JP5863311B2 - 回転体駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、接触して回転する２つの回転体を有し、それぞれ別の駆動装置で回転駆動する回転体駆動装置、及び、このような回転体駆動装置を備えた複写機、プリンタ、印刷機などの画像形成装置に関する。特に、回転体の駆動において、予め算出している補正入力を印加するフィードフォワード制御を行う構造に関する。

画像形成装置は、感光ドラムに形成したトナー像を中間転写ベルト（ＩＴＢ）や記録材に転写するが、感光ドラムや中間転写ベルト或いは記録材搬送ベルトの駆動においては、駆動ギア偏芯や駆動ローラ偏芯等による周期的な速度変動が生じる。そして、このような速度変動は、色ずれやバンディングの原因となる。このため、最終的な負荷軸であるドラム軸等の角速度をエンコーダで検知してフィードバック制御をかけるなど、様々な対策が公知技術として実施されている。

一方でフィードバック制御においては駆動系の伝達特性やコントローラの遅れ時間による制御限界周波数が存在する。このため、予め変動が同定可能な周期的な速度変動に関しては補正入力印加によるフィードフォワード制御によって対応することも多く行われている。フィードフォワードにおいては、上記遅れ時間の制限は生じないものの、正しい補正入力を導く必要があり、機械固有の補正値を算出することが必要となる。

補正入力は、一般に駆動モータ入力に印加される為、最終負荷軸の回転を最適にする補正入力にはモータから最終負荷軸までの伝達特性を加味する必要があり、これを算出する為の手法について提案がされている（特許文献１）。特許文献１においては、ドラム等の駆動モータに予め既知の大きな速度変動を与え、負荷軸上の速度変動検知器での検知結果と比較することで系の伝達特性（振幅減衰、位相遅れ）を算出し、上記補正入力を修正することが提案されている。

特開２００６−２２７１６９号公報

しかしながら、上記伝達特性算出においては以下のような課題がある。上記補正入力の算出のためのテストモードでは、既知の速度変動を与えて検知結果を計測する時間を要する。即ち、感光ドラムとＩＴＢの駆動モータが別モータの独立駆動の場合、それら各々に対して、上記計測（テストモード）が必要となる。したがって、モータが複数ある場合、各モータについてテストモードを別々のタイミングで行うと時間がかかるため、全モータを同時に回して同じタイミングでテストモードを行うことが望まれる。但し、この場合、計測のために各々のモータに与えた速度変動が互いの速度検知に影響を与えてしまい、計測を適切に行えない可能性がある。

例えば、感光ドラムに与えた速度変動が一次転写部のニップを通じて中間転写ベルトに伝播し、ベルト駆動の検知器から感光ドラムに与えた速度変動が観測されてしまう場合がある。また、中間転写ベルトを介して複数の感光ドラムの速度変動が相互に影響し合う可能性もある。即ち、任意の感光ドラムと中間転写ベルトとのニップを通じて、この感光ドラムの速度変動が中間転写ベルトに伝播する。更に、この中間転写ベルトと別の感光ドラムとのニップを通じてこの速度変動がこの別の感光ドラムに伝播して、この別の感光ドラムの速度検知に影響を与える。このような相互作用による影響は駆動系の伝達特性測定に対してはノイズ成分となり、正しい補正入力算出の障害となる。

本発明は、このような事情に鑑み、接触する２つの回転体のテストモードでの検知結果に与える影響を低減できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、互いの周面が接触して回転する第１回転体及び第２回転体と、前記第１回転体及び前記第２回転体をそれぞれ別々に回転駆動する第１駆動装置及び第２駆動装置と、前記第１回転体及び前記第２回転体の回転軸のそれぞれに設けられ、それぞれの回転速度を検知する第１検知手段及び第２検知手段と、前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の駆動速度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置にそれぞれテスト速度を入力して、前記第１検知手段及び前記第２検知手段により前記第１回転体及び前記第２回転体の回転速度をそれぞれ検知するテストモードを有し、前記テストモードにより検知した結果に基づいて、運転時の前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の駆動速度を制御し、前記テストモードでは、前記第１回転体の周面の平均回転速度と前記第２回転体の周面の平均回転速度との差の絶対値が、運転時の前記第１回転体の周面の平均回転速度と前記第２回転体の周面の平均回転速度との差の絶対値よりも大きくなるように設定されていて、前記第１駆動装置に対する前記テストモードの実行タイミングと、前記第２駆動装置に対する前記テストモードの実行タイミングとが少なくとも一部で重なる、ことを特徴とする回転体駆動装置にある。

本発明によれば、テストモードでの第１、第２回転体の周面の平均回転速度差が運転時よりも大きくなるように設定しているため、第１、第２回転体の周面同士の間で滑りが生じ、互いの速度変動が影響しにくくなる。この結果、それぞれのテストモードの検知結果に与える影響を低減できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 回転体駆動装置に相当する部分を抜き出して示す模式図。 感光ドラムの駆動ユニットを抜き出して示す斜視図。 回転体駆動装置のブロック図。 駆動装置の制御ブロック図。 図５の補正入力生成部の詳細を示す制御ブロック図。 補正出力信号の生成を説明するための図。 生成した補正出力信号の１例を示す図。 速度制御を説明するために、（ａ）は制御なしの場合を、（ｂ）はフィードバック制御を行った場合を、（ｃ）は更にフィードフォワード制御を行った場合を、それぞれ示す図。 補正出力信号を生成するためのフローチャート。 駆動補正入力同定モードのフローチャート。 補正入力関数算出モードのフローチャート。 速度変動振幅の抽出例を示す図。 位相に対する速度変動振幅の最大値を示す図。 比較例の制御ブロック図。 比較例における位相に対する速度変動振幅の最大値を示す図。 （ａ）は接触する２つの物体を相対移動させる力と接触部の摩擦力との関係を、（ｂ）は感光ドラムと中間転写ベルトとの速度変動の差を、それぞれ示す図。

