JPH08111992A

JPH08111992A - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JPH08111992A
Application number: JP6246602A
Authority: JP
Inventors: Kimito Omori; 公人大森; Mamoru Kido; 衛城戸; Kozo Tagawa; 浩三田川; Masakazu Kobayashi; 正和小林; Susumu Kobayashi; 進木林; Junichi Murakami; 村上　　順一
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】駆動系が共振的な系になるのを抑えて速度変
動を的確に制御し、色ずれを防止する安価なベルト駆動
装置を備えたカラー画像形成装置を提供する。【構成】中間転写ベルト１５の駆動ロール１７に取り
付けられたエンコーダ１７Ａと、ギア２７，２８を介し
て回転力を伝達するモータ２９と、その回転軸２９Ａに
設けられたエンコーダ３０と、エンコーダ１７Ａおよび
３０による速度検知装置３１Ａ，Ｂと、速度検知装置３
１Ａ，Ｂの回転速度信号を周波数／電圧変換するＦ／Ｖ
変換器３２Ａ，Ｂと、所定の周波数帯域のノイズを含ん
だ基準速度信号と比較する比較演算装置３３Ａ，Ｂと、
演算値に基づく伝達関数発生回路３４と、伝達関数の共
振周波数における利得を低減させる補償伝達関数発生回
路３５より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー画像形成装置に関
し、特に、駆動源から感光体、中間転写体等の像担持体
にかけての駆動伝達系の伝達関数に応じた補償伝達関数
を発生させることにより像担持体の高精度な駆動を実現
したカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来のカラー画像形成装置として、感光体
や中間転写体等の像担持体、又は用紙搬送装置にベルト
を使用したカラー画像形成装置がある。かかるカラー画
像形成装置において、高画質なカラー画像形成を行うた
めにベルトの速度、及び位置の高精度な制御が要求され
る。

【０００３】上記したベルト駆動装置の制御は、駆動源
となるモータの回転速度をモータ自体、あるいはモータ
軸上に取付けられたエンコーダ等によって検出し、この
速度検出信号をフィードバックして行われる。

【０００４】図９は、従来の駆動系の構成を示し、モー
タＭの出力に基づく回転速度ｖは図示しない検出手段で
検出されて制御装置にフィードバックされる。制御装置
は検出された回転速度Ｖと目標速度Ｖ_refとの比較演算
を行い、この比較演算による速度差に基づいてモータＭ
の速度制御を行う。この速度制御によってモータＭは駆
動伝達系を介して最終対象物を駆動する。

【０００５】図１０は、図９の駆動系の伝達関数のブロ
ック図を示し、モータＭから最終対象物までの伝達関数
Ｇｇはモータの伝達関数Ｇｍ及び制御装置の伝達関数Ｇ
ｓｏより成る制御ループの伝達関数Ｇｓｃと駆動伝達系
の伝達関数Ｇｍｄによって決定される。これらのモータ
Ｍ，駆動伝達系及び最終対象物は伝達関数に定まる周波
数応答特性を有しており、それぞれ図１１〜１３に示さ
れている。

【０００６】図１１は、モータの伝達関数Ｇｍ及び制御
装置の伝達関数Ｇｓｏより成る制御ループの伝達関数Ｇ
ｓｃの周波数応答特性を示し、速度変動の周波数が高く
なるに従って利得（以下、ｇａｉｎで示す。）が低下す
る傾向があり、一方、図１２に示す駆動伝達系の伝達関
数Ｇｍｄの周波数応答特性は特定の周波数（共振周波
数）f_1,f₂においてｇａｉｎが著しく上昇している。従
って、モータＭから最終対象物に至る駆動系全体の伝達
関数ＧｇはＧｓｃ(s) とＧｍｄ(s) の和に相当した伝達
関数になり、図１３に示すように前述した共振周波数f
_1,f₂においてｇａｉｎが上昇する周波数応答特性を有
する。従って、従来のカラー画像形成装置においてはカ
ラー画像形成動作時の速度変動の周波数が共振周波数f
_1,f₂と充分に離れているときは、共振現象も生じずに
安定した動作を期待することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のカラー
画像形成装置によると、図９に示したように、モータの
出力軸の速度変動を制御するループになっているため、
モータの回転速度を高精度で駆動したとしても駆動伝達
系が共振周波数特性を有する場合には、例えば、ギアや
駆動軸等の加振源の速度変動の周波数が共振周波数に近
づくと系全体が振動的な系となってしまう問題がある。
このような問題を解決するためには、機械工作精度を非
常に高くすれば良いが、コスト上昇の原因になる。従っ
て、本発明の目的は、駆動系が共振的な系になるのを抑
えて速度変動を的確に制御するベルト駆動装置を備えた
カラー画像形成装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、速度変動を的確に制
御することにより色ずれを防止することができるカラー
画像形成装置を提供することにある。

