JP5117332B2

JP5117332B2 - 駆動装置及び画像形成装置

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Publication number: JP5117332B2
Application number: JP2008233648A
Authority: JP
Inventors: 英剛野口; 俊幸安藤; 隆程島; 誠治星野; 崇橋本; 達彦及川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: JP2010066587A

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる駆動装置、及び、その駆動装置を用いた画像形成装置に関するものである。

近年、カラー画像形成装置において、感光体上のトナー像を、一次転写部で中間転写ドラムや中間転写ベルトなどの中間転写体上に一次転写し、この中間転写体上の４色のトナー像を二次転写部で転写紙に二次転写する中間転写方式が多く採用されている。この中間転写体を用いた画像形成装置においては、薄紙や厚紙、はがき、封筒などさまざまな種類のシート状部材が使用可能で汎用性が高いという利点を有する。
ところが、ある程度以上の厚さを有するシート状部材が二次転写部に突入する際には、それまで一定速度で駆動されていた中間転写体の速度が短時間の間変動し、一次転写部で画像に乱れが生じるという不具合が発生していた。

また、カラー画像形成装置の小型化に伴い、二次転写部と定着部とが近接されるようになり、シート状部材上で画像の転写と定着とが同時に行われる装置もある。この装置においても、ある程度以上の厚さを有するシート状部材が定着部に突入する際に、それまで一定速度で駆動されていた定着ローラあるいは定着ベルトの速度が短時間の間変動し、二次転写部で画像に乱れが生じるという不具合が発生していた。

また、画像高品質化のために、トナー像をシート状部材へ転写する際、画像転写と画像定着とを同時に行なう転写定着装置を有する画像形成装置がある。この場合も、ある程度以上の厚さを有するシート状部材が転写定着部に突入する際に、それまで一定速度で駆動されていた中間転写体の速度が短時間の間低下し、一次転写部や二次転写部なで画像に乱れが生じるという不具合が発生し得る。

ある程度の長さの時間周期で速度が増減する中間転写体などの速度変動に関しては、中間転写体の速度変動を検知しながらその結果を中間転写体などを駆動する駆動モータの駆動速度にフィードバックするフィードバック制御を行うことで、中間転写体の速度を安定化することができる。しかし、シート状部材が二次転写部などに突入した際に生じるような突発的な負荷変動による中間転写体などの突発的な速度変動に関しては、上述のフィードバック制御では対応が困難である。

上記不具合は、シート状部材が二次転写部や定着部や転写定着部などに突入する前に、その突入によって中間転写体等に速度変動が発生するタイミングを予測し、シート状部材の突入時に中間転写体等の速度を上げることで速度変動を打ち消すフィードフォワード制御によって回避可能である（特許文献１及び特許文献２など）。速度変動が発生するタイミングの予測は、例えば特許文献３に記載の画像形成装置のように定着部などの直前に設置したシート状部材検知センサを用いて行うことができる。つまり、シート状部材検知センサがシート状部材を検知してからシート状部材が定着部へ突入するまでの時間を予め計測しておき、シート状部材の検知を起点にその計測した時間を速度変動が発生するタイミングとして用いる。

図２５にフィードフォワード制御の概念図を示す。速度変動Ｖａは図２５（ａ）に示すように所定期間における速度成分の波形で表すことができる。例えば中間転写体に速度変動Ｖａが生じる場合のフィードフォワード制御としては、速度変動Ｖａが生じるときに図２５（ａ）に示すような速度変動Ｖａを打ち消すフィードフォワード目標値である速度Ｖｂで中間転写体が駆動するように制御する。これにより、図２５（ｂ）に示すように速度変動Ｖａを打ち消すことができ一定速度で中間転写体を駆動させることが可能となる。

また、図２６に中間転写体などの被駆動部における速度変動からフィードフォワード目標値への変換の概念図を示す。速度変動の計測データから、オフセット量となる被駆動部の定常速度Ｖｓを減じ、正負を反転させて、速度変動部分のみを切り出したものがフィードフォワード目標値となる。

通常、上述したようなフィードフォワード制御は、フィードバック制御と併用して使用されることが多い。特許文献４に記載の画像形成装置においては、転写ニップを形成するローラ対の一方である駆動ローラをフィードバック制御によって安定に駆動しつつ、予測しておいたシート状部材が転写ニップに突入するタイミングで、駆動ローラの速度変動を打ち消すようなフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御を行っている。

また、特許文献４に記載の画像形成装置においては、数種類の厚さのシート状部材に対応したフィードフォワード目標値が装置本体の記憶部に予め記憶されているが、予め記憶されていない厚さのシート状部材に対応したフィードフォワード目標値を算出し追加して記憶させることができる。この追加するフィードフォワード目標値は、フィードフォワード制御が行われないように設定されたモードで画像形成装置内に追加したい厚さのシート状部材を通送し、シート状部材が転写ニップに突入するときの駆動ローラの速度変動情報を取得して、その速度変動情報から算出する。そして、その算出されたフィードフォワード目標値を装置本体の記憶部に記憶する。このように、装置本体に予め記憶されていない厚さのシート状部材のフィードフォワード目標値を適宜、装置本体で算出し追加して記憶させることができることで、様々な厚さのシート状部材に対して最適なフィードフォワード制御を行うことができる。

特開２００５−１０７１１８号公報特開２００３−２１５８７０号公報特開２００４−５４１２０号公報特開２００８−９４５７３号公報

しかしながら、上記モードにおいては、フィードフォワード制御を行わない設定ではあるが、フィードバック制御は行われる。フィードフォワード目標値を算出するのに用いる駆動ローラなどの被駆動部の速度変動情報を取得する際に、被駆動部に対してフィードバック制御が行われていると、次のような問題が生じ得る。

図２７は、画像形成装置内で被駆動部である中間転写体の速度変動情報を取得する際に、フィードバック制御とフィードフォワード制御とのどちらの制御も行っていない場合の、シート状部材が二次転写部に突入して生じた中間転写体の速度変動を示したものである。図２７に示すように、０．３８［ｓ］付近に速度変動１が生じており、その速度変動１が生じた直後の０．４［ｓ］付近に速度変動２が生じている。

よって、画像形成装置内で被駆動部である中間転写体の速度変動情報を取得する際に、フィードバック制御とフィードフォワード制御とのどちらの制御も行っていない場合においては、図２７に示すような速度変動情報から速度変動１及び速度変動２それぞれを打ち消すようなフィードフォワード目標値が算出されることになる。

図２８は、画像形成装置内で中間転写体の速度変動を取得する際にフィードバック制御を行いフィードフォワード制御を行わない場合の、シート状部材が二次転写部に突入して生じた中間転写体の速度変動を示したものである。図２８に示すように、この場合においても、０．３８［ｓ］付近に速度変動１は生じているが、図２７で生じていた速度変動１の直後の０．４［ｓ］付近に生じていた速度変動２が生じていない。フィードバック制御によって速度変動１を抑制しようとした場合、速度変動１が生じてからフィードバック制御が行われるため、その制御の効果が遅れて効き始める。そのため、図２７で速度変動１の直後に生じていた速度変動２が、速度変動１を抑制しようとして行ったフィードバック制御によって抑制されたと考えられる。

よって、画像形成装置内で中間転写体の速度変動情報を取得する際に、フィードバック制御を行いフォードフォワード制御を行わない場合においては、図２８に示すような速度変動情報から速度変動１を打ち消すようなフィードフォワード目標値が算出されることになる。このようにして算出されたフィードフォワード目標値を用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して行った場合の、シート状部材が二次転写部に突入して生じた中間転写体の速度変動を図２９に示す。

図２９に示すように、速度変動１が生じるタイミングで上記算出したフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御が行われることで、図２８で生じていた速度変動１が抑制されているのがわかる。しかしながら、図２８でフィードバック制御により抑制されていた速度変動２が新たに生じている。図２９においては、フィードフォワード制御によって速度変動１が抑制され、図２８で行われるような速度変動１に対するフィードバック制御が行われない。このため、図２８の速度変動１に対するフィードバック制御によって抑制されていた速度変動２が生じてしまう。
速度変動２が生じないように、速度変動２を抑制するフィードフォワード制御を行えば良いが、図２８に示すような速度変動情報からは、速度変動２に対応したフィードフォワード目標値が算出されない。そのため、図２９においては、速度変動２を抑制するフィードフォワード制御を行うことができない。