本発明の実施形態について、図１ないし図１７を用いて説明する。まず、本実施形態に係る画像形成装置について、図１を用いて説明する。

［画像形成装置］
画像形成装置６０は、電子写真方式を用いたカラーの画像形成装置であり、４色の画像形成部を中間転写ベルト上に並べて配置した、所謂中間転写タンデム方式の構成を有する。このような中間転写タンデム方式は、厚紙対応力や生産性に優れる点から近年主流になっている。

［記録材の搬送プロセス］
このような画像形成装置６０の記録材の搬送プロセスについて説明する。記録材Ｓは、記録材収納庫６１内のリフトアップ装置６２上に積載される形で収納されており、給紙手段６３により画像形成タイミングに合わせて給紙される。ここで、給紙手段６３は、給紙ローラ等による摩擦分離を利用する方式と、エアによる分離吸着を利用する方式が挙げられるが、図１ではこのうち後者を用いるものとする。

給紙手段６３により送り出された記録材Ｓは、搬送ユニット６４が有する搬送パス６４ａを通過し、レジストレーション装置６５へと搬送される。そして、レジストレーション装置６５において斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Ｓは二次転写部Ｔ２へと送られる。

二次転写部Ｔ２は、中間転写ベルト６０６を介して対向する二次転写内ローラ６０３および二次転写外ローラ６６により形成される記録材Ｓへのトナー像転写ニップ部である。二次転写部Ｔ２では、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることで、中間転写ベルト６０６上に担持されたトナー像を、記録材Ｓ上に吸着させる。

［画像の形成プロセス］
以上説明した二次転写部Ｔ２までの記録材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部Ｔ２まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。本実施形態の場合、中間転写体である中間転写ベルト６０６の搬送方向に関して４色の画像形成部（画像形成ステーション）を並べて配置している。即ち、上流からイエロー（Ｙ）の画像形成部６１３ｙ、マゼンタ（Ｍ）の画像形成部６１３ｍ、シアン（Ｃ）の画像形成部６１３ｃ、ブラック（Ｂｋ）の画像形成部６１３ｋを並べて配置している。各画像形成部の構造は、使用するトナーの色が異なる以外はほぼ同じであるため、以下、代表してイエローの画像形成部６１３ｙについて説明する。

画像形成部６１３ｙは、像担持体である感光ドラム（感光体）６０８ｙ、露光装置６１１ｙ、現像装置６１０ｙ、一次転写装置６０７ｙ、およびクリーナ６０９ｙ等から構成される。図中矢印αの方向に回転する感光ドラム６０８ｙは、予め帯電ローラやコロナ帯電器などの帯電手段（図示省略）により表面を一様に帯電される。そして、表面が帯電された感光ドラム６０８ｙの表面には、送られてきた画像情報の信号に基づいて露光装置６１１ｙが駆動され、回折手段６１２ｙ等を適宜経由して潜像が形成される。

感光ドラム６０８ｙ上に形成された静電潜像は、現像装置６１０ｙによるトナー現像を経て、感光ドラム上にトナー像として顕在化する。その後、一次転写部Ｔ１で、一次転写ローラなどの一次転写装置６０７ｙにより所定の加圧力および静電的負荷バイアス（転写バイアス）が与えられる。そして、図中矢印β方向に走行駆動する無端ベルトである中間転写ベルト６０６上に、感光ドラム６０８ｙ上に形成されたトナー像が転写される。即ち、一次転写部Ｔ１は、中間転写ベルト６０６を介して感光ドラム６０８ｙと一次転写装置６０７ｙとが対向するニップ部である。また、感光ドラム６０８ｙと中間転写ベルト６０６とは、互いの周面が接触して同方向に回転する。したがって、所定のタイミングで一次転写装置６０７ｙに転写バイアスを印加することで、感光ドラム６０８ｙ上のトナー像が中間転写ベルト６０６上に転写される。

この中間転写ベルト６０６は、中間転写ベルトユニット２００により回転駆動される。中間転写ベルトユニット２００は、中間転写ベルト６０６を駆動ローラ６０４、テンションローラ６０５および二次転写内ローラ６０３等のローラによって張架し、図中矢印βの方向へと回転駆動する。

中間転写ベルト６０６上にトナー像を転写した後は、感光ドラム６０８ｙ上に僅かに残った転写残トナーはクリーナ６０９ｙにより回収され、再び次の画像形成に備える。以下、下流の各画像形成部でも順次各色のトナー像を形成し、中間転写ベルト６０６上に重ねられて、フルカラーのトナー像が形成される。そして、このフルカラートナー像は、二次転写部Ｔ２へと搬送される。なお、色数は４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。

［二次転写以降のプロセス］
以上、それぞれ説明した記録材Ｓの搬送プロセスおよび画像形成プロセスを以って、二次転写部Ｔ２において記録材Ｓ上にフルカラーのトナー像が二次転写される。その後、記録材Ｓは定着前搬送部６７により定着装置６８へと搬送される。定着装置６８は、対向するローラもしくはベルト等による所定の加圧力と、一般的にはヒータ等の熱源による加熱効果を加えて記録材Ｓ上にトナー像を溶融固着させる。

このようにして得られた定着画像を有する記録材Ｓは分岐搬送装置６９により、そのまま排紙トレイ６００上に排出されるか、もしくは両面画像形成を要する場合には反転搬送装置６０１へと搬送されるかの経路選択が行われる。両面画像形成を要する場合、反転搬送装置６０１へと送られた記録材Ｓはスイッチバック動作を行うことで先後端を入れ替え、両面搬送装置６０２へと搬送される。その後、給紙手段６３より搬送されてくる後続ジョブの記録材とのタイミングを合わせて、搬送ユニット６４の再給紙パス６４ｂから合流し、同様に二次転写部Ｔ２へと送られる。裏面（２面目）の画像形成プロセスに関しては、先述の表面（１面目）の場合と同様なので説明は省略する。

