JP5315658B2 - ベルト搬送制御装置、画像形成装置、ベルト搬送制御方法、搬送制御プログラム、及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＣモータを用いて駆動されるベルトの搬送制御装置、ベルト搬送制御装置を備えた画像形成装置、ベルト搬送制御方法、ベルト搬送制御方法をコンピュータで実行するための搬送制御プログラム、及びコンピュータで実行可能なプログラムを格納した記録媒体に関する。

画像形成装置においては、転写ベルト、感光体ベルト、紙搬送ベルト等、ベルト搬送装置が用いられている。これらのベルトを等速で駆動することは、高品位な画像を得るために必要不可欠である。このようなベルトの等速駆動を実現する装置としては、例えば、特許文献１及び２に記載された発明が公知である。

このうち特許文献１には、駆動軸および従動軸に掛け回されているベルトを等速駆動するものであり、計測用従動ローラにエンコーダを取り付け、そのエンコーダ出力に基づきフィードバック制御することが記載されている。

また、特許文献２には、従動ロールと駆動ロールに掛け回されたベルト駆動系であって、従動ロールにエンコーダを取り付け、従動ロールの角速度をエンコーダによって検出し、パルスモータを制御し、ベルトを等速に駆動させるものであり、エンコーダを取り付けた従動ローラの振れに基づく変動をキャンセルすることが記載されている。
特開昭６２−２４２９６５号公報 特開平２０００−０４７５４７号公報

特許文献１記載の発明は、駆動軸および従動軸に掛け回されているベルトを等速駆動するものであり、計測用従動ローラにエンコーダを取り付け、その出力に基づきフィードバック制御している。これによりＤＣモータによるベルトの等速駆動が可能であるが、 エンコーダを取り付けている従動ローラに振れがある場合、その振れ量に応じて、従動ローラ１回転の変動成分を発生してしまうという欠点がある。

前記特許文献２記載の発明は、この欠点を補う方法に関するものである。この発明では、従動ローラの外径を駆動ローラの外径の整数分の一もしくは、整数倍に設定することにより両者を分離し、従動ローラの振れ成分だけキャンセルしている。

しかし、この方式では、従動ローラと駆動ローラにレイアウト上の制限が発生してしまう。

そこで、本発明が解決すべき課題は、従動ローラと駆動ローラにレイアウト上の制限を生じることなく、もしくはより制限が少ない状態で、ＤＣモータを用いたベルトの等速駆動を実現することにある。

また、画像形成装置のベルトを用いた像担持体（感光体ベルト、転写ベルト）や、転写材搬送ベルト駆動系に、本発明を用いることで、同駆動系を高精度に駆動し、高品質な画像を得ることにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されているベルトと、前記駆動ローラを介して前記ベルトを回転駆動するＤＣモータと、前記従動ローラに取り付けられ、前記ベルトの角変位を検出するためのエンコーダと、を備え、前記ベルトの搬送速度を制御するベルト搬送制御装置において、前記エンコーダによって検出された前記角変位の検出値と予め設定された角変位の目標値との差を求め、両者の差に基づくフィードバック制御に基づいて前記ベルトが等速で移動するように前記ＤＣモータを駆動する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、フィードバック制御系の制御帯域について、ノイズ対策用のフィルタを用いて前記エンコーダを取り付けた前記従動ローラの周波数を制御せずに当該従動ローラの１回転の周期の逆数を示す周波数以下に設定すると共に、伝達関数として設定した比例ゲインに従ってゲインを上げて当該周波数以下の周波数成分の変動を低減するように制御することを特徴とする。

また、本発明の第２の手段は、駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されているベルトと、前記駆動ローラを介して前記ベルトを回転駆動するＤＣモータと、前記従動ローラに取り付けられ、前記ベルトの角速度を検出するためのエンコーダと、を備え、前記ベルトの搬送速度を制御するベルト搬送制御装置において、前記エンコーダによって検出された前記角速度の検出値と予め設定された角速度の目標値との差を求め、両者の差に基づくフィードバック制御に基づいて前記ベルトが等速で移動するように前記ＤＣモータを駆動する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、フィードバック制御系の制御帯域について、ノイズ対策用のフィルタを用いて前記エンコーダを取り付けた前記従動ローラの周波数を制御せずに当該従動ローラの１回転の周期の逆数を示す周波数以下に設定すると共に、伝達関数として設定した比例ゲインに従ってゲインを上げて当該周波数以下の周波数成分の変動を低減するように制御することを特徴とする。

更に、本発明の第３の手段は、駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されているベルトと、前記駆動ローラを介して前記ベルトを回転駆動するＤＣモータと、前記従動ローラに取り付けられ、前記ベルトの角変位を検出するためのエンコーダと、を備え、前記ベルトの搬送速度を制御するベルト搬送制御方法において、駆動制御手段により、前記エンコーダによって検出された前記角変位の検出値と予め設定された角変位の目標値との差を求め、両者の差に基づくフィードバック制御に基づいて前記ベルトが等速で移動するように前記ＤＣモータを駆動する際、フィードバック制御系の制御帯域について、ノイズ対策用のフィルタを用いて当該エンコーダを取り付けた前記従動ローラの周波数を制御せずに当該従動ローラの１回転の周期の逆数を示す周波数以下に設定してすると共に、伝達関数として設定した比例ゲインに従ってゲインを上げて当該周波数以下の周波数成分の変動を低減するように制御することを特徴とする。

加えて、本発明の第４の手段は、駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されているベルトと、前記駆動ローラを介して前記ベルトを回転駆動するＤＣモータと、前記従動ローラに取り付けられ、前記ベルトの角速度を検出するためのエンコーダと、を備え、前記ベルトの搬送速度を制御するベルト搬送制御方法において、駆動制御手段により、前記エンコーダによって検出された前記角速度の検出値と予め設定された角速度の目標値との差を求め、両者の差に基づくフィードバック制御に基づいて前記ベルトが等速で移動するように前記ＤＣモータを駆動する際、フィードバック制御系の制御帯域について、ノイズ対策用のフィルタを用いて当該エンコーダを取り付けた前記従動ローラの周波数を制御せずに当該従動ローラの１回転の周期の逆数を示す周波数以下に設定すると共に、伝達関数として設定した比例ゲインに従ってゲインを上げて当該周波数以下の周波数成分の変動を低減するように制御することを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、駆動ローラは符号３１に、従動ローラは符号３２（〜３６）に、ベルトは符号３０に、ＤＣモータは符号１１に、エンコーダは符号１８に、ベルト搬送制御装置は制御コントローラ部２に、感光体ベルトは符号２０１に、中間転写ベルトは符号１２４に、転写搬送ベルトは符号１００（実施例１０）に、それぞれ対応する。

本発明によれば、従動ローラと駆動ローラにレイアウト上の制限が発生することなく、もしくはより制限が少ない状態で、ＤＣモータを用いたベルトの等速駆動を実施することができる。また、画像形成装置のベルトを用いた像担持体（感光体ベルト、転写ベルト）や、転写材搬送ベルト駆動系に適用することにより、同駆動系を高精度に駆動し、高品質な画像を得ることが可能となる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

本発明の実施形態として実施例１について説明する。この実施例１は、フィードバック制御系の制御帯域を略エンコーダを取り付けた従動ローラ１回転の周波数以下に設定する例で、各速度制御の電圧制御に関する。

図１は、本実施例１に係るベルト搬送制御装置の概略構成を示す斜視図である。同図において、このベルト搬送制御装置は、駆動ローラ３１及び従動ローラ３２、３３，３４，３４，３６に掛け渡されている無端状のベルト３０が所定の速度で等速移動するようにＤＣモータ１１を駆動制御するベルト装置である。図１において、回転駆動源としてのＤＣモータ１１の回転トルク（駆動力）は、動力伝達系を構成する減速系、例えばタイミングベルト３７及び従動プーリ３８により、ベルト３０が掛けまわされている駆動ローラ３１の駆動軸３９に伝達される。ＤＣモータ１１の回転駆動力が駆動ローラ３１に伝達されると、駆動ローラ３１に掛けまわされているベルト３０が移動する。本実施例１では、複数の従動ローラのうち従動ローラ３２の角速度を検出している。この従動ローラ３２の角速度を検出する手段は、従動ローラ３２の従動軸４０に図示しないカップリングを介して取り付けたエンコーダ１８で構成されている。
図２は、本実施例１におけるＤＣモータ１１の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。この制御系は、前記エンコーダ１８の出力信号に基づいてＤＣモータ１１の角速度をデジタル制御する制御系である。
この制御系は、マイクロコンピュータ２１、バス２２、指令発生装置２３、モータ駆動用インターフェイス部２４、モータ駆動部としてのモータ駆動装置２５、及び検出用インターフェイス部２６から基本的に構成されている。
前記マイクロコンピュータ２１は、マイクロプロセッサ２１ａ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２１ｂ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２１ｃ等で構成され、マイクロプロセッサ２１ａはリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２１ｂに記憶されたプログラムを、ＲＡＭ２１ｃをワークエリアとして使用しながら実行する。これらのマイクロプロセッサ２１ａ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２１ｂ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２１ｃ等はそれぞれバス２２を介して接続されている。
前記指令発生装置２３は、ＤＣモータ１１に対する駆動信号指令値を出力する。この指令発生装置２３の出力側もバス２２へ接続されている。

検出用インターフェイス部２６は、エンコーダ１８の出力パルスを処理して角速度のデジタル数値に変換する。この検出用インターフェイス部２６は、エンコーダ１８の出力パルスをより細かい周期のパルスで計数するカウンタを備えており、このカウンタのカウントした数値に、あらかじめ定められたパルス数対角速度の変換定数をかけて従動ローラ３２の角速度に対応するデジタル数値に変換する。この従動ローラ３２の角速度に対応するデジタル数値の信号は、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送られる。
モータ駆動装置２５は、モータ駆動用インターフェイス部２４から出力されたパルス状の制御信号に基づいて動作し、ＤＣモータ１１にパルス状の駆動電圧（ＰＷＭ信号）を印加する。この結果、ＤＣモータ１１は、指令発生装置２３から出力される所定の角速度で駆動制御される。これにより、従動ローラ３２の角速度が目標角速度に従うように制御され、従動ローラ３２に掛け回されているベルト３０が所定の速度で等速移動する。従動ローラ３２の角速度は、エンコーダ１８と検出用インターフェイス部２６により検出され続け、マイクロコンピュータ２１に取り込まれ、制御が繰り返される。

