JPH09267946A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無端状ベルトの走行速度ムラに伴う画像形成
処理の不都合を解消することができる画像形成装置を提
供する。 【解決手段】 中間転写ベルト、画像担持ベルトまたは
シート搬送用ベルトとしての無端状ベルト６を、互いに
外径の異なる駆動ロール１と従動ロール４との間に架け
渡し、駆動ロール１の回転により無端状ベルト６を走行
させて画像形成処理を行う画像形成装置において、従動
ロール４の角速度を検知するエンコーダ７と、このエン
コーダ７によって検知された角速度情報から従動ロール
４の回転周波数成分を除去するフィルタ９と、このフィ
ルタ９によってフィルタリングされた速度信号と指令速
度信号１１とを比較し、その比較結果に基づいて制御信
号を出力する比較器１０と、この比較器１０から与えら
れた制御信号に応じて駆動モータ３を駆動するモータド
ライバ１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中間転写ベルト、
画像担持ベルトまたはシート搬送用ベルトとしての無端
状ベルトを走行させて画像形成処理を行う画像形成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置として、例えば図
１６に示すように、中間転写ベルトとしての無端状ベル
トを備えたカラー複写機が知られている。図１６に示す
カラー複写機５０では、原稿台５１の下方に画像読取ユ
ニット５２が組み込まれている。この画像読取ユニット
５２は、原稿台５１にセットされた原稿の画像を光学的
に読み取るもので、露光ランプ、反射ミラー、色フィル
タ、結像レンズ、ＣＣＤセンサ等からなる光学走査系を
備えている。さらに、画像読取ユニット５２の下方に
は、画像形成ユニット５３が以下のごとく構成されてい
る。すなわち、感光体ドラム５４の周囲には、その回転
方向にしたがって帯電器５５、現像器５６、転写器５７
およびクリーナー５８が配設されている。このうち現像
器５６には、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼン
ダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のトナーが一括して収納されて
いる。

【０００３】また、感光体ドラム５４の右斜め上方には
画像書込装置（レーザー等を含む）５９が設けられ、こ
の画像書込装置５９から出射されたレーザー光が反射ミ
ラー６０を介して感光体ドラム５４の表面に照射され、
そこに静電潜像が形成される構成となっている。さら
に、感光体ドラム５４の下方には、転写器５７の間を通
して中間転写ベルト（無端状ベルト）６１が張設されて
いる。この中間転写ベルト６１は、駆動ロール６２、従
動ロール６３および転写ロール６４の間に架け渡され、
駆動ロール６１の回転にしたがって周方向に走行する構
成となっている。加えて、駆動ロール６２の近傍にはベ
ルト表面のトナー残渣を除去するためのクリーナー６５
が設けられ、また駆動ロール６２と転写ロール６４との
間には画像形成時の基準タイミングを設定するためのホ
ームセンサ６６が設けられている。これに対して、画像
形成ユニット５３の下部には給紙トレイ６７が設けられ
ており、この給紙トレイ６７に用紙６８が積層状態で収
納されている。そして画像形成時には、給紙トレイ６７
に収納された用紙６８がその最上位から順に給紙ロール
６９により繰り出され、この繰り出された用紙６８が転
写ロール６４間に挟持されて、中間転写ベルト６１から
用紙６８への画像の転写がなされる。さらに、画像転写
済の用紙６８は定着器７０へと送られ、そこで加圧ロー
ルによる画像の定着処理が施されたのち、機外に排出さ
れる。