［回転体駆動装置］
本実施形態では、上述のように、画像形成装置６０は、中間転写ベルト６０６の回転方向に沿って４つの画像形成ステーションを並べている。ここで、各画像形成ステーションの感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋは、図２に示す様に、中間転写ベルト６０６に接触して配置されている。本実施形態の場合、これら各感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋ及び中間転写ベルト６０６と、次述する各駆動装置などにより回転体駆動装置５０を構成している。

各感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋは、それぞれ別の駆動装置５１ｙ、５１ｍ、５１ｃ、５１ｋにより回転駆動される。各駆動装置５１ｙ、５１ｍ、５１ｃ、５１ｋは、それぞれ、像担持体駆動装置に相当し、モータと、モータの回転を各感光ドラムの回転軸に伝達するギア列などの動力伝達機構とから構成される。

一方、中間転写ベルト６０６は、上述の各駆動装置５１ｙ、５１ｍ、５１ｃ、５１ｋとは別の駆動装置５２により回転駆動される。この駆動装置５２は、中間転写体駆動装置に相当し、モータと、モータの回転を駆動ローラ６０４の回転軸に伝達するギア列などの動力伝達機構とから構成される。したがって、本実施形態では、各感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋ及び中間転写ベルト６０６は、それぞれ別の駆動装置により回転駆動される。

また、各感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋと中間転写ベルト６０６とは、それぞれの一次転写部Ｔ１で互いの周面が接触して回転する。したがって、各感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋのうちの何れかの感光ドラムと中間転写ベルト６０６とが、互いの周面が接触して回転する第１回転体及び第２回転体に相当する。例えば、感光ドラム６０８ｙが第１回転体とすると、中間転写ベルト６０６が第２回転体となる。また、各駆動装置５１ｙ、５１ｍ、５１ｃ、５１ｋのうちの何れかの駆動装置と中間転写ベルト６０６を駆動する駆動装置５２とが、第１回転体及び第２回転体をそれぞれ別々に回転駆動する第１駆動装置及び第２駆動装置に相当する。上述の例の場合、駆動装置５１ｙが第１駆動装置に、駆動装置５２が第２駆動装置にそれぞれ該当する。これら各駆動装置５１ｙ、５１ｍ、５１ｃ、５１ｋ、５２は、制御手段である制御コントローラ５５によりそれぞれの駆動速度（回転速度）が制御される。

各駆動装置５１ｙ、５１ｍ、５１ｃ、５１ｋ、５２のそれぞれの動力伝達経路には、各感光ドラム及び中間転写ベルトの回転速度を検知する回転速度センサ５３ｙ、５３ｍ、５３ｃ、５３ｋ、５４を設けている。本実施形態では、各感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋの回転軸にそれぞれ回転速度センサ５３ｙ、５３ｍ、５３ｃ、５３ｋを設け、駆動ローラ６０４の回転軸に回転速度センサ５４を設ける。この回転速度センサの設置位置は、動力伝達経路内であれば例えばモータの回転軸などに設けることもできる。各感光ドラム及び中間転写ベルトの回転速度を検知する観点から、各感光ドラム及び中間転写ベルトの回転軸に設けることが好ましい。これにより、各感光ドラム及び中間転写ベルトの角速度を検知でき、それぞれの角速度から各感光ドラムの外周面の回転速度（周速）、中間転写ベルトの外周面の回転速度（周速）を算出できる。

このような各回転速度センサ５３ｙ、５３ｍ、５３ｃ、５３ｋ、５４は、第１回転体及び第２回転体のそれぞれの回転速度を検知する第１検知手段及び第２検知手段に相当する。上述の例の場合、回転速度センサ５３ｙが第１検知手段に、回転速度センサ５４が第２検知手段にそれぞれ相当する。

このような回転体、駆動装置、検知手段を、イエローの感光ドラム６０８ｙの駆動構成を例に、図３及び図４を用いて説明する。駆動装置５１ｙは、駆動モータドライバ３０１ｙで駆動される駆動モータ３０２ｙに、出力軸ギア３０３ｙを介して負荷駆動軸ギア３０４ｙが係合され、駆動が減速伝達されている。負荷駆動軸ギア３０４ｙは、感光ドラム６０８ｙの回転軸である負荷駆動軸３０５ｙに一体回転するよう固定されている。負荷駆動軸３０５ｙには、カップリング６０６ｙを介して感光ドラム６０８ｙが係合されており、回転駆動が伝達されている。

また、負荷駆動軸３０５ｙには、エンコーダホイール３０７ｙが一体回転するように固定されており、２個のエンコーダ３０８ｙ、３０９ｙが対向配置され回転速度を検知している。これらエンコーダホイール３０７ｙ、エンコーダ３０８ｙ、３０９ｙにより回転速度センサ５３ｙを構成している。なお、エンコーダ３０８ｙ、３０９ｙを対向配置し、出力される速度を平均するとエンコーダホイール３０７ｙの偏芯取り付け成分をキャンセルすることができる。また、負荷駆動軸３０５ｙにはフラグ３１０ｙが一体回転するよう固定されている。そして、フォトインタラプタを用いたＨＰ（ホームポジション）センサ３１１ｙにより、ドラム１周に対して一回のパルスを発生するよう構成されている。