なお、図２中の符号２９で示した部分は、図１に示したベルト搬送制御系全体、モータ駆動用インターフェイス部２４、モータ駆動装置２５、検出用インターフェイス部２６を含む制御対象である。

図３は、本実施例１に係るベルト搬送制御装置のブロック図である。図２においてエンコーダ１８の出力パルス信号を処理する検出用インターフェイス部２６から出力される情報、すなわちエンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の角速度の情報（以下「検出角速度」という）Ｐ（ｉ−１）は演算部（減算器）１に与えられる。この演算部１は、制御目標値である従動ローラ３２の角速度の目標値（以下「目標角速度」という）Ｒｅｆ（ｉ）と従動ローラ３２の検出角速度Ｐ（ｉ−１）との差ｅ（ｉ）を算出する。この差ｅ（ｉ）は制御コントローラ部２に入力される。この制御コントローラ部２は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ８と、比例要素（ゲインＫｐ）９とから構成されている。制御コントローラ部２では、ＤＣモータ１１の駆動に用いる制御電圧ｕ（ｉ）が求められる。駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、モータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５により駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。このように駆動制御されたＤＣモータ１１の駆動力が、駆動伝達系３７，３８を介して駆動ローラ３１へ伝達され、従動ローラ３２が所定の目標角速度に従って等角速度で回転する。以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。

なお、本実施例１の制御コントローラ部２では、一例として比例制御系を用いたが、これに限定されるものではない。また、前記演算のすべては、マイクロコンピュータ２１内の数値演算で行われ、簡単に実現することができる。

ここで、本制御系の目的はベルトを等速で搬送する（移動させる）ことである、エンコーダ１８を取り付けた従動ローラ（エンコーダローラと呼ばれても良い）３２に振れすなわち偏心がない場合は、前述の系において、従動ローラ３２が等角速度で駆動されることは、ベルト３０が等速で駆動されることと同意と考えてよい。しかし、実際には振れのないローラを作成する事は不可能である。また、一般にフィードバック制御系は、性能を良くするために制御帯域を極力広くする必要がある。一般に従動ローラ１回転の周期の逆数を示す周波数は、数Ｈｚであることが多いため、この周波数においても大きな制御ゲインを有する事が多く、従って、前記の系だけではベルトの駆動成分に従動ローラ３２の１回転周期が含まれてしまう。

そこで、図４に示したように、フィードバック制御系の制御帯域を略エンコーダを取り付けた従動ローラ１回転の周波数以下に設定する。図４は、図３において、ＲｅｆからＰまでのオープンループ伝達関数である。ここでは、従動ローラ１回転の周波数６Ｈｚとし、制御系のオープンループのゼロクロスが略その周波数となるようにフィードバック系の比例ゲインを設定している。なお、フィルタはノイズ対策の一例として５０Ｈｚのバターワースフィルタを用いている。このように設定することで、エンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の周波数は制御せずに、それ以下の周波数成分の変動を制御することにより高精度な駆動が可能なベルト搬送制御装置を構築できる。

ベルト搬送制御装置において、ベルト３０を等速に駆動するためには、モータ軸から駆動ローラまでの系において、各軸の偏心等によって生じる回転に起因する変動成分を制御することが望まれる。これらは、制御のゲインをあげて低減することができる。

図１においては、モータから駆動ローラまでの伝達装置としてタイミングベルト３７を用いた系を示している。このようなタイミングベルト３７による伝達系ではタイミングベルト３７内の心がねの位置変動により、タイミングベルト１周期の変動が生じる。しかし、タイミングベルト１回転は、従動ローラ１回転よりも低周波である。従って、フィードバック制御が働き、その変動を制御することが可能になる。

なお、プーリの偏心は、駆動ローラ１回転として現れる。さらに、伝達系として歯車伝達系、特に大口径の１段減速を用いた場合これらの１回転の変動は駆動ローラ周波数と一致する。これらの低減に関しては、駆動ローラ１回転の変動の低減と同様である。この低減は、図１に示しているように、駆動ローラ３８径を、エンコーダを付けた従動ローラ３２径よりも大きくすることで実現できる。これにより、駆動ローラ３８の１回転は、従動ローラ３２の１回転よりも低周波になる。従って、フィードバック制御が働き、その変動を制御することが可能になる。

従って、本実施例１によれば、従動ローラ３２と駆動ローラ３１にレイアウト上の制限が発生することなく、ベルト３０の等速駆動を実現することができる。

実施例２は、フィードバック制御系の制御帯域を略エンコーダを取り付けた従動ローラ１回転の周波数以下に設定する例である。

本実施例２に係るベルト搬送装置は実施例１（図１）と同様なので、ここでの説明は省略する。図５は、本実施例２におけるＤＣモータ１１の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。実施例１（図２）と同様の機能は同じ記号で表しており、ここでの説明は省略する。

この制御系は、マイクロコンピュータ２１、バス２２、指令発生装置５００１、モータ駆動用インターフェイス部２４、モータ駆動部としてのモータ駆動装置２５、及び検出用インターフェイス部５００２から基本的に構成されている。

指令発生装置５００１は、角変位制御用の指令発生装置であり、目標の累積角変位信号を出力する。この指令発生装置５００１の出力側もバス２２へ接続されており、デジタル処理される。

検出用インターフェイス部５００２は、エンコーダ１８の出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。この検出用インターフェイス部５００２は、エンコーダ１８の出力パルスを計数するカウンタを備えており、このカウンタのカウントした数値に、あらかじめ定められたパルス数対角変位の変換定数を乗算して従動ローラ３２の角変位に対応するデジタル数値に変換する。この従動ローラ３２の角変位に対応するデジタル数値の信号は、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送られる。

なお、図５中の符号５００３で示した部分（図６も同様）は、図１に示したベルト搬送制御系全体、モータ駆動用インターフェイス部２４、モータ駆動装置２５、及び検出用インターフェイス部５００２を含む制御対象である。

図６は、本実施例に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。図１において、エンコーダ１８の出力パルス信号を処理する検出用インターフェイス部５００２から出力される情報、すなわちエンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の角変位の情報（以下「検出角変位」という）Ｐ（ｉ−１）は演算部（減算器）１に与えられる。この演算部１は、制御目標値である従動ローラ３２の角変位の目標値（以下「目標角変位」という）Ｒｅｆ（ｉ）と従動ローラ３２の検出角変位Ｐ（ｉ−１）との差ｅ（ｉ）を算出する。この差ｅ（ｉ）は制御コントローラ部２に入力される。この制御コントローラ部２は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ８と、比例要素（ゲインＫｐ）９とで構成されている。制御コントローラ部２では、ＤＣモータ１１の駆動に用いる制御電圧ｕ（ｉ）が求められる。駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、モータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５により駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。このように駆動制御されたＤＣモータ１１の駆動力が、駆動伝達系３７，３８を介して駆動ローラ３１へ伝達され、従動ローラ３２が所定の目標角変位に従って回転する。以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。

ここで、本制御系の目的はベルトを等速で搬送することである、エンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２に振れ、すなわち偏心がない場合は、前述の系において、従動ローラ３２が目標角変位で駆動されることは、ベルトが等速で駆動されることと同意と考えてよい。しかし、実際には振れのないローラを作成することは不可能である。また、一般にフィードバック制御系は性能を良くするために制御帯域を極力広くする必要がある。一般に従動ローラ３２の１回転の周波数は、数Ｈｚであることが多いため、この周波数においても大きな制御ゲインを有することが多く、従って、前記の系だけではベルト３０の駆動成分に従動ローラ３２の１回転周期が含まれてしまう。

そこで、図７に示したように、フィードバック制御系の制御帯域を、エンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の１回転の略周波数以下に設定する。図７は、図６において、ＲｅｆからＰまでのオープンループ伝達関数を示す図である。

ここでは、従動ローラ３２の１回転の周波数６Ｈｚとし、制御系のオープンループのゼロクロスが略その周波数となるようにフィードバック系の比例ゲインを設定している。なお、フィルタはノイズ対策の一例として５０Ｈｚのバターワースフィルタを用いている。

このように設定することで、エンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の周波数は制御せずに、それ以下の周波数成分の変動を制御することにより高精度な駆動が可能なベルト搬送制御装置を構築することができる。

実施例３は、フィードバック制御系の制御帯域を略エンコーダを取り付けた従動ローラ１回転の周波数以下に設定するベルト搬送制御装置の例である。

実施例３に係るベルト搬送装置は図１に示した実施例１と同様なので、ここでの説明は省略する。図８は、本実施例３におけるＤＣモータ１１の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示した実施例１と同様の機能は同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

実施例３においては、ＤＣモータ１１に流れる電流を計測する電流センサ８００１が取り付けられており、検出結果はバス２２に接続され、マイクロコンピュータ２１でデジタル処理されたのち、後述の電流制御系に用いられる。

なお、図８、後述の図９中の符号８００２で示した部分は、図１に示したベルト搬送制御系全体、モータ駆動用インターフェイス部２４、モータ駆動装置２５、検出用インターフェイス部２６、および電流センサ８００１を含む制御対象を示す。

図９は、本実施例３に係るベルト搬送制御装置のブロック図である。図１において、エンコーダ１８の出力パルス信号を処理する検出用インターフェイス部２６から出力される情報、すなわちエンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の角速度の情報（以下「検出角速度」という）Ｐ（ｉ−１）は演算部（減算器）１に与えられる。この演算部１は、制御目標値である従動ローラ３２の角速度の目標値（以下「目標角速度」という）Ｒｅｆ（ｉ）と従動ローラ３２の検出角速度Ｐ（ｉ−１）との差ｅ（ｉ）を算出する。この差ｅ（ｉ）は制御コントローラ部２に入力される。この制御コントローラ部２は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ８と、比例要素（ゲインＫｐ）９とで構成されている。

制御コントローラ部２では、ＤＣモータ１１の駆動に用いる目標制御電流ｒｅｆＩ（ｉ）が求められる。目標制御電流ｒｅｆＩ（ｉ）はブロック９００１において、電流センサ８００１で計測された電流値との差が求められ、電流制御演算部（ＫＡｍｐ）９００２に送られる。電流制御演算部９００２では、例えば比例制御で構成され、モータ駆動電圧ｕ（ｉ）が求められる。次いで、モータ駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、モータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５により駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。符号９００３はモータ部１１を示すブロック図で、Ｒは抵抗、Ｌは自己インダクタンス、ｓはラプラス演算子であり、この出力がモータ部１１に流れる電流である。このように駆動制御されたＤＣモータ１１の駆動力が、制御対象すなわち、図１１の機構系であり、駆動伝達系（タイミングベルト及び従動プーリ）３７，３８を介して駆動ローラ３１へ伝達され、従動ローラ３２が所定の目標角変位に従って回転する。以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。