【０００４】ところで、図１７にも示すように、複数の
ロール６２，６３，６４間に中間転写ベルト６１を架け
渡した、いわゆるベルト駆動機構を用いて画像形成処理
を行うカラー複写機等の画像形成装置では、駆動ロール
６２の角速度を一定に制御しても、駆動ロール６２の偏
心（ロール中心とロール回転中心との位置ズレ）によっ
て、図１８（ａ）に示すように駆動ロール６２の回転周
波数ｆｄで中間転写ベルト６１の走行速度が変動してし
まう。そうすると、カラー複写機では色ズレなどの不具
合が発生し、単色の複写機でも濃度ムラなどの不具合が
発生する。そこで従来技術の中には、駆動ロール６２の
偏心によるベルト走行速度の変動を解消するために、駆
動ロール６２とは別個のロール、例えば従動ロール６３
の軸上にエンコーダを取り付けて、このエンコーダによ
り検知されるロール角速度情報に基づいてベルト走行速
度を制御することも行われている（特開平４−２３４０
６４号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては以下のような問題があった。すなわ
ち、エンコーダで検知される角速度情報の中には、図１
８（ｂ）に示すように、駆動ロール６２の偏心による変
動成分（図中破線で示す）に加えて、従動ロール６３自
身の偏心による変動成分（誤差成分）もその周波数ｆｅ
に対応して含まれることになるため、これを基にベルト
走行速度を制御しても、実際のベルト走行速度は、図１
８（ｃ）に示すように従動ロール６３の回転周波数ｆｅ
で変動してしまうことになる。

【０００６】そこで他の従来技術として、駆動ロール６
２が整数回だけ回転したときに中間転写ベルト６１がち
ょうど一周するように構成することで、各色の転写開始
位置における駆動ロール６２の位相角を常に一定とし、
転写画像の位相を一致させて色ズレ等を解消する手段も
開示されている（特開平２−１２２７１号公報、特公平
６−１３３７３号公報）。ところが、この従来技術にあ
っては、駆動ロール６２の外径や中間転写ベルト６１の
周長をきわめて高精度に維持・管理する必要があり、現
実には製造上の寸法誤差や、画像形成時の負荷条件、温
度環境、さらには経時的な寸法変動等によって数十μｍ
程度の画像ズレを生じてしまう。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、無端状ベルトの走行速度ムラ
に伴う画像形成処理の不都合を解消することができる画
像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、中間転写ベルト、画像担
持ベルトまたはシート搬送用ベルトとしての無端状ベル
トを、互いに外径の異なる駆動ロールと従動ロールとの
間に架け渡し、駆動ロールの回転により無端状ベルトを
走行させて画像形成処理を行う画像形成装置において、
従動ロールの角速度を検知する検知手段と、この検知手
段によって検知された角速度情報から従動ロールの回転
周波数成分を除去するフィルタ手段と、このフィルタ手
段によってフィルタリングされた角速度情報に基づいて
無端状ベルトの走行速度を制御する制御手段とを備えた
構成を採用している。

【０００９】上記構成からなる画像形成装置において
は、ベルト走行にしたがって回転する従動ロールの角速
度が検知手段によって検知され、この検知された角速度
情報の中から、ベルト走行速度を検知する際の誤差成分
となる従動ロールの回転周波数成分がフィルタ手段によ
って除去される。このフィルタ手段にてフィルタリング
された角速度情報は無端状ベルトの走行速度に対応した
ものとなるため、これを基に制御手段が無端状ベルトの
走行速度を制御することにより、駆動ロールの偏心に伴
う無端状ベルトの走行速度ムラを解消することが可能と
なる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係わる画
像形成装置の第１実施形態を説明する要部構成図であ
る。図１においては、駆動ロール１の回転軸に、複数
（図例では二つ）のギア２ａ，２ｂからなる減速用のギ
ア列２を介して駆動モータ３が連結されている。また、
駆動ロール１の相対向する位置には、該駆動ロール１と
の間に所定の間隔をおいて従動ロール４が平行に設けら
れている。この従動ロール４の外径は、先の駆動ロール
１の外径よりも小さく設定されている。さらに、駆動ロ
ール１と従動ロール４との間には中間ロール５が設けら
れ、これらのロール間に例えば側面視略三角形をなすよ
うに無端状ベルト（以下、単にベルトと称す）６が架け
渡されている。加えて、従動ロール４は図示せぬバネ部
材によって一方向に付勢され、この付勢力をもってベル
ト６に一定のテンションが付与されている。

【００１１】なお、テンション用のロールとしては、従
動ロール４以外のロール、例えば図示した中間ロール５
をバネ部材で付勢することにより、ベルト６にテンショ
ンを与えるようにしてもよい。また、駆動ロール１と従
動ロール４に対するベルト６のラップアングル（巻付
角）は、駆動ロール１ではベルト２への動力伝達、従動
ロール４では後述する速度検知の周波数応答に影響する
ため、ベルトスリップの観点からも出来るだけ大きく設
定した方が好ましい。