このような構成は、他の感光ドラム及び中間転写ベルト６０６についても同様である。なお、中間転写ベルト駆動においては、感光ドラム部分が駆動ローラ６０４に置き換わる。

［駆動制御について］
次に、本実施形態の感光ドラムと中間転写ベルトとの駆動制御について、図３ないし図１０を用いて説明する。なお、ここでは感光ドラム６０８ｙの駆動を例にとって説明するが、他の感光ドラム、中間転写ベルト駆動ローラの駆動も同様である。また、図４で、ｙドラム駆動とは、感光ドラム６０８ｙの駆動系を指し、Ｍドラム駆動、Ｃドラム駆動、Ｋドラム駆動は、それぞれ感光ドラム６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋの駆動系を指す。また、中間転写ベルト駆動は、駆動ローラ６０４の駆動系を指す。これら各駆動系は、上述したように、モータと動力伝達経路とを有し、ほぼ同じ構成である。

図３に示したエンコーダ３０８ｙ、３０９ｙの信号は、図４に示すようにＣＰＵ１５０で構成された制御コントローラ５５に入力される。制御コントローラ５５では、まず、２つのエンコーダ３０８ｙ、３０９ｙの信号から速度情報が平均処理される。これによりエンコーダホイール３０７ｙの取り付け偏芯分がキャンセルされ、正しい負荷軸回転速度情報（感光ドラム６０８ｙの回転速度の情報）が得られる。

図５に示す様に、このような回転速度情報ｙ１は、目標回転速度ｒから差分がとられ、駆動制御フィードバックコントローラＣに入力される。駆動制御フィードバックコントローラＣは、所謂ＰＩＤ制御コントローラ若しくは必要なデジタルフィルターで構成されており、感光ドラムの負荷変動等未知外乱の影響を除去して正しい回転速度が維持できるようになっている。

一方、ギア偏芯等予め同定可能な周期外乱については、補正入力生成部３１２ｙより出力される補正信号（出力信号）ｓｈによりフィードフォワード制御で対応するように構成されている。この部分は、フィードフォワード的に作用する為、ギア偏芯周波数等でフィードバック制御のサーボ帯域を多少超えるものに関しても、正しい補正信号ｓｈさえ生成できれば十分対応できるようになっている。

補正入力生成部３１２ｙは、図６のような処理ブロックで構成されている。ＨＰセンサ３１１ｙがフラグ３１０ｙで遮光されると、ＨＰ信号であるパルスが補正入力生成部３１２ｙに入力される。補正入力生成部３１２ｙでは、ＨＰ信号パルスをトリガにして時間カウンタが０からスタートされるように構成されている。時間カウンタは、ＨＰ信号パルスが入力される度にゼロにリセットされ、再スタートされる。補正入力生成部３１２ｙでは、周期的な速度変動である正弦波を補正信号ｓｈとして生成するが、その際、補正信号周波数ωｈ、補正信号振幅Ａｈ、補正信号位相φｈの３つのパラメータを設定できるようになっている。これらパラメータから補正信号は、
ｓｈ＝Ａｈ×ｓｉｎ（ωｈ×ｔ＋φｈ）・・・（１）
の関係で生成される。

このように、補正入力生成部３１２ｙでは、ＨＰ信号パルスに対し、図７のような正弦波を生成出力する。図７の補正出力は時間ｔが経過しても継続して正弦波を生成し続けるが、設定周波数ωｈがＨＰ周期に略合致していればＨＰごとに正弦波がリスタートされるため、図８のように永続的にＨＰと同期した正弦波を生成することができる。このように補正入力生成部３１２ｙで生成する周期的な速度変動である正弦波は、後述するように、各駆動系が有する外乱の周波数から決定される。

このように補正入力生成部３１２ｙを設けて、所定の正弦波を駆動モータドライバに入力することで、フィードフォワード制御を可能としている。例えば、図９（ａ）に示すような速度変動のうち、図９（ｂ）のようにフィードバック制御だけでは除去しきれない周期速度変動に関しては、補正信号ｓｈさえ適正であれば図９（ｃ）のように良好に除去することができる。

以上の動作を図１０のフローチャートで説明する。まず、対象となる駆動系（この説明では、感光ドラム６０８ｙの駆動系）の速度変動が所定の範囲内か否かを確認する確認モードを実行する。この確認モードを実行すべく、制御コントローラ５５に駆動開始が指令されると（Ｓ８３０）、駆動モータ３０２ｙが回転駆動開始され、フィードバック制御が開始される（Ｓ８３１）。起動開始後、所定時間経過した後の回転速度センサ５３ｙで検知する平均速度が所定範囲に達すると（Ｓ８３２）、補正入力生成部３１２ｙがトリガ待ちの状態になる。そして、ＨＰ信号パルスが入力されると（Ｓ８３３）、補正入力生成部３１２ｙより補正信号ｓｈが駆動モータドライバ３０１ｙに対して入力され始める（Ｓ８３４）。

補正入力生成部３１２ｙでは、前述のようにＨＰ信号入力の度にリセットされ、補正信号が新たに生成され続け、これは駆動停止指令が入力される（例えば、所定時間経過時、所定回数回転時など）まで継続される（Ｓ８３５）。この際入力される補正信号ｓｈは、例えば、前回行った後述する駆動補正入力同定モードにより決定した信号、或いは、予め、決められた信号である。

駆動停止指令が入力されると、制御コントローラ５５は、後述する速度変動振幅抽出部で検知される速度変動振幅が所定の範囲内かを確認をする（Ｓ８３６）。即ち、前回の駆動補正入力同定モードで決定した信号或いは予め決められた信号に基づいてフィードフォワード制御した場合に、速度変動の幅が所定の範囲内に収まっているか否かを判断する。所定の範囲内であればモータ駆動を停止して（Ｓ８３７）、確認モードを終了する（Ｓ８３８）。一方、速度変動振幅が所定の範囲を超えている場合、即ち、上述の信号に基づいてフィードフォワード制御を行っても速度変動を所定の範囲内に収められない場合には、後述する駆動補正入力同定モード（テストモード）を開始する（Ｓ８３９）。そして、このモードが終了すると、確認モードも終了する（Ｓ８４０）。

