JP4667033B2 - 搬送制御方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動ローラと従動ローラ間に無端状のベルトを掛け渡して被搬送物を搬送する搬送制御方法、および中間転写ベルトを使用して多色の画像形成を行う画像形成装置に係り、特に、前記中間転写ベルトの駆動ローラを搬送速度が一定になるように制御する画像形成装置に関する。

従来においては、複数の現像ユニットを有する画像形成装置の問題点として、中間転写ベルトを駆動する駆動ローラの偏芯等による回転ムラつまりはそれに連れ添う搬送ベルトの速度ムラが、中間転写ベルトに各色を重畳させる時に複数色のトナー像の形成位置が互いにずれてしまい色ずれなどの不具合が発生するため、ベルト速度のムラを減少させる幾つかの方法が取られている。その１つとして、中間転写ベルトの従動ローラに角速度検知用のロータリエンコーダと呼ばれる放射状に多数のスリット孔を設けた円盤形のディスクとこのディスクを間に挟んで互いに対向する透過型のフォトインタラプタを備えたものを取り付けて、前記フォトインタラプタから生成されるパルス信号のパルス時間を検出し、その検出値に基づいて中間転写ベルトによる駆動ローラの回転を制御する方式が知られている。

しかし、このように中間転写ベルトの従動ローラに角速度検知用のロータリエンコーダを設けて回転速度のムラを検知するようにすると、機構が複雑になり、当然コストも高くなる。

そこで、例えば、特許文献１には、像の担持または像を形成する媒体の搬送を行うエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトを駆動する駆動ローラと、前記エンドレスベルトに従動する従動ローラと、前記エンドレスベルトまたは該エンドレスベルトに搬送される媒体への画像の形成を行う画像形成手段と、前記エンドレスベルトの移動速度を検知する速度検知手段と、前記速度検知手段での検知結果に基づいて前記エンドレスベルトの移動速度を制御する速度制御手段と、を備え、前記速度検知手段は、前記エンドレスベルトによって従動する従動ローラが１回転する毎に１パルスの信号を発生することにより前記エンドレスベルトの移動速度を検知するようにし、熱膨張によって変動するエンドレスベルトの移動速度を、より簡易的に精度良く検知するようにした画像形成装置が開示されている。

また、特許文献２には、ベルトに直接的にまたは間接的に圧接され、前記ベルトの動きに従動する少なくとも１つの回転体と、前記ベルトを駆動するための駆動ローラとを備えた画像形成装置であって、前記駆動ローラを駆動する駆動ローラ駆動手段と、前記回転体を駆動する回転体駆動手段と、前記ベルトの負荷変動を検出する負荷変動検出手段と、前記ベルトの負荷変動に応じて前記駆動ローラ駆動手段あるいは前記回転体駆動手段の動作を制御する制御手段とを有し、感光体ドラムの角速度が変化しても画像形成条件を調整し画質を向上させるようにした画像形成装置が開示されている。
特開２００２−２５１０７９公報 特開２００１−３５０３８７公報

前述のように従来においては、中間転写ベルトの従動ローラに角速度検知用のロータリエンコーダと呼ばれる放射状に多数のスリット孔を設けた円盤形のディスクとこのディスクを間に挟んで互いに対向する透過型のフォトインタラプタを備えたものを取り付けて、そこから生成されるパルス信号のパルス時間を検出し、その検出値に基づいて中間転写ベルトによる駆動ローラの回転を制御する方式が提案されているが、ロータリエンコーダは各々のスリット孔の間隔を均一な等間隔に設けないとその誤差もベルト速度変化として拾ってしまうため精密にする必要があり、製造上コストアップになってしまうだけでなく、また完全に均一な等間隔にすることは非常に難しい（ほぼ不可能である）。そのため、それを取り除くために制御が複雑になってしまう。

また、前記特許文献１記載の発明のように、ロータリエンコーダを用いずに従動ローラが１回転する毎に１パルスの信号を発生しそのパルス時間を検知することによって従動ローラの偏芯をキャンセルする方法では、従動ローラ１回転当たり１制御のため、環境変化による駆動ローラの熱膨張によって変動するゆっくりしたベルト速度変化には対応できるが、紙搬送の影響、一次転写のバイアス電圧、感光体ドラムの偏芯等、比較的短い時間の変動によるベルト速度変化には対応できない。さらには、駆動ローラ１回転当たりの制御間隔が十分細かくないため、駆動ローラの偏芯によるベルト速度むらを取り去ることもできない。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、安価な構成で、従動ローラの偏芯による回転むらの影響も受けずに、環境変化による該駆動ローラの熱膨張によって変動するゆっくりしたベルト速度変化だけでなく、比較的短い時間の変動によるベルト速度変化にも対応でき、さらには駆動ローラの偏芯によるベルト速度むらも取り去ることができるようにすることにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、無端状のベルトを駆動する駆動ローラと、前記ベルトの表面に接触して従動回転する従動ローラと、前記従動ローラの外周部に複数個設けた検知物と、前記検知物を検知する検知手段と、前記検知手段からの検知出力に基づいて前記従動ローラの角速度を求め、当該角速度から前記ベルトの搬送速度を検出し、当該ベルトの搬送速度を制御する搬送制御方法において、前記駆動ローラの外周長を前記従動ローラの外周長の偶数倍に設定し、前記検知手段の検知出力のあるパルスをｎ番目、前記従動ローラ１回転周期に対しそのサンプリング間隔をｐ回（ただし、ｐは４以上の整数）とし、ｎ番目において従動ローラの１／ｐ回転の移動時間の１回転分のカウント値を積算して前記角速度を求め、ｎ＋１番目においても前記１回転分のカウント値を積算して同様に前記角速度を求め、前記ｎ番目の角速度から前記ｎ＋１番目の角速度を減算して２で除し、前記駆動ローラの１／２ｐ回転の偏芯成分の積分速度を求め、前記駆動ローラの１／２ｐ回転の偏芯成分の積分速度を２ｐ分求めてつなぎ合わせて前記駆動ローラの１回転の偏芯分における積分速度を抽出し、前記検知物の間隔毎に前記偏芯による速度成分を打ち消すようにフィードフォワード制御を行うことを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記無端状のベルトが、現像されたトナー像が転写される中間転写ベルトであることを特徴とする。