【００１２】上記構成からなるベルト駆動機構において
は、駆動モータ３の駆動力が減速ギア列２を介して駆動
ロール１に伝達され、これにより駆動ロール１が回転駆
動する。そうすると、駆動ロール１の回転にしたがって
ベルト１が周方向に走行するため、このベルト１の走行
に連動して従動ロール４および中間ロール５が回転す
る。このとき、駆動ロール１の外径が従動ロール４のそ
れよりも大きく設定されていることから、駆動ロール１
は従動ロール４よりも低い速度（回転周波数）で回転す
ることになる。

【００１３】一方、従動ロール４の回転軸の端部には、
検知手段としてのエンコーダ７が取り付けられ、これに
より従動ロール４が速度検知機能を備えた、いわゆるエ
ンコーディングロールとして構成されている。エンコー
ダ７は、従動ローラ２の回転軸に同軸状態で取り付けら
れたエンコードディスク（スリットディスク）と、この
エンコードディスクを間に挟んで互いに対向する発光器
（発光ダイオード等）および受光器（フォトトランジス
タ等）からなるもので、従動ロール４の角速度に応じた
パルス信号を発生する。すなわち、従動ロール４の角速
度が大きいほど、エンコーダ７から出力される単位時間
当たりのパルス発生数が増加してパルス周波数が高ま
る。このエンコーダ７は、ロール角速度というアナログ
情報をパルスというディジタル信号に変換する、いわゆ
るＡ／Ｄ変換器としての機能を果たす。

【００１４】ＦＶ変換器(Frequency-Voltage Converte
r) ８は、エンコーダ７から与えられたパルスの周波数
（ロール角速度）に比例した電圧信号を発生するもの
で、上記エンコーダ７とは逆に、パルスというディジタ
ル信号を電圧というアナログ信号に変換する、いわゆる
Ｄ／Ａ変換器としての機能を果たす。

【００１５】フィルタ９は、ＦＶ変換器８から与えられ
た情報（角速度情報）の中から、予め決められた特定の
回転周波数成分を除去するためのもので、ここでは駆動
ロール１の外径が従動ロール４の外径よりも大きく設定
されていることから、高域側となる従動ロール４の回転
周波数成分を除去すべくローパスフィルタを採用してい
る。

【００１６】比較器１０は、フィルタ９によってフィル
タリングされた速度信号と主制御部（ＣＰＵ等）から与
えられた指令速度信号１１とを比較し、その比較結果に
基づいてモータドライバ１２に制御信号を出力するもの
である。モータドライバ１２は、比較器１０から与えら
れた制御信号に基づいて駆動モータ３に駆動信号を出力
するものである。本実施形態においては、上記比較器１
０およびモータドライバ１２により制御手段が構成され
ている。

【００１７】ここで、実際にベルト走行速度を制御する
場合の各部の動作機能について詳細に説明する。先ず、
モータドライバ１２から与えられた駆動信号に応じて駆
動モータ３が駆動し、これよって駆動ロール１の回転と
ともにベルト６が走行を開始する。このとき、ベルト走
行に伴う従動ロール４の回転により、エンコーダ７から
はロール角速度に応じたパルス信号が出力され、そのパ
ルス周波数が従動ロール４の角速度として検知される。
さらに、エンコーダ７から出力されたパルス信号はＦＶ
変換器８に取り込まれ、そこでパルス信号がその周波数
に比例した電圧信号に変換される。この電圧信号は、ベ
ルト走行に伴う従動ロール４の角速度に応じて変動する
ものの、その中には従動ロール４の偏心による誤差が含
まれているため、これを基にベルト６の走行速度を正確
に把握することはできない。

