ１５と駆動ローラ１４とがτ［ｒａｄ］だけ離れた場合の中間転写ベルト１０のベルトＰＬＤ変動における駆動ローラ１４の回転角速度ω_dと中間転写ベルト１０の移動速度Ｖ_ｂとの関係、並びに、中間転写ベルト１０のベルトＰＬＤ変動における従動ローラ１５の回転角速度ω_eと中間転写ベルト１０の移動速度Ｖ_ｂとの関係を示した図である。
図６（ｂ）のグラフＡは、駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動した場合のベルト移動速度Ｖ_bである。また、グラフＣは、駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動した場合の従動ローラ１５の回転角速度ω_eから得られるベルト移動速度である。また、グラフＢ’は、中間転写ベルト１０を一定の移動速度で駆動したときの従動ローラ１５の回転角速度ω_eから得られるベルト移動速度である。また、グラフＥｊは、図２に示す従動位置ＹにおけるベルトＰＬＤ変動である。グラフＥｄは、図２に示す駆動位置ＸにおけるベルトＰＬＤ変動である。

図６（ｂ）からわかるように、駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動した場合の従動ローラ１５の回転角速度ω_eから得られるベルト移動速度を示すグラフＣは、中間転写ベルト１０を一定の移動速度で駆動したときの従動ローラ１５の回転角速度ω_eから得られるベルト移動速度の変動を示すグラフＢ’の波形と、駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動した場合のベルト移動速度Ｖ_bを示すグラフＡの波形とを重畳したものである。なお、ここでは、Ｒ_e＝Ｒ_d、κ_e＝κ_d、α＝０、τ＝１．３［ｒａｄ］としている。
また、図６（ｂ）からわかるように、グラフＣに係る従動ローラ１５の回転角速度ω_eをロータリエンコーダで検出する場合、位相差τがπ［ｒａｄ］若しくはその奇数倍であれば、グラフＢ’がグラフＡと同一波形となる。このとき、グラフＢ’の波形とグラフＡの波形とを重畳したグラフＣの波形の振幅は、最大（図示の例ではグラフＡの波形の振幅の２倍）になる。すなわち、駆動ローラ１４と従動ローラ１５との距離がベルトＰＬＤ変動の周期の１／２に設定できれば、ロータリエンコーダによる従動ローラ１５の回転角速度ω_eの検出感度が最大になる。このことから、従動ローラ１５は、駆動ローラ１４に対して、ベルト上での距離がなるべく距離が離れている方が好ましい。実際には、画像形成装置で機能性を持たせたベルト搬送経路を考慮すると、位相差τを中間転写ベルト１０の周期のちょうど１／２に設定することは困難であるが、なるべくその近くに設定することで検出感度が高くなる。なお、ベルトＰＬＤ変動の周期がベルト周期の２倍以上である場合は、上記位相差τをベルト厚み変動の周期のπ若しくはその奇数倍に設定することで、高い検出感度を得ることができる。

本実施形態においては、駆動ローラ１４を一定回転角速度で駆動しながら画像形成を行う場合は、駆動ローラ１４によるベルト移動速度の変動を示すグラフＡのデータから転写タイミングを補正する。また、従動ローラ１５が一定回転角速度になるようにフィードバック制御しながら画像形成を行う場合は、従動ローラ１５のベルト移動速度の変動を示すグラフＢ’のデータから転写タイミングを補正する。詳しくは、図６（ｂ）のグラフＣのデータから、グラフＡのデータ又はグラフＢ’のデータを求める。グラフＡ、グラフＢ’、グラフＣのいずれの波形も、その周期はベルトＰＬＤ変動の周期と同じである。つまり、これらのグラフ間における関係式が得られれば、１つのグラフのデータについて、その振幅値と位相値を調整するだけで、他のグラフのデータを求めることができる。例えば、グラフＣのデータをＫ×ｓｉｎ（θ＋τ）とすると、グラフＢ’のデータはη×Ｋ×Ｓｉｎ（θ＋τ＋Ｔ）で表すことができ、振幅の補正係数ηと位相の補正値Τがわかれば、グラフＣのデータからグラフＢのデータを求めることができる。

以下、上記３つのグラフ間における関係式を示し、駆動ローラ１４を一定角速度で駆動したときの従動ローラ１５の回転角速度（グラフＣ）から、中間転写ベルト１０を一定の移動速度で駆動したときの従動ローラ１５の回転角速度（グラフＢ’）を算出する場合を例に挙げて説明する。
まず、従動ローラ１５の回転角速度ω_eは、上記数２と数３に示した式より、下記の数４に示す式で表すことができる。ただし、ｒ_ｄ＋ＰＬＤ_aveを実効半径Ｒ_ｄ、ｒ_e＋ＰＬＤ_aveを実効半径Ｒ_eとした。

また、ベルトＰＬＤ変動Ｂ_taは、実効半径Ｒよりも十分小さいとして近似することで、上記数４に示す式は、下記の数５に示す式で表すことができる。

なお、上記数５に示す従動ローラ１５の回転角速度ω_eのうち、変動成分Δω_eは、下記の数６に示す式で表すことができる。

従動ローラ１５の回転角速度ω_eの変動成分Δω_eは、ベルト１周のＰＬＤ変動による変動成分であり、上記数６に示す式中の中括弧｛｝内に注目し、その中括弧内の第１項式をＡとし、第２項式をＢとする。下記の数７に示す第１項式Ａは、駆動位置におけるベルト移動速度変動成分（グラフＡ）を示し、下記の数８に示す第２項式Ｂは従動位置におけるベルト移動速度変動成分（グラフＢ’）を示す。

ここで、駆動ローラ１４を一定角速度で駆動させた場合の従動ローラ１５のロータリエンコーダで検出される波形データをＣとすると、上述したように、この波形データＣは、下記の数９に示す式で表すことができる。

上記第１項式Ａ及び上記第２項式Ｂは、ともに同じ周期を有する正弦波であるから、その和は同じ周期の単一の正弦波に合成される。したがって、上記波形データＣは、正弦関数で表現でき、Ｋ及びβを定数とすると、下記の数１０に示す式で表すことができる。

なお、上記数１０のＫ及びβは、下記の数１１及び数１２に示す式から算出されるものである。

上記数７、上記数８及び上記数１０に示した式によって、上述した３つのグラフＡ，Ｂ’，Ｃ間における関係が示された。

駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動させたときに従動ローラ１５のロータリエンコーダで検出される変動振幅を、中間転写ベルト１０が一定の移動速度で移動するときの従動ローラ１５のロータリエンコーダで検出される変動振幅に変換するための係数η_CBは、下記の数１３に示す式で表すことができる。

また、位相に対する補正値Τ_CAは、下記の数１４に示す式で表すことができる。

同様に、駆動ローラ１４が一定の回転角速度で駆動したときの中間転写ベルト１０の駆動ローラによるベルト移動速度変動成分（グラフＡ）に変換するための係数η_CAと、位相に対する補正値Τ_CAは、下記の数１５及び数１６に示す式でそれぞれ表すことができる。

上記数１１〜１５及び上記数１５に示した式は、ローラ径や位相差など、すべてベルト駆動機構の構成に関する数値から求めることができる。そのため、振幅の変換係数ηと位相変換値Ｔは、定数として予め決定することができる。ただし、ベルトＰＬＤ変動実効係数κは、中間転写ベルト１０の材質やベルトの巻付き角に応じて変化するものであり、駆動ローラ１４側と従動ローラ１５側のベルトＰＬＤ変動実効係数κを事前に把握する必要がある。このベルトＰＬＤ変動実効係数κは、ベルトの平均移動速度と各ローラ１４，１５の平均回転角速度の関係を計測して求めることができる。ベルトＰＬＤ変動実効係数κは、ベルト材質やベルトの巻付き角が装置すべてに共通であれば、１つの装置において計測すれば他の装置に同じ数値を用いることができる。
また、駆動ローラ１４と従動ローラ１５の実効半径Ｒを同一として、さらにベルトＰＬＤ変動実効係数κも同一となる構成にすることで、上記数１１及び上記数１２に示した式が簡略化されることがわかる。このことから、駆動側と従動側のκがほぼ同一となるように巻付き角を一致させることが、ベルト移動経路の設計をする上で望ましい。また、巻付き角がある角度を超えると、つまり、駆動ローラ１４と従動ローラ１５の巻付き角を十分に大きくすると、ベルトＰＬＤ変動実効係数κは、巻付き角に依存せずに中間転写ベルト１０の構造固有の値に安定することが本発明者らの実験から判明した。よって、駆動ローラ１４と従動ローラ１５の巻付き角を両方とも十分に大きくすることで、ともにκの比を１にすることが可能である。

上述では、説明を簡単化するために、駆動ローラ１４の回転角速度を一定とした場合について説明してきたが、必ずしも一定にする必要はない。その理由は次のとおりである。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、駆動ローラ１４の回転角速度を変動させて、中間転写ベルト１０の移動速度を一定にする場合について説明する。
中間転写ベルト１０の移動速度が一定であると仮定した場合、駆動ローラ１４の回転角速度を示す波形は、図６（ｂ）に示したグラフＡの波形に対してπだけ位相がずれたものとなる。このときの従動ローラ１５の回転角速度の波形は、図６（ｂ）に示したグラフＢ’の波形となる。駆動ローラ１４における回転角速度（グラフＡの波形に対して位相がπだけずれた波形）と、従動ローラ１５における回転角速度（グラフＢ’の波形）との差分は、図６（ｂ）に示したグラフＣの波形（駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動したときの従動ローラ１５の回転角速度）と一致する。このことから、駆動ローラ１４の回転角速度を一定としなくても同様であることがわかる。