このように、フィードバック制御を行いつつ取得された中間転写体などの被駆動部の速度変動情報から算出されたフィードフォワード目標値では、被駆動部の速度変動をフィードフォワード制御によって適切に抑制できない場合がある。

画像形成装置内で被駆動部の速度変動情報を取得する際に、フィードバック制御とフィードフォワード制御とのどちらの制御も行わなければ、図２７に示したようなフィードフォワード目標値を算出するのに適切な上記速度変動情報が得られる。ところが、フィードバック制御を行わない場合、被駆動部の速度が不安定になることがある。上述したように、フィードフォワード目標値は、速度変動の計測データから、オフセット量となる被駆動部の定常速度を減じ、正負を反転させて、速度変動部分のみを切り出したものである。そのため、フィードバック制御を行った場合と行わなかった場合とで上記定常速度が大きく異なっていると、適切なフィードフォワード目標値を算出できない虞がある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被駆動部の速度変動をフィードフォワード制御によって適切に抑制できるフィードフォワード目標値を算出できる駆動装置、及び、その駆動装置を備えた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、駆動源と、該駆動源により駆動される被駆動部と、該駆動源から該被駆動部に駆動を伝達する駆動伝達部と、該被駆動部の被駆動情報を取得する駆動情報取得手段と、該駆動情報取得手段により取得された被駆動情報を用いて該駆動源の駆動制御を行うフィードバック制御部と、該被駆動部で生じる非周期的な駆動変動に対して該駆動変動を打つ消すフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部と、該非周期的な駆動変動の発生のタイミングを予測する変動予測手段とを有する駆動装置において、該フィードバック制御部は複数の制御ゲインを有しており、該制御ゲインが通常動作時よりも低ゲインへと切り替えられ、且つ、該フィードフォワード制御部によるフィードフォワード制御を行わないで、装置本体を動作させたときに該駆動情報取得手段によって取得された該被駆動情報を用いて、該フィードフォワード目標値を算出する目標値算出手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、駆動源と、該駆動源により駆動される被駆動部と、該駆動源から該被駆動部に駆動を伝達する駆動伝達部と、該被駆動部の被駆動情報を検知する第１の駆動情報取得手段と、該第１の駆動情報取得手段により取得された被駆動情報を用いて該駆動源の駆動制御を行うフィードバック制御部と、該被駆動部で生じる非周期的な駆動変動に対して該駆動変動を打ち消すフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部と、該非周期的な駆動変動の発生のタイミングを予測する変動予測手段とを有する駆動装置において、該駆動源の駆動情報を取得する第２の駆動情報取得手段を有しており、該フィードバック制御部が該第２の駆動情報取得手段により取得された該駆動情報を用いて該駆動源の駆動制御を行い、且つ、該フィードフォワード制御部によるフィードフォワード制御を行わないで、装置本体を動作させたときに該第１の駆動情報取得手段によって取得された該被駆動情報を用いて、該フィードフォワード目標値を算出する目標値算出手段を備える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２の駆動装置において、上記第１の駆動情報取得手段の被駆動部換算の位置分解能と、上記第２の駆動情報取得手段の被駆動部換算の位置分解能と、が等しい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２の駆動装置において、上記駆動源はＰＬＬ方式にて駆動制御されており、上記第１の駆動情報取得手段の位置分解能が上記第２の駆動情報取得手段の位置分解能と上記駆動伝達部の減速比との積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、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の該潜像をトナー像に現像する現像手段と、該潜像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、該中間転写体に転写されたトナー像をシート状部材に転写する二次転写手段と、該シート状部材に転写されたトナー像をシート状部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、該中間転写手段と定着手段との少なくとも一方の駆動手段として、請求項１、２、３または４の駆動装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の該潜像をトナー像に現像する現像手段と、該潜像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、該中間転写体に転写されたトナー像をシート状部材に転写及び定着させる転写定着手段とを備えた画像形成装置において、該中間転写手段の駆動手段として、請求項１、２、３または４の駆動装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の該潜像をトナー像に現像する現像手段と、該潜像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、該中間転写体に転写されたトナー像を第２の中間転写体に転写する二次転写手段と、該第２の転写体へ転写されたトナー像をシート状部材に転写及び定着させる転写定着手段とを備えた画像形成装置において、該中間転写手段と該二次転写手段の少なくとも一方の駆動手段として、請求項１、２、３または４の駆動装置を用い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５、６または７の画像形成装置において、上記フィードフォワード目標値を算出する目標値算出モードを有すること特徴とする画像形成装置。

請求項１の発明においては、目標値算出手段がフィードフォワード目標値を算出するときに用いる被駆動情報を駆動情報取得手段によって取得する際に、フィードフォワード制御を行わず且つフィードバック制御の制御ゲインを通常動作時よりも低下させる。これにより、通常動作時の制御ゲインを用いてフィードバック制御を行った場合よりもフィードバック制御による被駆動部の駆動変動の抑制効果が低減し、その効果が低減した分、上記駆動変動が顕著となる。よって、駆動情報取得手段が取得した上記駆動変動が顕著となった被駆動情報を用いて、目標値算出手段によりフィードフォワード目標値が算出される。したがって、上記駆動変動をフィードフォワード制御によって適切に抑えることができるフィードフォワード目標値を算出することができる。
請求項２の発明においては、目標値算出手段がフィードフォワード目標値を算出するときに用いる被駆動部の被駆動情報を第１の駆動情報取得手段によって取得する際に、フィードフォワード制御を行わず且つ駆動源の駆動情報を用いて駆動源の駆動変動を抑制するようなフィードバック制御が行われる。これにより、被駆動部の被駆動情報を用いて駆動部を制御し被駆動部の駆動変動を抑制するようなフィードバック制御を行った場合よりも、フィードバック制御による被駆動部の駆動変動の抑制効果が低減し、その効果が低減した分、被駆動部の駆動変動が顕著となる。よって、第１の駆動情報取得手段が取得した被駆動部の駆動変動が顕著となった被駆動情報を用いて、目標値算出手段によりフィードフォワード目標値が算出される。したがって、上記駆動変動をフィードフォワード制御によって適切に抑えることができるフィードフォワード目標値を算出することができる。

以上、本発明によれば、被駆動部の速度変動をフィードフォワード制御によって適切に抑制できるフィードフォワード目標値を算出できるという優れた効果がある。

［実施形態１］
以下、本発明を適用した駆動装置の第１の実施形態について説明する。本実施形態では、フィードフォワード目標値算出時にフィードバック制御ゲインを切り替える。

図２は本発明を適用する駆動装置の一例を示す図である。駆動源１と被駆動部２が小径ギア３及び大径ギア４からなる駆動伝達部によって接続されており、被駆動部２の被駆動情報を取得する駆動情報取得手段５が被駆動部２に設置されている。駆動源１は、ブラシレスＤＣモータ、パルスモータ、超音波モータ、ダイレクトドライブモータなどが使用できる。また、駆動伝達部は、上記のような小径ギア３及び大径ギア４からなるギア伝達機構の他に、ギアと歯付ベルト、プーリとＶベルト、遊星ギアなどの伝達機構を使用しても良い。また、駆動源１に超音波モータやダイレクトドライブモータを使用する場合は、モータの特性上、駆動伝達部を使用せず、直接、被駆動部２を駆動可能である。

フィードバック制御部６は、駆動情報取得手段５によって取得された被駆動部２の被駆動情報を用いて、被駆動部２が予め設定された速度などの目標値通りに駆動されるよう駆動源１を制御している。駆動情報取得手段５としてはロータリーエンコーダ、リニアエンコーダ、レーザードップラー計等が使用可能である。また、駆動源１に超音波モータやダイレクトドライブモータを使用する場合は、モータの特性上、フィードバック制御を行わずオープンループ制御も可能である。

フィードフォワード制御部７は、被駆動部２で生じる非周期的な駆動変動に対して、フィードフォワード制御を行い、非周期的駆動変動を補正する。

図２５に、フィードフォワード制御の概念図を示す。フィードフォワード制御は、被駆動部２に生じる非周期的（衝撃的）な駆動変動である速度変動Ｖａに対して、その速度変動を打ち消すように、被駆動部２を速度Ｖｂで駆動する。このように制御を行うことで、被駆動部２の駆動変動である速度変動を打ち消し、一定速度で駆動することが可能である。