なお、ここでは、簡単のため、モータ部１１の逆起電圧は省略した。また、制御ブロック２、９００２は、ここで示したものに限定されるのではなく、すべてのフィードバック制御系を用いることができる。

本実施例においても実施例１及び２と同様にベルト３０を等速で搬送することを目的としており、前述のように前記の系だけでは、ベルト３０の駆動成分に従動ローラ３２の１回転周期が含まれてしまう。本実施例においても、図４に示したように、フィードバック制御系の制御帯域を、エンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の略１回転の周波数以下に設定する。図４は、図９において、ＲｅｆからＰまでのオープンループ伝達関数である。

ここでは、従動ローラ１回転の周波数６Ｈｚとし、制御系のオープンループのゼロクロスが略その周波数となるようにフィードバック系の比例ゲインを設定している。なお、フィルタはノイズ対策の一例として５０Ｈｚのバターワースフィルタを用いている。

このように設定することで、エンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の周波数は制御せずに、それ以下の周波数成分の変動を制御することにより、高精度な駆動が可能なベルト搬送制御装置を構築することができる。

実施例４は、フィードバック制御系の制御帯域を略エンコーダを取り付けた従動ローラ１回転の周波数以下に設定するベルト搬送制御装置の例である。実施例４に係るベルト搬送装置は図１に示した実施例１と同様なので、ここでの説明は省略する。

図１０は、本実施例４におけるＤＣモータ１１の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。実施例１（図２）、実施例２（図５）と同等の機能を有する各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

実施例４においては、モータ１１に流れる電流を計測する電流センサ１０００１が取り付けられており、検出結果は、バス２２に接続され、マイクロコンピュータ２１でデジタル処理されたのち、後述の電流制御系に用いられる。なお、図１０、後述の図１１中の符号１０００２で示した部分は、図１に示したベルト搬送制御系全体、モータ駆動用インターフェイス部２４、モータ駆動装置２５、検出用インターフェイス部２６、および電流センサ１０００１を含む制御対象を示す。

図１１は、本実施例４に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。図１において、エンコーダ１８の出力パルス信号を処理する検出用インターフェイス部２６から出力される情報、すなわちエンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の角変位の情報（検出角変位）Ｐ（ｉ−１）は演算部（減算器）１に与えられる。この演算部１は、制御目標値である従動ローラ３２の角変位の目標値（目標角変位）Ｒｅｆ（ｉ）と従動ローラ３２の検出角変位Ｐ（ｉ−１）との差ｅ（ｉ）を算出する。この差ｅ（ｉ）は制御コントローラ部２に入力される。この制御コントローラ部２は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ８と、比例要素（ゲインＫｐ）９とで構成されている。

制御コントローラ部２では、ＤＣモータ１１の駆動に用いる目標制御電流 ｒｅｆＩ（ｉ）が求められる。目標制御電流はブロック９００１において、電流センサ１０００１で計測された電流値との差が求められ、電流制御演算部（ＫＡｍｐ）９００２に送られる。電流制御演算部９００２は、例えば比例制御で構成され、モータ駆動電圧ｕ（ｉ）が求められる。そこで、求められたモータ駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、モータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５により駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。符号９００３はモータ部１１を示し、Ｒは抵抗、Ｌは自己インダクタンス、ｓはラプラス演算子であり、この出力がモータ部に流れる電流である。このように駆動制御されたＤＣモータ１１の駆動力が、制御対象すなわち、図１１の機構系であり、駆動伝達系（タイミングベルト及び従動プーリ）３７，３８を介して駆動ローラ３１へ伝達され、従動ローラ３２が所定の目標角変位に従って回転する。以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。なお、ここでは、簡単のため、モータ部１１の逆起電圧は省略した。また、制御ブロック２、９００２は、ここで示したものに限定されるのではなく、すべてのフィードバック制御系を用いることができる。

本実施例においても実施例１及び２と同様にベルト３０を等速で搬送することを目的としており、前述のように前記の系だけでは、ベルト３０の駆動成分に従動ローラ３２の１回転周期が含まれてしまう。本実施例においても、図７に示したように、フィードバック制御系の制御帯域を、エンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の略１回転の周波数以下に設定する。図７は、図１１において、ＲｅｆからＰまでのオープンループ伝達関数である。

ここでは、従動ローラ１回転の周波数６Ｈｚとし、制御系のオープンループのゼロクロスが略その周波数となるようにフィードバック系の比例ゲインを設定している。なお、フィルタはノイズ対策の一例として５０Ｈｚのバターワースフィルタを用いている。

以上のように本実施例４によれば、エンコーダ１８を取り付けた従動ローラ３２の周波数は制御せずに、それ以下の周波数成分の変動を制御することにより、高精度な駆動が可能なベルト搬送制御装置を構築することができる。

モータ軸から駆動ローラまでの系において、各軸の偏心等によって生じる回転に起因する変動成分の周波数が、エンコーダを取り付けた従動ローラの回転に起因する変動成分の周波数よりも十分に低い場合は、エンコーダを取り付けた従動ローラの振れに起因する変動を抑えつつ、モータ軸から駆動ローラまでの系において、各軸の偏心等によって生じる回転に起因する変動成分を制御することができる。しかし、駆動ローラの径と、従動ローラの径があまりかわらない場合、他の方法で、モータ軸から駆動ローラまでの系における各軸の偏心等によって生じる回転に起因する変動成分を低減させる必要がある。実施例５は、ＤＣモータの駆動入力に駆動モータから駆動ローラまでの変動成分をキャンセルする成分を加え、前記変動成分を低減させるようにした例で、角速度制御及び電圧制御が行われる。

図１２は、実施例５に係るベルト搬送制御装置の斜視図である。ここで、図１に示した実施例１と同等の各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施例は、図１２から分かるように実施例１に対して、駆動ローラ３１に角速度、もしくは角変位計測用のエンコーダ５０１を設けている。また、駆動ローラ３１には、１回転のホームポジション検知用のセンサ（不図示）が取り付けられている。その他の各部は実施例１と同等に構成されている。

図１３は、実施例５におけるＤＣモータ１１の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。ここで、図２に示した実施例１と同等の各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。図１３において、符号６０１は検出用インターフェイス部であり、エンコーダ５０１の出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。この検出用インターフェイス部６０１は、エンコーダ５０１の出力パルス間隔を計測するタイマーカウンタを備えており、このカウンタのカウントした数値に、あらかじめ定められたパルス対角速度の変換定数をかけて駆動ローラ３１の角速度に対応するデジタル数値に変換する。この駆動ローラ３１の角速度に対応するデジタル数値の信号は、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送られる。また、駆動ローラ３１の１回転のホームポジション検知センサの出力もバス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送られており、この信号を基準として、駆動ローラ１回転分の角速度が、メモリ（ＲＡＭ）２１ｃ内に記憶される。また、この角速度を基に補正電圧が生成され、ホームポジションを基準とした補正電圧として、メモリ（ＲＡＭ）２１ｃ内に記録される。前記補正電圧の作成の方法について後述する。

なお、図１３中の符号６０２で示した部分は、図１２に示したベルト搬送制御系全体、モータ駆動用インターフェイス部２４、モータ駆動装置２５、検出用インターフェイス部２６、６０１とを含む制御対象である。

図１４は、実施例５に係るベルト搬送制御装置の制御構成を示すブロック図である。なお、図１４は図３に示した実施例１の制御構成に対し、制御ブロック１４０２と演算部７を追加したもので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。図１４において、演算部７では、前記補正制御量（図１４、番号９の出力）に加えて、前記駆動ローラ１回転分の補正電圧を加え、駆動電圧ｕ（ｉ）が決定される。ここで、駆動ローラ１回転分の補正電圧は、ブロック１４０２において、ＨＰセンサ信号が入力されるたびにリセットされ、初期値からの値が入力される。

この演算部７で求めたモータ駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、モータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５により駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。このように駆動制御されたＤＣモータ１１の駆動力が、駆動伝達系（タイミングベルト及び従動プーリ）３７、３８を介して駆動ローラ３１へ伝達され、従動ローラ３２が所定の目標角速度に従って等角速度で回転する。以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。

駆動ローラ１回転成分の補正電圧の算出は、例えば次のようにして行われる。算出には図１３のハードウェア構成及び図１５に示すようなモータＦＧ制御を用いる。まず、図１５に示したようにＤＣモータをＦＧ制御系で駆動する。図１５において、モータＦＧの角速度の情報（以下「検出角速度」という）Ｐ＿ＦＧ（ｉ−１）は演算部（減算器）１に与えられる。この演算部１は、制御目標値でモータ角速度の目標値（以下「目標角速度」という）Ｒｅｆ＿ＦＧ（ｉ）とＦＧによる検出角速度Ｐ＿ＦＧ（ｉ−１）との差ｅ（ｉ）を算出する。この差ｅ（ｉ）は制御コントローラ部２に入力される。この制御コントローラ部２は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ８と、比例要素（ゲインＫｐ）９とで構成されている。制御コントローラ部２では、ＤＣモータ１１の駆動に用いる制御電圧ｕ（ｉ）が求められる。駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、モータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５により駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。このようにしてＤＣモータ１１が所定の目標角速度に従って等角速度で回転し、以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。

次にこのときの駆動ローラ３１の角速度をエンコーダ出力により計測する。計測は駆動ローラ３１のホームポジションセンサを基準に、駆動ローラ１回転以上行い、メモリに保存する。図１６にこのときの計測結果例を示す。この結果から、ＤＣモータ１１をＦＧ制御で駆動しても、図に示したようにモータ軸から駆動ローラまでの系において、各軸の偏心等によって生じる回転に起因する変動成分が生じていることが分かる。

ここで、この変動と逆位相、同振幅の駆動を行えば、これらの変動はキャンセルされる。補正のための駆動は、図１４に示したように制御ブロック１４０２からのモータ入力電圧で行う。そこで、この補正電圧を求めるには、まず図１５に示した制御ブロックにおいて、モータへの電圧入力ｕから駆動ローラ角速度出力までの伝達関数Ｇを求める。伝達関数はモデルを作成し数学的に得ても良いし、実験で求めても良い。この伝達関数は、駆動ローラ角速度／モータ入力電圧なので、逆数を取り、駆動モータ角速度をかければ、その駆動ローラ角速度に対応したモータ入力電圧が得られる。そこで、得られた伝達関数Ｇの逆数に、先ほど求めた駆動ローラホームポジションを基準とした駆動ローラ角速度変動（図１６）を掛けることにより、必要な駆動補正電圧が得られる。図１７にその一例を示す。