なお、この説明では、理解を容易にするために、中間転写ベルト１０の移動速度が一定であると仮定したが、上述のように駆動ローラ１４の回転角速度から従動ローラ１５の回転角速度を差し引けば、図６（ｂ）に示したグラフＣの波形（駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動したときの従動ローラ１５の回転角速度）が得られる。これは、従動ローラ１５のロータリエンコーダで検出される上記数７、上記数８及び上記数１０に示した式で表現されるベルトＰＬＤ変動に起因した変動成分の関係が、駆動ローラ１４の回転角速度に依存しないためである。つまり、駆動ローラ１４の回転角速度が変動していても、従動ローラ１５の回転角速度から駆動ローラの回転角速度を差し引くことによって、駆動ローラを一定に回転させたときと同様にベルトＰＬＤ変動に起因したベルト移動速度の変動成分を得ることができる。
また、同様に、上述した２つのローラ１４，１５の回転情報に代えて、２つの従動ローラの回転情報を用いても同様である。この場合、これらの２つの従動ローラにロータリエンコーダ等を設置して、その回転角速度又は回転角変位を検出する。ここでも、一方の従動ローラの回転角速度から他方の従動ローラの回転角速度を差し引くことで、一方の従動ローラを一定に回転させたときと同様のベルトＰＬＤ変動に起因したベルト移動速度の変動成分を得ることができる。

また、ベルト移動速度の変動成分を三角関数として近似して展開した上述した原理は、ローラ径やベルト周長などによらず、どのような構成においても適用することが可能である。
また、駆動ローラ１４と従動ローラ１５の回転角速度に代えて、回転角変位（位置）でも同様の原理が適用される。これは、回転角速度を積分したものが回転角変位となるからである。この場合、上述した各数式については、ｓｉｎ関数がｃｏｓ関数に変換され、振幅が変わり、定常偏差が発生する。しかし、本原理で重要な点は、上述したグラフＡ、Ｂ、Ｃ間における振幅と位相の関係であり、この関係は、回転角速度でも回転角変位でも変わりはない。つまり、グラフＡ、Ｂ、Ｃを回転角変位について変換したとしても、上記と同様の数式で表現された振幅値の変換係数ηと位相の補正値Ｔが求められるからである。

また、以上の説明は、中間転写ベルト１０の速度変動をベルト１周期の基本波成分が支配している場合である。しかし、実際には、使用するベルトの速度変動が基本波として近似するには誤差が大きい場合がある。そのときには、基本波成分の半分の周期をもつ２倍高調波成分（第２高調波成分）や同様に、基本波の１／ｎの周期を持つｎ倍高調波成分（第ｎ高調波成分）も考慮して、ベルトの速度変動を近似すればよい。これは、周期関数をフーリエ級数展開するものと同様である。そして、それぞれの高調波成分に対して、同様の振幅補正、位相補正を行えばよい。ただし、位相差τに関しては、それぞれの高調波成分の周期に合わせて変換する必要がある。

以上、従動ローラ１５の回転角速度および駆動ローラ１４の回転角速度についてのデータ（グラフＣ）から、駆動ローラ１４が一定の回転角速度で駆動するときの中間転写ベルト１０の速度変動（グラフＡ）と、ベルトＰＬＤ変動による従動ローラ１５の回転角速度の変動（グラフＢ’）を算出する。そして、この算出データから、駆動ローラ１４を一定の回転角速度に制御して画像形成する場合にはグラフＡのデータから、従動ローラ１５を一定の回転角速度となるようにフィードバック制御しながら画像形成する場合にはグラフＢ’から、ベルトの速度変動を予測する。そして、ベルトの速度変動を積分すれば、中間転写ベルト１０上における各トナー像の転写位置ずれが予測できるので、転写タイミングの補正量を算出する。

次に、具体的な、従動ローラ１５の回転角速度及び駆動ローラ１４の回転角速度のデータ（グラフＣ）の取得方法と、従動ローラ１５を一定の回転角速度にフィードバック制御しながら画像形成する場合に、中間転写ベルト１０上における各トナー像の転写位置ずれを予測して、転写タイミングを補正する手法を説明する。このように、従動ローラ１５が一定の回転角速度となるようにフィードバック制御すれば、駆動伝達系の伝達誤差によるベルト速度変動を抑えることができるので、転写タイミング補正によりベルトＰＬＤ変動による転写位置ずれを抑制することで、高品質な画像が得られる。

特に、図１７、図１８に示したように感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋと無端状ベルトが接触している構成の場合、従動ローラ１５が一定の回転角速度となるようにフィードバック制御することによる効果は大きい。仮に、このようなフィードバック制御をしない場合、中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１４の偏心や伝達歯車、歯付きベルトの精度に起因する駆動伝達系誤差などにより移動速度に変動が生じる。そのため、中間転写ベルト１０に接触している感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋには、ベルトの速度変動に応じた負荷変動が発生し、回転変動が生じてしまう。この回転変動は、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋと中間転写ベルト１０とが摩擦接触しているために不規則に発生する。このような場合には、ベルトＰＬＤ変動に起因する転写位置ずれを予測して、転写タイミングを補正しても大きな効果を得ることが難しい。一方、上述したようにフィードバック制御すれば、駆動ローラ１４の偏心や駆動伝達系誤差が補正され、ベルトの速度変動が抑制される。この場合でも、ベルトＰＬＤ変動に起因したベルトの速度変動は発生するが、上述したように、ベルトＰＬＤ変動に起因したベルト速度変動は非常に小さいため、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの回転変動を引き起こすまでには至らない。このように、上記のようなフィードバック制御により、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの不規則な回転変動が発生しない状態を作り出すことができる。

次に、本実施形態のベルト駆動装置について説明する。
図７は、ベルト駆動制御装置のブロック図である。
このベルト駆動制御装置は、モータ駆動部６１５と、コントローラ部６１４とを備えている。モータ駆動部６１５は、ステッピングモータや振動波モータからなるモータ１７と、モータドライバ６０３と、駆動パルス生成部６０４とから構成されている。このモータ駆動部６１５は、コントローラ部６１４から出力される信号に応じて、駆動パルス生成部６０４で駆動パルス列が出力される。それをモータドライバ６０３が受けて、駆動電流をモータの各相に流す。また、駆動パルス生成部６０４は、後述する比較器６０５からの制御基準信号とエンコーダ出力信号との差分を駆動パルスに変換する。また、比較器６０５からの信号は目標値との偏差であるため、駆動パルス生成部６０４は、その偏差が小さくなるようにモータを駆動する機能も併せもっている。具体的には、駆動パルス生成部６０４にＰＩＤ制御器などを組み込み、制御対象のベルトが目標速度に対して偏差やオーバーシュート、発振が無いように調整してから、駆動パルス列を出力するようになっている。なお、モータ１７はＤＣサーボモータでもよい。この場合、モータ駆動部６１５には、サーボアンプ、ループフィルタとチャージポンプとを備えた出力制御部が設けられる。

コントローラ部６１４は、ＣＰＵ又はＤＳＰの処理能力やコスト等をふまえて、ソフトで処理する部分とハードで処理する部分を適宜選択することができる。例えば、コントローラ部６１４をすべてＣＰＵ又はＤＳＰでデジタル処理し、モータ駆動部６１５への出力時にＤ／Ａ変換するように構成してもよい。逆に、すべてを回路で構成するようにしてもよい。ＣＰＵ又はＤＳＰ等でデジタル処理する部分を多くすることで、環境変化、経時変化、ノイズ等の影響を受けにくくなるが、高コスト、量子化離散化ノイズなどが発生するという欠点もある。このような欠点を考慮して、ソフトで処理を行う部分と、ハードで処理を行う部分とのバランスを適宜調整することが好ましい。

また、モータ駆動部６１５は、駆動入力信号として駆動ローラ１４の回転角速度の情報をベルト位置ずれ演算部６１６に送信する。モータ１７がステッピングモータの場合は、駆動入力信号として、モータ駆動信号がコントローラ部６１４に送信される。また、ステッピングモータの場合、モータ駆動パルス列に応じてステップ駆動するので、モータ駆動信号から容易に駆動ローラ１４の回転角速度を推測することができる。一方、モータ１７がＤＣサーボモータの場合は、サーボモータに内蔵されているモータ軸の回転数を検出するＭＲセンサの信号を駆動入力信号としてコントローラ部６１４に送信する。
また、駆動入力信号は、これに限らず、例えば、駆動ローラ１４にロータリエンコーダを設けて、このロータリエンコーダの出力信号を駆動入力信号としてもよい。

従動ローラ１５の同軸上に設けられたロータリエンコーダは、従動ローラ１５の回転角速度又は回転角変位に応じた波形を出力する。出力された波形は、エンコーダ回転検出部６１０を介してベルト位置ずれ演算部６１６に送られる。位置ずれ演算部６１６がアナログ処理の場合、ロータリエンコーダの出力をパルス波形として送ればよい。デジタル処理の場合は、エンコーダ回転検出部６１０でロータリエンコーダの検出内容（回転角速度又は回転角変位）に応じた処理が行われる。ロータリエンコーダの検出内容が回転角速度の場合、エンコーダ出力波形の周期を計測し、その回転角速度をエンコーダ回転検出部６１０で算出してからベルト位置ずれ演算部６１６へ信号を送信する。また、エンコーダ出力波形（パルス波）をカウントし、任意の時間内に計測されたパルスカウント値から回転角速度を算出して信号を送信するようにしてもよい。
一方、エンコーダの検出内容が回転角変位の場合、ロータリエンコーダの出力波形（パルス波）をカウントして回転角変位をエンコーダ回転検出部６１０で算出してからベルト位置ずれ演算部６１６へ駆動出力信号を送信する。または、回転角速度の検出結果をエンコーダ回転検出部６１０で積分して、コントローラ部６１４へ駆動出力信号を送信するようにしてもよい。