変動予測手段８は、被駆動部２で生じる非周期的な駆動変動が生じるのを予測する手段であり、非周期的駆動変動が生じるのを予測するとフィードフォワード制御部７へと予測信号を出力する。この信号を受けたフィードフォワード制御部７は、予め記憶されたフィードフォワード目標値を所定のタイミングで出力し、駆動源１の駆動を制御して非周期的な速度変動を抑制する。ここで、所定のタイミングとは、変動予測手段８が非周期的な駆動変動が生じるのを予測してから実際に変動が生じるまでの時間であり、これも予めフィードフォワード制御部７に記憶されている。目標値算出手段９はフィードフォワード制御で使用するフィードフォワード目標値を算出する。

図２６に被駆動部２における速度変動からフィードフォワード目標値への変換の概念図を示す。速度変動の計測データから、オフセット量となる被駆動部２の定常速度Ｖｓを減じ、正負を反転させて、速度変動部分のみを切り出したものがフィードフォワード目標値となる。また、被駆動部２における速度変動の変動量がばらつく場合には、複数回分の速度変動の平均値をフィードフォワード目標値へ変換することにより、ばらつきが生じた場合においても安定したフィードフォワード制御効果を得ることが可能である。そして、このように求めたフィードフォワード目標値をフィードフォワード制御部７に設けられた記憶部に格納する。なお、目標値算出手段９によるフィードフォワード目標値の算出方法の詳細については後で説明する。

ここで、被駆動部２は図２に示すようなローラのみの構成だけでなく、図３に示すように無端状ベルト１４を含む構成であっても良い。この場合、被駆動部２は、駆動ローラ１０、支持ローラ１１、１２、１３、無端状ベルト１４からなる。これらの中でどの部位を制御するかによって駆動情報取得手段５の取り付け位置が異なるが、図３では、無端状ベルト１４を制御するために支持ローラ１１に駆動情報取得手段５を設置している。この例では、支持ローラ１１から間接的に無端状ベルト１４の被駆動情報を取得しているが、レーザードップラー計やリニアエンコーダなどを使用して、直接、無端状ベルト１４の速度変動を取得しても良い。また、支持ローラの本数や位置などは図３の構成に限定されず、どのような構成であっても良い。

次に、被駆動部２に対して、非周期的な駆動変動を生じさせる要因をいくつかの例を挙げて説明する。例えば、図４に示すように被駆動部２に対して接離可能な摺動部材４１や摺動部材４１を駆動するアクチュエータ４２などが有り、摺動部材４１が被駆動部２に対し、あるタイミングで接離を行う場合、摺動部材４１の接離に伴って被駆動部２に負荷変動が生じ、その結果、被駆動部２に非周期的な駆動変動が生じる。

また、図５に示すように、ばね等の張力部材４４によって加圧部材４３が被駆動部２に対して圧接されており、アクチュエータ４５によって加圧部材４３に付与する加圧力を、あるタイミングで変化させる場合、その加圧力の変化に伴って被駆動部２に負荷変動が生じ、その結果、被駆動部２に非周期的な駆動変動が生じる。

また、図６に示すように、ばね等の張力部材４７によって加圧部材４６が被駆動部２に対して圧接されており、被駆動部２と加圧部材４６との圧接部に搬送ローラ５１、５２によって搬送されたシート状部材４８が侵入する場合、シート状部材４８の侵入の際に被駆動部２に負荷変動が生じ、その結果、被駆動部２に非周期的な駆動変動が生じる。

また、図７、図８、図９に示すような被駆動部２がローラ部材５３，５４やこれらローラ部材に張架された無端状ベルト３０などを含む構成の場合においても、上記と同様な被駆動部２の負荷変動が生じ、その結果、被駆動部２に非周期的な駆動変動が生じる。

ここで、図４、図５、図６、図７、図８、図９の例を参考にして変動予測手段８について説明する。図４、図５、図７、図８の例では、変動予測手段８がアクチュエータ４２、４５の駆動開始指令信号等を検知し、検知後にフィードフォワード制御部７に変動予測信号を出力すればよい。また、特にＣＰＵ等を使用して変動予測手段８を構成せずとも、アクチュエータ駆動開始指令信号等を直接、フィードフォワード制御部等に導いても良い。

図６、図９の例では、変動予測手段８がシート状部材４８を検知するシート状部材検知手段として機能するものであり、変動予測手段８によってシート状部材４８が検知された場合に、変動予測信号をフィードフォワード制御部７等に出力すればよい。

また、シート状部材４８を搬送する搬送ローラ５１、５２等の駆動開始信号等の信号を取得し、変動予測信号をフィードフォワード制御部７に出力する方法でもよい。この場合、駆動開始信号等を直接、フィードフォワード制御部７に導いても良い。

次に、本実施形態に係る駆動装置の制御部の詳細について、図１を使用して説明する。この制御部は、フィードバック制御部６、フィードフォワード制御部７、目標値算出手段９からなる。ただし、図１は制御部の構成の一例であり、制御部としては、この構成に限定されない。

通常の駆動状態においては、フィードバック制御部６とフィードフォワード制御部７とが機能している。フィードバック制御部６は、駆動情報取得手段５により得られる被駆動部２の被駆動情報と目標値との差を演算し、常にこの差が最小となるように駆動源１に対して駆動指令値を出力している。本実施形態においては、フィードバック制御に用いるフィードバック制御ゲインを複数有しており、図１に示す例では、フィードバック制御部６に、フィードバックゲイン６０及びフィードバックゲイン６１の２つのフィードバック制御ゲインを有している。通常状態においては、最適化されたフィードバックゲイン６０を使用して、フィードバック制御部６により被駆動部２の駆動変動を抑制するフィードバック制御がなされている。

フィードフォワード制御部７は、変動予測手段８からの変動予測信号を受けて、記憶部７１に記憶させておいた所定のタイミングで、記憶部７１に格納されているフィードフォワード目標値を出力する。出力されたフィードフォワード目標値はフィードバック制御部６から出力される駆動指令値と加算され、補正された駆動指令値が生成される。通常状態においては、このような制御が実行されている。

一方、フィードフォワード制御目標値を算出する目標値算出状態においては、フィードバック制御部６と目標値算出手段９とが機能する。また、フィードフォワード目標値を算出する目標値算出状態においては、通常状態で使用するフィードバックゲイン６０から目標値算出状態で用いるフィードバックゲイン６１へと切り替える。

これは、上記「発明が解決しようとする課題」で述べたように、被駆動部２の速度変動を抑制するためにフィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用する場合、フィードバック制御の影響によって、フィードフォワード制御目標値を適切に求めることができず、最適なフィードフォワード制御の効果が得られないといった問題が生じ得る。

図１０は、図１に示した速度変動１と速度変動２とを抑制するために、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して行った場合の被駆動部２（中間転写体）の速度変動を示している。速度変動１と速度変動２とを打ち消すフィードフォワード制御を適用すれば、図２９に示したような不具合が発生することなく、フィードバック制御とフィードフォワード制御との併用によって速度変動１と速度変動２とを抑制することができる。

つまり、目標値算出状態におけるフィードバック制御ゲインを通常状態で用いるフィードバック制御ゲインの最適値よりも低下させ、フィードバック制御の影響が少ない状態、つまり、被駆動部２の速度変動が顕著になった状態における被駆動部２の被駆動情報を駆動情報取得手段５によって取得し、その取得した被駆動情報を用いてフィードフォワード目標値を算出する。そして、通常状態において、そのフィードフォワード目標値を用いたフィードフォワード制御と、フィードバック制御とを併用することにより、図１０に示すように被駆動部２（中間転写体）の速度変動を効果的に抑制することが可能となる。

このように、フィードフォワード制御目標値を算出する際は、フィードバック制御ゲインを低下させておく必要があるため、フィードバックゲイン６１はフィードバックゲイン６０よりも低い値が設定されている。

フィードバック制御部６がアナログ系で設計されている場合には、図１のようにフィードバックゲイン６０に対応する回路とフィードバックゲイン６１に対応する回路をそれぞれ設計しておき、スイッチ６２により回路の切り替えを行う。スイッチ６２は機械的なものや電子的なものなど、どちらであっても良い。また、フィードバック制御部６がデジタル系で設計されている場合には、フィードバックゲイン６０に対応する数値とフィードバックゲイン６１に対応する数値とをそれぞれ持っておき、これらの数値を切り替えて演算を行えばよい。