［駆動補正入力同定モードについて］
引続き、補正入力生成部３１２ｙの補正信号ｓｈを最適なものとする、駆動補正入力同定モード（テストモード）の説明をする。この駆動補正入力同定モードは、前述の補正入力生成部３１２ｙで生成されるフィードフォワード補正信号ｓｈを最適化するために行われる。このモードを実行するタイミングとしては、画像形成装置の製造後最初の調整時、または、各駆動ユニットメンテナンス時やユーザによる補正指示時などである。更には、上述の図１０のＳ８３９で速度変動振幅が所定の範囲を超えている場合、即ち、後述する速度変動振幅抽出部で検知される速度変動振幅が所定の範囲を超えたときである。

駆動補正入力同定モード（テストモード）では、前述の補正入力生成部３１２ｙによってテスト入力信号（テスト速度）を複数生成して、それぞれモータドライバに入力し、それらの結果、即ち、速度変動の検知結果を比較することで最適な補正信号の決定を行う。このようにすることで、機械系を含む伝達特性を加味した上での最適補正入力を同定することができる。

即ち、本実施形態では、制御コントローラ５５は、第１駆動装置及び第２駆動装置にそれぞれテスト速度を入力して、第１検知手段及び第２検知手段により第１回転体及び第２回転体の回転速度をそれぞれ検知するテストモードを有する。ここでは、テスト速度は周期的な速度変動である。そして、テストモードにより検知した結果に基づいて、運転時（画像形成時）の第１駆動装置及び第２駆動装置の駆動速度を制御する。例えば、駆動装置５１ｙの駆動モータドライバ３０１ｙ、駆動装置５２の駆動モータドライバ３０１ｂにそれぞれ周期的な速度変動であるテスト信号を入力する。そして、回転速度センサ５３ｙ、５４により感光ドラム６０８ｙ、中間転写ベルト６０６の回転速度をそれぞれ検知する。テストモードでは、このようなテスト信号を複数入力して、最適な補正信号を得る。そして、この補正信号に基づいて、実際の駆動制御を行う。以下、より具体的に説明する。

まず、図１１を用いて、テストモード全体について説明する。駆動補正入力同定モードが開始されると（Ｓ８０１）、各モータ（各感光ドラムのモータ、駆動ローラのモータ）の駆動が開始される（Ｓ８０２）。この際には、フィードフォワード制御の補正入力はモータドライバに印加されず、フィードバック制御のみが行われている。

続いて、各モータに対し、印加するテスト入力の周波数設定が行われる（Ｓ８０３）。このテスト入力周波数は同定したい補正入力の周波数ωｈ_ｉから決められるものであり、ωｈ_ｉは駆動系がもっている外乱の周波数から予め決定されるものである。ここで、ｉは、各駆動系が有する外乱の数に相当する。言い換えれば、補正入力の周波数ωｈ_ｉは、除去したい外乱の数だけ存在する。例えば、ｉ＝１は感光ドラムの回転軸に固定のギアの偏心に関する成分、ｉ＝２はモータの回転軸に固定のギアの偏心に関する成分、ｉ＝３は・・・などとなる。

後述するように、テストモードの速度変動入力時には各モータの平均速度設定が変更されるが、同定したい補正入力周波数ωｈ_ｉと、対応するテスト入力周波数ωｄ_ｉの関係は、以下のように設定される。
ωｄ_ｉ＝Ｖｄ／Ｖ×ωｈ_ｉ・・・（２）

ここで、Ｖは実際の作像動作時（運転時、画像形成時）の感光ドラム６０８ｙの外周面の平均回転速度、Ｖｄはテストモードでの速度変動入力時の感光ドラム６０８ｙの外周面の平均回転速度である。これらは各ドラム駆動、中間転写ベルト駆動ローラ駆動に対して各々設定される。それぞれの設定を、添え字を付記して示すと以下のようになる。なお、ｙは感光ドラム６０８ｙ、ｍは感光ドラム６０８ｍ、ｃは感光ドラム６０８ｃ、ｋは感光ドラム６０８ｋ、ｂは中間転写ベルト６０６の駆動ローラ６０４のそれぞれの駆動系の添え字であり、本明細書及び図面で共通である。
ωｄ_ｉｙ＝Ｖｄｙ／Ｖｙ×ωｈ_ｉｙ・・・（３）
ωｄ_ｉｍ＝Ｖｄｍ／Ｖｍ×ωｈ_ｉｍ・・・（４）
ωｄ_ｉｃ＝Ｖｄｃ／Ｖｃ×ωｈ_ｉｃ・・・（５）
ωｄ_ｉｋ＝Ｖｄｋ／Ｖｋ×ωｈ_ｉｋ・・・（６）
ωｄ_ｉｂ＝Ｖｄｂ／Ｖｂ×ωｈ_ｉｂ・・・（７）

続いて、各モータの平均速度設定が上記Ｖｄｙ、Ｖｄｍ、Ｖｄｃ、Ｖｄｋ、Ｖｄｂに変更される（Ｓ８０４）。具体的には、Ｖｄｙ、Ｖｄｍ、Ｖｄｃ、ＶｄｋとＶｄｂとの差の絶対値を、Ｖｙ、Ｖｍ、Ｖｃ、ＶｋとＶｂとの差の絶対値よりも大きくなるように設定する。この関係を式にすると、
｜Ｖｄｙ−Ｖｄｂ｜＞｜Ｖｙ−Ｖｂ｜
｜Ｖｄｍ−Ｖｄｂ｜＞｜Ｖｍ−Ｖｂ｜
｜Ｖｄｃ−Ｖｄｂ｜＞｜Ｖｃ−Ｖｂ｜
｜Ｖｄｋ−Ｖｄｂ｜＞｜Ｖｋ−Ｖｂ｜
となる。これは、各駆動のテスト入力が一次転写部を介した連成により互いに影響を及ぼして、同定作業に支障が生ずるのを防止するためである。詳しい説明については後述する。