第３の手段は、無端状の中間転写ベルトを駆動する駆動ローラと、前記中間転写ベルトの表面に接触して従動回転する従動ローラと、前記従動ローラの外周部に複数個設けた検知物と、前記検知物を検知する検知手段と、前記検知手段からの検知出力に基づいて前記従動ローラの角速度を求め、当該角速度から前記中間転写ベルトの搬送速度を検出し、当該中間転写ベルトの搬送速度を制御する制御手段と、を備え、各色毎に設けられた像担持体上の画像を前記中間転写ベルトに１次転写し、前記中間転写ベルト上で重畳された１次転写像を記録媒体上にさらに２次転写して画像形成を行う画像形成装置において、前記駆動ローラの外周長を前記従動ローラの外周長の偶数倍に設定するとともに、前記制御手段が、前記検知手段の検知出力のあるパルスをｎ番目、前記従動ローラ１回転周期に対しそのサンプリング間隔をｐ回（ただし、ｐは４以上の整数）とし、ｎ番目において従動ローラの１／ｐ回転の移動時間の１回転分のカウント値を積算して前記角速度を求め、ｎ＋１番目においても前記１回転分のカウント値を積算して同様に前記角速度を求め、前記ｎ番目の角速度から前記ｎ＋１番目の角速度を減算して２で除し、前記駆動ローラの１／２ｐ回転の偏芯成分の積分速度を求め、前記駆動ローラの１／２ｐ回転の偏芯成分の積分速度を２ｐ分求めてつなぎ合わせて前記駆動ローラの１回転の偏芯分における積分速度を抽出し、前記検知物の間隔毎に前記偏芯による速度成分を打ち消すようにフィードフォワード制御を行うことを特徴とする。

第４の手段は、第３の手段において、前記制御手段は、前記駆動ローラの偏芯による速度成分を前記駆動ローラの立ち上げ直後に抽出し、その抽出結果に基づいて前記駆動ローラが立ち下がるまでにフィードフォワード制御を行うことを特徴とする。

第５の手段は、第３または第４の手段において、前記制御手段による前記駆動ローラの偏芯による速度成分の抽出、および前記抽出の結果に基づくフィードフォワード制御は、前記駆動ローラが立ち上がるたびに行われることを特徴とする。

第６の手段は、第３ないし第５のいずれかの手段において、前記駆動ローラの偏芯による速度成分の抽出中はフィードバック制御が行われることを特徴とする。

なお、以下の実施形態において、駆動ローラは符号１４に、従動ローラは符号１６に、検知物は符号１８に、検知手段は光学的センサ１８に、制御手段は制御装置３にそれぞれ対応する。

本発明によれば、ロータリエンコーダのような精密に均一で等間隔なスリット孔を設けたものを用いる必要もなく、安価な構成で、従動ローラの偏芯による回転むらの影響も受けずに、環境変化による該駆動ローラの熱膨張によって変動するゆっくりしたベルト速度変化だけでなく、比較的短い時間の変動によるベルト速度変化にも対応でき、さらには駆動ローラの偏芯によるベルト速度むらも取り去ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の中間転写ユニットの概略構成を示す図である。同図において、図示の画像形成装置は、４つの像担持体である感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋと、その各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ上に形成した潜像を互いに異なる色のトナー像にそれぞれ現像する複数の現像ユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋと、異なる色のトナー像がそれぞれ重ね合わせ状態に一次転写される矢印Ａ方向に回転する中間転写ベルト１２とを備えている。中間転写ベルト１２は無端状のベルトであり、この実施形態では、前記中間転写ベルト１２の下部側に、当該中間転写ベルト１２の回転方向に沿って、イエローＹ，シアンＣ，マゼンタＭ，ブラックＫの各色用の４個の前述の感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋがそれぞれ並列に配置されている。