【００１８】そこでフィルタ９においては、従動ロール
４の偏心による誤差を解消すべく、ＦＶ変換器８から与
えられたロール角速度情報（エンコーダ７によって検知
された角速度情報）の中から、従動ロール４の回転周波
数成分を除去する。ここで、ベルト６の走行速度（平
均）を“Ｖｂ”とし、従動ロール４の半径を“ｒ”とす
ると、従動ロール４の回転周波数“ｆｅ”は、回転運動
の式からｆｅ＝Ｖｂ／２πｒとして表される。このよう
にして特定される従動ロール４の回転周波数ｆｅがフィ
ルタ９により消去すべき周波数成分となるため、ここで
採用しているローパスフィルタの特性としては、その遮
断周波数帯“ｆｃ”がｆｃ≦ｆｅとなるものを選択する
とよい。

【００１９】ここで、エンコーダ７により検知された角
速度情報を周波数分析した結果を図２に示す。図２で
は、縦軸に角速度変動の振幅、横軸に回転周波数をとっ
ている。図２の周波数スペクトルから分かるように、駆
動ロール１の回転周波数“ｆｄ”と従動ロール４の回転
周波数“ｆｅ”は、互いのロール外径の違いにより完全
に分離されている。すなわち、外径が大きい駆動ロール
１の回転周波数“ｆｄ”は低域側に現れ、外径が小さい
従動ロール４の回転周波数“ｆｅ”は高域側に現れてい
る。このうち、ベルト６の走行速度は、駆動ロール１の
回転周波数成分に大きく依存し、従動ロール４の回転周
波数成分を含まないため、図中破線で示す特性（ｆｃ≦
ｆｅ）のローパスフィルタを通すことにより、誤差成分
となる従動ロール４の回転周波数成分が消去される。こ
れにより、駆動ロール１の回転周波数成分だけを抽出す
ることができる。

【００２０】このようにフィルタ９によりフィルタリン
グされた角速度情報（電圧信号）は、ベルト１の走行速
度に対応したものとなる。つまり、従来のように従動ロ
ール２の偏心による誤差を生じることなく、フィルタ９
から得られた角速度情報を基にベルト１の走行速度を正
確に把握することができる。そこで比較器１０において
は、フィルタ９にて抽出された速度信号と主制御部から
与えれた指令速度信号１１とを比較し、その差分が０
（ゼロ）となるようにモータドライバ１２に制御信号を
出力する。これにより、モータドライバ１２は上記制御
信号に応じた駆動信号をもって駆動モータ３を駆動制御
する。その結果、駆動ロール１の偏心に起因したベルト
走行速度の周期変動が解消されるため、指定速度信号１
１に応じた一定の走行速度をもってベルト１を走行させ
ることが可能となる。

【００２１】なお、主制御部から与えられる指令速度信
号１１は周波数成分を持たずに比較器１０に与えられる
信号であるため、信号処理手順としては、先ずフィルタ
９を通さずにＦＶ変換器８の出力信号（またはエンコー
ダ７のパルス信号）と指令速度信号とを比較器１０にて
直に比較し、その差分信号をフィルタ９に通して従動ロ
ール４の回転周波数成分を消去しても、上記同様の効果
が得られる。

【００２２】また、上記第１実施形態においては、駆動
ロール１の外径を従動ロール４の外径よりも大きく設定
したが、この大小関係を逆に設定しても、それに応じた
遮断周波数帯をもつハイパスフィルタを採用すること
で、ベルト１の走行速度を正確に把握することが可能で
ある。しかしながら、その場合は、駆動ロール１よりも
低域側に従動ロール４の回転周波数成分（誤差成分）が
現れるため、外乱等により発生した低周波数域の検知が
不能となり、特にカラー複写機では色ズレ等の不都合が
十分に解消されない恐れもある。したがって、ロール外
径については、駆動ロール１側を大きく設定した方が、
上述のごとく色ズレ等の問題になりやすい低周波数域を
確実に検知できることから、きわめて好適である。

【００２３】ところで一般に、駆動ロール１はギア列等
で減速されて駆動される構成になっている。そのためベ
ルト１の走行速度は、図３（ａ）に示すように、駆動ロ
ール１の回転周波数ｆｄと、それよりも高いギア列の回
転周波数ｆｇで速度変動を起こすことが多い。したがっ
て、エンコーダ７で検知されるロール角速度について
も、図３（ｂ）に示すように、高い周波数成分をもつギ
ア列の影響を受けつつ、従動ロール４の回転周波数ｆｅ
で変動することになる。