速度設定が変更されると、各駆動系ごとに各々補正入力関数算出モードに入っていく（Ｓ８０５）。本実施形態では、第１駆動装置に対するテストモードの実行タイミングと、第２駆動装置に対するテストモードの実行タイミングとが少なくとも一部で重なるようにしている。具体的には、各ドラム駆動及び中間転写ベルト駆動ローラ駆動のテストモードは全て同時に行われる。なお、テストモードの開始タイミングや終了タイミングがずれても良く、モードが実行されている期間が少なくとも一部で重なっていれば良い。このようにすることで、駆動補正入力同定モードの作業時間の短縮が可能となる。

補正入力関数算出モードが終了すると（Ｓ８０６）、別の周波数の補正関数が必要な場合はその数（上述のｉ）だけ、同定作業が繰り返される（Ｓ８０３〜Ｓ８０７）。全ての周波数について同定作業が終了すると、各駆動モータを停止して（Ｓ８０８）、駆動補正入力同定モードが終了する（Ｓ８０９）。

［補正入力関数算出モード］
次に、上述の補正入力関数算出モードについて説明する。なお、以下には例としてＹドラム駆動について説明するが、他の駆動に関しても同時進行で同様に行われている。図１２に示す様に、補正入力関数算出モードが開始されると（Ｓ８１０）、テスト入力の周波数、振幅が所定値に設定される（Ｓ８１１）。周波数は図１１で設定されたωｄ_ｉｙであり、振幅は適当な値Ａｄｙが選択される。位相に関しては走査初期値であるφｄ１ｙが設定される。

これらの値は補正入力生成部３１２ｙに設定され、ＨＰ基準でテスト信号の入力が開始される（Ｓ８１２）。入力したテスト信号の評価は、回転速度センサ５３ｙのエンコーダ３０８ｙ、３０９ｙの検知結果に図５のような処理を行い、速度変動の振幅を抽出することで行われる。制御コントローラ５５に入力された回転速度センサ５３ｙのエンコーダによる速度検知結果は図５のようにローパスフィルタを通した後に、最大値ホールド、最小値ホールドの処理を行い、さらにそれの差分ｙ２が逐次演算されるよう構成されている。このように構成することで、図１３に示すように速度変動振幅の最大値が抽出される。

上記エンコーダの速度検知結果処理はテスト入力を印加すると同時に開始され（Ｓ８１３、Ｓ８１４）、所定時間継続後、上記ｙ２の最大値ｙ２ｍａｘがテスト入力速度変動最大値として記憶手段７０３（図４）に保存される（Ｓ８１５）。これらの動作が、テスト入力位相を変えながら所定回数、本実施形態においては、例えば２４ｄｅｇずつ位相を変化させて１５回繰り返される（Ｓ８１６、Ｓ８１７）。所定回数位相を変化させたのちに、保存されたｙ２ｍａｘの比較が行われる。即ち、図１４に示すように各位相φごとのｙ２ｍａｘを比較し、それが一番小さくなるような位相が最適テスト位相φｄｙｂｅｓｔとなる（Ｓ８１８）。

引き続いて、最適テスト振幅Ａｄｙｂｅｓｔの同定が行われる。補正入力生成部３１２ｙの設定をωｄ_ｉｙ、φｄｙｂｅｓｔに設定し、振幅に関しては走査初期振幅Ａｄｙ１に設定され（Ｓ８１９）、ＨＰ基準でテスト信号の入力が開始される（Ｓ８２０）。以下、速度変動振幅評価は前述の最適位相抽出と同様にｙ２ｍａｘ値を評価することで行われ（Ｓ８２１〜Ｓ８２５）、最適テスト振幅Ａｄｙｂｅｓｔが決定する（Ｓ８２６）。

続いて、これらテスト入力周波数ωｄ_ｉｙ、最適テスト位相φｄｙｂｅｓｔ、最適テスト振幅Ａｄｙｂｅｓｔを実際の作像時の補正入力周波数ωｈ_ｉ、補正入力位相φｈ、補正信号振幅Ａｈに変換する演算が行われ、各値が保存される（Ｓ８２７）。この変換演算は、テスト入力と実際の作像時でドラム、駆動ローラの回転速度を変えていることから正しい補正入力を求めるために必要である。即ち、テストモードでは、感光ドラム、駆動ローラの外周面の平均回転速度の差を画像形成時よりも大きくしているため、テストモードで得られた結果を適用するためには、実際の画像形成時の回転速度に合わせて変換する必要がある。具体的には、以下のような変換式になる。
ωｈ_ｉ＝Ｖ／Ｖｄ×ωｄ_ｉ・・・（８）
φｈ＝φｄ・・・・・・・・・（９）
Ａｈ＝Ｖ／Ｖｄ×Ａｄ・・・・（１０）

以上で、各駆動モータにおける補正入力関数算出モードが終了する（Ｓ８２８）。そして、上述したように、ｉの数だけ、この補正入力関数算出モードを含む駆動補正入力同定モードを繰り返す。この結果、各駆動系が有する周期的な外乱に対する補正信号が得られ、この補正信号によりフィードフォワード制御を実行する。

［駆動補正入力同定モード（テストモード）での一次転写部周速差設定について］
本実施形態の場合、上述したように、駆動補正入力同定モード時には実際の作像時に対して各駆動モータの平均速度設定を変更している。この理由を以下に比較例と比較しながら説明する。図１及び図２に示すように、各感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋと中間転写ベルト６０６とは、一次転写部Ｔ１でドラム表面と中間転写ベルト表面とが接触した状態でニップを形成しながら各々駆動されている。この為、各感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋと中間転写ベルト６０６とに、同時にテストモードを実行した場合、この一次転写部Ｔ１（ニップ部）を介して互いの制御が他に影響を及ぼす、所謂連成現象が課題として存在する。これを制御ブロック図で表すと図１５のようになる。