ロータリエンコーダの検出内容を回転角速度とするか回転角変位とするかについては、制御対象としている中間転写ベルト１０の周期に応じて決めるとよい。この中間転写ベルト１０とそれを駆動するモータ１７や伝達機構１８、駆動ローラ１４などの駆動系部品の回転周期は、一般に、０．１〜５．０［Ｈｚ］であることが多い。上記中間転写ベルト１０は、約８００［ｍｍ］の無端状ベルトを１６０［ｍｍ／ｓｅｃ］で駆動するので、その回転周期は０．２［Ｈｚ］である。このようなベルト回転周期におけるベルト速度変動を検出する場合には、回転角速度を検出するよりも回転角変位を検出する方が、高精度に検出できる。例えば、本実施形態における複写機では、支持ローラ１４，１５，１６の半径が１６［ｍｍ］で、中間転写ベルト１０のベルト平均厚みが１００［μｍ］、中間転写ベルト１０のベルト厚みが±１０［μｍ］の範囲で変化する。従動ローラ１５が一定の回転角速度で回転した場合と中間転写ベルト１０が一定の移動速度で駆動した場合とを比較すると、前者における中間転写ベルト１０の速度変動率は±０．１６［％］であるが、従動ローラ１５の回転角変位量は±２０［μｍ］以上となる。このような理由から、本実施形態においては、回転角変位の情報を検出する方が適している。

エンコーダ回転検出部６１０からベルト位置ずれ演算部６１６へ送られた信号は、ベルト変動検出部６０８及び比較器６０５に送られる。ベルト変動検出部６０８は、上記駆動入力信号と上記駆動出力信号とからベルト１周に１ヶ所のマーク（基準マーク）６１３を基準マーク検知手段としてのセンサ６１２で検知したホームポジション信号を基準としたベルト周期変動を検出する。このベルト変動検出部６０８の出力値は、上述したベルト回転周期変動の基本波成分及び高調波成分の振幅値と位相値である。

なお、上記ホームポジション信号を生成するためのマーク６１３は必ずしも必要であるわけではなく、上記ホームポジション信号に代えて、仮想ホームポジション信号を用いてもよい。この仮想ホームポジション信号は、ベルトの１回転周期で発生するように設定された信号である。仮想ホームポジション信号は、例えば、駆動ローラ１４の径や駆動伝達系の減速比などを考慮して、ベルト１周回分に相当するモータの累積回転角変位を設定する。そして、モータの累積回転角変位が、この設定された値となったら仮想ホームポジション信号が発生するようにする。
また、従動ローラ１５の径を考慮して、ベルト１周回分に相当する従動ローラ１５の累積回転角変位を設定するようにしてもよい。この場合、従動ローラ１５に設置されたロータリエンコーダで回転角変位を検出して、設定した累積回転角変位になったときに仮想ホームポジション信号が発生するようにする。
また、ベルトが設定された平均移動速度で駆動する場合には、ベルト回転周期に相当する時間間隔のクロック信号を設定してもよい。
以上のような仮想ホームポジション信号を基準に累積回転角変位や経過時間を管理することで位相を把握できる。

図８は、上記ベルト変動検出部６０８のブロック図である。
このベルト変動検出部６０８は、変換部８０３、比較器８０４、周期変動サンプル部８０５、変動振幅・位相検出部８０６から構成されている。変換部８０３は、モータ１７から出力された駆動入力信号を従動ローラ１５の回転角速度として変換するものである。例えば、駆動入力信号がモータ駆動信号の場合、モータ１７が減速器を介して駆動ローラに接続されているときには、減速比を考慮して、モータ駆動信号を駆動ローラ１４の回転角速度に変換する。更に、駆動ローラ１４と従動ローラ１５の径比を考慮して、従動ローラの回転角速度相当に変換する。また、仮に駆動入力信号８０２と出力信号８０７がそれぞれ速度情報と位置情報といったように互いに異なる情報である場合には、駆動出力信号を駆動入力信号に一致させるように、変換部８０３に積分器又は微分器が付加される。比較器８０４は、抽出手段として機能し、駆動出力信号８０７と変換部８０３で変換された駆動入力信号８０３とを比較し、その差分が周期変動サンプル部８０５に出力される。この周期変動サンプル部８０５に出力される差分情報は、上述したようにベルトＰＬＤ変動に起因した変動成分である。周期変動サンプル部８０５は、データ処理手段として機能し、ベルト１周期のベルトＰＬＤ変動に起因した変動成分（交流成分）を記憶手段としてのメモリに記憶する部分である。周期変動サンプル部８０５は、ホームポジション信号又は仮想ホームポジション信号（以下、ホームポジション信号とする。）を検知すると、メモリにベルトＰＬＤ変動に起因した変動成分（交流成分）の記憶を開始する。そして、再びホームポジション信号を検知した時点で、メモリへの変動成分（交流成分）の記憶を停止する。これにより、ベルト１周期分の変動成分（交流成分）がメモリに記憶される。

変動振幅・位相検出部８０６は、メモリに記憶されたベルト１周期分の変動成分（交流成分）から基本波成分及び高調波成分の振幅と位相を検出する部分である。変動振幅、位相の検出手法としては、変動値のゼロクロス又はピーク値から既定周期の変動成分の振幅と位相を検出する手法や、直交検波による既定周期成分の検出手法がある。これらの手法は、ＣＰＵ又はＤＳＰの演算負荷やメモリ等のハード構成と、変動振幅・位相検出部８０６に入力される情報のＳＮ比から、振幅と位相を検出する。また、ゼロクロス又はピーク値から検出する手法は、演算負荷も少ないがノイズの影響を受けやすい。直交検波による手法は、演算負荷は大きいがノイズの影響は受け難い。このようにして検出されるベルト周期成分の振幅と位相は、上述したグラフＣの振幅と位相に相当する。

本実施形態のように、２つの回転情報（回転角変位又は回転角速度）をモータ駆動信号と従動ローラ１５のエンコーダ出力とした場合、図１に示す複写機に用いられる中間転写ベルト１０においては、比較器８０４から出力されるデータにベルトの周期（ＰＬＤ）変動以外に様々な変動成分が重畳している。例えば、駆動系歯車の偏心や歯の累積ピッチ誤差などに起因した伝達誤差による変動成分や駆動ローラ１４と中間転写ベルト１０との間のスリップによる変動成分、駆動ローラ１４の偏心、中間転写ベルト１０に接触するクリーニング部材や記録材の接触による負荷変動による変動成分、さらに、従動ローラ１５やエンコーダの取付け偏心による変動成分などである。これらの変動成分がベルト周期変動成分を検出するのに無視できない場合、上記２つの回転情報としては、両方とも従動ローラのエンコーダ出力を用いるか、図８に示したフィルタ処理を加える必要がある。前者の場合、それぞれのエンコーダ出力に駆動伝達系の変動が重畳していても、比較器８０４にて除去される。

図９は、上記のようなベルトのＰＬＤ変動以外に様々な変動成分を除去して、高精度にベルトＰＬＤ変動の交流成分を検出することができるフィルタ部９００を備えたベルト変動検出部８０９の例を示す説明図である。
図中点線で示したベルト変動検出部８０９は、少なくとも図７のベルト変動検出部６０８と同等の機能を有している。フィルタ部９００は、Ｆｉｌｔｅｒ１（９０１）、Ｆｉｌｔｅｒ２（９０２）、ＤＣ除去部９０３を有している。比較器８０４から出力されたベルト変動成分は、Ｆｉｌｔｅｒ１（９０１）、Ｆｉｌｔｅｒ２（９０２）、ＤＣ除去部９０３を通過して周期変動サンプル部８０５に送られる。Ｆｉｌｔｅｒ１（９０１）は、高周波のノイズ成分を除去することを目的に設計されている。Ｆｉｌｔｅｒ１（９０１）は、ベルトの回転変動が０．１〜５［Ｈｚ］であるときに、１００［Ｈｚ］以上の信号を除去する。このとき、折返し成分が発生しないように、また、ベルト回転変動周辺の信号が変化しないようにすることが望まれる。このような条件を満たすフィルタとしては、ＦＩＲローパスフィルタが挙げられる。このようにＦｉｌｔｅｒ１（９０１）により高周波ノイズを除去することで、低価格なロータリエンコーダを使用することが可能になる。高周波ノイズには、ロータリエンコーダを使用して回転量を検出した場合に発生する量子化ノイズがあり、分解能の低いロータリエンコーダを使用した場合に高周波ノイズが顕著に表れ、ベルト周期変動検出に問題となる。しかし、本実施形態では、Ｆｉｌｔｅｒ１（９０１）で高周波ノイズを除去するので、分解能の低いロータリエンコーダによる検出が可能となり低価格でかつ高精度な回転検出が実現できる。

Ｆｉｌｔｅｒ２（９０２）は、回転系の周期変動成分を除去することを目的に設定している。Ｆｉｌｔｅｒ２（９０２）は、ベルトＰＬＤ変動である０．２［Ｈｚ］以下だけの信号にするためのローパスフィルタであり、ＦＩＲローパスフィルタで構成されている。Ｆｉｌｔｅｒ２（９０２）で除去する変動は、主に、駆動ローラ１４やその伝達機構１８の回転体１８ａ、１８ｂ、従動ローラ１５の偏心により発生する周期変動である。これらの周期変動が同一の又は整数比の関係である場合、Ｆｉｌｔｅｒ２の設計が容易で、より効率良く除去することが可能となる。また、従動ローラ１５から駆動ローラ１４に向かってベルトが移動するベルト移動経路上に別の支持ローラがある場合、その支持ローラの偏心に起因して、その回転周期で発生する変動成分もロータリエンコーダで検出される。この変動成分をＦｉｌｔｅｒ２で除去する上でも同様に回転周期が駆動ローラ１４などの周期変動成分と同一の又は整数比の関係であるとよい。

図１０は、Ｆｉｌｔｅｒ１（９０１）、Ｆｉｌｔｅｒ２（９０２）を通過した後のベルト変動成分の一例を示すグラフである。
横軸は時間で、縦軸には回転角変位の変動値を回転角ラジアン［ｒａｄ］で示している。なお、中間転写ベルト１０の移動速度は一定としている。符号１００１で示すグラフは、Ｆｉｌｔｅｒ１（９０１）及びＦｉｌｔｅｒ２（９０２）を通過していないベルト変動成分である。符号１００３で示す印は、ホームポジション信号の出力タイミング（ベルト一周期）を示している。図１０からわかるように、Ｆｉｌｔｅｒ１（９０１）及びＦｉｌｔｅｒ２（９０２）を通過したベルト変動成分１００２は、ノイズが除去されて滑らかな正弦関数となっていることがわかる。