感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの外周には、図示しない帯電装置と、前述した現像ユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋと、一次転写装置を構成する一次転写ローラ１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｋと、図示しないクリーニングユニット等がそれぞれ配設されている。また、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの帯電装置により帯電された帯電面には、露光装置７からイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応した光が照射されて、そこに潜像がそれぞれ形成されるようになっている。各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋには、一次転写ローラ１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｋがそれぞれ対向配置されていて、その各一次転写ローラ１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｋと感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋとの間には中間転写ベルト１２が挟まれた状態で回動するようになっている。中間転写ベルト１２は、支持ローラとなる駆動ローラ１４とテンションローラ１５と従動ローラ１６とによって支持されており、駆動ローラ１４が駆動モータ４より減速ギア５を介して回転駆動され、矢印Ａ方向に回転する。そして、駆動ローラ１４に対向する位置には、中間転写ベルト１２を挟んで二次転写ローラ１７が配設されている。

本画像形成装置は、プリント動作が開始されると、各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋが図１において時計方向にそれぞれ回転を開始し、その表面が帯電装置により一様に帯電され、その各帯電面に 露光装置７からイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色の画像に対応した光が照射されて、各感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの表面に潜像がそれぞれ形成される。形成された各潜像は、各現像ユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋにより現像されて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像となる。その各色のトナー像は、矢印Ａ方向に回動している中間転写ベルト１２に、各一次転写ローラ１３により正確に重ね合わせ状態に転写されていき、それにより中間転写ベルト１２にはフルカラーの合成カラー画像（トナー像）が形成される。

一方、感光体ドラム１０の下方に配設されている給紙ユニット６から記録媒体である転写紙Ｐが所定のタイミングで給紙され、記録紙Ｐが駆動ローラ１４と二次転写ローラ１７との間に送り込まれると、中間転写ベルト１２に担持されている合成カラー画像が二次転写ローラ２５により転写紙Ｐに一括して二次転写される。そして、その転写紙Ｐ上のトナー像が、定着ユニット８により定着され、図示しない排紙トレイ上に排出される。

また、中間転写ベルト１２の表面に連れ添って従動回転する従動ローラ１６には、一定の距離を置いて光学的センサ１８が配設されており、従動ローラ１６の外周部に複数個設けられた検知物１９に対して測定光を発光し、その反射光／透過光を受光してパルス状の検出信号を出力する。そして、そのパルス信号の変化点から変化点の時間を計測してその時間から従動ローラ１６の角速度、つまりは中間転写ベルト１２の搬送速度を検出し、その中間転写ベルト１２の搬送速度が一定になるように制御装置３によって制御する。すなわち、前記制御装置３が制御手段として機能する。光学的センサ１８は、中間転写ベルト１２の搬送速度を決めている駆動ローラ１４により近い従動ローラ１６に配設し、より実速度に近い搬送速度を検出するようにしている。駆動ローラ１４の外周は、従動ローラ１６の外周の偶数倍となっている。以後、ここでは
駆動ローラ１４の外周長：従動ローラ１６の外周長 ＝ ２：１
になっているものとして話を進める。また、従動ローラ１６は、その外周上に検知物１９が１周期に渡って概ね等間隔に設けられている。また、駆動ローラ１４の外周と各色の現像ユニット１１内の感光体ドラム１０の一次転写接点間の間隔は同じ距離とすることにより、駆動ローラ１４の偏芯分は中間転写ベルト１２の各色を重畳する時に色ずれは発生しないような機械構成になっている。

図２（ａ）〜（ｃ）は、前記光学センサ１８と検知物１９の構成を示す図である。同図（ａ）は検知物１９として従動ローラ１６の芯金部分、非検知物２０としてその芯金の表面に黒色で印刷した部分を備えた従動ローラ１６と光学的センサ１８との関係を示している。ここでは、光学的センサ１８として反射型センサを用いている。検知物１９と非検知物２０は従動ローラ１６の周長で概ね等間隔、等長に設けており、反射型センサでその変化の境目で１周で計４ヶの変化があり、その間で後述する中間転写ベルト１２の搬送速度制御が行われる。ここでは、計４ヶとしているが、コストと制御装置３のパフォーマンスが許す限りさらに細かくしてもよく、そうすればさらに細かく制御が行われ、より搬送速度制御の精度が向上する。

同図（ｂ）は、検知物１９として従動ローラ１６の芯金部分、非検知物２０としてその芯金の切り欠け部分としたもので、光学的センサ１８として反射型センサを用いている。同図（ｃ）は同図（ｂ）の逆で、光学的センサ１８として透過型センサを用いたものである。このように、検知物１９と非検知物２０を概ね等間隔（従動ローラ１６の角速度を求めるに当たり、後述する演算処理により均一な等間隔にする必要はなくなるため、ある程度等間隔であれば良い）に設けることで、ロータリエンコーダのように各々のスリット孔の間隔を均一な等間隔に精密に設ける必要がなく、安価に簡単に構成できる。なお、透過型センサは構造上スリット幅を小さくできるので検知精度は向上するが、逆に装置は大型化される。