フィードバック制御ゲインを低下させた状態で、被駆動部２で生じる非周期的駆動変動情報を駆動情報取得手段５により取得し、得られた駆動変動情報と記憶部９１に予め格納されている目標値算出式とを用いて、目標値算出手段９によってフィードフォワード目標値を算出する。上記目標値算出式は、例えば駆動源１から駆動情報取得手段５により得られる変動情報までの伝達関数の逆関数を予め同定しておき、記憶部９１に格納しておけばよい。目標値算出手段９によって算出されたフィードフォワード目標値は、フィードフォワード制御部７の記憶部７１へと格納され、フィードフォワード制御実行時に出力される。また、フィードフォワード制御を実行する所定タイミングについても、目標値算出手段９により算出することが可能である。

フィードフォワード目標値及び上記所定タイミングの算出について、図１１を用いてより詳細に説明する。図１１中、上段は変動予測手段８の出力、下段は駆動情報取得手段５により得られた被駆動部２の速度変動である。ここでは、被駆動情報の一例として速度変動を示している。図１１中のＴａは変動予測手段８が被駆動部２に対する負荷変動を予測した時間、Ｔｂは被駆動部２で速度変動が生じた時間、Ｔｃは被駆動部２での速度変動が終息した時間である。

フィードフォワード目標値及び上記所定タイミングの算出時には、時間Ｔａから算出処理を開始する。初めに時間Ｔｂ−Ｔａを計測し、その計測した時間をフィードフォワード制御を実行するタイミング時間である上記所定タイミングとして、目標値算出手段９の記憶部９１へと格納する。ここで、Ｔｂは、被駆動情報が予め設定された閾値を越えた時点で被駆動部２に速度変動が生じたのを判断し、そのときの時間を求めればよい。次に、ＴｂからＴｃの期間の被駆動情報と、記憶部９１へ格納されている目標値算出式とを用いて演算を行い、フィードフォワード目標値を算出すればよい。

また、ＴａからＴｃの期間の被駆動情報と、記憶部９１へ格納されている目標値算出式との演算を行い、フィードフォワード目標値を算出してもよい。この場合、算出されたフィードフォワード目標値はＴｂ−Ｔａの時間部分もカバーしているため、Ｔｂ−Ｔａをフィードフォワード制御のタイミング時間として記憶する必要はない。

算出したフィードフォワード目標値は、フィードフォワード制御部７の記憶部７１に格納される。なお、算出したフィードフォワード目標値の格納に関しては、一度、目標値算出手段９の記憶部９１に格納した後に、記憶部７１に転送してもよく、その方法は特に限定されない。

目標値算出手段９によるフィードフォワード目標値の算出が終了すれば、フィードバック制御部６が有するフィードバック制御ゲインを目標値算出状態で用いるフィードバックゲイン６１から通常状態で用いるフィードバックゲイン６０に戻す。そして、通常状態において、算出したフィードフォワード目標値を用いるフィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して行えばよい。

また、フィードバック制御ゲインを目標値算出状態で用いるフィードバックゲイン６１から通常状態で用いるフィードバックゲイン６０に復帰する操作を忘れてしまう可能性がある。上記操作を忘れてしまうと、フィードバック制御ゲインが低いため通常状態におけるフィードバック制御の効果が十分に得られなくなる。そのため、フィードフォワード目標値算出用速度変動情報取得終了時、フィードフォワード目標値算出動作終了時、または、フィードフォワード目標値の記憶部７１への格納終了時等に指令信号を出力し、その信号によりフィードバック制御部６のスイッチ６２を切り替え、自動的にフィードバックゲイン６０に復帰する機能を持たせるのがよい。

以上、本実施形態においては、目標値算出手段９がフィードフォワード目標値を算出するときに用いる被駆動情報を駆動情報取得手段５によって取得する際に、フィードバック制御ゲインを一時的に通常時よりも低下させてフィードフォワード目標値の算出を行い、目標値算出終了時にはフィードバック制御ゲインを通常時の状態に復帰する方法を示した。通常動作時は、このようにして算出したフィードフォワード目標値を使用してフィードフォワード制御を行うことで、被駆動部２で生じる駆動変動を効果的に抑制することが可能である。

［実施形態２］
以下、本発明を適用した駆動装置の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、フィードフォワード目標値算出時にフィードバックする信号を被駆動部２の速度情報から駆動源１の速度情報へと切り替える。

図１２に、中間転写体の駆動源の速度情報をフィードバックし、駆動源の駆動速度が目標値に近づくように駆動源を制御している場合の中間転写体の速度変動の一例を示す。図１２では、駆動源の速度情報を用いて駆動源に対しフィードバック制御を行っているため、中間転写体の速度情報を用いて駆動源に対しフィードバック制御を行った場合よりも、中間転写体に生じる速度変動を抑制する効果が小さい。そのため、図１２に示すように、フィードバック制御によって速度変動１と速度変動２とが抑制されずに残留している。

つまり、フィードフォワード制御目標値の算出時のみ、フィードバックする信号を被駆動部２（中間転写体）の速度情報から駆動源１の速度情報に切り替えてフィードフォワード目標値を算出し、通常状態において、そのフィードフォワード目標値を用いたフィードフォワード制御と、フィードバック制御とを併用することにより、実施形態１で示した場合と同様に不具合を生じることなく被駆動部２（中間転写体）の速度変動を効果的に抑制することが可能である。

図１３、図１４に、本実施形態の一例を示す。実施形態１の図２、図３との違いは、駆動源１の駆動情報をフィードバックできる構成になっていることである。図１３では、駆動源１の駆動情報を取得する駆動情報取得手段１５を設置し、駆動源１の駆動情報をフィードバック制御部６へとフィードバックしている。使用する駆動源によっては回転速度に応じた駆動信号を出力する機能を有するものがあり、それらを用いれば図１４に示すように、駆動源１の駆動情報を取得する駆動情報取得手段を別途設置する必要は無い。

本実施形態に係る駆動装置の制御部の詳細について図１５を用いて説明する。基本的には実施形態１で図１を用いて説明した制御部と同様である。異なる点は、フィードバック制御部６が有するフィードバック制御ゲインが一つである点、スイッチ６３によりフィードバック制御に使用する駆動情報を切り替え可能である点、及び、スイッチ６４によりフィードバック目標値を切り替え可能な点などである。また、スイッチ６３及びスイッチ６４は連動して動作するように構成されている。スイッチ６３及びスイッチ６４は機械的なものや電子的なものなど、どちらであっても良い。さらに、スイッチ６３はフィードバック制御部６の内部にあっても良いし、フィードバック制御部６の外部に設置しても良い。

通常状態では駆動情報取得手段５からの信号をフィードバックし、被駆動部２が目標値１の通りに駆動されるよう駆動源１を制御している。一方、フィードフォワード目標値を算出する目標値算出状態においては、駆動源１の駆動情報をフィードバックするようにスイッチ６３とスイッチ６４とを切り替えて、駆動源１を目標値２の通りに駆動制御する。

ここで、駆動情報取得手段５の被駆動部２の表面位置換算での位置分解能と、駆動情報取得手段１５の被駆動部２の表面位置換算での位置分解能と、が等しくなるように構成しておくのが良い。この構成であれば、駆動情報取得手段５と駆動情報取得手段１５とから出力される信号が等しくなるため、フィードバック制御系の構成を簡略化することが可能である。

駆動源１の制御をＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）方式にて行う場合には、駆動情報取得手段５により得られるクロックの周波数（Ｆ１Ｈｚ）と駆動情報取得手段１５により得られるクロックの周波数（Ｆ２Ｈｚ）とが等しくなる（Ｆ１＝Ｆ２）ように駆動情報取得手段５と駆動情報取得手段１５との位置分解能を調節するのが良い。

例えば、駆動伝達部における減速比（Ｎ３）が１０である場合、駆動情報取得手段５の位置分解能（Ｎ１ｐｐｒ）を駆動情報取得手段１５の位置分解能（Ｎ２ｐｐｒ）の１０倍に設定すればよい。このように、Ｎ１＝Ｎ２×Ｎ３を満足するように駆動情報取得手段５と駆動情報取得手段１５との位置分解能及び減速比を設定しておけば、図１６に示すように、フィードバック目標値を複数設定しておく必要が無く、スイッチ６４も必要なくなる。これにより、フィードバック制御部６の簡略化、延いては制御部全体の簡略化を図ることができる。

また、駆動情報取得手段５と駆動情報取得手段１５との位置分解能の設定に制限がある場合には、Ｆ１＝Ｆ２の関係が成り立つように、分周器や逓倍器などを用いて、駆動情報取得手段５あるいは駆動情報取得手段１５から得られるクロック信号の周波数を電気的に調節してもよい。