しかしながら、上記２つのフィルタでも除去できない成分が存在する。この除去しきれない成分としては、ＤＣ成分が挙げられる。図１０に示すように、２つのフィルタを通過したベルト変動成分１００２は、ベルト一周を一周期とする基本波形となっていないことがわかる。すなわち、基準となるホームポジション位置１００３（図１０中左側）では、２つのフィルタで除去されたベルト変動成分１００２が０ラジアンから始まっている。しかし、次に検出されベルト一周を示すホームポジション位置（図１０中右側）では、ベルト変動成分１００２が０ラジアンとなっていない。つまり、この波形のずれ量（図１０中の符号１００４）がＤＣ成分である。

このＤＣ成分は、定常的なスリップや駆動ローラ１４及び従動ローラ１５の径誤差によりベルトの平均移動速度が変化することによって発生する。このＤＣ成分は、上述した振幅及び位相の検出に影響を与えるので除去するのが好ましい。この波形のずれ量を検出して除去するのがＤＣＤＣ除去部９０３である。

また、このほかに、上記２つのフィルタで除去できない変動成分としては、不規則に発生するスリップなどのランダムな変動成分がある。このランダムな変動成分は、同期加算と呼ばれる手法で除去することができる。具体的には、ホームポジション信号を基準にベルト複数周回分のベルト変動成分（交流成分）をサンプリングして、このサンプリングしたデータを平均化することで除去することが可能である。つまり、ホームポジション信号を基準にベルト複数周回分のサンプリングされたベルト変動成分を加算して平均することで、ランダムな変動成分は減少し、ベルト１周期のベルト変動成分が強調される。これによって、さらに高精度な振幅、位相の検出が可能となる。この同期加算の処理は周期変動サンプル部８０５で行うことができる。

上記比較器８０４から出力されたベルト変動成分は、このようにしてフィルタ部９００を通過してベルト変動成分以外の変動成分が除去された後、周期変動サンプル部８０５に入力され、ベルト一周期のベルト変動成分がメモリに記憶される。なお、フィルタ部９００を通過したベルト変動成分をダウンサンプルしてメモリに記憶してもよい。フィルタ部９００を通過したベルト変動成分は、滑らかな正弦関数となっているので、ダウンサンプルを行っても精度良くベルトＰＬＤ成分に対応した交流成分の振幅と位相を抽出することが可能である。一般的に０．２［Ｈｚ］あたりのベルトＰＬＤ周期成分を検出するには、１０倍の周期２０［Ｈｚ］くらいのサンプリングで十分である。そこで、まず、比較器８０４の出力までを１００［Ｈｚ］以上の短い周期でサンプリングし、変動に対して位相遅れの少なく、高精度な検出を行う。そして、フィルタ部９００でフィルタ処理を行った後、２０［Ｈｚ］にダウンサンプルして出力する。フィルタ部９００を通過した後のベルトの変動成分は、他の変動成分が除去されて、図１０に示すような滑らかな正弦波形となっているため、ダウンサンプルしてデータを保存したとしても、この波形を精度よく再現することが可能である。このため、変動振幅・位相検出部８０６で、ベルト周期変動成分の基本波成分及び高調波成分の振幅と位相が検出するときに使用するメモリ容量が少なくて済む。

また、上記のように、１００［Ｈｚ］以上の短い周期でサンプリングを行い、この短い周期でサンプリングしたベルト変動成分をフィルタ処理することで、低分解能なロータリエンコーダであっても、高い精度で周期変動を検出することが可能となる。例えば、ロータリエンコーダの分解能が中間転写ベルト１０上に換算して１００［μｍ］程度のロータリエンコーダでも、５００［Ｈｚ］でサンプリングして上記フィルタ処理を行うことで数［μｍ］程度の精度で周期変動を検出することが可能となる。

図１０に示したフィルタ部９００のＦｉｌｔｅｒ１（９０１）、Ｆｉｌｔｅｒ２（９０２）、ＤＣ除去部９０３は、高精度にベルトＰＬＤ変動によるベルト速度変動を検出するために付加される処理であり、使用される装置との関係により、どの処理を付加するかは適宜選択される。また、Ｆｉｌｔｅｒ１とＦｉｌｔｅｒ２の機能を併せもつ１つのフィルタで構成してもよい。また、フィルタは、説明したＦＩＲフィルタに限らず、移動平均を用いた簡易なローパスフィルタで構成することも可能である。

次に、本発明の特徴部分である、転写位置ずれを小さくするための転写タイミングの補正量に説明ついて説明する。
転写位置ずれ演算部６０７は、設定情報決定手段として機能し、ベルト変動検出部６０８で得られたベルト回転周期で発生するベルトＰＬＤ変動によるベルト速度変動の基本波成分及び高調波成分の振幅と位相の数値を取得する。そして、駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動しながら画像形成を行う場合には、上記数１５に示した式の振幅変換係数η_CA及び上記数１６に示した式の位相変換値Ｔ_CAを用いて、駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動したときに発生が予測される転写位置ずれ量を演算する。また、本実施形態のように、従動ローラ１５が一定の回転角速度となるようにベルト駆動をフィードバック制御しながら画像形成を行う場合には、上記数１３に示した式の振幅変換係数η_CB及び数１４に示した式の位相変換値Ｔ_CBを用いて、予測される転写位置ずれ量を演算する。

図１１は、ホームポジション信号の検知時を基準に転写位置ずれ量を演算した結果を示すグラフである。
グラフ１３１は、フィルタ処理後のサンプルデータである。これに対して、グラフ１３２は、サンプルデータを直交検波処理により振幅と位相を検出して正弦関数で近似したグラフである。縦軸は、従動ローラ１５の回転角変位［ｒａｄ］にそのローラ実効半径（従動ローラ半径＋ベルト平均ＰＬＤ）を乗算して得たベルト位置ずれ量［μｍ］である。横軸は、時間であり、本実施形態の場合には、約６．５秒で中間転写ベルト１０が１回転する。ベルト変動検出部６０８で得られたグラフ１３２の振幅値に上記数１５に示した式の振幅変換係数η_CAを乗算し、その位相値に上記数１６に示した式の位相変換値Ｔ_CAを加算することで、駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動したときの転写位置ずれの正弦関数であるグラフ１３３が得られる。また、グラフ１３２の振幅値に上記数１３に示した式の振幅変換係数η_CBを乗算し、その位相値に上記数１４に示した式の位相変換値Ｔ_CBを加算すれば、中間転写ベルト１０が一定の移動速度で駆動しているときの従動ローラ１５で見られる誤検出のベルト位置ずれであるグラフ１３４が得られる。フィードバック制御時には、従動ローラ１５が一定の回転角速度になるように制御されるので、グラフ１３３を反転した数値が転写位置ずれ量となる。ちなみに、これらのグラフ１３２、グラフ１３３及びグラフ１３４は、図６（ｂ）に示したグラフＣ、グラフＡ及びグラフＢ’の関係に相当する。

図１２は、転写タイミングの補正量を示すグラフである。
縦軸は、導出したベルト位置変動から補正手段に合わせて転写タイミングの補正量に換算している。横軸は、ホームポジション信号を基準にした時間である。本実施形態では、各色トナー像は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に中間転写ベルト１０上に転写される。このグラフから、ホームポジション信号が検知されたタイミングでＹの転写が開始されることがわかる。本実施形態では、転写タイミングの補正量の正弦関数の位相を管理し、その位相に応じて、各色の転写タイミングの補正量を決める。このように転写タイミングを補正することで、ベルトＰＬＤ変動による転写位置ずれを抑制することが可能となる。ここでは、各色の転写タイミングをそれぞれ補正する場合について説明したが、任意の色を基準に他色の転写タイミングの補正を行ってもよい。例えば、Ｋの転写タイミングの補正は行わず、Ｋを基準に、Ｙ、Ｍ、Ｃの転写タイミングを補正する場合、先程のＫの転写タイミングの補正量と各色の補正量の差分量を算出し、それをＣ、Ｍ、Ｙでの補正量とする。この差分量は、全く転写位置ずれを補正しない場合の色間の位置ずれを表しているので、これを補正量とすることで、色間の位置ずれが抑制される。この場合、補正手段の構成が簡易となり、記録用紙に対する画像のズレは発生することはあるが、色ズレを抑制することができる。

転写位置ずれ演算部６０７では、ホームポジション信号を基準に各色の転写タイミングの補正量を演算している。この演算は、画像形成毎に転写タイミング補正量を演算してもよい。また、装置にあるＣＰＵまたはＤＳＰの処理能力、メモリ容量に応じて、予め転写タイミング補正量を演算して、数値をテーブル化して保存しておき、画像形成毎に読み出すようにしてもよい。

本実施形態のベルト駆動装置においては、駆動ローラ１４の回転角速度又は回転角変位である駆動入力信号と、従動ローラ１５の回転角速度又は回転角変位である駆動出力信号とから、ベルトのＰＬＤ変動によるベルトの速度変動を検出している。これにより、駆動ローラ１４の回転角速度を一定としてなくてもベルトの速度変動を得ることができる。よって、例えば、従動ローラ１５のエンコーダ出力信号からフィードバック制御を行いながらもベルト変動成分を抽出して転写位置ずれ量を演算することができる。これにより、ベルトの変動成分を得るために駆動ローラ１４を一定の回転角速度で駆動するテスト動作などが必要なくなる。また、中間転写ベルト１０に対するクリーニング部材や記録用紙などの接触などによって画像形成時に発生する負荷変動があってもよくなる。そのため、画像形成時に随時、転写位置ずれ量を演算し、環境変化や経時劣化によりベルトのＰＬＤ変動が変化した場合に対して、適切な段階で転写位置ずれ量の補正あるいは更新を実行することができる。