この補正電圧は、制御のサンプリング周期ごとの値としてメモリ内に保存し、駆動ローラ３１のホームポジションセンサ検知ごとに、繰り返し補正値を用いる。これにより、駆動ローラ３１の１回転成分の変動が補正され、従動ローラ３２が所定の目標角変位に従って等角速度で、すなわちベルト３０が等速度で駆動される。

以上のように本実施例５によれば、従動ローラ３２と駆動ローラ３１にレイアウト上の制限が発生することなしに、もしくはより制限が少ない状態で、ベルト３０の等速駆動を実現することができる。

実施例６は、ＤＣモータの駆動電圧に駆動モータから駆動ローラまでの変動成分をキャンセルする成分を加える例である。

本実施例に係るベルト搬送装置は図１２に示した実施例５と同様なので、ここでの説明は省略する。

図１８は、本実施例６におけるＤＣモータ１１の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。図１３に示した実施例５と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施例は図１３に示した実施例５における指令発生装置２３及び検出用インターフェイス２６を、それぞれ指令発生装置５００１及び検出用インターフェイス５００２に置換したもので、その他の各部は実施例５と同等に構成されている。指令発生装置５００１は角変位制御用の指令発生装置であり、目標の累積角変位信号を出力する。この指令発生装置５００１の出力側もバス２２へ接続されており、デジタル処理される。検出用インターフェイス部５００２は、エンコーダ１８の出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。この検出用インターフェイス部５００２は、エンコーダ１８の出力パルスを計数するカウンタを備えており、このカウンタのカウントした数値に、あらかじめ定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて従動ローラ３２の角変位に対応するデジタル数値に変換する。この従動ローラ３２の角変位に対応するデジタル数値の信号は、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送られる。

なお、図１８中の符号１８０１で示した部分（図１９も同様）は、図１２に示したベルト搬送制御系全体、モータ駆動用インターフェイス部２４、モータ駆動装置２５、及び検出用インターフェイス部５００２、６０１を含む制御対象である。

図１９は、本実施例６に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。ここで、図６に示した各部を同一の構成には同一の参照符号を付して重複する説明は省略し、追加した部分についてのみ説明する。この実施例６では図６に示した実施例２のベルト搬送制御装置に対して、演算部７と制御ブロック１４０２が追加され、制御対象が符号１８０２で示す部分に変更されている。この構成では、演算部７で、前記補正制御量（図１９、符号９の出力）に、制御ブロック１４０２から前記駆動ローラ３１の１回転分の補正電圧を加え、駆動電圧ｕ（ｉ）が決定される。ここで、駆動ローラ１回転分の補正電圧は、制御ブロック１４０２において、ＨＰセンサ信号が入力されるたびにリセットされ、初期値からの値が入力される。

この演算部７で求めた駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、図１８に示すモータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５により駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。このように駆動制御されたＤＣモータ１１の駆動力が、駆動伝達系（タイミングベルト及び従動プーリ）３７、３８を介して駆動ローラ３１へ伝達され、従動ローラ３２が所定の目標角変位に従って駆動され、以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。

駆動ローラ３１の１回転成分の補正電圧の算出には図１８のハードウェアを用いるが、電圧制御のため使用する制御系は図１５に示すようなモータＦＧ制御であり、算出方法も前記実施例５と同様なのでここでの説明は省略する。

以上のように本実施例６によれば、従動ローラ３２と駆動ローラ３１にレイアウト上の制限が発生することなく、もしくはより制限が少ない状態で、ベルト３０の等速駆動を実現することができる。

実施例７は、ＤＣモータの駆動電流に駆動モータから駆動ローラまでの変動成分をキャンセルする成分を加える例である。

実施例７に係るベルト搬送装置は図１２に示した実施例５と同様なので、ここでの説明は省略する。図２０は、本実施例７におけるＤＣモータ１１の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。ここで、実施例５で説明した図１３と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。実施例７においては、モータ１１に流れる電流を計測する電流センサ２０００１が取り付けられており、検出結果は、バス２２に接続されデジタル処理されたのち、後述の電流制御系に用いられている。

なお、図２０及び後述の図２１中の符号２０００２で示した部分は、図１２に示したベルト搬送制御系全体、モータ駆動用インターフェイス部２、モータ駆動装置２５、検出用インターフェイス部２６、及び電流センサ２０００１を含む制御対象である。

図２１は、本実施例７に係るベルト搬送制御を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。ここで、実施例３で説明した図９と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

制御コントローラ部２では、ＤＣモータ１１の駆動に用いる目標制御電流 ｒｅｆＩ（ｉ）が求められる。目標制御電流はブロック９００１において、目標制御電流（図２１、符号９の出力）に前記駆動ローラ１回転分の駆動補正目標電流を加え、駆動電流が決定される。ここで、駆動ローラ３１の１回転分の駆動補正目標電流は、ブロック２１０２において、ＨＰセンサ信号が入力されるたびにリセットされ、初期値からの値が入力される。

さらに演算器９００１では、電流センサ２０００１で計測された電流値との差が求められ、電流制御演算部９００２に送られる。電流制御演算部９００２は、例えば比例制御回路で構成され、モータ駆動電圧ｕ（ｉ）が求められる。駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、モータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５により駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。ここでは、符号９００３はモータ部１１を示し、Ｒは抵抗、Ｌは自己インダクタンス、ｓはラプラス演算子であり、この出力（１／（Ｌｓ＋Ｒ））がモータ１１部に流れる電流である。このように駆動制御されたＤＣモータ１１の駆動力が、制御対象すなわち、図１２の機構系であり、駆動伝達系（タイミングベルト、従動プーリ）３７，３８を介して駆動ローラ３１へ伝達され、従動ローラ３２が所定の目標角変位に従って回転する。以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。なお、ここでは、簡単のため、モータ部１１の逆起電圧は省略した。また、制御ブロック２、９００２は、ここで示したものに限定されるのではなく、すべてのフィードバック制御系を用いることができる。

駆動ローラ３１の１回転成分の補正電圧の算出方法の一例について説明する。算出には図２０のハード及び図２２に示すようなモータＦＧ制御を用いる。

まず、図２２に示したようにＤＣモータ１１をＦＧ制御系で駆動する。図２２において、モータＦＧの角速度の情報（以下「検出角速度」という）Ｐ＿ＦＧ（ｉ−１）は演算部（減算器）１に与えられる。この演算部１は、制御目標値でモータ角速度の目標値（以下「目標角速度」という）Ｒｅｆ＿ＦＧ（ｉ）とＦＧによる検出角速度Ｐ＿ＦＧ（ｉ−１）との差ｅ（ｉ）を算出する。この差ｅ（ｉ）は制御コントローラ部２に入力される。制御コントローラ部２はこの制御コントローラ部２は、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ８と、比例要素（ゲインＫｐ）９とで構成されている。

制御コントローラ部２では、ＤＣモータ１１の駆動に用いる目標制御電流 ｒｅｆＩ（ｉ）が求められる。目標制御電流はブロック９００１において、電流センサ２０００１で計測された電流値との差が求められ、電流制御演算部９００２に送られる。電流制御演算部９００２は、例えば比例制御回路で構成され、モータ駆動電圧ｕ（ｉ）が求められる。駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、モータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５により駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。符号９００３はモータ部１１を示し、前記（１／（Ｌｓ＋Ｒ））で示される電流によって駆動される。このようにしてＤＣモータ１１は所定の目標角速度に従って等角速度で回転する。以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。

次に、このときの駆動ローラ３１の角速度をエンコーダ出力により計測する。計測は駆動ローラ３１のホームポジションセンサを基準に、駆動ローラ３１を１回転以上回転させて行い、図示しないメモリに保存する。図１６はこのときの計測結果の一例を示す図である。同図から分かるようにＤＣモータ１１をＦＧ制御で駆動しても、図に示したようにモータ軸から駆動ローラまでの系において、各軸の偏心等によって生じる回転に起因する変動成分が発生している。

ここで、この変動と逆位相、同振幅の駆動を行えば、これらの変動はキャンセルされる。補正の駆動は、図２１に示したように駆動補正目標電流を使用する。この駆動補正目標電流を求めるには、図２１に示した制御ブロックにおいて、モータへの目標電流から駆動ローラ角速度出力までの伝達関数Ｇを求める。伝達関数はモデルを作成し数学的に得ても良いし、実験で求めても良い。この伝達関数は、駆動ローラ角速度／モータ入力電圧なので、逆数を取り、駆動モータ角速度をかければ、その駆動ローラ角速度に対応したモータ入力電圧が得られる。そこで、得られた伝達関数Ｇの逆数に、先ほど求めた駆動ローラホームポジションを基準とした駆動ローラ角速度変動（図１６）をかけることにより、必要な駆動補正電圧が得られる。図１７は得られた駆動補正電圧の一例を示す図である。

なお、伝達関数は、モータ１１への目標電流から駆動ローラ角速度出力だけではなく、モータ１１に流れている電流から駆動ローラ角速度出力によって得ても良い。この場合、制御系は図１５に示したような電圧制御系を用いることもできる。

この補正電圧は、制御のサンプリング周期ごとの値としてメモリ内に保存し、ホームポジションセンサ検知ごとに、繰り返し補正値を用いる。これにより、駆動ローラ３１の１回転成分の変動が補正され、従動ローラ３２が所定の目標角変位に従って等角速度で駆動される。その結果、ベルト３０も等速度で駆動されることになる。

従って本実施例７によれば、従動ローラ３２と駆動ローラ３１にレイアウト上の制限が発生することなく、もしくはより制限が少ない状態で、ベルト３０の等速駆動を実現することができる。

実施例８は、ＤＣモータの駆動電流に駆動モータから駆動ローラまでの変動成分をキャンセルする成分を加え、角変位及び電流制御を行う例である。

実施例８に係るベルト搬送装置は図１２に示した実施例５と同様なので、ここでの説明は省略する。図２３は、本実施例８におけるＤＣモータ１１の制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。ここで、実施例２で説明した図５及び実施例５で説明した図１３と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図２３に示すように実施例８においては、モータ１１に流れる電流を計測する電流センサ２３００１がモータ駆動装置の出力側に取り付けられており、検出結果はバス２２に接続されたマイクロコンピュータ２１でデジタル処理されたのち、後述の電流制御系に用いられる。