【０００９】本発明の更に他の目的は、速度変動の的確
な制御をコストの上昇を抑えながら実現するカラー画像
形成装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は駆動系が共振的
な系になるのを抑えて速度変動を的確に制御し、速度変
動を的確に制御することにより色ずれを防止するととも
に速度変動の的確な制御をコストの上昇を抑えながら実
現するため、駆動ロールの回転速度を検出する速度検出
手段と、モータを基準速度に所定の周波数帯域のノイズ
を加えた制御速度で駆動する駆動手段と、制御速度に対
する回転速度の応答性に基づいて駆動伝達系の伝達関数
を演算する演算手段と、伝達関数の共振周波数における
利得を低減させる補償伝達関数を発生する補償手段と、
補償伝達関数に基づいて駆動手段にモータを駆動させる
制御手段を備えたカラー画像形成装置を提供する。

【００１１】

【作用】本発明のカラー画像形成装置によると、モータ
を駆動する駆動手段は基準速度に所定の周波数帯域のノ
イズを加えた制御速度でモータを駆動することによって
駆動伝達系を介して駆動ロールを駆動する。駆動ロール
の回転速度は速度検出手段で検出され、演算手段で制御
速度と比較演算されることによって基準速度に対して加
えられた所定の周波数帯域のノイズに対する回転速度の
応答性（伝達関数）が求められる。補償伝達関数発生回
路は求められた伝達関数に共振周波数が存在するときは
その共振周波数の利得を低減させる補償伝達関数を発生
させる。この補償伝達関数によってモータから駆動ロー
ルにかけての駆動伝達系の周波数応答特性の過度な応答
を補償する。

【００１２】

【実施例１】以下、本発明のカラー画像形成装置を図面
を参照しつつ詳細に説明する。従来技術と同一の構成お
よび機能を有する部分については同一の引用数字を附し
ているので重複する説明を省略する。

【００１３】図１は、中間転写ベルトを使用するカラー
画像形成装置の一実施例を示す。このカラー画像形成装
置は図１に示すように、原画像を走査する画像入力装置
１と、画像入力装置１で走査され画像処理装置（図示せ
ず）で処理された画像信号に基づいて記録紙に印字を行
う画像出力装置８より構成されている。

【００１４】画像入力装置１は、透明な原稿台２の上に
配置された原稿（図示せず）に光を照射するランプ３
と、原稿からの反射光を反射する反射ミラー４，５と、
ミラー５からの反射光を集束するレンズ６と、レンズ６
で集束された光が入射する電荷結合素子（ＣＣＤ）７と
を有し、電荷結合素子７は入射した光をＲ，Ｇ，Ｂ信号
に同時に色分解して読み取る。

【００１５】画像出力装置８は、画像入力装置１で得ら
れたＲ，Ｇ，Ｂ信号をＹ（イエロー），Ｍ（マゼン
タ），Ｃ（シアン），ＢＫ（ブラック）に補色分解して
保存する図示しないＩＰＳ（ＩｍａｇｅＰｒｏｓｅｓ
ｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を有し、レーザー光源９Ａが
ＩＰＳで画像処理を施して得られた画像データに基づい
て変調されたレーザー光を出射し、その出射光をポリゴ
ンミラー９Ｂで偏向する画像書込装置９と、画像書込装
置９より照射されるレーザー光を走査方向に反射するミ
ラー１０と、ミラー１０で反射されたレーザー光が照射
される感光体ドラム１１と、Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫのトナー
の現像機を周方向に９０度間隔で配置し、現像時に回転
してそれぞれの色に応じたトナーを感光体ドラム１１の
表面に供給する回転型の現像機ユニット１２とを有し、
感光体ドラム１１の周囲には帯電器１３及び感光体ドラ
ム１１上に残留したトナーを除去する感光体クリーナー
１４が配置されている。

【００１６】感光体ドラム１１の下方には、ドラム表面
に形成されたトナー像が転写される厚さ０．１mmで周長
５６７mmのポリイミド製中間転写ベルト１５を有する中
間転写ベルト装置１６が設けられており、中間転写ベル
ト１５は直径３０mmの駆動ロール１７によって駆動さ
れ、テンションロール１８，２次転写バックアップロー
ル１９によって支持される。テンションロール１８には
図示されないベルト張力調整機構が設けられており、中
間転写ベルト１５には所定の張力が与えられている。更
に駆動ロール１７の回転軸には回転時の基準位置および
速度を検出するエンコーダ１７Ａが取付けられている。