また、ホームポジション信号として上述した仮想ホームポジション信号を用いる場合、ローラ径の誤差などの部品精度により、実際のベルト一周期と、上記仮想ホームポジション信号から求めたベルトの一周期との間に誤差が生じる場合がある。例えば、仮想ホームポジション信号が６秒毎に出力しているのに対し、実際の中間転写ベルト１０が６．１秒周期で駆動している場合には、周回毎に０．１秒の誤差が累積される。その結果、フィードバック制御を行う場合には、基準となる仮想ホームポジションと、転写位置ずれ予測値を生成するときに基準とした仮想ホームポジションとの位置関係が、ベルトの回転周期ごとにずれていき、上記目標関数で正確なフィードバック制御ができなくなってしまう。そこで、フィードバック制御中に転写位置ずれ予測値の更新を行い、ベルトの周回ごとに累積されたずれをリセットするようにしている。具体的には、仮想ホームポジション信号をカウントし、所定回数（例えば１０回）となったときに転写位置ずれ予測値の更新を実行する。まず、所定回数となったら、周期変動サンプル部８０５で仮想ホームポジション信号を検知して、ベルト一周期の変動成分の記憶を開始する。そして、再び、仮想ホームポジション信号を検知して、ベルト一周期の変動成分の記憶を停止する。メモリに記憶されたベルト一周期の変動成分から新たな仮想ホームポジションを基準とした転写位置ずれ予測値が生成される。この新たな仮想ホームポジションを基準として生成された転写位置ずれ予測値で転写タイミングを制御することで、ベルトの周回ごとに累積された位相ずれをリセットすることができる。

また、ベルトのＰＬＤ変動は、環境変化や径時変化により変化する場合がある。そこで、このような環境変化や径時変化を検知する環境・径時変化検知手段で、環境変化径時変化を検知して、転写位置ずれ予測値を更新するようにしてもよい。転写位置ずれ予測値を更新するタイミングは、中間転写ベルト１０の材質、ベルト駆動装置の環境や検出精度なおｄによって調節することも可能である。また、検出する振幅、位相のどちらか一方のみを変更して転写位置ずれ予測値の更新を行うようにしてもよい。例えば、ベルト材質が温度変化により厚み方向に変化しやすい場合、ベルト駆動装置の周辺に温度センサを設置する。そして、その温度変化をモニターしながら、設定した温度の上昇、下降があった場合にフィードバック制御中に振幅や位相を変更する。そして、この変更した振幅や位相に基づいて、転写位置ずれ予測値を生成しなおして、この生成しなおした転写位置ずれ予測値に基づいて、転写タイミングを制御する。また、経時変化としては、中間転写ベルト１０の磨耗による削れ、ベルト移動経路によるベルトのくせの発生などがあり、時間や画像出力枚数などをモニターして、所定時間や所定枚数に達したら、転写位置ずれ予測値を更新する。

また、振幅や位相を変更して転写位置ずれ予測値を更新する際には、過去の振幅や位相をメモリしておき、複数のベルトＰＬＤ変動の振幅や位相の情報を用いて平均値を求めて、振幅や位相の変更を行うことで、転写位置ずれ予測値の精度を向上させることができる。また、時間、画像出力枚数、温度変化などの複数の検出情報に重み付けを行い、環境、経時変化への適応性を向上させることも可能である。

また、本実施形態では、ロータリエンコーダを従動ローラ１５に対して固定しているが、これを着脱可能な構成としてもよい。この場合、ユーザーによる使用前に、例えば製造工程時、装置設置時、メンテナンス時に、上述した振幅及び位相の検出の際にだけロータリエンコーダを装着するようにしてもよい。この場合、転写タイミングの補正は、この振幅及び位相のデータから得られる転写位置ずれ量に基づいて行う。また、中間転写ベルト１０が交換された際には、再びロータリエンコーダを装着して、新しい中間転写ベルト固有のＰＬＤ変動に対応した補正量を画像形成装置が随時保有するようにしてもよい。

また、本実施形態では、タンデム型画像形成装置で中間転写体を用いた中間転写方式における中間転写ベルト１０のベルトＰＬＤ変動によるベルト速度変動に起因した色ズレを抑制する場合について説明したが、本発明は、このような画像形成装置に限られない。例えば、図１７に示すように、タンデム型画像形成装置で直接転写方式における記録材搬送部材としての搬送ベルト２１０のベルトＰＬＤ変動によるベルト速度変動に起因した色ズレについても、同様に抑制することができる。
また、図１や図１７に示すタンデム型画像形成装置では、潜像担持体としてドラム状の感光体を用いているが、これに代えてベルト状の感光体ベルトを用いた場合には、そのベルトのＰＬＤ変動によるベルト速度変動に起因して色ズレやバンディングといった画質劣化が生じる。この場合も、その感光体ベルトについて、上記中間転写ベルト１０の場合と同様にベルト速度変動を検出し、これに基づいて感光体ベルトに対する露光装置２１の書込タイミング等を制御することで、色ズレやバンディング等の画質劣化を抑制できる。
また、図示しないが、１つの潜像担持体上に各色トナー像を順次形成して、これらのトナー像を中間転写体又は記録材等の被転写体に順次転写して重ね画像を形成するような画像形成装置においても、その潜像担持体として感光体ベルト等の無端状ベルトを用いた場合には、そのベルトのＰＬＤ変動によるベルト速度変動に起因して色ズレやバンディングといった画質劣化が生じ得る。この場合も、その感光体ベルトについて、上記中間転写ベルト１０の場合と同様にベルト速度変動を検出し、これに基づいて感光体ベルトに対する露光装置２１の書込タイミング等を制御することで、色ズレやバンディング等の画質劣化を抑制できる。
また、電子写真方式の画像形成装置に限らず、無端状ベルトからなる搬送ベルト（記録材搬送部材）に担持搬送される記録材面に複数色のインクを吐出し、各色インクによる複数の画像が重なり合った重ね画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置についても、その無端状ベルトのベルトのＰＬＤ変動によるベルト速度変動に起因して色ズレやバンディングといった画質劣化が生じ得る。この画像形成装置は、複数色のインクをそれぞれ吐出する吐出口を備えたヘッド部と、該ヘッド部との対向位置に記録材を担持搬送する無端状ベルトからなる記録材搬送部材とを備え、該吐出口からインクを吐出して該記録媒体上に画像を形成するものである。このような画像形成装置についても、その搬送ベルトについて、上記中間転写ベルト１０の場合と同様にベルト速度変動を検出し、これに基づいて搬送ベルト上の記録材に対する各色インクの吐出タイミング等を制御することで、色ズレやバンディング等の画質劣化を抑制できる。なお、この場合、上述した転写位置ずれは、ドット位置ずれに置き換わる。

次に、転写タイミングの補正手段を有する図１の露光装置２１について説明する。
図１３は、露光装置２１の構成を示す説明図である。この露光装置２１は、４つの画像形成部１８を走査するものであって、２つの画像形成部１８ずつに２分割し、単一のポリゴンミラーの対向する側からビームを入射して、相反する方向に偏向、走査する対向走査方式を採用したものである。上述したように、４つの感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋは、中間転写ベルト１０の移動方向に沿って等間隔で配列され、順次異なる色のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写して重ね合わせることでカラー画像を形成する。図示するように各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを露光する露光装置２１は一体的に構成され、ポリゴンミラー１０６により光ビームを走査する。ポリゴンミラーの回転方向は同一であるので、走査方向は対向する側で相反する方向となり、一方の書出し位置ともう一方の書き終わり位置とが一致するように画像を書き込んでいく。

また、本実施形態では、各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋに対して半導体レーザを一対配備し、副走査方向の記録密度に応じて１ラインピッチ分ずらして走査することにより、２ラインずつ同時に走査できるようになっている。各光源ユニットからのビーム２０１、２０２、２０３、２０４は、光源ユニット毎に射出位置が副走査方向に異なる部位、本実施形態では光源ユニット１０７、１０８と光源ユニット１０９、１１０との射出位置が、所定高さ（本実施形態では６［ｍｍ］）だけ異なるよう配備し、光源ユニット１０８と光源ユニット１０９からのビームは入射ミラー１１１、１１２により折り返し、直接ポリゴンミラー１０６へと向かう光源ユニット１０７と１１０からのビームに主走査方向を近接させてポリゴンミラー１０６に入射される。

シリンダレンズ１１３、１１４、１１５、１１６は、一方を平面、もう一方を副走査方向に共通の曲率を有し、ポリゴンミラー１０６の偏向点までの光路長が等しくなるように配備してあり、各光ビームは偏向面で主走査方向に線状となるように収束され、後述するトロイダルレンズとの組み合わせで、偏向点と感光体面上とが副走査方向に共役関係とすることで面倒れ補正光学系をなす。
非平行平板１１７、１１８、１１９は、いずれか一面を主または副走査方向にわずかに傾けたガラス基板であり、基準色を除くステーション（本実施形態では、光源ユニット１０９からのビーム以外）に配備され、光軸周りに回転制御することで各走査位置を安定的に保持する。
ポリゴンミラー１０６は、６面ミラーで、本実施形態では２段に構成され、偏向に用いていない中間部をポリゴンミラーの内接円より若干小径となるように溝を設けて風損を低減した形状としている。１層の厚さは約２［ｍｍ］である。尚、上下のポリゴンミラーの位相は同一である。ｆθレンズ１２０、１２１も２層に一体成形または接合され、各々、主走査方向にはポリゴンミラーの回転に伴って感光体面上でビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、各ビーム毎に配備されるトロイダルレンズ１２２、１２３、１２４、１２５とにより各ビームを感光体面上にスポット状に結像し、潜像を記録する。
各色の画像形成部１８は、ポリゴンミラーから感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの面に至る各々の光路長が一致するように、また、等間隔で配列された各感光体ドラムに対する入射位置、入射角が等しくなるように、複数枚（実施形態では１つの画像形成部あたり３枚ずつ）の折り返しミラーが配置される。