なお、図２３、後述の図２４中の符号２３００２で示した部分は、図１２に示したベルト搬送制御系全体、モータ駆動用インターフェイス部２４、モータ駆動装置２５、検出用インターフェイス部２６、および電流センサ２３００１を含む制御対象である。

図２４は、本実施例８に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。ここで、図１１に示した実施例３と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

制御コントローラ部２では、ＤＣモータ１１の駆動に用いる目標制御電流 ｒｅｆＩ（ｉ）が求められる。目標制御電流はブロック９００１において、目標制御電流（図２４、符号９の出力）に加えて、前記駆動ローラ１回転分の駆動補正目標電流を加え、駆動電流が決定される。ここで、駆動ローラ３１の１回転分の駆動補正目標電流は、制御ブロック２１０２において、ＨＰセンサ信号が入力されるたびにリセットされ、初期値からの値が入力される。

さらに演算器９００１では、電流センサ２３００１で計測された電流値との差が求められ、電流制御演算部９００２に送られる。電流制御演算部９００２は、例えば比例制御回路で構成され、モータ駆動電圧ｕ（ｉ）が求められる。駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいて、図２３に示すモータ駆動用インターフェイス部２４及びモータ駆動装置２５で駆動信号が生成され、ＤＣモータ１１へ出力される。符号９００３はモータ部１１を示し、Ｒは抵抗、Ｌは自己インダクタンス、ｓはラプラス演算子であり、この出力（１／（Ｌｓ＋Ｒ））がモータ部１１に流れる電流である。このように駆動制御されたＤＣモータ１１の駆動力が、制御対象すなわち、図１２の機構系であり、駆動伝達系（タイミングベルト、従動プーリ）３７，３８を介して駆動ローラ３１へ伝達され、従動ローラ３２が所定の目標角変位に従って回転する。以上のフィードバックループの制御動作が繰り返される。なお、ここでは、簡単のため、モータ部の逆起電圧は省略した。また、制御ブロック２、９００２は、ここで示したものに限定されるのではなく、すべてのフィードバック制御系を用いることができる。

なお、駆動ローラ１回転成分の補正電圧の算出も前記実施例７と同様にして行われ、算出には図２０のハード及び図２２に示すようなモータＦＧ制御を用いる。算出には図２３に示したハードウェアを用いるが、電流制御のため、使用する制御系は図２２に示すようなモータＦＧ制御であり、算出方法も前記実施例７と同様なのでここでの説明は省略する。

以上のように本実施例８によれば、従動ローラ３２と駆動ローラ３１にレイアウト上の制限が発生することなく、もしくはより制限が少ない状態で、ベルト３０の等速駆動を実施することができる。

図２５は、本発明の実施例９に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概略構成図である。なお、本実施例９においては、これまで述べた実施例１ないし８とは独立して参照符号を付している。

図２５において、本実施例９に係るカラー複写機の装置本体１１０は、その外装ケース１１１内の中央よりもやや右寄りに、潜像担持体としてのドラム状の感光体（以下「感光体ドラム」という。）１１２を備えている。感光体ドラム１１２の周りには、感光体ドラム１１２の上側に設置されている帯電器１１３から矢示の回転方向（反時計方向）へ順に、現像手段としての回転型現像装置１１４、中間転写ユニット１１５、クリーニング装置１１６、除電器１１７などである。

これらの帯電器１１３、回転型現像装置１１４、クリーニング装置１１６、除電器１１７の上には、露光手段としての光書込み装置、例えばレーザ書込み装置１１８が設置されている。回転型現像装置１１４は、現像ローラ１２１を有する現像器１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄを備えている。これら現像器１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄにはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーがそれぞれ収納されている。そして、中心軸まわりに回動して各色の現像器１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄを選択的に感光体ドラム１１２の外周に対向する現像位置へ移動させる。

中間転写ユニット１１５は複数のローラ１２３に無端状の中間転写体としての中間転写ベルト１２４が掛け渡され、この中間転写ベルト１２４が感光体ドラム１１２に当接する。中間転写ベルト１２４の内側には転写装置１２５が設置され、中間転写ベルト１２４の外側には転写装置１２６及びクリーニング装置１２７が設置されている。クリーニング装置１２７は中間転写ベルト１２４に対して接離自在に設けられる。

レーザ書込み装置１１８には、画像読み取り装置１２９から図示しない画像処理部を介して各色の画像信号が入力される。そして、各色の画像信号により順次に変調されたレーザ光を一様帯電状態の感光体ドラム１１２に照射して感光体ドラム１１２を露光することによって感光体ドラム１１２上に静電潜像を形成する。画像読み取り装置１２９は装置本体１１０の上面に設けられた原稿台１３０上にセットされた原稿の画像を色分解して読み取り、電気的な画像信号に変換する。記録媒体搬送路１３２は右から左へ用紙等の記録媒体を搬送する。記録媒体搬送路１３２には、中間転写ユニット１１５及び転写装置１２６より手前にレジストローラ１３３が設置されている。また、中間転写ユニット１１５及び転写装置１２６より下流側に、搬送ベルト１３４、定着装置１３５、排紙ローラ１３６が配置されている。

装置本体１１０は給紙装置１５０上に載置される。給紙装置１５０内には、複数の給紙カセット１３１が多段に設けられ、給紙ローラ１５２のいずれか１つが選択的に駆動されて給紙カセット１３１のいずれか１つから記録媒体が送り出される。この記録媒体は装置本体１１０内の自動給紙路１３７を通って記録媒体搬送路１３２へ搬送される。また、装置本体１１０の右側には、手差しトレイ１３８が開閉自在に設けられ、この手差しトレイ１３８から挿入された記録媒体は装置本体１１０内の手差し給紙路１３９を通って記録媒体搬送路１３２へ搬送される。装置本体１１０の左側には、図示しない排紙トレイが着脱自在に取り付けられ、記録媒体搬送路１３２を通って排紙ローラ１３６から排出された記録媒体が排紙トレイへ収容される。

本実施例９のカラー複写機において、カラーコピーをとる時には、原稿台１３０上に原稿をセットし、図示しないスタートスイッチを押すと、複写動作が開始される。まず、画像読み取り装置１２９が原稿台１３０上の原稿Ｇの画像を色分解して読み取る。同時に、給紙装置１５０内の給紙カセット１３１から給紙ローラ１５２で選択的に記録媒体が送り出され、この記録媒体は自動給紙路１３７、記録媒体搬送路１３２を通ってレジストローラ１３３に突き当たって止まる。

感光体ドラム１１２は、反時計方向に回転し、複数のローラ１２３のうちの駆動ローラの回転で中間転写ベルト１２４が時計方向へ回転する。感光体ドラム１１２は、回転に伴い、帯電器１１３により一様に帯電され、画像読み取り装置１２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１１８に加えられる１色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１１８から照射されて静電潜像が形成される。

この感光体ドラム１１２上の静電潜像は回転型現像装置１１４の１色目の現像器１２０Ａにより現像されて１色目の画像となり、この感光体ドラム１１２上の１色目の画像は転写装置１２５により中間転写ベルト１２４に転写される。感光体ドラム１１２は、１色目の画像の転写後にクリーニング装置１１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１１７で除電される。

続いて、感光体ドラム１１２は、帯電器１１３により一様に帯電され、画像読み取り装置１２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１１８に加えられる２色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１１８から照射されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１２上の静電潜像は回転型現像装置１１４の２色目の現像器１２０Ｂにより現像されて２色目の画像となる。そして、この感光体ドラム１１２上の２色目の画像は転写装置１２５により中間転写ベルト１２４上に１色目の画像と重ねて転写される。感光体ドラム１１２は、２色目の画像の転写後にクリーニング装置１１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１１７で除電される。

同様にして３色目の画像が形成されて中間転写ベルト１２４上で１色目及び２色目の画像に重畳され、同様にして４色目の画像が１色目、２色目及び３色面の画像の上に重畳され、フルカラー画像が形成される。感光体ドラム１１２は、４色目の画像の転写後にクリーニング装置１１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１１７で除電される。

そして、レジストローラ１３３がタイミングをとって回転して記録媒体が送り出され、転写装置１２６によりこの記録媒体上に中間転写ベルト１２４上のフルカラー画像が転写される。この記録媒体は、搬送ベルト１３４で搬送されて定着装置１３５で定着され、排紙ローラ１３６から排紙トレイへ排出される。また、中間転写ベルト１２４はフルカラー画像の転写後にクリーニング装置１２７でクリーニングされて残留トナーが除去される。このようにして記録媒体上に４色のフルカラー画像が形成され、出力される。

以上、４色重ね画像を形成する動作について説明したが、３色重ね画像を形成する場合には感光体ドラム１１２上に３つの異なる単色画像が順次に形成されて中間転写ベルト１２４上に重ねて転写される。その後に記録媒体に一括して転写され、２色重ね画像を形成する場合には感光体ドラム１１２上に２つの異なる単色画像が順次に形成されて中間転写ベルト１２４上に重ねて転写された後に記録媒体に一括して転写される。また、単色画像を形成する場合には、感光体ドラム１１２上に１つの単色画像が形成されて中間転写ベルト１２４上に転写された後に記録媒体に転写される。

上述のようなカラー複写機においては、中間転写ベルト１２４の回転精度が最終画像の品質に大きく影響する。そこで、本実施例９のカラー複写機では、中間転写ベルト１２４を高精度に駆動するために、中間転写ベルト１２４の駆動を前記図１または１２に示すベルト装置を用いて行っている。そして、これらのベルト装置を、前記実施例１ないし８のいずれかの駆動制御装置により制御している。

このように構成し、制御する本実施例９によれば、従動ローラと駆動ローラにレイアウト上の制限が発生することなく、もしくはより制限が少ない状態で、ベルト１２４の等速駆動を実現することが可能となり、画像形成装置において高品質な画像を得ることができる。

図２６は、本発明の実施例１０に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概略構成図である。なお、本実施例１０においては、これまで述べた実施例１ないし９とは独立して参照符号を付している。

図２６において、本実施例１０に係るカラー複写機は、露光光学系２０６、感光体ベルト２０１、現像器２０７〜２１０、中間転写ユニット２１１、転写ユニット２２３、給紙カセット２２０、定着器２２７、排紙トレイ２３１などから基本的に構成されている。