図３は、制御装置３の一構成を示すブロック図である。制御装置３は、従動ローラ１６が１回転する毎に図２の例では２パルスのパルス信号を発生し、立ち上がりから立ち下がり、立ち下がりから立ち上がりの間の移動時間をクロック３１から発生するクロックパルスによりカウントするカウンタ部３０を備えている。立ち上がりから立ち上がり、または立ち下がりから立ち下がりの間の移動時間をカウントしてもよいが、少ない検知物でより細かい制御を行うためには、このように両変化を計時する方が安価に構成できる利点がある。クロック３１は、一定時間間隔の周期的なクロックパルスを、例えば数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚのといった高い周波数を発生させるもので、水晶発振器等で構成される。そして、その移動時間のカウント値を記憶するＲＡＭ３３と共に、駆動ローラ１４の１周期分、つまりは従動ローラ１６の２周期分のカウント値から移動速度（角速度）を求め、目標速度との差分を求めて一定速度となるような速度補正量を求める演算部３２と、その速度補正量を基にモータドライバ３５に現速度より変化させたモータ駆動クロックを出力するモータ駆動部３４とを備えている。

図４は、カウンタ部３０の一動作を示すタイミングチャートである。同図において、カウンタ部３０が光学的センサ１８からの検出信号の立ち上がりでカウントを開始すると、クロック３１からのカウントクロックの例えば立ち上がりでカウント値が次々とアップカウントされる。そして、次の検出信号の変化点、図では立ち下がりが発生すると、その時点のカウント値（図ではＥ０００ｈ）が演算部３２のレジスタに転送されると同時にカウント値がクリアされ、演算部３２に対して割込を発生する。そして、さらに次のカウントが開始される。演算部３２は、その割込をトリガに適宜そのレジスタからカウント値をリードし、後述する所定の演算処理を行う。検出信号の変化点間のカウント値は、従動ローラ１６の角速度に応じて変化する。具体的には、従動ローラ１６の角速度が速くなると、カウンタ値は少なくなり、逆に遅くなるとカウンタ値は多くなる。

図５は演算部３２の一動作を示す説明図である。光学的センサ１８から出力される検出信号のあるパルスをｎ番目とすると、まずＲＡＭ３３に記憶されているカウント値より、従動ローラ１６の１／４回転の移動時間の現求めたカウント値を含めて過去８回分のカウント値を積算してその積算値から移動速度（角速度）を求め、目標速度との差分を求めて一定速度なるような速度補正量をさらに求め速度制御を行う。次に、ｎ＋１番目についても同じように行い、n＋２，ｎ＋３と順次行う。このように駆動ローラ１４の１回転周期より速度補正量を求めることにより、駆動ローラ１４の偏芯の影響を受けないだけでなく、駆動ローラ１４の外周を従動ローラ１６の外周の偶数倍としているので、従動ローラ１６の１周期毎の偏芯も同時にキャンセルすることができ、また、制御はパルス毎に行うことにより、細かい時間で制御を行うことができる。同時に、従動ローラ１６の１／４回転の移動時間の現求めたカウント値を含めて過去４回分のカウント値を積算してその積算値から後述する演算により駆動ローラ１４の偏芯における速度成分を抽出する。次に、ｎ＋１番目についても同じように行い、ｎ＋２，ｎ＋３と順次行い、合計８回まで行う。

図６は駆動ローラ１４と従動ローラ１６の偏芯による速度変動を示す波形図である。一般的に、ローラの偏芯運動はその周期に応じて図のように変化する。このままでは、その速度変動を検出誤差として検出してしまう。そのため、１回転毎の移動時間、つまりは１回転毎のカウント値を基に移動時間を求めることにより、その速度変動による検出誤差を取り除くことが可能となる。そこで、図に示すように、駆動ローラ１４の外周長を従動ローラ１６の外周長の偶数倍（図では２倍）とし、駆動ローラ１４の少なくとも１回転毎（図では１回転毎）にその移動時間のカウント値をカウントすれば、駆動ローラ１４だけでなく従動ローラ１６の偏芯等によって生じる検出誤差をキャンセルすることができる。なお、駆動ローラ１４の外周長を従動ローラ１６の外周長の偶数倍とすることにより、後述する駆動ローラ１４の偏芯における速度成分を抽出することが可能となる。

図７は駆動ローラ１４の偏芯における速度成分の抽出方法を示す説明図である。図６で示したように、駆動ローラ１４の１回転の偏芯速度に対して、その半周期が従動ローラ１６の１回転に相当し、その外周長は１：２の関係となっている。さらに、光学的センサ１８から出力される検出信号のあるパルスをｎ番目とし、従動ローラ１回転周期に対しそのサンプリング間隔を４回とする。今、ｎ番目において従動ローラ１６の１／４回転の移動時間の現求めたカウント値を含めて過去４回分、つまり従動ローラ１回転分のカウント値を積算してその積算値から移動速度（角速度）を求める。ここで、従動ローラ１回転分の積分値とすることで、従動ローラ１６の偏芯も影響を受けない。次に、ｎ＋１番目においても同様に移動速度（角速度）を求める。そして、ｎ番目とｎ＋１番目の移動速度において、ｎ番目からｎ＋１番目を減算し２で割ると、駆動ローラ１４の１／８回転の偏芯成分の積分速度が求められ、この積分速度をｍ＝１と番号付けする。（ｎ＋１，ｎ＋２），・・・，（ｎ＋７，ｎ＋８）においても続けて同様に求め、ｍ＝１からｍ＝８までの積分速度をつなぎ合わせると、駆動ローラ１４の１回転の偏芯分における積分速度が抽出できる。