各色画像形成部１８毎に光路を追って説明すると、光源ユニット１０７からのビーム２０１は、非平行平板１１７、シリンダレンズ１１３を介し、ポリゴンミラー１０６の上段で偏向された後、ｆθレンズ１２０の上層を通過し、折り返しミラー１２６で反射されてトロイダルレンズ１２２を通過し、折り返しミラー１２７、１２８で反射されて感光体ドラム４０Ｍに導かれ、マゼンタ用の静電潜像を形成する。また、光源ユニット１０８からのビーム２０２は、非平行平板１１８、シリンダレンズ１１４を介して、入射ミラー１１１で反射されポリゴンミラー１０６の下段で偏向された後、ｆθレンズ１２０の下層を通過し、折り返しミラー１２９で反射されてトロイダルレンズ１２３を通過し、折り返しミラー１３０、１３１で反射されて感光体ドラム４０Ｙに導かれ、イエロー用の静電潜像を形成する。ポリゴンミラーに対して対称に配備された画像形成部１８についても同様で、光源ユニット１０９からのビーム２０３は、入射ミラー１１２を介してポリゴンミラー１０６の下段で偏向され、折り返しミラー１３２、１３３、１３４で反射されて感光体ドラム４０Ｋに導かれ、ブラック用の静電潜像が形成される。また、光源ユニット１１０からのビーム２０４は、ポリゴンミラー１０６の上段で偏向され、折り返しミラー１３５、１３６、１３７で反射されて感光体ドラム４０Ｃに導かれ、シアン用の静電潜像を形成する。

画像記録領域の走査開始側および走査終端側には、フォトセンサを実装した基板１３８、１３９、１４０、１４１が配備され、各画像形成部１８において走査されたビームを検出する。本実施形態において、基板１３８、１４０は同期検知センサとなし、この検出信号を基に各々書き込み開始のタイミングを図るように共用している。一方、基板１３９、１４１は、終端検知センサをなし、上記同期検知センサとの検出信号の時間差を計測することで走査速度の変化を検出し、検出された走査速度の変化に対して、各半導体レーザを変調する画素クロックの基準周波数を反比例倍して再設定することで、各画像形成部１８において記録された静電潜像の中間転写ベルト１０上での全幅倍率を安定的に保持することができる。

本実施形態では、転写タイミングを補正する手段として、非平行平板１１７、１１８、１１９を用いる。非並行平板１１７、１１８、１１９は、光軸を変えて、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上の露光位置を変化させることにより転写タイミングを調整することができる。以下、その詳細を説明する。
図１４は、光軸変更手段である非平行平板の支持部における斜視図である。
非平行平板３２１は、円筒状のホルダ部材３２２中央枠内に固定され、軸受部３２３を形成した支持部材３２４にホルダ部材に形成した一対の鍔部３２６を切欠に合わせて挿入し、水平に戻すことで鍔部３２６が裏側に引っ掛かり、支持部材に密着した状態でかん合部３２５を基準に回転可能に保持される。支持部材３２４は、上記したように底面を基準にハウジングにねじ止めされ、軸受部３２３の回転中心が光源ユニットの射出軸と中心が合うように高さＨが各々設定されており、回転によってビームの射出軸をわずかに傾けることができる。ホルダ部材の一端にはレバー部３２７が形成され、支持部材に形成した貫通穴３３０に係合され固定されているステッピングモータ３２８の軸先端に形成した送りネジを螺合しており、その上下動に伴って非平行平板３２１を回動可能としている。尚、この際のバックラッシュをとるため、ホルダ部材のピン３３１と支持部材のピン３３２との間にスプリング３２９により引張力をかけ、一方向に片寄せする構成としている。

いま、この回転角をγ、非平行平板の頂角をε、カップリングレンズの焦点距離をｆｃ、光学系全系の副走査倍率をζとすると、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの面での副走査位置の変化は、下記の数１７に示す式で与えられ、微小回転角の範囲では回転角にほぼ比例して可変できる。本実施形態では、非平行平板の頂角εは、約２°である。なお、この式中の「ｎ」は、非平行平板の屈折率である。

感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの面での副走査位置の変化Δｙは、そのまま、転写位置の変化量とすることができる。よって、演算された転写タイミングの補正量［μｍ］を打ち消すように反転させた数値を、副走査位置の変化Δｙに代入して、回転角γを求めて非平行平板を回動させる。上記数１７に示す式における非平行平板の頂角ε、カップリングレンズの焦点距離ｆｃ、光学系全系の副走査倍率ζは、予め決定されている定数となる複写機では、副走査位置の変化Δｙと回転角γとの対応表を作成しておくと演算時間を短くすることができる。

また、副走査位置を可変する手段の別の実施形態を示す。
図１５（ａ）及び（ｂ）は、液晶偏向素子を用いた補正手段の例を示す説明図である。この補正手段は、本実施形態でプリズムが配置される光源からポリゴンミラーに至る光路中に、プリズムの代えて液晶偏向素子を配備することで図１４に示した構成と同様の構成にできる。液晶偏向素子は、液晶を透明なガラス板間に封入した構成であり、一方のガラス板表面の上下に電極が形成されている。液晶としては誘電異方性を有するネマティック液晶等が用いられ、電極間に電位差を与えると、図１５（ｂ）中の右側に示す断面図のように電位の傾斜が発生し、液晶の配向が変化して屈折率分布を発生させて、プリズムと同様にビームの射出軸をわずかに傾けることができる。従って、副走査方向に電極を設けることで、印加電圧に応じて感光体面での走査位置を可変できる。
なお、上記したような透過型の光学素子に限るわけではなく、ガルバノミラー等の反射型の光学素子を用いても同様に構成できる。

本実施形態では、低コスト、小型化のために光路上に４つの画像形成部１８について共用部品が存在し、転写タイミングを調整する手段として光軸を変化させる手段を例示した。その他の例としては、４つの画像形成部１８について共用部品が無く、それぞれの画像形成部１８に対して独立した露光装置がある場合、転写タイミングの調整はポリゴンミラーの回転速度と半導体レーザの発光タイミングの調整を利用する場合などが挙げられる。また、露光装置としては、１ライン分の発光素子（ＬＥＤ）が配列されたライン型露光装置を用いることもでき、この場合、発光素子の発光タイミングを発光制御部にて調整することで補正手段を構成できる。

以上のような補正手段は、転写位置ずれの数値（正弦関数数値）に合わせて正確に駆動するものが望ましいが、補正分解能が高くない場合は、用紙１枚毎にある一定数値で補正するようにしてもよい。
図１６は、周長が約８００［ｍｍ］の中間転写ベルト１０を用いて、Ａ３用紙を連続して出力した場合の各用紙における単色画像の転写位置ずれ量を点線で区分けして示したものである。本実施形態では、Ａ３用紙を連続で出力する場合は、用紙間隔は１１０［ｍｍ］となる。用紙１枚目から３枚目までの転写位置ずれを直線近似したものが１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃである。それぞれの近似直線の傾きから各用紙の補正量を一定値で設定する。この傾き数値は、光軸調整手段の場合には駆動系速度（モータ駆動の場合にはモータの回転速度）、画像形成部１８ごとに独立して露光装置を設けた場合にはポリゴンミラーの回転速度と半導体レーザの発光タイミングまたは発光素子の発光タイミング、に変換することができるため、用紙毎に各色一定値で設定して転写タイミングを補正することができる。これにより、各用紙上の図１６の転写位置ずれ量の傾き分を補正することができる。

以上、本実施形態の画像形成装置である複写機は、複数の支持回転体である支持ローラ１４、１５、１６に掛け渡された無端状のベルトである中間転写ベルト１０と、駆動源であるモータ１７からの回転駆動力により中間転写ベルト１０が無端移動するようにこれを駆動する駆動手段としてのベルト駆動装置と、中間転写ベルト１０上に複数の画像（各色トナー像）を互いに重なり合うように形成して、中間転写ベルト１０上に重ね画像（カラー画像）を形成する画像形成手段としての画像形成部１８とを有する。この複写機は、記憶手段としてのメモリを有している。また、上記複数の支持ローラ１４、１５、１６のうちの少なくとも１つの支持ローラである従動ローラ１５の回転角変位又は回転角速度を検出する検出手段としてのロータリエンコーダも有している。また、この従動ローラ１５を含む２つの支持ローラ１４，１５の回転角変位又は回転角速度の差分データから、中間転写ベルト１０の速度変動に対応した周波数を有する該回転角変位又は該回転角速度の交流成分（ベルト速度変動成分）を抽出する抽出手段としての比較器８０４も有している。また、ベルト速度変動の少なくとも一周期分に相当する、比較器８０４が抽出したベルト速度変動成分の振幅及び位相のデータを、上記メモリに記憶するデータ処理手段としての周期変動サンプル部８０５も有している。また、上記メモリに記憶されている振幅及び位相のデータに基づいて、中間転写ベルト１０上での各色トナー像間の転写位置ずれが小さくなるような、各色トナー像を中間転写ベルト１０上にそれぞれ形成する際の各画像形成タイミング（転写タイミング）の設定情報（転写位置ずれ値）を決定する設定情報決定手段としての転写位置ずれ演算部６０７も有している。そして、本複写機は、転写位置ずれ演算部６０７が決定した各転写位置ずれ値に従って、上記中間転写ベルト１０上に各色トナー像を形成すべく、各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋに対して静電潜像の書き込みを行い、転写タイミングを制御する。これにより、上述したように、ベルトＰＬＤ変動によるベルト移動速度の変動成分（交流成分）の振幅及び位相のデータから、ベルト周方向のベルトＰＬＤ変動によるベルト速度変動を高精度に認識することが可能である。そして、認識したベルト速度変動に基づき、各色トナー像ごとに、露光装置２１による書き込みタイミングを調節することで、色ずれやバンディング等の画質低下を抑制することができる。