【００１７】ここで、駆動ロール１７，テンションロー
ル１８および２次転写バックアップロール１９が６回転
すると中間転写ベルト１５は１回転するように構成され
ている。

【００１８】中間転写ベルト装置１６は、中間転写ベル
ト１５の１次転写地点に設けられる１次転写コロトロン
２０と、駆動ロール１７に隣接して設けられるベルトク
リーナー２１と、中間転写ベルト１５の基準位置に設け
られているマーク２７を検出するベルト基準位置検出セ
ンサ２２を有し、２次転写バックアップロール１９が位
置する２次転写地点において、用紙搬送装置（トレイ）
２３より用紙供給ロール２４を介して供給される記録紙
（図示せず）を２次転写ロール２５で挟持することによ
って中間転写ベルト１５に転写されたトナー像を記録紙
へ転写する。トナー像が転写された記録紙は定着装置２
６に搬送されてトナー像が定着される。また、駆動ロー
ル１７の基準位置はエンコーダ１７ＡのＺ相（慣用技術
につき説明を省く）の出力によって検出される。

【００１９】図２は、駆動ロール１７の速度制御系を示
し、中間転写ベルト１５を駆動する駆動ロール１７の軸
端にはエンコーダ１７Ａとギア２７が固定されている。
ギア２７はギア２８を介してモータ２９のモータ軸２９
Ａと噛合しており、更にモータ軸２９Ａには回転速度を
検出するエンコーダ３０が設けられている。モータ２９
は後述するモータ駆動装置３７によって駆動されること
により回転する。

【００２０】エンコーダ３０の検知信号は速度検知装置
３１Ａに出力されてモータ２９の回転速度が検出され
る。この回転速度は周波数／電圧変換器（以下、Ｆ／Ｖ
変換器という）３２Ａで電圧に変換された後、比較演算
装置３３Ａに出力される。比較演算装置３３は制御装置
３６から出力される基準速度信号Ｖ_refとノイズ信号Ｖ
_Nの和である制御速度信号とＦ／Ｖ変換器３２から出力
されるエンコーダ３０の回転速度信号の比較演算を行
い、演算結果を伝達関数発生回路３４に出力する。

【００２１】エンコーダ１７Ａの検知信号はエンコーダ
３０と同様に速度検知装置３１Ｂに出力されて駆動ロー
ル１７の回転速度が検出される。この回転速度はＦ／Ｖ
変換器３２Ｂで電圧に変換された後、比較演算装置３３
Ｂに出力される。比較演算装置３３Ｂは制御装置３６か
ら出力される基準速度信号Ｖ_refとノイズ信号Ｖ_Nの和
である制御速度信号とＦ／Ｖ変換器３２Ｂから出力され
るエンコーダ１７Ａの回転速度信号の比較演算を行い、
演算結果を伝達関数発生回路３４に出力する。

【００２２】制御装置３６から比較演算装置３３Ａ，３
３Ｂに入力する制御速度信号は、基準速度信号Ｖ_refに
低周波数から高周波数にかけての所定の周波数帯域のノ
イズ信号Ｖ_Nを加えられた速度信号である。従って、伝
達関数発生回路３４はノイズ信号Ｖ_Nを有する制御速度
信号に対するモータ２９，およびモータ２９から駆動ロ
ール１７にかけての駆動系全体の周波数応答特性に基づ
いて伝達関数を発生する。

【００２３】伝達関数発生回路３４で得られたモータ２
９およびモータ２９から駆動ロール１７に至る駆動伝達
系全体の伝達関数は制御装置３６に出力される。制御装
置３６は伝達関数発生回路３４で得られたモータ２９お
よびモータ２９から駆動ロール１７にかけての駆動系全
体の伝達関数を補償伝達関数発生回路３５に出力する。
補償伝達関数発生回路３５は、制御装置３６の出力に基
づいて補償伝達関数を発生する。このような補償伝達関
数を発生する補償伝達関数発生回路３５としては、例え
ば、デジタル・フィルタがある。

【００２４】補償伝達関数発生回路３５において設計さ
れた補償伝達関数は制御装置３６に出力されてメモリさ
れ、制御装置３６は補償伝達関数に基づく駆動信号をモ
ータ駆動装置３７に出力する。

【００２５】一方、測定あるいは演算等で得たデータに
基づいて複数の補償伝達関数を予め設計しておき、これ
をメモリしておくことにより、駆動系の周波数応答特性
に応じて最も最適なものを選択しても良い。