図８は、駆動モータ４の立ち上げ直後、カウント部３０のカウント開始からの制御装置３の駆動ローラ１４に対する一制御を示すタイミングチャートである。フィードバック制御を行う場合、駆動ローラ１４の１回転周期分の移動速度（角速度）に基づいて行うため、カウント開始からｎ＝８まではその１回転周期分を待つので無制御となる。ｎ＝８になった時、初めて駆動ローラ１４の１回転周期分の移動速度（角速度）が求められ、ここからフィードバック制御が行われる。さらに、そこからｎ＝１２番目まで、今度は従動ローラ１６の１回転周期分の移動速度（角速度）を待ち、ｎ＝１２〜ｎ＝２０までの間において前述したように駆動ローラ１４の１回転の偏芯分における積分速度を抽出し、順序良くｍ＝１〜８に番号付けを行う。この積分速度を抽出している間は、フィードバック制御が行われているので、フィードバック制御により駆動ローラ１４の偏芯成分以外の要因による速度変動分は除去しており、駆動ローラ１４の偏芯成分をより正確に抽出することができる。ｎ＝２０からは、フィードフォワード制御により、ｎ＝２０ではｍ＝１、ｎ＝２１ではｍ＝２、・・・・、ｎ＝２７ではｍ＝８、n=２８ではｍ＝１と順序良く抽出した積分速度を加算することにより、駆動ローラ１４の偏芯速度を打ち消すことができる。そこから、駆動モータ４の立ち下げまで、継続して順序良くフィードバック制御とフィードフォワード制御が行われる。また、次に駆動モータ４を立ち上げた場合には、同じように毎回行うことにより、確実に且つ間違いなくフィードフォワード制御が行うことができる。

このように、環境変化による駆動ローラ１４の熱膨張（駆動ローラ１４は、転写性やグリップ性の観点から芯金鉄のゴムローラが用いられ、駆動ローラ１４が定着ユニット８に近いところに配設されていることからも、温度上昇によりゴムローラ径が膨張して中間転写ベルト１２の搬送速度が徐々に増加する）によって速度変動するようなゆっくりした変化に対応できるだけでなく、転写紙Ｐの駆動ローラ１４を通過する際の転写紙Ｐの挙動による速度変化、一次転写のバイアス電圧、感光体ドラムの偏芯等、比較的短い時間の変動による中間転写ベルト１２の速度変化にも対応でき、さらには駆動ローラ１４の偏芯による中間転写ベルト１２の速度むらも取り去ることが可能となる。

図９は、本実施形態に係る制御装置３の演算部３２における制御手順の一例を示すフローチャートである。
この制御手順では、まず、ステップＳ１０において、プリント動作等において駆動モータ４の立ち上げが開始され、駆動モータ４が定常速度に安定すると、ステップＳ１１でカウンタ部３０の前段のクロック３１のカウントクロックによるカウント値をゼロにクリアし、カウンタ部３０からの割込許可と共にカウント開始をＯＮに設定する。次に、ステップＳ１２において駆動モータ４の立ち上げ直後の最初のステップか否かを判断し、最初の割込におけるカウント値はカウント動作ＯＮと検出信号の変化が同期してなく正確な値ではないので、１回目の割込における制御を無視する。そして、ステップＳ１３で、
割込カウント数：ｎ＝０
および、
駆動ローラ１４の偏芯速度番号：ｍ＝０
にクリアする。ステップＳ１４でカウント部３０からの割込を待ち、割込が発生するとステップＳ１５に進み、割込カウントをｎ＝ｎ＋１にインクリメントする。そして、ステップＳ１６で、カウント部３０からレジスタに転送されたｎ番目におけるカウンタ値：ＴＣ_ｎをリードすると共に、ＲＡＭ３３にその値を記憶する。