【００２４】このようにギヤ列の影響を受けた角速度情
報を周波数分析した結果を図４に示す。図４では、縦軸
に角速度変動の振幅、横軸に周波数をとっている。図４
から分かるように、従動ロール４の回転周波数“ｆｅ”
は、駆動ロール１の回転周波数“ｆｄ”とギア列の回転
周波数“ｆｇ”の間に現れている。そうした場合、上記
同様にローパスフィルタを使って従動ロール４の回転周
波数成分を消去すると、これと一緒にギヤ列の回転周波
数成分も消去されてしまう。

【００２５】そこで、このような場合は、フィルタ手段
であるフィルタ９に、図中破線で示す特性、すなわち特
定の周波数帯を消去できる帯域消去フィルタ、さらに好
ましくは非常に狭い周波数帯域を消去できるノッチフィ
ルタを採用すると良い。これにより、誤差成分となる従
動ロール４の回転周波数成分をフィルタ９によって的確
に消去し、ベルト走行速度に依存する駆動ロール１およ
びギヤ列の回転周波数成分の双方を抽出することができ
る。その結果、ベルト６の走行速度をより正確に検出す
ることが可能になる。また、先の第１実施形態では、外
乱による低周波数域を検知すべく、駆動ロール１の外径
を従動ロール４のそれよりも大きく設定するようにした
が、図４に示すフィルタ特性では、駆動ロール２と従動
ロール４の外径が互いに異なってさえいれば、その大小
に関わらず、従動ロール４の回転周波数成分だけを的確
に消去できることから、機構設計上の制約も緩和され
る。

【００２６】図５は本発明に係わる画像形成装置の第２
実施形態を説明する要部構成図である。図５において、
符号２１は駆動ロール、２２は減速用のギア列、２３は
駆動モータである。また、従動ロールは大小二つのロー
ル、すなわち第１従動ロール２４、第２従動ロール２５
により構成され、これらの従動ロール２４，２５と駆動
ロール２１との間に側面視略三角形をなすように無端状
ベルト（以下、単にベルトと称す）２６が架け渡されて
いる。また、第１，第２従動ロール２４，２５のうち、
いずれか一方は図示せぬバネ部材により一方向に付勢さ
れ、この付勢力をもってベルト２６に一定のテンション
が付与されている。

【００２７】一方、第１従動ロール２４の回転軸の端部
には、第１検知手段としてのエンコーダ２７が取り付け
られ、また第２従動ローラ２５の回転軸の端部には、第
２検知手段としてのエンコーダ２８が取り付けられてい
る。このうち、一方のエンコーダ２７は、第１従動ロー
ル２４の角速度に応じたパルス信号を発生し、これをＦ
Ｖ変換器２９に出力する。これに対して、他方のエンコ
ーダ２８は、第２従動ロール２５の角速度に応じたパル
ス信号を発生し、これを上記とは別のＦＶ変換器３０に
出力する。

【００２８】ＦＶ変換器２９，３０は、各々のエンコー
ダ２７，２８から与えられたパスルの周波数（ロール角
速度）に比例した電圧信号を発生し、これを第１，第２
従動ロール２４，２５の角速度情報として別々のフィル
タ３１，３２に出力する。

【００２９】フィルタ３１，３２は、各々のＦＶ変換器
２９，３０から与えられた情報（角速度情報）の中か
ら、予め決められた特定の回転周波数成分を除去するた
めのもので、ここでは第１従動ロール２４の外径が第２
従動ロール２５のそれよりも大きく設定されていること
から、フィルタ３１側にハイパスフィルタを、フィルタ
３２側にローパスフィルタを採用している。

【００３０】比較器３３は、それぞれのフィルタ３１，
３２によってフィルタリングされた速度信号と主制御部
から与えられた指令速度信号３４とを比較し、その比較
結果に基づいてモータドライバ３５に制御信号を出力す
るものである。また、モータドライバ３５は、比較器３
３から与えられた制御信号に基づいて駆動モータ２３に
駆動信号を出力するもので、上記比較器３３およびモー
タドライバ３５により制御手段が構成されている。