【００２６】以上の説明では、速度変動の周波数に応じ
たｇａｉｎに基づいて補償伝達関数を発生したが、速度
変動の位相に応じたｇａｉｎを用いて補償伝達関数を設
計しても良い。

【００２７】補償伝達関数発生を発生する補償伝達関数
発生回路を組み入れた駆動系を図３に示す。図３から明
らかなように、最終対象物である駆動ロールからモータ
までの駆動系全体がひとつの制御ループによって制御さ
れる。

【００２８】図４は、図３に示す駆動系構成図の伝達関
数を示すブロック線図であり、駆動系全体の伝達関数Ｇ
ｇは制御装置の伝達関数Ｇｓｏ、補償伝達関数発生回路
の伝達関数Ｇｃ、モータの伝達関数Ｇｍおよび駆動伝達
系の伝達関数Ｇｍｄによって決定される。ここで、駆動
伝達系の伝達関数Ｇｍｄは駆動系全体の伝達関数Ｇｇ
と、制御装置の伝達関数Ｇｓｏ、補償伝達関数発生回路
の伝達関数Ｇｃおよびモータの伝達関数Ｇｍを求めれ
ば、これらの比較演算に基づいて導き出すことが可能に
なる。

【００２９】駆動系全体の周波数応答特性に基づいて補
償伝達関数の設計を行う場合、中間転写ベルト装置１６
の経時的変化および環境変化に対して最適に設計される
ことが好ましい。その他、駆動系全体の慣性、ギア磨耗
などによるギアのねじれ剛性の経時的変化等も考慮して
設計を行う。

【００３０】図５は、伝達関数補償を設計するフローチ
ャートを示し、このフローチャートに基づいて以下に動
作を説明する。

【００３１】まず、電源を投入することによって装置全
体がウォームアップモードに入る。このウォームアップ
モード時に、例えば、環境変化等によって駆動系の周波
数応答特性の測定が必要と判断された場合、制御装置３
６において基準速度信号Ｖ_re _fおよびノイズ信号Ｖ_Nを
入力して中間転写ベルト装置１６のテスト・ランニング
の制御速度が設定される。

【００３２】この場合、ノイズ信号Ｖ_Nの周波数帯域お
よび振幅は、例えば、モータの回転周波数、各駆動ロー
ルの回転周波数および各ギア間の噛み合い周波数のよう
に、駆動伝達系の伝達関数Ｇｍｄの特性を把握する上で
重要な周波数帯域に設定される。

【００３３】次に、中間転写ベルト装置１６のテスト・
ランニングを実行し、駆動ロール１７を介して中間転写
ベルト１５を回転させる。このテスト・ランニングにお
いてエンコーダ１７Ａおよび３０より出力される検知信
号に基づいて検知されたモータ２９および駆動ロール１
７の回転速度信号をＦ／Ｖ変換器３２Ａ、３２Ｂを介し
て比較演算装置３３Ａ、３３Ｂに出力する。

【００３４】比較演算装置３３Ａ、３３Ｂは制御装置３
６より入力される制御速度信号と、モータ２９および駆
動ロール１７の回転速度信号を比較演算する。この比較
演算によって得られた差信号は伝達関数発生回路３４に
出力され、伝達関数発生回路３４はモータ２９およびモ
ータ２９から駆動ロール１７にかけての駆動系全体の周
波数応答特性を測定する。

【００３５】図６は、伝達関数発生回路３４で求められ
た駆動系の周波数応答特性を示す。ここで、共振周波数
ｆ₁、ｆ₂においてｇａｉｎが０ｄＢを超えるピークを
有している。

【００３６】共振周波数ｆ₁およびｆ₂が検出された場
合、制御装置３６は補償伝達関数発生回路３５に伝達関
数発生回路３４において演算処理された周波数応答特性
を出力する。補償伝達関数発生回路３５は周波数応答特
性におけるｇａｉｎのピークを補償するように図７に示
すような周波数応答特性を示す補償伝達関数を発生す
る。

【００３７】この補償伝達関数に基づいて制御装置３６
がモータ駆動装置３７に制御信号を出力する。この結
果、図８に示すような駆動系全体の周波数応答特性が得
られる。このようにして周波数応答特性の測定、補正が
完了するとコピー・スタンバイとなる。