次に、ステップＳ１７にて最初からｎ≧８になるまではステップＳ１４に戻りステップＳ１４からステップＳ１７までの処理を繰り返す。ｎ＝８に達するとステップＳ１８に進み、割込カウント数ｎが
１２≦ｎ≦２０
の範囲か否かを判断する。１２≦ｎ≦２０の範囲である場合は、ステップＳ１９に進み、今度は
１３≦ｎ≦２０
の範囲か否かを判断する。１３≦ｎ≦２０の範囲である場合は、ステップＳ２０に進み、駆動ローラ１４の偏芯速度番号をｍ＝ｍ＋１にインクリメントし、駆動ローラ１４の１周期分における従動ローラ１６の角速度：Ｖｐ１_ｎ［ｍｍ／ｓ］、および従動ローラ１６の１周期分における従動ローラ１６の角速度：Ｖｐ２_ｎ［ｍｍ／ｓ］を算出する。角速度Ｖｐ２_ｎは、例えば、従動ローラ１６の１／４回転のカウント値をＴＣ_ｎとすると、駆動ローラ１４の１周期分のカウント値：Ｔｃ１_ｎ、従動ローラ１６の１周期分のカウント値：Ｔｃ２_ｎを、Ｔｃ１_ｎは求めたカウント値を含めて過去８回のカウント値を積算し、Ｔｃ２_ｎは求めたカウント値を含めて過去４回のカウント値を積算し、
Ｔｃ１_ｎ＝ＴＣ_ｎ−７＋ＴＣ_ｎ−６＋ＴＣ_ｎ−５＋ＴＣ_ｎ−４＋ＴＣ_ｎ−３＋ＴＣ_ｎ−２＋ＴＣ_ｎ−１＋ＴＣ_ｎ
ｎ＝８，９，・・・
Ｔｃ２_ｎ＝ＴＣ_ｎ−３＋ＴＣ_ｎ−２＋ＴＣ_ｎ−１＋ＴＣ_ｎ
ｎ＝１２，１３，・・・，１９，２０
のようにして求める。

カウントクロックの最小カウント時間（サンプリング時間）をΔｔ［ｍｓ］とすると、Ｔｃ１_ｎ，Ｔｃ２_ｎにおけるカウント時間：Ｔ１_ｎ，Ｔ２_ｎ［ｍｓ］は、
Ｔ１_ｎ［ｍｓ］＝Ｔｃ１_ｎ×Δｔ ｎ＝８，９，・・・
Ｔ２_ｎ［ｍｓ］＝Ｔｃ２_ｎ×Δｔ ｎ＝１２，１３，・・・，１９，２０
より求められる。さらに、従動ローラ１６の径＋中間転写ベルト厚膜をｒ［ｍｍ］とすると、駆動ローラ１４の１周期分における従動ローラ１６の角速度：Ｖ１ｐ_ｎ［ｍｍ／ｓ］、従動ローラ１６の１周期分における従動ローラ１６の角速度：Ｖ２ｐ_ｎ［ｍｍ／ｓ］は、
Ｖｐ１_ｎ［ｍｍ／ｓ］＝ｒ×π×２／Ｔ１_ｎ×１０００
ｎ＝８，９，・・・
Ｖｐ２_ｎ［ｍｍ／ｓ］＝ｒ×π／Ｔ２_ｎ×１０００
ｎ＝１２，１３，・・・，１９，２０
より求まる。さらに、駆動ローラ１４における偏芯速度：Ｖｆ_ｍ［ｍｍ／ｓ］は例えば、
Ｖｆ_ｍ［ｍｍ／ｓ］＝（Ｖｐ２_ｎ−Ｖｐ２_ｎ＋１）／２×４
ｎ＝１２，１３，・・・，１８，１９、 ｍ＝１，２，・・・，８，９ （図１０−偏芯速度の算出式の対応表参照）
のようにして算出する。

ステップＳ１９で１３≦ｎ≦２０の範囲でない場合は、ステップＳ２２に進み、ステップＳ２１と同様にＶｐ１_ｎ［ｍｍ／ｓ］，Ｖｐ２_ｎ［ｍｍ／ｓ］を算出する。また、ステップＳ１８にて１２≦ｎ≦２０の範囲でない場合は、ステップＳ２３に進みステップＳ２１と同様にＶｐ１_ｎ［ｍｍ／ｓ］を算出する。ステップＳ２２でＶｐ１_ｎ、Ｖｐ２_ｎを、あるいはステップＳ２３でＶｐ１_ｎを算出すると、ステップＳ２４でノイズ等による誤りカウントを排除する。誤りカウントの場合はＳ１３に戻り、初めからやり直す。ここでは、その判断を、基準速度Ｖｓ［ｍｍ／ｓ］の±１％の範囲としている。

ステップＳ２４で誤りカウントでなければ、ステップＳ２５でフィードフォワード制御を開始するｎ≧２０か否かを判断する。ｎ≧２０の場合はステップＳ２６に進み、
操作速度：Ｖｍ２_ｎ［ｍｍ／ｓ］
を算出する。操作速度の算出は、例えば、以下のようにして行われる。

まず、基準速度：Ｖｓ［ｍｍ／ｓ］との差分値（偏差）：Ｖｅ_ｎ［ｍｍ／ｓ］
Ｖｅ_ｎ［ｍｍ／ｓ］＝Ｖｓ−Ｖｐ１_ｎ ｎ＝８，９，・・・
を求める。一方、その差分値Ｖｅ_ｎに対する積分速度Ｖｅｉ_ｎ［ｍｍ／ｓ］
Ｖｅｉ_ｎ［ｍｍ／ｓ］＝Ｖｅ_ｎ＋Ｖｅ_ｎ−１ ｎ＝８，９，・・・
を求める。この時、差分値Ｖｅ_ｎおよび積分速度Ｖｅｉ_ｎはＲＡＭ３３に記憶する。
以上より、操作速度：Ｖｍ２_ｎ［ｍｍ／ｓ］は、前述で求めた偏芯速度Ｖｆ_ｍ［ｍｍ／ｓ］を加え、
Ｖｍ２_ｎ［ｍｍ／ｓ］＝Ｋｐ×Ｖｅ_ｎ＋Ｋｉ×Ｖｅｉ_ｎ＋Ｋｄ×（Ｖｅ_ｎ−Ｖｅ_ｎ−１）＋Ｋｆ×Ｖｆ_ｍ＋Ｖｓ
Ｋｐ：比例係数 Ｋｉ；積分係数 Ｋｄ：微分係数 Ｋｆ：フィードフォワード係数
ｎ＝２０，２１，・・・ ｍ＝１，２，・・・，７，８，１，２，・・・
として求める。