【００３１】続いて、実際にベルト走行速度を制御する
場合の各部の動作機能について詳細に説明する。先ず、
モータドライバ３５から与えられた駆動信号に応じて駆
動モータ２３が駆動し、これによって駆動ロール１の回
転とともにベルト１が走行を開始する。そうすると、ベ
ルト走行に伴う第１，第２従動ロール２４，２５の回転
により、各エンコーダ２７，２８からはそれぞれのロー
ル角速度に応じたパルス信号が出力され、そのパルス周
波数が第１、第２従動ロール２４，２５の角速度として
検出される。

【００３２】さらに、各エンコーダ２７，２８から出力
されたパルス信号はＦＶ変換器２９，３０に取り込ま
れ、そこで各々のパルス信号がそれぞれの周波数に比例
した電圧信号に変換される。ここで、一方のＦＶ変換器
２９から出力される電圧信号には第１従動ロール２４の
偏心による誤差が含まれ、また他方のＦＶ変換器３０か
ら出力される電圧信号には第２従動ロール２５の偏心に
よる誤差が含まれている。したがって、一方のエンコー
ダ２７で検知されるロール角速度は、図６（ａ）に示す
ように大径側の第１従動ロール２４の回転周波数ｆe1で
変動し、他方のエンコーダ２８で検知されるロール角速
度は、図６（ｂ）に示すように、小径側の第２従動ロー
ル２５の回転周波数ｆe2で変動することになる。

【００３３】そこで、一方のフィルタ３１においては、
第１従動ロール２４の偏心による誤差を解消すべく、Ｆ
Ｖ変換器２９から与えられたロール角速度情報（エンコ
ーダ２７によって検知された角速度情報）の中から、第
１従動ロール２４の回転周波数成分を除去する。これに
対して、他方のフィルタ３１においては、第２従動ロー
ル２５の偏心による誤差を解消すべく、ＦＶ変換器３０
から与えられたロール角速度情報（エンコーダ２８によ
って検知された角速度情報）の中から、第２従動ロール
２５の回転周波数成分を除去する。ここで、第１，第２
従動ロール２４，２５の回転周波数成分は、上記第１実
施形態と同様にベルト２６の走行速度（平均）と各ロー
ル径からそれぞれ特定できるため、ハイパスフィルタを
採用しているフィルタ３１側では、図７（ａ）に示すよ
うに第１従動ロール２４の回転周波数ｆe1以下の遮断周
波数帯（図中破線で表示）をもつフィルタ特性のものを
選択し、ローパスフィルタを採用しているフィルタ３２
側では、図７（ｂ）に示すように第２従動ロール２５の
回転周波数ｆe2以上の遮断周波数帯（図中破線で表示）
をもつフィルタ特性のものを選択するとよい。

【００３４】これにより、一方のフィルタ３１側では、
第１従動ロール２４の回転周波数成分（ｆe1）とそれよ
りも低域側の駆動ロール２１の回転周波数成分（ｆｄ）
を含む周波数帯が遮断され、他方のフィルタ３２側で
は、第２従動ロール２５の回転周波数成分（ｆe2）とそ
れよりも高域側のギア列２２の回転周波数成分（ｆｇ）
を含む周波数帯が遮断される。その結果、フィルタ３１
側では、図８（ａ）に示すようにギア列２２の回転周波
数ｆｇで変動するベルト速度分が抽出され、フィルタ３
２側では、図８（ｂ）に示すように駆動ロール２１の回
転周波数ｆｄで変動するベルト速度分が抽出される。つ
まり本第２実施形態においては、たとえ何らかの原因で
従動ロール２４，２５の周波数付近でベルト２６に速度
変動が生じた場合であっても、低域から高域にわたって
周波数漏れなしに、駆動ロール２１およびギア列２２の
回転周波数成分だけを抽出することができる。