【００３８】一方、周波数応答特性の測定、補正が必要
でないと判断された場合は、上記の動作は実行されず、
ウォームアップモード終了後、コピー・スタンバイとな
る。

【００３９】このようにして、モータおよびモータから
駆動ロールにかけての駆動系全体の伝達関数を求め、こ
の伝達関数に基づいてモータから駆動ロールにかけての
駆動系の伝達関数を補償することにより、駆動ロールの
回転変動を抑えてベルト搬送速度の変動および位置変動
を低減させることができ、ベルト搬送装置の構成を煩雑
化させずにベルト搬送速度の変動および位置変動に起因
するカラー画像の色ずれを防止することができる。

【００４０】以上の実施例では、駆動系全体の伝達関数
Ｇｇ(s) を求めて補償伝達関数を発生したが、エンコー
ダ３０の出力に基づいてモータ２９の出力軸に至るまで
の伝達関数Ｇｓｏ(s) 、およびＧｍ(s) を求め、これと
Ｇｇ(s) との比較から駆動伝達系の伝達関数Ｇｍｄ(s)
を求め、Ｇｍｄ(s) 飲みを補償する補償伝達関数を発生
するようにしても良い。駆動系全体の中でも駆動伝達系
は共振周波数に高いピーク値を有した伝達関数を発生す
る部分であり、特に、この部分に注目して補償すること
が効果的である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のカラー画像
形成装置によると、モータを所定の周波数帯域のノイズ
を含んだ制御速度で駆動して、基準速度に対する回転速
度の応答性に基づいて演算される駆動伝達系の伝達関数
の共振周波数における利得を低減するようにしたため、
駆動系に速度変動や振動が生じず、コストの上昇を抑え
て色ずれを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー画像形成装置の構成を示す説明
図である。

【図２】本発明における駆動ロール１７の速度制御系を
示す説明図である。

【図３】本発明における駆動系構成図を示す説明図であ
る。

【図４】本発明における駆動系構成図の伝達関数を示す
説明図である。

【図５】本発明における周波数応答特性の測定および演
算過程を示すフローチャートである。

【図６】補償前の駆動系全体の周波数応答特性を示す説
明図である。

【図７】補償器の周波数応答特性を示す説明図である。

【図８】補償後の駆動系全体の周波数応答特性を示す説
明図である。

【図９】従来の駆動系構成図を示す説明図である。

【図１０】従来の駆動系構成図の伝達関数を示す説明図
である。

【図１１】モータの周波数応答特性を示す説明図であ
る。

【図１２】駆動伝達系の周波数応答特性を示す説明図で
ある。

【図１３】モータおよび駆動伝達系全体の周波数応答特
性を示す説明図である。

【符号の説明】

１画像入力装置，２原稿台，３ランプ，４・
５反射ミラー６レンズ，７電荷結合素子，８画像出力装置
，９画像書込装置９Ａレーザー光源，９Ｂポリゴンミラー１０反射ミラー，１１感光体ドラム１２現像機ユニット，１３帯電器１４感光体クリーナー，１５中間転写ベルト，
１５Ａマーク１６中間転写ベルト装置，１７駆動ロール１８テンションロール，１９２次転写バックアッ
プロール２０１次転写コロトロン２１ベルトクリーナー，２２ベルト基準位置検出
センサ２３用紙搬送装置，２４用紙供給ロール２５２次転写ロール，２６定着装置，２７・２
８ギア２９モータ，３０エンコーダ，２９Ａモータ
軸３１速度検知装置，３２Ｆ／Ｖ変換器，３３
比較演算装置３４伝達関数発生回路，３５補償伝達関数発生回
路３６制御装置，３７モータ駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林正和神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者木林進神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者村上順一神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータから駆動伝達系を介して駆動され
る駆動ロールによって回転させられる像担持ベルト上
に、複数のカラートナー像を重ね合わせてカラー画像を
形成するカラー画像形成装置において、前記駆動ロールの回転速度を検出する速度検出手段と、前記モータを基準速度に所定の周波数帯域のノイズを加
えた制御速度で駆動する駆動手段と、前記制御速度に対する前記回転速度の応答性に基づいて
前記駆動伝達系の伝達関数を演算する演算手段と、前記伝達関数の共振周波数における利得を低減させる補
償伝達関数を発生する補償手段と、前記補償伝達関数に基づいて前記駆動手段に前記モータ
を駆動させる制御手段を備えたことを特徴とするカラー
画像形成装置。
【請求項２】前記演算手段は、前記駆動ロールの前記
回転速度と前記制御速度を比較して前記応答性を演算す
る比較演算を含む請求項第１項記載のカラー画像形成装
置。
【請求項３】前記補償手段は、前記制御手段と前記モ
ータの間に設けられたデジタルフィルタである請求項第
１項記載の制御装置カラー画像形成装置。