目標値算出終了時には再びスイッチ６３及びスイッチ６４を切り替え、元の制御状態すなわち通常状態に復帰すればよい。このような方法を使用することにより、目標値算出時には一時的に被駆動部２に対するフィードバック制御効果を低減させることが可能であり、実施形態１のフィードバック制御ゲインを一時的に低下させる方法と同様の効果が得られる。その他の構成、各種制御方法、及び、フィードフォワード目標値の算出方法などに関しては実施形態１と同様であるため詳細については省略する。

また、通常時のフィードバック制御状態に復帰する操作を忘れてしまう可能性があるため、目標値算出用速度変動情報取得終了時、あるいは目標値算出動作終了時、あるいは目標値の記憶部７１への格納終了時等に指令信号を出力し、その信号によりスイッチ６３、６４を切り替え、自動的にフィードバック信号を元の状態に復帰する機能を持たせるのがよい。

また、通常時のフィードバック制御状態に復帰する操作を忘れてしまう可能性があるため、フィードフォワード目標値算出用速度変動情報取得終了時、フィードフォワード目標値算出動作終了時、または、フィードフォワード目標値の記憶部７１への格納終了時等に指令信号を出力し、その信号によりフィードバック制御部６のスイッチ６３及びスイッチ６４を切り替え、自動的にフィードバック信号を元の状態に復帰する機能を持たせるのがよい。

以上、本実施形態においては、目標値算出手段９がフィードフォワード目標値を算出するときに用いる被駆動情報を駆動情報取得手段５によって取得する際に、一時的に駆動情報を取得する対象を被駆動部２から駆動源１へと切り替えてフィードフォワード目標値算出を行い、目標値算出終了時には元の制御状態に復帰する方法を示した。通常動作時は、このようにして算出したフィードフォワード目標値を使用してフィードフォワード制御を行うことで、被駆動部２で生じる駆動変動を効果的に抑制することが可能である。

［実施形態３］
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態について説明する。
本発明はシート状部材搬送装置すべてにおいて有効な技術であるが、本発明の効果が最も顕著に現れる構成として、シート状部材搬送装置を含む電子写真方式の画像形成装置が挙げられる。画像形成装置において、シート状部材搬送装置は中間転写装置、定着装置、転写定着装置で用いられる。画像形成装置には様々な構成・方式のものが存在するが、ここでは、代表的な例として、中間転写方式を用いたタンデム型画像形成装置について説明する。

図１７に、本発明を適用するタンデム型画像形成装置の一例を示す。同図において符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）をそれぞれ示す。その他の符号は詳細な説明中で直接引用する。

同図に示した画像形成装置は、タンデム型中間転写（間接転写）方式の電子写真装置である。複写機本体１００には、中央に、中間転写体として無端状の中間転写ベルト１１３を設ける。中間転写ベルト１１３は、図示例では３つの支持ローラ１１４、１１５、１１６に掛け回して同図中時計回りに回転移動可能とする。以後、ベルトの回転移動を部分的に見るときは単に移動と呼ぶ。３つの支持ローラの中で支持ローラ１１５の左に、画像転写後に中間転写ベルト１１３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１１７を設ける。また、支持ローラ１１５は中間転写ベルト１１３の張力を一定に保つテンションローラの機能も兼ねており、中間転写ベルト１１３の内側から外側へと図示しないバネなどの弾性部材によって圧力が加えられている。

また、３つの支持ローラの中で支持ローラ１１４と支持ローラ１１５間に張り渡した中間転写ベルト１１３上には、その移動方向に沿って、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１１８Ｙ、１１８Ｍ、１１８Ｃ、１１８Ｋを横に並べて配置してタンデム画像形成部１２０を構成する。本実施形態では、支持ローラ１１４を駆動ローラとしている。さらに、タンデム画像形成部１２０の上には、露光装置１２１が設けられている。

なお、ここでは中間転写ベルト方式の画像形成装置を示したが、中間転写ドラム方式の画像形成装置であっても良い。その場合、中間転写ベルト１１３、支持ローラ１１４、１１５、１１６は不要となり、画像形成部は横一列ではなく、中間転写ドラムの周りに沿った形で配置される。本発明は、中間転写ベルト方式や中間転写ドラム方式にかかわらず、中間転写装置に適用することが可能である。

一方、中間転写ベルト１１３を挟んでタンデム画像形成部１２０と反対の側には、二次転写装置１２２を備える。二次転写装置１２２は、二次転写ローラ１２３を、中間転写ベルト１１３を介して支持ローラ１１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１１３上の画像をシート状部材に転写すると同時にシート状部材を定着装置１２４へと搬送する。二次転写装置１２２の横には、シート状部材上の転写画像を定着する定着装置２４を設ける。二次転写装置２２には、画像転写後のシート状部材をこの定着装置１２４へと搬送するシート状部材搬送機能も備えてなる。

定着装置１２４は、加熱ローラ１２６と定着ローラ１２７に張架される定着ベルト１２５と、定着ローラ１２７に対して定着ベルト１２５を介して圧接される加圧ローラ１２８から構成される。加熱ローラ１２６は定着ベルト１２５の張力を一定に保つテンションローラの機能も兼ねており、定着ベルト１２５の内側から外側へと図示しないバネなどの弾性部材によって圧力が加えられている。定着ベルト１２５は、加熱ローラ１２６によって画像定着に必要な温度まで加熱される。シート状部材上の転写画像は、熱と圧力を与えられ、シート状部材に定着される。なお、ここではベルト定着方式の画像形成装置について示したが、加熱ローラ１２６と定着ローラ１２７とで構成されるローラ定着方式の画像形成装置であっても良い。

上記図示例では、このような二次転写装置１２２及び定着装置１２４の下に、上述したタンデム画像形成部１２０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１２９を備える。

この画像形成装置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４３０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３３２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。そして、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３３２上へと移動する。コンタクトガラス３３２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３３３及び第２走行体３３４を走行させる。そして、第１走行体３３３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３３４に向け、第２走行体３３４のミラーで反射して結像レンズ３３５を通して読み取りセンサ３３６に入れ、原稿内容を読み取る。

原稿読み取りに並行して、不図示の駆動源で支持ローラ１１４を回転駆動して他の２つの支持ローラ１１５、１１６を従動回転し、中間転写ベルト１１３を回転駆動させる。同時に、個々の画像形成手段１１８において感光体ドラム１４０を回転して各感光体ドラム１４０上にそれぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の色別情報を用いて露光や現像などをし、単色のトナー画像を形成する。そして、中間転写ベルト１１３の移動とともに、それらの単色のトナー画像を順次転写して中間転写ベルト１１３上に合成カラー画像を形成する。

一方、画像形成に並行して、給紙テーブル２００の給紙ローラ２４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク２４３に多段に備える給紙カセット２４４の１つからシート状部材を繰り出し、分離ローラ２４５で１枚ずつ分離して給紙路２４６に入れ、搬送ローラ２４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路に導き、レジストローラ１４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ１５０を回転して手差しトレイ１５１上のシート状部材を繰り出し、分離ローラ１５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路１５３に入れ、同じくレジストローラ１４９に突き当てて止める。

そして、中間転写ベルト１１３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１４９を回転し、中間転写ベルト１１３と二次転写装置１２２との間にシート状部材を送り込み、二次転写装置１２２で転写してシート状部材上にカラー画像を記録する。画像転写後のシート状部材は、定着装置１２４で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、搬送ローラ１５４で排紙トレイ方向へと搬送され、切換爪１５５で切り換えて排出ローラ１５６で排出し、排紙トレイ１５７上にスタックする。または、切換爪１５５で切り換えてシート反転装置１２９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た後、排出ローラ１５６で排紙トレイ１５７上に排出する。

一方、画像転写後の中間転写ベルト１１３は、中間転写ベルトクリーニング装置１１７で、画像転写後に中間転写ベルト１１３上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部１２０による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ１４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シート状部材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。

この画像形成装置を用いて、黒のモノクロコピーを取る事も良く行われる。その場合には、中間転写ベルト１１３を変位させる図示しない変位手段などにより、中間転写ベルト１１３を感光体ドラム１４０Ｙ、１４０Ｃ、１４０Ｍから離れるようにする。これらの感光体ドラムは一時的に駆動を止めておく。黒用の感光体ドラム１４０Ｋのみが中間転写ベルト１１３に接触して画像の形成と転写が行われる。