なお、本出願人は、特願２００４−２９６９７１号において、上記実施形態で説明した方法と同様の方法で、ベルトＰＬＤ変動によるベルト速度変動を認識する方法を提案した。しかし、この先願に記載の方法では、高精度に認識したベルト速度変動に基づいて、そのベルト速度変動が小さくなるようにフィードバック制御目標値を導出し、そのフィードバック制御目標値を用いて駆動ローラを駆動制御するようにしている。このフィードバック制御目標値は、駆動ローラの駆動源となるモータのコントローラ（ＰＬＬ制御系など）における駆動補正処理に用いられ、ベルトＰＬＤ変動に対する駆動ローラの回転角速度変動率に相当するものである。上記先願に記載の方法では、ベルトの速度変動を高精度に認識できることから、非常に小さいフィードバック制御目標値を導出できる。具体例を挙げれば、従動ローラの半径が１６［ｍｍ］、ベルト平均厚みが１００［μｍ］、ベルトの厚みムラが±１０［μｍ］である場合、その厚みムラによりＰＬＤが変動し、ベルト速度変動に対応した駆動ローラの回転角速度変化率、すなわち、フィードバック制御目標値は、±０．１６［％］となる。このような非常に小さいフィードバック制御目標値を用いて駆動ローラを駆動制御するためには、高精度な信号発振回路や高分解能なモータ回転制御系が必要となり、構成が非常に高価になる。これに対し、本実施形態は、高精度に認識したベルト速度変動に基づき、露光装置２１等の画像形成手段（補正手段）によって、画像形成タイミング（書き込みタイミング）などを制御する。一般に、この制御は、駆動ローラを駆動制御する場合に比べて安価な構成で細かい制御が可能である。したがって、本実施形態によれば、高精度で認識したベルト速度変動による色ずれやバンディングを、安価な構成で抑制することができる。

また、上述したように、本発明は、潜像担持体としての無端状ベルト（感光体ベルト）上に順次複数の画像を形成する画像形成手段と、その感光体ベルト上に形成された各色トナー像を互いに重なり合うように被転写体としての中間転写体又は記録材上に順次転写する転写手段とを有する画像形成装置においても、同様の効果を発揮し得る。
また、上述したように、本発明は、潜像担持体としての複数の無端状ベルト（感光体ベルト）上に、各色トナー像をそれぞれを形成する画像形成手段と、これらの複数の感光体ベルト上に形成された各色トナー像を互いに重ね合わせて被転写体としての中間転写体又は記録材上に転写する転写手段とを有する画像形成装置においても、同様の効果を発揮し得る。

また、本実施形態の複写機は、中間転写ベルト１０上に設けられた基準マーク６１３と、その中間転写ベルト１０の無端移動に伴って移動する基準マーク６１３の移動経路と対向する位置に固定配置され、その基準マーク６１３を検知する基準マーク検知手段としてのセンサ６１２とを有している。そして、上記周期変動サンプル部８０５は、上記モータ１７からの回転駆動力により中間転写ベルト１０を駆動したときのセンサ６１２の検知結果（ホームポジション信号）を基準にした上記振幅及び上記位相のデータを上記メモリに記憶し、上記画像形成部１８は、そのホームポジション信号を基準に、上記各転写位置ずれ値に従って画像形成を行う。これにより、中間転写ベルト１０のＰＬＤ変動の位相（無端移動位置）と各転写位置ずれ値との同期が可能となり、正確な転写タイミングの制御が可能となる。
また、本実施形態の複写機において、上記比較器８０４は、上記差分データから、上記中間転写ベルト１０の一周期と同じ周期をもつベルト速度変動成分の基本波成分とその高調波成分とをそれぞれ抽出し、上記転写位置ずれ演算部６０７は、上記メモリに記憶されているベルト速度変動成分の基本波成分及びその高調波成分の振幅及び位相に基づいて上記各転写位置ずれ値を決定する。中間転写ベルト１０ＰＬＤ変動の分布は、ベルト一周に一周期（山と谷が１つずつ）とは限らず、ベルト一周に二周期、三周期といったＰＬＤ変動分布がある場合もある。よって、高調波成分として、二周期成分、三周期成分についての振幅と位相のデータも得ることで、様々なＰＬＤ変動分布をもつ中間転写ベルト１０の速度変動に対応することができる。特に、上記高調波成分を、上記基本波成分の１０倍未満の高調波成分に制限すれば、ロータリエンコーダの分解能やＡＤ変換時に発生するノイズ成分（中間転写ベルト１０の回転周期に対して１０倍以上の高周波成分）を除去して、より高精度に転写位置ずれ値を決定することができる。
また、本実施形態の複写機において、上記転写位置ずれ演算部６０７は、上記２つの支持ローラ１４，１５のうちの一方の支持ローラの半径Ｒと、該一方の支持ローラに接触している中間転写ベルト１０の接触部分の移動速度の基準となるベルトピッチ線距離ＰＬＤの平均値との和（Ｒ＋ＰＬＤ_ave）と、他方の支持ローラの半径Ｒと、該他方の支持ローラに接触している中間転写ベルト１０の接触部分の移動速度の基準となるベルトピッチ線距離ＰＬＤの平均値との和（Ｒ＋ＰＬＤ_ave）と、該一方の支持ローラに接触している中間転写ベルト１０の接触部分の中央から該他方の支持ローラに接触している中間転写ベルト１０の接触部分の中央までの中間転写ベルト１０の移動時間τを考慮して、上記メモリに記憶されている振幅及び位相のデータを処理し、処理後の振幅及び位相のデータに基づいて上記各転写位置ずれ値を決定する。これにより、より正確な転写位置ずれ量を算出できることが可能となる。
また、本実施形態の複写機において、ロータリエンコーダで検出する回転角変位又は回転角速度は、所定のタイミングでロータリエンコーダが画像形成時に検出したものであり、上記周期変動サンプル部８０５は、上記メモリに記憶されている振幅及び位相のデータを、上記比較器８０４が抽出したベルト速度変動成分の振幅及び位相のデータによって更新する。これにより、画像形成時においても、２つの支持ローラ１４，１５についての上記差分データからベルト速度変動成分の振幅と位相のデータを得て、新たな転写位置ずれ値を算出することができる。よって、ベルト速度変動成分を取得するための特別な動作（テスト動作など）が必要なくなる。したがって、画像形成しながら、環境変化や経時変化により中間転写ベルト１０ＰＬＤ変動分布が変化して転写位置ずれ量に変動が生じても、これに対応することができる。
また、本実施形態の複写機において、上記比較器８０４は、上記差分データから、上記中間転写ベルト１０の複数周期分のベルト速度変動成分をそれぞれ抽出し、上記転写位置ずれ演算部６０７は、上記メモリに記憶されている複数周期分のベルト速度変動成分の振幅及び位相のデータに基づいて上記各転写位置ずれ値を決定する。２つの支持ローラ１４，１５についての差分データには、中間転写ベルト１０と支持ローラとの間のスリップによるランダムな変動成分やノイズ成分が含まれる。複数周期分の差分データから上記中間転写ベルト１０の一周期の変動成分の振幅と位相のデータを得ることで、これらに起因するベルト速度変動成分を減少させ、中間転写ベルト１０のＰＬＤ変動によるベルト速度変動成分を強調することができる。これにより、より高精度な転写位置ずれ値の算出が可能となる。
また、本実施形態の複写機は、上記比較器８０４が抽出したベルト速度変動成分から、上記２つの支持ローラ１４，１５のうちの少なくとも一方の回転周期と同じ周期をもつベルト速度変動成分を除去する支持回転体回転周期成分除去手段としてのＦｉｌｔｅｒ２（９０２）を有している。そして、上記周期変動サンプル部８０５は、このＦｉｌｔｅｒ２（９０２）による除去後のベルト速度変動成分の振幅及び位相のデータを上記メモリに記憶する。これにより、駆動ローラ１４やその伝達機構１８の回転体１８ａ、１８ｂ、従動ローラ１５の偏心により発生する周期変動を除去して、より高精度な転写位置ずれ値の算出が可能となる。
また、本実施形態の複写機において、上記２つの支持ローラ１４，１５のうちの一方の支持ローラに接触している中間転写ベルト１０の接触部分の中央から他方の支持ローラに接触している中間転写ベルト１０の接触部分の中央までのベルト移動距離は、中間転写ベルト１０の半周期に対応する長さに設定されている。これは、上記２つの支持ローラ１４，１５の位置関係が中間転写ベルト１０のベルト移動経路上において互いに最も離れた位置関係とすることと同じである。これにより、２つの支持ローラ１４，１５の位置関係を中間転写ベルト１０の半周期πに相当する位置関係とすることができ、中間転写ベルト１０のＰＬＤ変動によるベルト速度変動成分を最も感度よく取得することができる。その結果、より高精度な転写位置ずれ値の算出が可能となる。なお、中間転写ベルト１０ＰＬＤ変動による回転変動成分を最も感度よく取得することができるため、より高精度な転写位置ずれ値の算出が可能となる。
また、本実施形態の複写機においては、上記２つの支持ローラ１４，１５の半径が互いに等しく、かつ、これらの支持ローラ１４，１５に接触している中間転写ベルト１０の接触部分のベルト移動距離が等しい。これにより、上記２つの支持ローラ１４，１５のローラ実効半径が同一となるため、変換係数等の演算工程が簡略化される。また、２つの支持ローラ１４，１５間におけるベルト実効係数κの比が１となるので、ベルト実効係数κを２つの支持ローラ１４，１５でそれぞれ正確に把握する必要がなくなり、より高精度な転写位置ずれ値の算出が可能となる。
また、本実施形態の複写機において、上記モータ１７は、駆動信号に応じて所定の回転角変位又は回転角速度で回転駆動するモータをステッピングモータ又はＤＣサーボモータであり、上記２つの支持ローラ１４，１５として、このモータ１７からの回転駆動力の中間転写ベルト１０への伝達に寄与しない従動ローラ１５と、このモータ１７からの回転駆動力が伝達される駆動ローラ１４とを用いる。そして、上記比較器８０４は、上記ロータリエンコーダが検出した従動ローラ１５の回転角変位又は回転角速度と、このモータ１７に入力される駆動信号から得られる駆動ローラ１４の回転角変位又は回転角速度との差分データから、上記ベルト速度変動成分を抽出する。モータ１７がステッピングモータ又はＤＣサーボモータであれば、駆動信号から駆動ローラ１４の回転角変位又は回転角速度を推定することができる。そのため、ロータリエンコーダは、従動ローラ１４に対してだけ設ければよく、低コスト化を図ることができる。
なお、上述したように、上記２つの支持ローラとして２つの従動ローラを用い、上記比較器８０４が、これらの従動ローラに対して設けられたロータリエンコーダが検出したこれらの２つの従動ローラの回転角変位又は回転角速度の差分データから、上記ベルト速度変動成分を抽出するようにしてもよい。これにより、上記２つの支持ローラの中に駆動ローラ１４が含まれている場合に比べて、駆動ローラ１４と中間転写ベルト１０との間のスリップの影響が少なくなり、より高精度にベルト速度変動成分を抽出することができる。
また、本実施形態の複写機は、上記ロータリエンコーダの検出結果に基づいて上記モータ１７の駆動制御を行う駆動制御手段としてのベルト駆動制御装置を備えている。具体的には、このベルト駆動装置は、従動ローラ１４の回転角速度又は回転角変位が一定になるようにモータ１７の駆動をフィードバック制御する。これにより、中間転写ベルト１０の駆動時に発生する駆動伝達機構に起因する速度変動（歯車や駆動ローラ１４の偏心によるもの）や、スリップによる速度変動を抑制して、中間転写ベルト１０を駆動することができる。よって、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋとの相対速度変動が抑えられ、高品質な画像形成が可能となる。そして、中間転写ベルト１０のＰＬＤ変動によるベルト速度変動については転写タイミングの補正により対応するため、色ずれやバンディング等の画質劣化は抑制される。
また、上述したように、上記ロータリエンコーダを当該複写機に対して着脱可能に構成してもよい。中間転写ベルト１０のＰＬＤ変動は、ベルト１つ１つについて固有のものであり、また、環境変化や経時変化によりＰＬＤ変動が変わらないような中間転写ベルト１０を生成することも可能である。よって、このような中間転写ベルト１０であれば、１つのベルトについて１回だけ転写位置ずれ値の算出を行えば十分である。このような場合、ロータリエンコーダを１回だけしか使用されないので、ロータリエンコーダを個々の複写機に個別に設けずとも、ロータリエンコーダを着脱可能にすることで、複数の複写機に対してロータリエンコーダを使い回せばよい。このようにすれば、当該複写機の部品コストを抑えることができる。