潜像担持体としての感光体ベルト２０１は、閉ループ状のＮＬのベルト基材の外周面上に、有機光半導体（ＯＰＣ）等の感光層が薄膜状に形成された無端状の感光体ベルトである。この感光体ベルト２０１は、３本の支持回転体としての感光体搬送ローラ２０２，２０３，２０４によって支持され、駆動モータ（図示せず）によって矢印Ａ方向に回動する。感光体ベルト２０１の周りには、矢印Ａで示す感光体回転方向へ順に、帯電器２０５、露光手段としての露光光学系（以下、「ＬＳＵ」と称す）２０６、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の現像器２０７〜２１０、中間転写ユニット２１１、感光体クリーニングユニット２１２及び除電器２１３が設けられている。帯電器２０５は、−４〜５ｋＶ程度の高電圧が図示しない電源装置から印加され、感光体ベルト２０１の帯電器２０５に対向した部分を帯電して一様な帯電電位を与える。

前記ＬＳＵ２０６は、レーザ駆動回路（図示せず）により階調変換手段（図示せず）からの各色の画像信号を順次に光強度変調やパルス幅変調してその変調信号で半導体レーザ（図示せず）を駆動することにより露光ビーム２１４を出力し、この露光ビーム２１４により感光体ベルト２０１を走査して感光体ベルト２０１上に各色の画像信号に対応する静電潜像を順次に形成する。継ぎ目センサ２１５はループ状に形成された感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知するものであり、継ぎ目センサ２１５が感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知すると、感光体ベルト２０１の継ぎ目を回避するように、かつ、各色の静電潜像形成角変位が同一になるように、タイミングコントローラ２１６がＬＳＵ２０６の発光タイミングを制御する。

各現像器２０７〜２１０は、それぞれの現像色に対応したトナーを収納しており、感光体ベルト２０１上の各色の画像信号に対応した静電潜像に応じたタイミングで選択的に感光体ベルト２０１に当接し、感光体ベルト２０１上の静電潜像をトナーにより現像して各色の画像とすることで、４色重ねの画像によるフルカラー画像を形成する。

中間転写ユニット２１１は、アルミニウム等の金属の素管に導電性の樹脂等からなるベルト状のシートを巻いたドラム状の中間転写体（転写ドラム）２１７と、ゴム等をブレード状に形成した中間転写体クリーニングブレード２１８とからなり、中間転写体２１７上に４色重ねの画像が形成されている間は中間転写体クリーニングブレード２１８が中間転写体２１７から離間している。中間転写体クリーニングブレード２１８は、中間転写体２１７をクリーニングする時のみ中間転写体２１７に当接し、中間転写体２１７から記録媒体としての記録紙２１９に転写されずに残ったトナーを除去する。記録紙２１９は、記録紙カセット２２０から給紙ローラ２２１により１枚ずつ用紙搬送路２２２に送り出される。

転写手段としての転写ユニット２２３は、中間転写体２１７上のフルカラー画像を記録紙２１９に転写するものであり、導電性のゴム等をベルト状に形成した転写ベルト２２４と、中間転写体２１７上のフルカラー画像を記録紙２１９に転写するための転写バイアスを中間転写体２１７に印加する転写器２２５と、記録紙２１９にフルカラー画像が転写された後に記録紙２１９が中間転写体２１７に静電的に張り付くのを防止するようにバイアスを中間転写体２１７に印加する分離器２２６とから構成されている。

定着器２２７は、内部に熱源を有するヒートローラ２２８と、加圧ローラ２２９とから構成され、記録紙２１９上に転写されたフルカラー画像をヒートローラ２２８と加圧ローラ２２９との記録紙挟持回転に伴い圧力と熱を記録紙２１９に加えて記録紙２１９にフルカラー画像を定着させてフルカラー画像を形成する。

前記構成のカラー複写は次のように動作する。ここで、静電潜像の現像は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順で行われるものとして説明を進める。

感光体ベルト２０１と中間転写体２１７は、それぞれの駆動源（図示せず）により、矢印Ａ、Ｂ方向にそれぞれ駆動される。この状態で、まず、帯電器２０５に−４〜５ｋＶ程度の高電圧が電源装置（図示せず）から印加され、帯電器２０５が感光体ベルト２０１の表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。次に、継ぎ目センサ２１５が感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知してから、感光体ベルト２０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体ベルト２０１にＬＳＵ２０６からブラックの画像信号に対応したレーザビームの露光ビーム２１４が照射され、感光体ベルト２０１は露光ビーム２１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。

一方、ブラック現像器２０７は所定のタイミングで感光体ベルト２０１に当接される。ブラック現像器２０７内のブラックトナーは負の電荷が予め与えられており、感光体ベルト２０１上の露光ビーム２１４の照射により電荷がなくなった部分（静電潜像部分）にのみブラックトナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。ブラック現像器２０７により感光体ベルト２０１の表面に形成されたブラックトナー像は、中間転写体２１７に転写される。感光体ベルト２０１から中間転写体２１７に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニングユニット２１２により除去され、さらに除電器２１３によって感光体ベルト２０１上の電荷が除去される。

次に、帯電器２０５が感光体ベルト２０１の表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。そして、継ぎ目センサ２１５が感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知してから、感光体ベルト２０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体ベルト２０１にＬＳＵ２０６からシアンの画像信号に対応したレーザビームの露光ビーム２１４が照射され、感光体ベルト２０１は露光ビーム２１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。

一方、感光体ベルト２０１には所定のタイミングでシアン現像器２０８が当接される。シアン現像器２０８内のシアントナーは負の電荷が予め与えられており、感光体ベルト２０１上の露光ビーム２１４の照射により電荷が無くなった部分（静電潜像部分）にのみシアントナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。シアン現像器２０８により感光体ベルト２０１の表面に形成されたシアントナー像は、中間転写体２１７上にブラックトナー像と重ねて転写される。感光体ベルト２０１から中間転写体２１７に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段２１２により除去され、さらに除電器２１３によって感光体ベルト２０１上の電荷が除去される。同様にしてマゼンタ、イエローの画像の露光及び現像が行われ中間転写体２１７上にフルカラー画像が形成される。

このようにして形成されたフルカラー画像は、これまで中間転写体２１７から離間していた転写ユニット２２３が中間転写体２１７に接触し、転写器２２５に＋１ｋＶ程度の高電圧が電源装置（図示せず）から印加されることで、記録紙カセット２２０から用紙搬送路２２２に沿って搬送されてきた記録紙２１９へ転写器２２５により一括して転写される。

また、分離器２２６には記録紙２１９を引き付ける静電力が働くように電圧が電源装置から印加され、記録紙２１９が中間転写体２１７から剥離される。続いて、記録紙２１９は、定着器２２７に送られ、ここでヒートローラ２２８と加圧ローラ２２９とによる挟持圧、ヒートローラ２２８の熱によってフルカラー画像が定着されて排紙ローラ２３０により排紙トレイ２３１へ排出される。

また、転写ユニット２２３により記録紙２１９上に転写されなかった中間転写体２１７上の残留トナーは中間転写体クリーニングブレード２１８により除去される。中間転写体クリーニングブレード２１８は、フルカラー画像が得られるまで中間転写体２１７から離間した角変位にあり、フルカラー画像が記録紙２１９に転写された後に中間転写体２１７に接触して中間転写体２１７上の残留トナーを除去する。以上の一連の動作によって１枚分のフルカラー画像形成が終了する。

このようなカラー複写機においては、感光体ベルト２０１の回転精度が最終画像の品質に大きく影響し、特に高精度な感光体ベルト２０１の高精度駆動が望まれる。そこで、本実施形１０のカラー複写機では、感光体ベルト２０１を高精度に回転駆動するために、感光体ベルト２０１を前記図１又は図１２に示すベルト装置によって駆動している。そして、これらの回転体駆動装置及びベルト装置を、前記実施例１〜８のいずれかの駆動制御装置により制御する。

このように構成し、制御する本実施例１０によれば、従動ローラと駆動ローラにレイアウト上の制限が発生することなく、もしくはより制限が少ない状態で、感光体ベルト２０１の等速駆動を実施することが可能となり、画像形成装置において高品質な画像を得ることができる。

図２７は、本発明の実施例１１に係る画像形成装置としての直接転写方式のタンデム型カラーレーザプリンタの概略構成断面図であり、図２８は、図２７の転写ユニット部分の概略構成を示す拡大図である。なお、本実施例１０においては、これまで述べた実施例１ないし９とは独立して参照符号を付している。

図２７において、本実施例１１に係るカラーレーザプリンタ（以下、レーザプリンタという）は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す）が、転写紙１０６、１０７の移動方向（図２７中の矢印Ａに沿ってベルト１００が走行する方向）における上流側から順に配置されている。このトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、現像ユニットとを備えている。また、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように、かつ、転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。

このレーザプリンタは、前記トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのほか、光書込ユニット１０２、給紙カセット１０３、１０４、レジストローラ対１０５、転写紙１０７を担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する転写搬送部材としての転写搬送ベルト１００を有するベルト駆動装置としての転写ユニット１０８、ベルト定着方式の定着ユニット１０９、排紙トレイ１１０等を備えている。また、手差しトレイＭＦとトナー補給容器ＴＣとを備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなどは、二点鎖線で示した三角形のスペースＳの中に設けられている。光書込ユニット１０２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備えており、画像データに基づいて各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射する。

そして、図２８に示すように、転写ユニット１０８で使用される転写搬送ベルト１００は、体積抵抗率が１０９〜１０１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルト１００は、各トナー像形成部の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ１１１〜１１８に掛け回されている。これらの支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入り口ローラ１１１には、電源１１９から所定電圧が印加された静電吸着ローラ１２０が対向するように転写搬送ベルト１００の外周面に配置されている。この２つのローラ１１１、１２０の間を通過した転写紙１０７は、転写搬送ベルト１００上に静電吸着される。ローラ１１３は、転写搬送ベルト１００を摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて矢印方向に回転する。

各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、感光体ドラムに対向する位置には、転写搬送ベルト１００の裏面に接触するように、転写バイアス印加部材１１７Ｙ、１１７Ｍ、１１７Ｃ、１１７Ｋを設けている。これらはスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋからローラ心金に転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト１００に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写搬送ベルト１００と感光体ドラム表面との間に所定強度の転写電界が形成される。

また、前記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ１１８を備えている。前記転写バイアス印加部材１１７Ｙ、１１７Ｍ、１１７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ１１８は、回転可能に揺動ブラケット１２３に一体的に保持され、回動軸１２４を中心として回動が可能である。この回動は、カム軸１２５に固定されたカム１２６が矢印の方向に回動することで時計方向に回動する。前記入り口ローラ１１１と吸着ローラ１２０は一体的に、入り口ローラブラケット１２７に支持され、軸１２８を回動中心として時計方向に回動可能である。揺動ブラケット１２３に設けた穴１２９と、入り口ローラブラケット１２７に固植されたピン１３０が係合しており、前記揺動ブラケット１２３の回動と連動して回動する。これらのブラケット１２７、１２３の時計方向の回動により、バイアス印加部材１１７Ｙ、１１７Ｍ、１１７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ１１８は感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃから離され、入り口ローラ１１１と吸着ローラ１２０も下方に移動する。ブラックのみの画像の形成時には、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃと転写搬送ベルト１００の接触を避けることが可能となっている。