本発明は、上記の画像形成装置の二次転写装置１２２、定着装置１２４のいずれにも適用することが可能である。

図１８に、二次転写装置１２２へ適用する場合の一例を示す。構成は図１７で示した画像形成装置と同様であるため、図１７と同じ番号を使用している。また、制御系等の図１７中に図示されていない構成については新たに付加してある。

フィードバック制御部８６は、エンコーダ８４によって取得された中間転写ベルト１１３の被駆動情報を用いて、中間転写ベルト１１３が予め設定された速度などの目標値通りに駆動されるよう、小径ギア８２と大径ギア８３とを介して支持ローラ１１４を駆動させる駆動源８０を制御している。

フィードフォワード制御部８７は、中間転写ベルト１１３で生じる非周期的な駆動変動に対して、フィードフォワード制御を行い、非周期的駆動変動を補正する。

二次転写装置１２２で問題となる中間転写ベルト１１３の駆動変動は、図１８に示すようにシート状部材８９が二次転写ローラ１２３と支持ローラ１１６との圧接部に形成される二次転写部に突入する時に顕著に生じる。この変動を抑制するためには、フィードフォワード制御が有効である。

図１８では、シート状部材検知手段８５を設置して変動予測手段としている。変動予測手段はシート状部材検知手段８５を使用する方法の他に、レジストローラ１４９やシート状部材搬送ローラ１８１などの動作信号や、シート状部材８９が中間転写ベルト１１３に接触するときの中間転写ベルト１１３の駆動変動をエンコーダ８４で検知する方法なども使用可能である。

フィードフォワード制御を実行する場合、フィードフォワード目標値を算出し、フィードフォワード制御部８７に記憶しておく必要がある。ここで、この画像形成装置におけるフィードフォワード目標値の算出手順について説明する。

画像形成装置には予め、中間転写ベルト１１３のフィードバック制御ゲインを切り替えるスイッチ等を設置しておく。フィードフォワード目標値算出時には、このスイッチによりフィードバック制御ゲインを一時的に通常状態よりも低ゲインに切り替える。この状態で、シート状部材８９の搬送を行い、中間転写ベルト１１３に生じた速度変動をエンコーダ８４で計測する。計測された速度情報は目標値算出手段８８へと送信され、フィードフォワード制御のタイミングが算出され、予め目標値算出手段８８へ記憶されている目標値算出式によりフィードフォワード目標値が算出される。算出された上記タイミングとフィードフォワード目標値とはフィードフォワード制御部８７に記憶される。フィードフォワード目標値の算出が終了すればスイッチによりフィードバックゲインを通常状態へと復帰する。複数のシート状部材を使用する場合にはこれらの手順を繰り返し、複数のフィードフォワード目標値をテーブル状に格納し、使用するシート状部材に応じたフィードフォワード目標値を呼び出してフィードフォワード制御を行う。

上記したフィードフォワード目標値の算出方法は実施形態１に示した方法であるが、実施形態２に示した方法を使用する場合には、図１９に示すように駆動情報取得手段９０を設置し、フィードバック制御部８６において、エンコーダ８４からの信号と駆動情報取得手段９０からの信号とを切り替え可能にしておけばよい。切り替え用スイッチ等を画像形成装置に設置しておき、フィードフォワード目標値の算出時には、スイッチにより駆動情報取得手段９０からの信号をフィードバックするように切り替え、その状態でシート状部材８９の搬送を行い、エンコーダ８４により得られる中間転写ベルト１１３の速度変動を取得する。前記の方法と同様に、取得した速度情報と目標値算出式とを使用して、フィードフォワード制御のタイミングとフィードフォワード目標値とを算出し、それらをフィードフォワード制御部８７に格納すればよい。フィードフォワード目標値の算出終了後はスイッチ操作により、エンコーダ８４からの信号がフィードバックされる元の状態に復帰させればよい。

以上のような方法で、最適なフィードフォワード目標値を算出可能であり、これらの目標値を使用してフィードフォワード制御を行うことにより、シート状部材８９が二次転写部に突入する際に生じる、中間転写ベルト１１３の速度変動を効果的に抑制することが可能である。フィードバック制御ゲインの切り替え方法や効果、制御の詳細については、実施形態１や実施形態２などで示したものと同様であるため、ここでは省略する。

また、本発明を定着装置１２４へ適用した一例を図２０に示す。構成は図１７で示した画像形成装置と同様であるため、図１７と同じ番号を使用している。また、制御系等の図１７中に図示されていない構成についても付加してある。中間転写装置と定着装置２４の両方に適用する場合は、図１８、図１９、図２０に示した構成を組み合わせればよい。

本実施形態において、フィードバック制御ゲインの切り替え、あるいは、フィードバック制御対象の切り替えを手動で行う場合、フィードフォワード目標値算出後に元の状態へ復帰する操作を忘れてしまうことが考えられる。その状態で画像形成を行うと、フィードバック制御系が最適な状態ではないため、形成される画像の品質が低下してしまう問題が生じる。

この問題を解決するために、フィードフォワード目標値の算出後には自動的にフィードバック系が通常状態へと復帰することが望ましい。よって、フィードフォワード目標値算出用速度変動情報取得終了時、フィードフォワード目標値算出動作終了時、あるいは、フィードフォワード目標値をフィードフォワード制御部８７へ格納終了時等に指令信号を出力し、フィードバック系を元の状態に復帰するスイッチ操作を自動的に行うようにすればよい。

また、画像形成装置にフィードフォワード目標値算出モードを選択可能な機能を持たせ、フィードフォワード目標値算出モードが選択された場合は自動的にフィードバックゲインの切り替えやフィードバック制御対象の切り替えを行いフィードフォワード目標値算出モードに移行して、シート状部材の搬送が行われるとフィードフォワードタイミングとフィードフォワード目標値の算出を行い、フィードフォワード目標値の算出終了後には元の状態（通常状態）へ復帰するようにすればよい。このような機能を持たせることにより、フィードフォワード目標値算出後に通常状態への復帰操作を忘れ、形成される画像の品質が低下するといった問題を解決することが可能となる。

［実施形態４］
以下、本発明を適用した画像形成装置の他の実施形態について説明する。
図２１に、用紙に対して画像の転写と定着を同時に行う転写定着装置２６６を有する画像形成装置の一例を示す。作像プロセスにおいて、転写定着部以外は図１７に示した画像形成装置と同様であるため、転写定着部以外の機能についての詳細な説明は省略する。

図２１に示した画像形成装置では、シート状部材加熱装置２６７、転写定着ローラ２２８、加圧ローラ２６８により、転写定着部が構成されている。シート状部材加熱装置２６７は、図２１に示す板状以外にも、ローラ状などその形状は限定されない。また、加圧ローラ２６８についても、加圧パッドや加圧ベルトなど形状はローラのみに限定されない。

給紙カセット２６１から繰り出されたシート状部材は、給紙ローラ２６２、搬送路２６３、搬送ローラ２６４ａ、２６４ｂ、レジストローラ２６５ａ、２６５ｂなどからなるシート状部材搬送装置によって転写定着部へと搬送される。転写定着部において、まずシート状部材はトナーを溶融させるのに十分な温度までシート状部材加熱装置２６７によって表面を加熱される。加熱されたシート状部材は、転写定着ローラ２２８、加圧ローラ２６８及び中間転写ベルト１１３によって形成されるニップに噛み込まれる。このとき中間転写ベルト１１３上のトナー像は、シート状部材の熱により溶融され、同時にニップ部で加圧されることにより、シート状部材上へと転写定着される。

また、図２１の転写定着装置と異なる形態の転写定着装置５１２の一例を図２２に示す。図２２の転写定着装置は、主に第２の中間転写体５１３と加圧ローラ５１４とから構成される。中間転写ベルト１１３上のトナー像は、第２の中間転写体５１３上に二次転写される。第２の中間転写体５１３は、その内部に加熱装置５１５を有し、二次転写されたトナー像をその表面上で溶融させる。第２の中間転写体５１３上で溶融されたトナー像は、第２の中間転写体５１３と加圧ローラ５１４とによって形成されるニップ部Ｎにおいて加圧され、シート状部材上へと転写定着される。

ここで、第２の中間転写体５１３は無端状ベルト状の形状であっても良く、図２２に示したローラ形状に限定されない。また、加熱装置５１５についても、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター、ＩＨ式加熱装置などその形状や方式は限定されない。また、加圧ローラ５１４についても同様に形状、方式は図２２に示す方式に限定されない。