ステップＳ２５でｎ≧２０でない場合はステップＳ２７に進み、操作速度：Ｖｍ１_ｎ［ｍｍ／ｓ］を算出する。操作速度：Ｖｍ１_ｎは、Ｖｍ２_ｎのフィードフォワード項がないだけで、
Ｖ１ｍ_ｎ［ｍｍ／ｓ］＝Ｋｐ×Ｖｅ_ｎ＋Ｋｉ×Ｖｅｉ_ｎ＋Ｋｄ×（Ｖｅ_ｎ−Ｖｅ_ｎ−１）＋Ｖｓ
Ｋｐ：比例係数 Ｋｉ；積分係数 Ｋｄ：微分係数
ｎ＝８，９，・・・，１８，１９
で表される。これは、ＰＩＤ制御と呼ばれるものである。短時間の変動の外乱の影響が少ない場合は、微分係数：Ｋｄを乗じている微分項を無くしてＰＩ制御にしても問題ないが、パルス変化毎の細かい間隔で制御可能なので、短時間の変動の外乱の影響を受ける場合はＰＩＤ制御が有効である。次に、Ｓ２８にて求めた操作速度に従い、Ｓ２３にてモータ駆動部３４に対して現速度より変化させたモータ駆動クロックを出力するようにモータ駆動部３４に対して指令を出し、中間転写ベルト１２の速度制御が行われる。Ｓ２９にてプリント動作等が終了か判断し、駆動モータ４の停止と判断されると、Ｓ２６に進み駆動モータ４を立ち下げて終了となる。

以上のように本実施形態によれば、駆動ローラ１４の外周長を従動ローラ１６の外周長の偶数倍とし、角速度を前記駆動ローラ１４の少なくとも１周期分の積分時間より求め、求められた角速度を従動ローラ１６の外周に複数個設けた検知物２０の各々の間隔毎に順次算出し、制御を従動ローラ１６の外周に複数個設けた検知物２０の各々の間隔毎にフィードバック制御すると共に、従動ローラ１６の少なくとも１周期分の積分時間を求め、この積分時間を従動ローラ１６の外周に複数個設けた検知物２０の各々の間隔毎に順次算出し、それらの積分時間から駆動ローラ１４の偏芯における速度成分を抽出し、従動ローラ１６の外周に複数個設けた検知物２０の各々の間隔毎にその速度成分を打ち消すようにフィードフォワード制御しているので、ロータリエンコーダのような精密に均一で等間隔なスリット孔を設けたものを用いる必要もなく、何よりも安価な構成で、従動ローラ１６の偏芯による回転むらの影響も受けずに、環境変化による駆動ローラ１４の熱膨張によって変動するゆっくりしたベルト速度変化だけでなく、紙搬送の影響、一次転写のバイアス電圧、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋの偏芯等、比較的短い時間の変動による中間転写ベルト１２の速度変化にも対応でき、さらには駆動ローラ１４の偏芯によるベルト速度むらも取り去ることができる。

また、駆動ローラ１４の偏芯における速度成分を駆動ローラ１４の立ち上げ直後に抽出し、その抽出結果に基づいて駆動ローラ１４が立ち下がるまで常にフィードフォワード制御しているので、駆動ローラ１４の偏芯における速度成分については駆動ローラ１４の１回転周期と同期していることを利用し、駆動ローラ１４の立ち上げて抽出し始めてから順次カウントすることにより、今どのような偏芯運動をしているか知ることができる。その結果、抽出した速度分を、どのタイミングでフィードフォワード制御すれば良いということが分かる。

また、駆動ローラ１４の偏芯における速度成分の抽出、およびその抽出結果に基づくフィードフォワード制御を駆動ローラ１４が立ち上がる度に毎回行っているので、確実にフィードフォワード制御を行うことができる。

また、駆動ローラ１４の偏芯における速度成分の抽出中はフィードバック制御が行われているので、フィードバック制御により駆動ローラ１４の偏芯成分以外の要因による速度変動分は除去され、駆動ローラ１４の偏芯成分をより正確に抽出することができる。