一方、転写バイアス印加部材１１７Ｋとその隣のバックアップローラ１１８は、出口ブラケット１３２に回転可能に支持され、出口ローラ１１２と同軸の軸１３３を中心として回動可能にしてある。転写ユニット１０８を本体に対し着脱する際に、図示していないハンドルの操作により時計方向に回動させ、ブラック画像形成用の感光体１１Ｋから、転写バイアス印加部材１１７Ｋとその隣のバックアップローラ１１８を離間させるようにしてある。駆動ローラ１１３に巻きつけられた転写搬送ベルト１００の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置１３４が接触するように配置されている。このクリーニング装置１３４により転写搬送ベルト１００上に付着したトナー等の異物が除去される。転写搬送ベルト１００の走行方向で駆動ローラ１１３より下流に、転写搬送ベルトの外周面を押し込む方向にローラ１１４を設け、駆動ローラ１１３への巻き付け角を確保している。ローラ１１４より更に下流の転写搬送ベルト１００のループ内に、押圧部材（ばね）１３５でベルトにテンションを与えるテンションローラ１１５を備えている。先に示した図２７中の一点鎖線は、転写紙１０６、１０７の搬送経路を示している。

給紙カセット１０３、１０４、あるいは、手差しトレイＭＦから給送された転写紙１０６、１０７は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対１０５が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対１０５により所定のタイミングで送出された転写紙１０６、１０７は、転写搬送ベルト１００に担持され、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて搬送され、各転写ニップを通過する。各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上で現像された各トナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙１０６、１０７に重ね合わされ、前記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙１０６、１０７上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙１０６、１０７上にはフルカラートナー像が形成される。トナー像転写後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面がクリーニング装置１３４によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。

一方、フルカラートナー像が形成された転写紙１０６、１０７は、定着ユニット１０９でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイドＧの回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂ、または、第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合は、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方、第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送させるとか、スイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対１０５に搬送される。このような画像形成装置において、転写搬送ベルト１００の駆動ローラ１１３、もしくは、転写ユニット１１６の従動ローラにエンコーダを取り付け、転写紙搬送ベルト１００の駆動制御を行っている。

本実施例１１のカラーレーザプリンタでは、紙搬送ベルトを高精度に回転駆動するために、転写搬送ベルト１００を前記図１又は１２に示すベルト装置によって駆動している。そして、これらのベルト駆動制御装置を、前記実施例１〜８のいずれかの駆動制御装置により制御する。

このように構成し、制御する本実施例１１によれば、従動ローラと駆動ローラにレイアウト上の制限が発生することなく、もしくはより制限が少ない状態で、転写搬送ベルト１００の等速駆動を実施することが可能となり、画像形成装置において、高品質な画像を得ることができる。

なお、実施例１１では、転写搬送ベルト１００上に感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが複数並べて配設されるタンデム式のプリンタにおける転写ユニット１０８を例示しているが、本発明が適用可能なプリンタおよびベルト駆動装置は必ずしもこの構成に限るものではない。例えば、複数のローラに張架された無端状ベルトを、それらのローラの少なくとも１つ以上のローラで回転駆動するベルト駆動装置を備えたプリンタのベルト駆動装置であればいずれにも適用が可能である。

図２９は、本発明の実施例１２に係る画像形成装置としてのタンデム型間接転写方式によるカラー複写機の概略構成断面図である。なお、本実施例１０においては、これまで述べた実施例１ないし１１とは独立して参照符号を付している。

図２９において、本実施例１２に係るカラー複写機は、複写装置本体２１０、その複写装置本体２１０を載せる給紙テーブル３００、複写装置本体２１０上に取り付けるスキャナ４００、そのスキャナ４００の上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）５００などに大きく分けることができる。

複写装置本体２１０には、中央に無端ベルト状の中間転写体２１１が設けられ、その中間転写体２１１は、ベース層として、例えば伸びの少ないフッ素系樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布など伸びにくい材料で構成された基層を作り、その上に弾性層が設けられている。この弾性層は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどで作られる。その弾性層の表面は、例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層で被われている。

そして、図２９では、この中間転写体２１１は３つの支持ローラ２１２、２１３、２１４に掛け回され、図中の時計回りに回転搬送される。ここで、支持ローラ２１３は、駆動ローラであって、支持ローラ２１２にはエンコーダが取り付けられている。これらを駆動制御する駆動制御系については、前記の実施例１、２に示したものと同様であるため、ここでは重複説明を省略する。

図２９の図示例では、支持ローラ２１３の左側に画像転写後に中間転写体２１１上に残留する残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置２１５が設けられている。また、支持ローラ２１２と支持ローラ２１３との間に張り渡した中間転写体２１１の上には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの画像形成手段２１６を中間転写体２１１搬送方向に沿って当該ベルトを横切る方向に並設することによってタンデム画像形成部２１７を構成している。さらに、そのタンデム画像形成部２１７の上には、露光装置２１８が設けられている。一方、中間転写体２１１を挟んでタンデム画像形成部２１７と反対の側には、２次転写装置２１９を備えている。２次転写装置２１９は、２つのローラ２２０の間に、無端ベルトである２次転写ベルト２２１を掛け渡して構成し、中間転写体２１１を介して支持ローラ２１４に押し当てて配置し、中間転写体２１１上の画像をシートに転写する。２次転写装置２１９の用紙搬送方向下流側には、シート上の転写画像を定着する定着装置２２２が設けてある。定着装置２２２は、無端ベルトである定着ベルト２２３に加圧ローラ２２４を押し当てて構成している。

上述した２次転写装置２１９には、画像転写後のシートをこの定着装置２２２と搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２１９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、そのような場合には、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。

なお、図２９の例では、このような２次転写装置２１９、および定着装置２２２の下に、上述したタンデム画像形成部２１７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２２５を備えている。

そこで、今このカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置５００の原稿台２３０上に原稿をセットするか、あるいは、原稿自動搬送装置５００を開いてスキャナ４００のコンタクトガラス２３１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置５００を閉じてそれで押さえる。そして、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置５００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２３１上へと移動し、他方、コンタクトガラス２３１上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ４００を駆動して、第１走行体２３２、および第２走行体２３３を走行させる。そして、第１走行体２３２で光源から光を照射するとともに、原稿面からの反射光をさらに反射させて第２走行体２３３に向け、第２走行体２３３のミラーで反射させて結像レンズ２３４を通し、読取りセンサ２３５に結像させることで原稿内容を読み取る。

また、図示しないスタートスイッチを押すと、駆動モータと駆動ローラ２１３が回転駆動して、他の２つの支持ローラ２１２、２１４を従動回転させ、中間転写体２１１を回転搬送する。これと同時に、個々の画像形成手段２１６における感光体２３６（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）を回転させて、各感光体２３６上にそれぞれブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体２１１を搬送すると共に、それらの単色画像を順次転写して中間転写体２１１上に合成カラー画像を形成する。

一方、図示しないスタートスイッチを押すと、給紙テーブル３００の給紙ローラ２３７の１つを選択回転し、ペーパーバンク２３８に多段に備える給紙カセット２３９の１つからシートを繰り出し、分離ローラ２４０で１枚ずつ分離して給紙路２４１に入れ、搬送ローラ２４２で搬送して、複写機本体２１０内の給紙路２４３に導き、レジストローラ２４４に突き当てて止める。

また、給紙ローラ２４５を回転させて手差しトレイ２４６上のシートを繰り出し、分離ローラ２４７で１枚ずつ分離して手差し給紙路２４８に入れ、同じくレジストローラ２４４に突き当てて止める。

そして、中間転写体２１１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２４４を回転させ、中間転写体２１１と２次転写装置２１９との間にシートを送り込んで、２次転写装置２１９で転写し、シート上にカラー画像を記録する。

画像転写後のシートは、２次転写装置２１９で搬送して、定着装置２２２に送り込み、定着装置２２２で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪２４９を切り換えて排出ローラ２５０で排出し、排紙トレイ２５１上にスタックする。あるいは、切換爪２４９を切り換えてシート反転装置２２５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２５０を使って排紙トレイ２５１上に排出する。

一方、画像転写後の中間転写体２１１は、中間転写体クリーニング装置２１５によって、画像転写後に中間転写体２１１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２１７による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ２４４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。

このようなカラー複写機においては、中間転写ベルト２１１の駆動精度が最終画像の品質に大きく影響するため、より高精度な駆動制御が望まれている。

そこで、この実施例１２では、このような複写機の中間転写ベルト２１１の駆動系として、前記実施例１〜実施例８のいずれか１つのベルト搬送制御装置を用いる。これにより、従動ローラと駆動ローラにレイアウト上の制限が発生することなく、もしくはより制限が少ない状態で、ベルトの等速駆動を実施することが可能となり、画像形成装置において高品質な画像を得ることができる。

また、ここで、駆動ローラ補正駆動に対し、回転のホームポジションを基準にしたが、今回の補正対象は幾何学的な駆動誤差であり、従って、この補正とパルスの位置が回転ごとにずれることはないと考えられる。よって、物理的なホームポジションではなくても、常に回転の位置をモニタする事での対応も可能である。

更に、前記中間転写体２１１に対して異なる色の画像を転写する前記数の感光体２３６については、駆動ローラと前記エンコーダが取り付けられた従動ローラの周長がそれぞれ前記複数の感光体間隔と略一致するように配置される。

なお、前記各実施例における駆動制御はコンピュータを用いて実行することができる。図３０は、前記各実施例の駆動制御の実行に使用可能なコンピュータの一例であるパーソナルコンピュータ５１１の正面図である。パーソナルコンピュータ５１１に着脱可能な記録媒体５１２には、パーソナルコンピュータ５１１に制御のための演算、データ入出力等を実行させるためのプログラムが格納されている。パーソナルコンピュータ５１１は、この記録媒体５１２に格納されているプログラムを実行することにより、前記各実施例における駆動制御を実行できる。前記記録媒体５１２としては、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスクやフレキシブルディスク等の磁気ディスクが挙げられる。また、前記プログラムは、記録媒体を用いずに通信ネットワークを介してパーソナルコンピュータ５１１に取り込むようにしてもよい。