本発明は、上述した転写定着装置を有する画像形成装置に適用することが可能である。転写定着装置に本発明を適用した一例を図２３、図２４に示す。基本的な構成は図２１、図２２で示した画像形成装置と同様であるため、図２１、図２２と同じ符号を使用している。また、制御系等の図２１、図２２中に図示されていない構成についても付加してある。転写定着装置への適用の詳細については実施形態３の中間転写装置、定着装置への適用の場合と同様であるため省略する。

また、本実施形態においてもフィードフォワード目標値算出モード等の設定により、フィードフォワード目標値算出後に自動的に通常状態へと復帰する機能を持たせておくことが望ましい。

以上、本実施形態によれば、駆動源と、駆動源により駆動される被駆動部と、駆動源から被駆動部に駆動を伝達する駆動伝達部と、被駆動部の被駆動情報を取得する駆動情報取得手段と、駆動情報取得手段により取得された被駆動情報を用いて駆動源の駆動制御を行うフィードバック制御部と、被駆動部で生じる非周期的な駆動変動に対して駆動変動を打つ消すフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部と、非周期的な駆動変動の発生のタイミングを予測する変動予測手段とを有する駆動装置において、フィードバック制御部は複数の制御ゲインを有しており、制御ゲインが通常動作時よりも低ゲインへと切り替えられ、且つ、フィードフォワード制御部によるフィードフォワード制御を行わないで、装置本体を動作させたときに駆動情報取得手段によって取得された被駆動情報を用いて、フィードフォワード目標値を算出する目標値算出手段を備える。これにより、通常動作時の制御ゲインを用いてフィードバック制御を行った場合よりもフィードバック制御による被駆動部の駆動変動の抑制効果が低減し、その効果が低減した分、上記駆動変動が顕著となる。よって、駆動情報取得手段が取得した上記駆動変動が顕著となった被駆動情報を用いて、目標値算出手段によりフィードフォワード目標値が算出される。したがって、このようにして算出されたフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御が行われることで、従来の駆動装置でフィードバック制御によって抑制されていた上記駆動変動を、フィードフォワード制御によって抑えることができる。よって、フィードバック制御だけを行ったときに抑制されていた被駆動部の駆動変動が、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して行ったときに生じてしまうのを抑制することができる。ゆえに、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用した場合における被駆動部の駆動変動を良好に抑制できる。
また、本実施形態によれば、駆動源と、駆動源により駆動される被駆動部と、駆動源から被駆動部に駆動を伝達する駆動伝達部と、被駆動部の被駆動情報を検知する第１の駆動情報取得手段と、第１の駆動情報取得手段により取得された被駆動情報を用いて駆動源の駆動制御を行うフィードバック制御部と、被駆動部で生じる非周期的な駆動変動に対して駆動変動を打ち消すフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部と、非周期的な駆動変動の発生のタイミングを予測する変動予測手段とを有する駆動装置において、駆動源の駆動情報を取得する第２の駆動情報取得手段を有しており、フィードバック制御部が第２の駆動情報取得手段により取得された駆動情報を用いて駆動源の駆動制御を行い、且つ、フィードフォワード制御部によるフィードフォワード制御を行わないで、装置本体を動作させたときに第１の駆動情報取得手段によって取得された被駆動情報を用いて、フィードフォワード目標値を算出する目標値算出手段を備える。これにより、被駆動部の被駆動情報を用いて駆動部を制御し被駆動部の駆動変動を抑制するようなフィードバック制御を行った場合よりも、フィードバック制御による被駆動部の駆動変動の抑制効果が低減し、その効果が低減した分、被駆動部の駆動変動が顕著となる。よって、第１の駆動情報取得手段が取得した被駆動部の駆動変動が顕著となった被駆動情報を用いて、目標値算出手段によりフィードフォワード目標値が算出される。したがって、このようにして算出されたフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御が行われることで、従来の駆動装置でフィードバック制御によって抑制されていた被駆動部の駆動変動を、フィードフォワード制御によって抑えることができる。よって、フィードバック制御だけを行ったときに抑制されていた被駆動部の駆動変動が、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して行ったときに生じてしまうのを抑制することができる。ゆえに、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用した場合における被駆動部の駆動変動を良好に抑制できる。
また、本実施形態によれば、上記第１の駆動情報取得手段の被駆動部換算の位置分解能と、上記第２の駆動情報取得手段の被駆動部換算の位置分解能と、が等しいことで、上記第１の駆動情報取得手段と第２の駆動情報取得手段とから出力される信号が等しくなるため、フィードバック制御系の構成を簡略化することができる。
また、本実施形態によれば、上記駆動源はＰＬＬ方式にて駆動制御されており、上記第１の駆動情報取得手段の位置分解能が上記第２の駆動情報取得手段の位置分解能と上記駆動伝達部の減速比との積である。ＰＬＬ方式にて駆動源の駆動制御を行う場合、駆動情報取得手段により得られるクロック信号と目標クロック信号の位相と周波数を一致させる必要がある。第１の駆動情報取得手段と第２の駆動情報取得手段から得られるクロック信号の周波数が異なる場合、２つの目標クロックを生成可能にするか、あるいは２つのＰＬＬコントローラを設置する必要があり、コストの増加につながる。そのため、第１の駆動情報取得手段と第２の駆動情報取得手段から得られるクロック信号の周波数が等しくなるようにそれぞれの駆動情報取得手段の分解能を設定することで、前記のコストの増加を防止することができる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体である感光体ドラムと、感光体ドラム上の潜像をトナー像に現像する現像手段と、感光体ドラム上のトナー像を中間転写体である中間転写ベルトに転写する中間転写手段と、中間転写ベルトに転写されたトナー像をシート状部材に転写する二次転写手段である二次転写装置と、シート状部材に転写されたトナー像をシート状部材に定着させる定着手段である定着装置とを備えた画像形成装置において、中間転写手段と定着装置との少なくとも一方の駆動手段として、本発明の駆動装置を用いる。画像形成装置の二次転写装置や定着装置の圧接部に対して、ある厚さ以上のシート状部材が突入あるいは離脱する際に中間転写ベルトや定着装置の駆動変動が生じ、形成される画像の品質が低下する問題がある。そのため、中間転写手段や定着装置などの駆動手段に本発明の駆動装置を適用することによって、上記駆動変動が抑えられ画像品質の低下を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体である感光体ドラムと、感光体ドラム上の潜像をトナー像に現像する現像手段と、感光体ドラム上のトナー像を中間転写体である中間転写ベルトに転写する中間転写手段と、中間転写ベルトに転写されたトナー像をシート状部材に転写及び定着させる転写定着手段である転写定着装置とを備えた画像形成装置において、中間転写手段の駆動手段として、本発明の駆動装置を用いる。転写定着装置の圧接部に対して、ある厚さ以上のシート状部材が突入あるいは離脱する際に中間転写ベルトの駆動変動が生じ、形成される画像の品質が低下する問題がある。そのため、上記中間転写手段の駆動手段に本発明の駆動装置を適用することによって、上記駆動変動が抑えられ画像品質の低下を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体である感光体ドラムと、感光体ドラム上の潜像をトナー像に現像する現像手段と、感光体ドラム上のトナー像を中間転写体である中間転写ベルトに転写する中間転写手段と、中間転写ベルトに転写されたトナー像を第２の中間転写体に転写する二次転写手段と、第２の中間転写体へ転写されたトナー像をシート状部材に転写及び定着させる転写定着手段である転写定着装置とを備えた画像形成装置において、中間転写手段と二次転写手段の少なくとも一方の駆動手段として、本発明の駆動装置を用いる。二次転写手段や転写定着装置の圧接部に対して、ある厚さ以上のシート状部材が突入あるいは離脱する際に中間転写ベルトあるいは二次転写手段の駆動変動が生じ、形成される画像の品質が低下する問題がある。そのため、中間転写手段あるいは第２の中間転写体の駆動手段に本発明の駆動装置を適用することによって、上記駆動変動が抑えられ画像品質の低下を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、上記画像形成装置において、上記フィードフォワード目標値を算出する目標値算出モードを有する。セットアップ時やユーザー使用時にフィードフォワード目標値を算出する際、フィードバック制御ゲインの切り替えやフィードバック信号の切り替え操作を行わずにフィードフォワード目標値を算出してしまう可能性があり、その場合、最良のフィードフォワード制御効果を得ることができない。また、目標値算出時に切り替えたフィードバックゲインやフィードバック信号を元の状態に復帰する必要があり、この操作が行われなかった場合にはそれ以降に形成される画像全てに劣化が生じる、といった問題がある。そのため、上記画像形成装置に、フィードフォワード目標値算出モード等のフィードフォワード目標値を算出するための動作モードに移行する機能を付加し、フィードフォワード目標値算出モードが選択された場合には自動的にフィードバック制御ゲインの切り替え、あるいはフィードバック信号の切り替えを行い、目標値算出終了時には自動的に元の状態に復帰することで上記問題を解決することができる。