なお、本実施形態では、色ズレを抑制するために転写位置ずれを補正する方法について説明したが、画像転写中に中間転写ベルト１０移動速度が速くなったり遅くなったりすることにより各色トナー像が延びたり縮んだりして発生するバンディングを抑制することも可能である。この場合、上述した中間転写ベルト１０速度変動に応じて画像形成速度プロファイルを生成し、その画像形成速度プロファイルに応じて、各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上の静電潜像中に延びたり縮んだりする部分がなくなるように、露光装置２１の書き込み制御を行う。

本実施形態係る複写機の一例を示す概略構成図。 同複写機が有する中間転写中間転写ベルト１０の主要部を示す断面模式図。 同中間転写中間転写ベルト１０の主要部を示す斜視模式図。 同中間転写中間転写ベルト１０の周方向における中間転写ベルト１０厚み変動（中間転写ベルト１０厚み偏差分布）の一例を示すグラフ。 同中間転写中間転写ベルト１０が掛け渡された駆動ローラに巻き付いた中間転写ベルト１０部分を、その駆動ローラ軸方向から見たときの拡大図。 本発明に係る中間転写ベルト１０駆動制御方法の基本的な原理を説明するための説明図。 同中間転写中間転写ベルト１０の駆動制御装置を示すのブロック図。 同駆動制御装置に設けられる中間転写ベルト１０変動検出部のブロック図。 同中間転写ベルト１０変動検出部を構成する中間転写ベルト１０変動検出部の他の例を示すブロック図。 同中間転写ベルト１０変動検出部のフィルタ部を通過した後の中間転写ベルト１０変動成分の一例を示すグラフ。 転写位置ずれ量を演算した結果を示すグラフ。 転写タイミングの補正量を示すグラフ。 同複写機が有する露光装置の構成を示す説明図。 同露光装置の非平行平板の支持部における斜視図。 同非平行平板に代えて液晶偏向素子を用いた他の例を示す説明図。 各用紙における単色画像の転写位置ずれ量を点線で区分けして示した説明図。 電子写真方式による直接転写方式のタンデム型画像形成装置の一例を示す概略構成図。 電子写真方式による中間転写方式のタンデム型画像形成装置の一例を示す概略構成図。

符号の説明

１０ 中間転写中間転写ベルト１０
１４ 従動ローラ
１５ 駆動ローラ
１７ モータ
１８ 画像形成部
２１ 露光装置
４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ 感光体ドラム
１１７，１１８，１１９ 非並行平板
２１０ 搬送中間転写ベルト１０
６０７ 転写位置ずれ演算部
６０８ 中間転写ベルト１０変動検出部
８０４ 比較器
８０５ 周期変動サンプル部
８０６ 変動振幅・位相検出部
８０９ 中間転写ベルト１０変動検出部
９００ フィルタ部

Claims (12)

1. 駆動支持回転体及び従動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状のベルトと、
   駆動源からの回転駆動力により該ベルトが無端移動するように該ベルトを駆動する駆動手段と、
   複数色のインクをそれぞれ吐出する吐出口を備えた各ヘッド部から該ベルトが担持搬送する記録材上に各色インクを吐出することにより、各色インクによる複数の画像が互いに重なり合った重ね画像を該記録材上に形成する画像形成手段とを有する画像形成装置において、
   記憶手段と、
   上記駆動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第１ロータリーエンコーダ、及び、上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度を検出する第２ロータリーエンコーダからなる検出手段と、
   上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度の差分データから、上記ベルトの速度変動に対応した周波数を有する該回転角変位又は該回転角速度の交流成分を抽出する抽出手段と、
   該ベルト速度変動の少なくとも一周期分に相当する該抽出手段が抽出した交流成分の振幅及び位相のデータを上記記憶手段に記憶するデータ処理手段と、
   該記憶手段に記憶されている振幅及び位相のデータに基づいて、上記記録材上での上記複数の画像間の位置ずれが小さくなるような、各ヘッド部からの吐出タイミングの設定情報を決定する設定情報決定手段とを有し、
   上記画像形成手段は、該設定情報決定手段が決定した各設定情報に従って、上記記録材上に上記複数の画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記ベルト上に設けられた基準マークと、
   該ベルトの無端移動に伴って移動する該基準マークの移動経路と対向する位置に固定配置され、該基準マークを検知する基準マーク検知手段とを有し、
   上記データ処理手段は、上記駆動源からの回転駆動力により該ベルトを駆動したときの該基準マーク検知手段の検知結果を基準にした上記振幅及び上記位相のデータを上記記憶手段に記憶し、
   上記画像形成手段は、該基準マーク検知手段の検知結果を基準に、上記各設定情報に従って画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   上記抽出手段は、上記差分データから、上記ベルトの一周期と同じ周期をもつ上記交流成分の基本波成分とその高調波成分とをそれぞれ抽出し、
   上記設定情報決定手段は、上記記憶手段に記憶された該交流成分の基本波成分及びその高調波成分の振幅及び位相に基づいて上記各設定情報を決定することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   上記高調波成分は、上記基本波成分の１０倍未満の高調波成分であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記設定情報決定手段は、上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体のうちの一方の支持回転体の半径と、該一方の支持回転体表面からこれに接触している上記ベルトの接触部分の移動速度の基準となるピッチ線までの距離との和、他方の支持回転体の半径と、該他方の支持回転体表面からこれに接触している該ベルトの接触部分の移動速度の基準となるピッチ線までの距離との和、及び、該一方の支持回転体に接触している該ベルトの接触部分の中央から該他方の支持回転体に接触している該ベルトの接触部分の中央までの該ベルトの移動時間を考慮して、上記記憶手段に記憶されている振幅及び位相のデータを処理し、処理後の振幅及び位相のデータに基づいて上記各設定情報を決定することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体の回転角変位又は回転角速度は、所定のタイミングで上記検出手段が画像形成時に検出したものであり、
   上記データ処理手段は、上記記憶手段に記憶されている振幅及び位相のデータを、上記抽出手段が抽出した交流成分の振幅及び位相のデータによって更新することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記抽出手段は、上記差分データから上記ベルトの複数周期分の上記交流成分を抽出し、
   上記設定情報決定手段は、上記記憶手段に記憶されている複数周期分の交流成分の振幅及び位相のデータに基づいて上記各設定情報を決定することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記抽出手段が抽出した上記交流成分から、上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体うちの少なくとも一方の回転周期と同じ周期をもつ交流成分を除去する支持回転体回転周期成分除去手段を有し、
   上記データ処理手段は、該支持回転体回転周期成分除去手段による除去後の交流成分の振幅及び位相のデータを上記記憶手段に記憶することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体のうちの一方の支持回転体に接触している上記ベルトの接触部分の中央から他方の支持回転体に接触している該ベルトの接触部分の中央までの該ベルトの移動距離は、上記ベルトの半周期に対応する長さであることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
    上記駆動支持回転体及び上記従動支持回転体の半径が互いに等しく、かつ、該駆動支持回転体及び該従動支持回転体に接触している上記ベルトの接触部分のベルト移動距離が等しいことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
    上記検出手段の検出結果に基づいて上記駆動源の駆動制御を行う駆動制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
    上記検出手段を当該画像形成装置に対して着脱可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。

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