さらに、駆動ローラ１４の偏芯における速度成分の抽出を、順次算出された従動ローラ１６の少なくとも１周期分の積分時間より、該駆動ローラの半周期の積分時間を導き出し、その導き出された前後の積分時間により求めているので、簡単な演算で駆動ローラ１６の偏芯における速度成分を求めることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の中間転写ユニットの概略構成を示す図である。 光学センサと検知物もしくは非検知物の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御装置を示すブロック図である。 図３のカウンタ部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図３の演算部の動作の一例を示す説明図である。 駆動ローラと従動ローラの偏芯による速度変動を示す波形図である。 駆動ローラの偏芯における速度成分の抽出方法を示す説明図である。 駆動モータの立ち上げ直後、カウント部のカウント開始からの制御装置の駆動ローラに対する制御例を示すタイミングチャートである。 図３の制御装置の演算部における制御手順の一例を示すフローチャートである。 駆動ローラにおける偏芯速度の算出式の対応を表として示す図である。

符号の説明

３ 制御装置
４ 駆動モータ
５ 減速ギア
１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ 感光ドラム
１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋ 現像ユニット
１２ 中間転写ベルト
１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｋ 一次転写ローラ
１４ 駆動ローラ
１５ テンションローラ
１６ 従動ローラ
１７ 二次転写ローラ
１８ 光学的センサ
１９ 検知物
２０ 非検知物
３０ カウンタ部
３１ クロック
３２ 演算部
３３ ＲＡＭ
３４ モータ制御部
３５ モータドライバ

Claims (6)

1. 無端状のベルトを駆動する駆動ローラと、
   前記ベルトの表面に接触して従動回転する従動ローラと、
   前記従動ローラの外周部に複数個設けた検知物と、
   前記検知物を検知する検知手段と、
   前記検知手段からの検知出力に基づいて前記従動ローラの角速度を求め、当該角速度から前記ベルトの搬送速度を検出し、当該ベルトの搬送速度を制御する搬送制御方法において、
   前記駆動ローラの外周長を前記従動ローラの外周長の偶数倍に設定し、
   前記検知手段の検知出力のあるパルスをｎ番目、前記従動ローラ１回転周期に対しそのサンプリング間隔をｐ回（ただし、ｐは４以上の整数）とし、ｎ番目において従動ローラの１／ｐ回転の移動時間の１回転分のカウント値を積算して前記角速度を求め、
   ｎ＋１番目においても前記１回転分のカウント値を積算して同様に前記角速度を求め、
   前記ｎ番目の角速度から前記ｎ＋１番目の角速度を減算して２で除し、前記駆動ローラの１／２ｐ回転の偏芯成分の積分速度を求め、
   前記駆動ローラの１／２ｐ回転の偏芯成分の積分速度を２ｐ分求めてつなぎ合わせて前記駆動ローラの１回転の偏芯分における積分速度を抽出し、
   前記検知物の間隔毎に前記偏芯による速度成分を打ち消すようにフィードフォワード制御を行うこと
   を特徴とする搬送制御方法。
2. 前記無端状のベルトが、現像されたトナー像が転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１記載の搬送制御方法。
3. 無端状の中間転写ベルトを駆動する駆動ローラと、
   前記中間転写ベルトの表面に接触して従動回転する従動ローラと、
   前記従動ローラの外周部に複数個設けた検知物と、
   前記検知物を検知する検知手段と、
   前記検知手段からの検知出力に基づいて前記従動ローラの角速度を求め、当該角速度から前記中間転写ベルトの搬送速度を検出し、当該中間転写ベルトの搬送速度を制御する制御手段と、を備え、各色毎に設けられた像担持体上の画像を前記中間転写ベルトに１次転写し、前記中間転写ベルト上で重畳された１次転写像を記録媒体上にさらに２次転写して画像形成を行う画像形成装置において、
   前記駆動ローラの外周長を前記従動ローラの外周長の偶数倍に設定するとともに、
   前記制御手段が、
   前記検知手段の検知出力のあるパルスをｎ番目、前記従動ローラ１回転周期に対しそのサンプリング間隔をｐ回（ただし、ｐは４以上の整数）とし、ｎ番目において従動ローラの１／ｐ回転の移動時間の１回転分のカウント値を積算して前記角速度を求め、
   ｎ＋１番目においても前記１回転分のカウント値を積算して同様に前記角速度を求め、
   前記ｎ番目の角速度から前記ｎ＋１番目の角速度を減算して２で除し、前記駆動ローラの１／２ｐ回転の偏芯成分の積分速度を求め、
   前記駆動ローラの１／２ｐ回転の偏芯成分の積分速度を２ｐ分求めてつなぎ合わせて前記駆動ローラの１回転の偏芯分における積分速度を抽出し、
   前記検知物の間隔毎に前記偏芯による速度成分を打ち消すようにフィードフォワード制御を行うこと
   を特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記駆動ローラの偏芯による速度成分を前記駆動ローラの立ち上げ直後に抽出し、その抽出結果に基づいて前記駆動ローラが立ち下がるまでにフィードフォワード制御を行うことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段による前記駆動ローラの偏芯による速度成分の抽出、および前記抽出の結果に基づくフィードフォワード制御は、前記駆動ローラが立ち上がるたびに行われることを特徴とする請求項３または４記載の画像形成装置。
6. 前記駆動ローラの偏芯による速度成分の抽出中はフィードバック制御が行われることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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