また、前記実施例１〜８で示したように前記駆動制御に用いるコンピュータとしてはマイクロコンピュータを用いることができる。このマイクロコンピュータは、前記図２５〜図２９に示した画像形成装置に組み込んで用いられる。この場合の制御プログラムを格納する記録媒体としては、マイクロコンピュータ内のＲＯＭを用いることができる。

前記プログラムとしては、前記実施例１〜８において、コンピュータによってベルトを回転駆動するための制御プログラムである。また、前記実施例９においては、コンピュータによって画像形成装置の中間転写ベルトを駆動するベルト装置を制御するための制御プログラムである。また、前記実施例１０においては、コンピュータによって画像形成装置の感光体ベルト２０１を駆動するベルト装置を制御するための制御プログラムである。前記実施例１１においては、コンピュータによって画像形成装置の紙搬送ベルトを駆動するベルト装置を制御するための制御プログラムである。また、前記実施例１２においては、コンピュータによって画像形成装置の中間転写ベルト３２６を駆動するベルト装置を制御するための制御プログラムである。

以上、前記各実施例によれば、移動体としてのベルトの変位において、高精度な等速度駆動制御が可能となり、画像形成装置において高品質な画像を得ることができる
なお、本発明の駆動制御装置は、前記画像形成装置や画像読み取り装置におけるベルトの等速度駆動に限定することなく用いることができる。例えば、本発明の駆動制御装置は、ＯＤＤ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ロボット等における移動体の駆動制御にも適用することができる。

本発明の実施例１に係るベルト搬送制御装置の斜視図である。 実施例１におけるＤＣモータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例１に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。 図３におけるＲｅｆからＰまでのオープンループ伝達関数を示す図である。 実施例２におけるＤＣモータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例２に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。 図６におけるＲｅｆからＰまでのオープンループ伝達関数を示す図である。 実施例３におけるＤＣモータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例３に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。 実施例４におけるＤＣモータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例４に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。 実施例５に係るベルト搬送制御装置の斜視図である。 実施例５におけるＤＣモータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例５に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。 ＤＣモータをＦＧ制御系で駆動する制御構成を示すブロック図である。 図１５の制御系で求められた伝達関数の逆数に乗算される駆動ローラホームポジションを基準とした駆動ローラ角速度変動特性を示す図である。 図１６で示した駆動ローラ角速度変動特性を乗算することにより得られた駆動補正電圧特性を示す図である。 実施例６におけるＤＣモータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例６に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。 実施例７におけるＤＣモータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例７に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。 実施例７においてＤＣモータをＦＧ制御系で駆動する制御構成を示すブロック図である。 実施例８におけるＤＣモータの制御系及び制御対象のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例８に係るベルト搬送制御方法を実施するためのベルト搬送制御装置のブロック図である。 実施例９に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概略構成図である。 実施例１０に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概略構成図である。 実施例１１の画像形成装置である電子写真方式の直接転写方式によるカラーレーザプリンタの概略構成断面図である。 図２７の転写ユニット部分の概略構成を説明する拡大図である。 実施例１２の画像形成装置である電子写真方式のタンデム型間接転写方式によるカラー複写機の概略構成断面図である。 各実施例の駆動制御の実行に使用可能なコンピュータの一例であるパーソナルコンピュータの正面図である。

符号の説明

２ 制御コントローラ部
１１ ＤＣモータ
１８ エンコーダ
２１ マイクロコンピュータ
２３，５０１，５００１， 指令発生装置
２４ モータ駆動用インターフェイス部
２５ モータ駆動装置
２６ 検出用インターフェイス
２９ 制御対象
３０ 無端状ベルト
３１ 駆動ローラ
３２〜３６ 従動ローラ
３７ タイミングベルト
３８ 従動プーリ
３９ 駆動軸
４０ 従動軸

Claims (17)

1. 駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されているベルトと、
   前記駆動ローラを介して前記ベルトを回転駆動するＤＣモータと、
   前記従動ローラに取り付けられ、前記ベルトの角変位を検出するためのエンコーダと、
   を備え、前記ベルトの搬送速度を制御するベルト搬送制御装置において、
   前記エンコーダによって検出された前記角変位の検出値と予め設定された角変位の目標値との差を求め、両者の差に基づくフィードバック制御に基づいて前記ベルトが等速で移動するように前記ＤＣモータを駆動する駆動制御手段を備え、
   前記駆動制御手段は、フィードバック制御系の制御帯域について、ノイズ対策用のフィルタを用いて前記エンコーダを取り付けた前記従動ローラの周波数を制御せずに当該従動ローラの１回転の周期の逆数を示す周波数以下に設定すると共に、伝達関数として設定した比例ゲインに従ってゲインを上げて当該周波数以下の周波数成分の変動を低減するように制御することを特徴とするベルト搬送制御装置。
2. 駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されているベルトと、
   前記駆動ローラを介して前記ベルトを回転駆動するＤＣモータと、
   前記従動ローラに取り付けられ、前記ベルトの角速度を検出するためのエンコーダと、
   を備え、前記ベルトの搬送速度を制御するベルト搬送制御装置において、
   前記エンコーダによって検出された前記角速度の検出値と予め設定された角速度の目標値との差を求め、両者の差に基づくフィードバック制御に基づいて前記ベルトが等速で移動するように前記ＤＣモータを駆動する駆動制御手段を備え、
   前記駆動制御手段は、フィードバック制御系の制御帯域について、ノイズ対策用のフィルタを用いて前記エンコーダを取り付けた前記従動ローラの周波数を制御せずに当該従動ローラの１回転の周期の逆数を示す周波数以下に設定すると共に、伝達関数として設定した比例ゲインに従ってゲインを上げて当該周波数以下の周波数成分の変動を低減するように制御することを特徴とするベルト搬送制御装置。
3. 請求項１又は２記載のベルト駆動制御装置において、
   前記ＤＣモータから前記駆動ローラまでの伝達系を、前記従動ローラの１回転の前記周波数よりも低周波に変動が発生する伝達系に設定したことを特徴とするベルト搬送制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のベルト駆動制御装置において、
   前記ＤＣモータの駆動電圧に当該ＤＣモータから前記駆動ローラまでの変動成分をキャンセルする成分を加えたことを特徴とするベルト搬送制御装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のベルト駆動制御装置において、
   前記ＤＣモータの駆動電流に当該ＤＣモータから前記駆動ローラまでの変動成分をキャンセルする成分を加えたことを特徴とするベルト搬送制御装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のベルト搬送制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６記載の画像形成装置において、
   像担持体として機能する感光体ベルトを備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項６記載の画像形成装置において、
   転写材を担持する転写材搬送ベルトを備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項６記載の画像形成装置において、
   像担持体として機能する中間転写ベルトを備えたことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項７又は８記載の画像形成装置において、
    前記駆動ローラの径を前記従動ローラの径よりも大きくしたことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項９記載の画像形成装置において、
    前記中間転写ベルトに対して異なる色の画像を転写する複数の感光体を備え、
    前記駆動ローラの周長と前記従動ローラの周長とが前記複数の感光体間隔と略一致していることを特徴とする画像形成装置。
12. 駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されているベルトと、
    前記駆動ローラを介して前記ベルトを回転駆動するＤＣモータと、
    前記従動ローラに取り付けられ、前記ベルトの角変位を検出するためのエンコーダと、
    を備え、前記ベルトの搬送速度を制御するベルト搬送制御方法において、
    駆動制御手段により、前記エンコーダによって検出された前記角変位の検出値と予め設定された角変位の目標値との差を求め、両者の差に基づくフィードバック制御に基づいて前記ベルトが等速で移動するように前記ＤＣモータを駆動する際、フィードバック制御系の制御帯域について、ノイズ対策用のフィルタを用いて当該エンコーダを取り付けた前記従動ローラの周波数を制御せずに当該従動ローラの１回転の周期の逆数を示す周波数以下に設定してすると共に、伝達関数として設定した比例ゲインに従ってゲインを上げて当該周波数以下の周波数成分の変動を低減するように制御することを特徴とするベルト搬送制御方法。
13. 駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されているベルトと、
    前記駆動ローラを介して前記ベルトを回転駆動するＤＣモータと、
    前記従動ローラに取り付けられ、前記ベルトの角速度を検出するためのエンコーダと、
    を備え、前記ベルトの搬送速度を制御するベルト搬送制御方法において、
    駆動制御手段により、前記エンコーダによって検出された前記角速度の検出値と予め設定された角速度の目標値との差を求め、両者の差に基づくフィードバック制御に基づいて前記ベルトが等速で移動するように前記ＤＣモータを駆動する際、フィードバック制御系の制御帯域について、ノイズ対策用のフィルタを用いて当該エンコーダを取り付けた前記従動ローラの周波数を制御せずに当該従動ローラの１回転の周期の逆数を示す周波数以下に設定すると共に、伝達関数として設定した比例ゲインに従ってゲインを上げて当該周波数以下の周波数成分の変動を低減するように制御することを特徴とするベルト搬送制御方法。
14. 請求項１２又は１３記載のベルト駆動制御方法において、
    前記ＤＣモータの駆動入力に当該ＤＣモータから前記駆動ローラまでの変動成分をキャンセルする成分を加えたことを特徴とするベルト搬送制御方法。
15. 請求項１２又は１３記載のベルト搬送制御方法をコンピュータによって実行するための搬送制御プログラムであって、
    駆動制御手段により、前記エンコーダによって検出された前記角変位又は前記角速度の検出値と予め設定された角変位又は角速度の目標値との差を求める手順と、
    前記駆動制御手段により、両者の差に基づくフィードバック制御に基づいて前記ベルトが等速で移動するように前記ＤＣモータを駆動する際、フィードバック制御系の制御帯域について、ノイズ対策用のフィルタを用いて前記エンコーダを取り付けた前記従動ローラの周波数を制御せずに当該従動ローラの１回転の周期の逆数を示す周波数以下に設定すると共に、伝達関数として設定した比例ゲインに従ってゲインを上げて当該周波数以下の周波数成分の変動を低減するように制御する手順と、
    を有することを特徴とする搬送制御プログラム。
16. 請求項１５記載の搬送制御プログラムにおいて、
    前記ＤＣモータの駆動入力に当該ＤＣモータから前記駆動ローラまでの変動成分をキャンセルする成分を加える手順を更に備えていることを特徴とする搬送制御プログラム。
17. 請求項１６記載の搬送制御プログラムがコンピュータによって読み取られ、実行可能に記録されていることを特徴とする記録媒体。

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