即ち、ドラム駆動と中間転写ベルト駆動は各々独立に制御を掛けたいのであるが、図中のＰｄｂ、Ｐｂｄの伝達関数が一次転写部Ｔ１を介して伝播しあってしまう。このような連成の伝達関数は一次転写部Ｔ１のドラムと中間転写ベルトの周速差が小さいほど大きくなる（この点については後述する）。したがって、テスト信号入力時にこの一次転写部Ｔ１での周速差が十分確保されていないと、例えば、感光ドラムの駆動系に印加したテスト入力の影響が、中間転写ベルトの駆動系の速度変動振幅抽出部に影響してしまう。そして、図１６のように最適位相や最適振幅を誤同定してしまう場合がある。

このため、本実施形態では、補正入力同定モード時の一次転写部Ｔ１での周速差、即ち、各感光ドラム６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋの外周面と中間転写ベルト６０６の外周面との平均回転速度の差を十分確保できるように設定している。この点に、代表して感光ドラム６０８ｙと中間転写ベルト６０６との関係について説明する。その他の感光ドラム６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋと中間転写ベルト６０６との関係も同様である。

図１７（ａ）に示す様に、接触する２つの物体を相対移動させる場合、２つの物体が相対的に静止している場合には接触部では静止摩擦力が作用しているが、２つの物体が相対移動を開始すると接触部で動摩擦力が支配的になることが知られている。

本実施形態では、テストモードでは、接触部である一次転写部で感光ドラム６０８ｙと中間転写ベルト６０６とが周速差を有しているため、相対移動している場合に相当する。ここで、図１７（ａ）のＡの範囲で速度変動が生じていると仮定した場合、この範囲Ａでは摩擦力が変化していないことが分かる。本実施形態では、テストモードでの感光ドラム６０８ｙと中間転写ベルト６０６との関係は、この範囲Ａに相当する。したがって、テストモードで周期的な速度変動を入力しても、即ち、相対移動する力が変化しても、摩擦力がほとんど変化せず、この速度変動が相手部材に与える影響を低減できるか、或いは、殆どなくすことができる。

基本的には、感光ドラム６０８ｙと中間転写ベルト６０６との周速差がある程度生じているならば、上述のように動摩擦力が支配的となり、速度変動が互いに与える影響は低減できる。但し、感光ドラム６０８ｙと中間転写ベルト６０６との周速差が小さいと、感光ドラム６０８ｙの駆動系に入力する速度変動と、中間転写ベルト６０６に入力する速度変動との関係によっては、周速差がゼロとなる場合がある。

例えば、感光ドラム６０８ｙの周速を中間転写ベルト６０６の周速よりも速く設定した場合には、次のような条件で該当することになる。即ち、感光ドラム６０８ｙの駆動系に入力する速度変動による感光ドラム６０８ｙの周速の最小値が、中間転写ベルト６０６の駆動系に入力する速度変動による中間転写ベルト６０６の周速の最大値よりも小さく、その位相が重なる場合に該当する。この場合、感光ドラム６０８ｙと中間転写ベルト６０６との周速の関係が逆転する部分が生じ、瞬間的に周速差がゼロとなる。そして、この周速差がゼロとなる部分及びその周辺で、互いに影響を及ぼし合ってしまう。

そこで、本実施形態では、図１７（ｂ）に示す様に、感光ドラム６０８ｙの駆動系に入力する正弦波と中間転写ベルト６０６の駆動系に入力する正弦波とが重ならないようにする。具体的には、テストモードでの感光ドラム６０８ｙの周面の平均回転速度と中間転写ベルト６０６の周面の平均回転速度とは、次のような差を有するように設定されている。即ち、駆動装置５１ｙに入力する速度変動による感光ドラム６０８ｙの外周面の速度変動の範囲と、駆動装置５２に入力する速度変動による中間転写ベルト６０６の外周面の速度変動の範囲とが重ならないような差を有する。言い換えれば、テスト入力時に走査するテスト入力振幅Ａｄが両駆動に印加されても、一次転写部Ｔ１の周速差が逆転しないよう各駆動の平均速度設定をシフトしている。これにより、より確実に速度変動の影響をなくすことができる。

例えば、感光ドラム６０８ｙと中間転写ベルト６０６との周速差が５％以上であれば、接触部で動摩擦力が支配的となり、互いの速度変動が影響し合わなくなる。但し、駆動系によっては、例えば周速差３％以上で効果が生じる場合もあるが、周速差５％以上であれば、殆どの駆動系で良好な効果が得られる。

また、実際の作像時に、一次転写部Ｔ１で周速差が微小に設定する場合もある。例えば、感光ドラムよりも上流に中間転写ベルトの駆動ローラを配置した場合、中間転写ベルトの撓みを防止するため、感光ドラムの周速を中間転写ベルトの周速よりも少し速くする場合がある。このような周速差の関係は、設計思想によって適宜変更されるものである。したがって、中間転写ベルトの周速を感光ドラムの周速よりも速くする場合もある。何れにしても、作像時に周速差を有する構造の場合、この作像時の周速差の関係とテストモードでの周速差の関係と同じとすることが好ましい。即ち、テストモードでの周速差の大小関係は、作像時の周速差の大小関係をそのまま維持している。このようにすることで、より実際の作像動作に近い環境で上記駆動補正入力同定モードを行うことができる。なお、作像時に周速差がない場合には、テストモードでどちらを速くするかは任意に設定できる。