【００３５】したがって、フィルタ３１によりフィルタ
リングされた角速度情報とフィルタ３２によりフィルタ
リングされた角速度情報とを比較器３３に与え、そこで
各々の角速度情報を合成することにより、ベルト２６の
走行速度をより一層正確に検知することができる。その
ため、フィルタ３１，３２にて抽出された速度信号と主
制御部から与えられた指令速度信号３４とを比較器３３
で比較し、その差分が０（ゼロ）となるようにモータド
ライバ３５に制御信号を与えて、駆動モータ２３を駆動
制御することにより、駆動ロール２１の偏心や外乱等に
起因したベルト走行速度の周期変動を解消し、指定速度
信号３４に応じた一定の走行速度をもってベルト２６を
走行させることが可能となる。

【００３６】ところで、ベルト搬送用のロール外径は、
製造上の加工公差によってバラツキを生じる。このこと
は、先の第１実施形態で述べたエンコーダ付きの従動ロ
ール（エンコーディングロール）４も例外ではなく、こ
の従動ロール４の外径も加工公差分のバラツキを持つこ
とになる。ここで、図９（ａ），（ｂ）に示すように、
従動ロール４の外径Ｄのバラツキ“ΔＤ”は、該従動ロ
ール４の回転周波数のバラツキ“ΔＦｅ”となって現れ
るため、設計段階で規定されるロール外径公差から従動
ロール４の回転周波数のバラツキ“ΔＦｅ”を予測する
ことができる。一方、従動ロール４の偏心（ロール中心
とロール回転中心との位置ずれ）は、上記回転周波数に
おける速度変動の振幅“ΔＷ”となって現れるため、こ
の従動ロール４の偏心による速度変動の振幅“ΔＷ”に
ついても、ロール組立上の寸法公差から予測することが
できる。

【００３７】このことから、フィルタにより除去すべき
従動ロール４の回転周波数成分（速度変動成分）は、上
記回転周波数のバラツキ“ΔＦｅ”と速度変動の振幅
“ΔＷ”の相関から、一定の許容範囲（図中網目部分）
をもって規定される。したがって、この許容範囲を遮断
周波数帯域としてカバーできる特性のフィルタ（帯域消
去フィルタ等）を選定することで、従動ロール４の寸法
（外径，偏心量）が規定公差内でばらついても、その回
転周波数成分を十分に除去できることになる。

【００３８】ところが、従動ロール４を含めたベルト搬
送用のロール外径は、装置の小型化に伴う取付スペース
の制約やロール剛性の確保などの理由から、一定の枠内
に制限されてしまうことがある。そうしたケースでは、
先の図１に示した駆動ロール１の外径と従動ロール４の
外径に極端な差をつけることができなくなる。その結
果、従動ロール４の回転周波数“ｆｅ”の近傍に駆動ロ
ール１の回転周波数“ｆｄ”が現れるため、上述のロー
ル寸法公差から選定したフィルタでは、駆動ロール１の
回転周波数成分もフィルタリングされてしまう（図１０
参照）。そうした場合、フィルタを介して得られる駆動
ロール１の回転周波数“ｆｄ”の速度情報には、図１０
（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記フィルタリングによ
る振幅の減衰や位相の遅れが生じるため、その速度情報
を基に駆動ロール１の回転速度を制御しても、ベルト走
行速度を一定に制御できなくなる。

【００３９】この対策としては、図１１に示すように、
従動ロール４の寸法公差に依存する同ロールの回転周波
数成分（速度変動成分）の許容範囲（図中網目部分：Δ
Ｆｅ，ΔＷ））を狭め、これを消去し得る必要最小限の
減衰量及び減衰帯域をもつフィルタを選定することで、
駆動ロール１の回転周波数ｆｄ付近の位相遅れや振幅の
減衰を小さくすることも考えられる。しかし、その場合
には、上記許容範囲を狭めた分だけ従動ロール４の加工
条件（寸法公差）が厳しくなるため、製造コストが上昇
するという別の問題が発生する。そこで本発明において
は、たとえ従動ロール４の外径及び偏心量に規定の寸法
公差があっても、実際に製造される個々の従動ロール４
（現物）の寸法が規定公差内の一つのデータとなって表
れることに着目し、以下のような構成を採用することで
フィルタの最適化を図った。