実施形態１に係る駆動制御部の一例を示すブロック図。実施形態１に係る駆動装置の一例を示す模式図。実施形態１に係る駆動装置の他の一例を示す模式図。非周期的駆動変動発生源の一例を示す模式図。非周期的駆動変動発生源の他の一例を示す模式図。非周期的駆動変動発生源の他の一例を示す模式図。非周期的駆動変動発生源の他の一例を示す模式図。非周期的駆動変動発生源の他の一例を示す模式図。非周期的駆動変動発生源の他の一例を示す模式図。厚紙突入時の中間転写体の速度変動を示したグラフ。フィードフォワード目標値及びフィードフォワードタイミングの説明に用いる図。厚紙突入時の中間転写体の速度変動を示したグラフ。実施形態２に係る駆動装置の一例を示す模式図。実施形態２に係る駆動装置の他の一例を示す模式図。実施形態２に係る駆動制御部の一例を示すブロック図。実施形態２に係る駆動制御部の他の一例を示すブロック図。実施形態３に係る画像形成装置の概略構成図。二次転写部の一例を示す模式図。二次転写部の他の一例を示す模式図。二次転写部及び定着部の一例を示す模式図。実施形態４に係る画像形成装置の概略構成図。実施形態４に係る他の画像形成装置の概略構成図。転写定着装置の模式図。転写定着装置の模式図。フィードフォワード制御の概念図。速度変動からフィードフォワード目標値への変換の概念図。低ゲインの場合における厚紙突入時の中間転写体の速度変動を示したグラフ。高ゲインの場合における厚紙突入時の中間転写体の速度変動を示したグラフ。厚紙突入時の中間転写体の速度変動を示したグラフ。

符号の説明

１駆動源
２被駆動部
３小径ギア
３特許文献
４大径ギア
５駆動情報取得手段
６フィードバック制御部
７フィードフォワード制御部
８変動予測手段
９目標値算出手段
１０駆動ローラ
１１支持ローラ
１２支持ローラ
１３支持ローラ
１４無端状ベルト
１５駆動情報取得手段
２２二次転写装置
２４定着装置
３０無端状ベルト
４１摺動部材
４２アクチュエータ
４３加圧部材
４４張力部材
４５アクチュエータ
４６加圧部材
４７張力部材
４８シート状部材
５１搬送ローラ
５３ローラ部材
５４ローラ部材
６０フィードバックゲイン
６１フィードバックゲイン
６２スイッチ
６３スイッチ
６４スイッチ
７１記憶部
８０駆動源
８２小径ギア
８３大径ギア
８４エンコーダ
８５シート状部材検知手段
８６フィードバック制御部
８７フィードフォワード制御部
８８目標値算出手段
８９シート状部材
９０駆動情報取得手段
９１記憶部
１００複写機本体
１１３中間転写ベルト
１１４支持ローラ
１１５支持ローラ
１１６支持ローラ
１１７中間転写ベルトクリーニング装置
１１８画像形成手段
１２０タンデム画像形成部
１２１露光装置
１２２二次転写装置
１２３二次転写ローラ
１２４定着装置
１２５定着ベルト
１２６加熱ローラ
１２７定着ローラ
１２８加圧ローラ
１２９シート反転装置
１４０感光体ドラム
１４９レジストローラ
１５０給紙ローラ
１５１トレイ
１５２分離ローラ
１５３給紙路
１５４搬送ローラ
１５５切換爪
１５６排出ローラ
１５７排紙トレイ
１８１シート状部材搬送ローラ
２００給紙テーブル
２２８転写定着ローラ
２４２給紙ローラ
２４３ペーパーバンク
２４４給紙カセット
２４５分離ローラ
２４６給紙路
２４７搬送ローラ
２６１給紙カセット
２６２給紙ローラ
２６３搬送路
２６４搬送ローラ
２６５レジストローラ
２６６転写定着装置
２６７シート状部材加熱装置
２６８加圧ローラ
３００スキャナ
３３２コンタクトガラス
３３３走行体
３３４走行体
３３５結像レンズ
３３６センサ
４００原稿自動搬送装置
４３０原稿台
５１２転写定着装置
５１３中間転写体
５１４加圧ローラ
５１５加熱装置

Claims

駆動源と、
該駆動源により駆動される被駆動部と、
該駆動源から該被駆動部に駆動を伝達する駆動伝達部と、
該被駆動部の被駆動情報を取得する駆動情報取得手段と、
該駆動情報取得手段により取得された被駆動情報を用いて該駆動源の駆動制御を行うフィードバック制御部と、
該被駆動部で生じる非周期的な駆動変動に対して該駆動変動を打つ消すフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部と、
該非周期的な駆動変動の発生のタイミングを予測する変動予測手段とを有する駆動装置において、
該フィードバック制御部は複数の制御ゲインを有しており、
該制御ゲインが通常動作時よりも低ゲインへと切り替えられ、且つ、該フィードフォワード制御部によるフィードフォワード制御を行わないで、装置本体を動作させたときに該駆動情報取得手段によって取得された該被駆動情報を用いて、該フィードフォワード目標値を算出する目標値算出手段を備えることを特徴とする駆動装置。
駆動源と、
該駆動源により駆動される被駆動部と、
該駆動源から該被駆動部に駆動を伝達する駆動伝達部と、
該被駆動部の被駆動情報を検知する第１の駆動情報取得手段と、
該第１の駆動情報取得手段により取得された被駆動情報を用いて該駆動源の駆動制御を行うフィードバック制御部と、
該被駆動部で生じる非周期的な駆動変動に対して該駆動変動を打ち消すフィードフォワード目標値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部と、
該非周期的な駆動変動の発生のタイミングを予測する変動予測手段とを有する駆動装置において、
該駆動源の駆動情報を取得する第２の駆動情報取得手段を有しており、
該フィードバック制御部が該第２の駆動情報取得手段により取得された該駆動情報を用いて該駆動源の駆動制御を行い、且つ、該フィードフォワード制御部によるフィードフォワード制御を行わないで、装置本体を動作させたときに該第１の駆動情報取得手段によって取得された該被駆動情報を用いて、該フィードフォワード目標値を算出する目標値算出手段を備えることを特徴とする駆動装置。
請求項２の駆動装置において、
上記第１の駆動情報取得手段の被駆動部換算の位置分解能と、上記第２の駆動情報取得手段の被駆動部換算の位置分解能と、が等しいことを特徴とする駆動装置。
請求項２の駆動装置において、
上記駆動源はＰＬＬ方式にて駆動制御されており、上記第１の駆動情報取得手段の位置分解能が上記第２の駆動情報取得手段の位置分解能と上記駆動伝達部の減速比との積であることを特徴とする駆動装置。
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体上の該潜像をトナー像に現像する現像手段と、
該潜像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、
該中間転写体に転写されたトナー像をシート状部材に転写する二次転写手段と、
該シート状部材に転写されたトナー像をシート状部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
該中間転写手段と定着手段との少なくとも一方の駆動手段として、請求項１、２、３または４の駆動装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体上の該潜像をトナー像に現像する現像手段と、
該潜像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、
該中間転写体に転写されたトナー像をシート状部材に転写及び定着させる転写定着手段とを備えた画像形成装置において、
該中間転写手段の駆動手段として、請求項１、２、３または４の駆動装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体上の該潜像をトナー像に現像する現像手段と、
該潜像担持体上のトナー像を中間転写体に転写する中間転写手段と、
該中間転写体に転写されたトナー像を第２の中間転写体に転写する二次転写手段と、該第２の転写体へ転写されたトナー像をシート状部材に転写及び定着させる転写定着手段とを備えた画像形成装置において、
該中間転写手段と該二次転写手段の少なくとも一方の駆動手段として、請求項１、２、３または４の駆動装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
請求項５、６または７の画像形成装置において、
上記フィードフォワード目標値を算出する目標値算出モードを有すること特徴とする画像形成装置。