本実施形態の場合、上述のように、テストモードでの感光ドラムと中間転写ベルトの周面の平均回転速度差（周速差）が運転時（作像時）よりも大きくなるように設定している。このため、感光ドラムと中間転写ベルトの周面同士の間で滑りが生じ、互いの速度変動が影響しにくくなる。この結果、感光ドラムの駆動系と中間転写ベルトの駆動系でテストモードの実行タイミングが重なっても、それぞれのテストモードの検知結果に与える影響を低減できる。そして、感光ドラムと中間転写ベルトとの駆動系に対するテストモードを同時に実行でき、良好な感光ドラム、中間転写ベルト駆動を得るためのフィードフォワード補正入力信号を短時間で同定でき、良好が画像形成を継続的に維持することができる。

［他の実施形態］
上述の実施形態では、本発明を中間転写方式の画像形成装置に適用した例について説明した。但し、本発明は、感光ドラムから直接記録材に転写する直接転写方式で、この記録材を搬送する記録材搬送体である記録材搬送ベルトを感光ドラムに接触して配置する構造にも適用可能である。この構成の場合、像担持体である感光ドラム、記録材搬送ベルト、感光ドラムを回転駆動する駆動装置、及び、記録材搬送ベルトを回転駆動する記録材搬送体駆動装置が、回転体駆動装置を構成する。そして、テストモードで感光ドラムの周面の平均回転速度と記録材搬送ベルトの周面の平均回転速度との差（周速差）を作像時よりも大きく設定する。中間転写ベルトが記録材搬送ベルトに代わる以外は、基本的に上述の実施形態と同様にフィードフォワード制御を行う。

また、中間転写方式、直接転写方式の何れの場合も、感光ドラムを複数並べて配置するタンデム型の構成に本発明を適用可能であることは勿論のこと、感光ドラムが１個で、現像装置を回転ドラムに支持する所謂１ドラム側の構成にも適用可能である。更には、単色の画像形成装置にも勿論適用可能である。

また、画像形成装置以外にも、互いに接触する２つの回転体を有し、これら２つの回転体を別々の駆動装置で駆動し、実際の運転時に、周速差が殆どない状態で使用され、且つ、フィードフォワード制御が行われる構成に、好ましく適用可能である。

５０・・・回転体駆動装置、５１ｙ、５１ｍ、５１ｃ、５１ｋ、５２・・・駆動装置（第１駆動装置、第２駆動装置）、５３ｙ、５３ｍ、５３ｃ、５３ｋ、５４・・・回転速度センサ（第１検知手段、第２検知手段）、５５・・・制御コントローラ（制御手段）、３１２ｙ、３１２ｍ、３１２ｃ、３１２ｋ、３１２ｂ・・・補正入力生成部、６０・・・画像形成装置、６０６・・・中間転写ベルト（第２回転体、中間転写体）、６０８ｙ、６０８ｍ、６０８ｃ、６０８ｋ・・・感光ドラム（第１回転体、像担持体）、６１３ｙ、６１３ｍ、６１３ｃ、６１３ｋ・・・画像形成部、Ｔ１・・・一次転写部

Claims (4)

1. 互いの周面が接触して回転する第１回転体及び第２回転体と、
   前記第１回転体及び前記第２回転体をそれぞれ別々に回転駆動する第１駆動装置及び第２駆動装置と、
   前記第１回転体及び前記第２回転体の回転軸のそれぞれに設けられ、それぞれの回転速度を検知する第１検知手段及び第２検知手段と、
   前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の駆動速度を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置にそれぞれテスト速度を入力して、前記第１検知手段及び前記第２検知手段により前記第１回転体及び前記第２回転体の回転速度をそれぞれ検知するテストモードを有し、前記テストモードにより検知した結果に基づいて、運転時の前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の駆動速度を制御し、
   前記テストモードでは、前記第１回転体の周面の平均回転速度と前記第２回転体の周面の平均回転速度との差の絶対値が、運転時の前記第１回転体の周面の平均回転速度と前記第２回転体の周面の平均回転速度との差の絶対値よりも大きくなるように設定されていて、
   前記第１駆動装置に対する前記テストモードの実行タイミングと、前記第２駆動装置に対する前記テストモードの実行タイミングとが少なくとも一部で重なる、
   ことを特徴とする回転体駆動装置。
2. 前記テスト速度は、周期的な速度変動であり、
   前記テストモードでの前記第１回転体の周面の平均回転速度と前記第２回転体の周面の平均回転速度とは、前記第１駆動装置に入力する速度変動による前記第１回転体の周面の速度変動の範囲と前記第２駆動装置に入力する速度変動による前記第２回転体の周面の速度変動の範囲とが重ならないような差を有するように設定されている、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の回転体駆動装置。
3. トナー像を担持して回転する像担持体と、
   前記像担持体と接触して回転し、前記像担持体からトナー像が転写される中間転写体と、
   前記像担持体を回転駆動する像担持体駆動装置と、
   前記中間転写体を回転駆動する中間転写体駆動装置と、を備えた画像形成装置において、
   前記像担持体、前記中間転写体、前記像担持体駆動装置、及び、前記中間転写体駆動装置は、請求項１又は２に記載の回転体駆動装置を構成し、
   前記像担持体が前記第１回転体で、
   前記中間転写体が前記第２回転体で、
   前記像担持体駆動装置が前記第１駆動装置で、
   前記中間転写体駆動装置が前記第２駆動装置である、
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. トナー像を担持して回転する像担持体と、
   前記像担持体と接触して回転し、前記像担持体からトナー像が転写される記録材を搬送する記録材搬送体と、
   前記像担持体を回転駆動する像担持体駆動装置と、
   前記記録材搬送体を回転駆動する記録材搬送体駆動装置と、を備えた画像形成装置において、
   前記像担持体、前記記録材搬送体、前記像担持体駆動装置、及び、前記記録材搬送体駆動装置は、請求項１又は２に記載の回転体駆動装置を構成し、
   前記像担持体が前記第１回転体で、
   前記記録材搬送体が前記第２回転体で、
   前記像担持体駆動装置が前記第１駆動装置で、
   前記記録材搬送体駆動装置が前記第２駆動装置である、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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