【００４０】図１２は本発明に係る画像形成装置の第３
実施形態を説明する要部構成図である。図１２におい
て、符号１は駆動ロール、２は減速用のギア列、３は駆
動モータ、４は従動ロール、５は中間ロール、６はベル
ト、７はエンコーダ、８はＦＶ変換器、９はフィルタ、
１０は比較器、１１は指令速度信号、１２はモータドラ
イバ１２であり、これらの構成については上記第１実施
形態の場合と同様である。但し、フィルタ９について
は、特定の周波数帯域を消去できる帯域消去フィルタ
（ノッチフィルタを含む）を採用し、そのフィルタ特性
についても、例えばフィルタ９をＬＣ回路で構成し、そ
の定数（Ｌ：インダクタンス，Ｃ：キャパシタンス）を
変えることで可変となっている。

【００４１】さらに、フィルタ９の特性を最適化するた
めの構成として、演算回路１３、フィルタ選択回路１４
及びフィルタメモリ１５を備えている。演算回路１３
は、エンコーダ７からＦＶ変換器８を介して与えられた
情報（従動ロール４の角速度情報）から、例えば高速フ
ーリエ変換による周波数分析によって、従動ロール４の
回転周波数とともに該従動ロール４の偏心による速度変
動の振幅を演算するものである。フィルタ選択回路１４
は、演算回路１３から与えられた演算結果に基づいてフ
ィルタ特性を選択するものである。フィルタメモリ１５
は、フィルタ９の特性を決定する種々の定数（Ｌ，Ｃ
等）を、所定の単位で区分けしたメモリ領域毎に記憶し
ている。ここで、フィルタメモリ１５には、各々の定数
を記憶しているメモリ領域毎にアドレスが付されてお
り、フィルタ選択手段１４がいずれかのアドレスを指定
することで、そのアドレスに対応した定数がフィルタメ
モリ１５からフィルタ９に与えられ、フィルタ９での特
性が設定されるようになっている。

【００４２】ここで、実際にフィルタ９の特性が設定さ
れるまでの動作を説明する。先ず、モータドライバ１２
から与えられた駆動信号に応じて駆動モータ３が駆動
し、これによって駆動ロール１の回転とともにベルト６
が走行する。このとき、ベルト走行に伴う従動ロール４
の回転により、エンコーダ７からはロール角速度に応じ
たパルス信号が出力される。この出力を所定の時間（少
なくとも従動ロール４が一回転する時間）だけサンプリ
ングするとともに、ＦＶ変換器８にてそのパルス周波数
に比例した電圧信号を生成し、これを演算回路１３に与
える。

【００４３】演算回路１３では、ＦＶ変換器８から与え
れた電圧信号について周波数分析を行い、これによって
従動ロール４の回転周波数とともに該従動ロール４の偏
心による速度変動の振幅を算出する。ここで図１３に示
すように、従動ロール４の回転周波数“ｆｅ”は、現物
のロール外径寸法に依存して許容範囲“ΔＦｅ”内の一
つのデータとなって求まり、従動ロール４の偏心による
速度変動の振幅“ｗ”は、現物のロール偏心量に依存し
て許容範囲“ΔＷ”以下のデータとなって求まる。そこ
でフィルタ選択回路１４では、演算回路１３で求めた従
動ロール４の回転周波数“ｆｅ”及び振幅“ｗ”から、
その回転周波数成分を除去するのに最小限必要な減衰量
及び減衰帯域を持つフィルタ特性（図１３中のフィルタ
特性曲線を参照）を選択し、そのフィルタ特性を得るた
めの定数を記憶してあるメモリ領域のアドレスをフィル
タメモリ１５に指定する。これを受けてフィルタメモリ
１５では、指定されたアドレスのメモリ領域から定数を
取り出し、その取り出した定数をフィルタ９に与えるこ
とでフィルタ特性を設定する。以上で一連のフィルタ選
択サイクルが終了し、以後、通常の速度制御サイクルに
戻る。

【００４４】このように本第３実施形態においては、実
際に装置内に組み込まれた従動ロール４の回転周波数及
び振幅を演算回路１３で演算し、その演算結果に応じて
フィルタ９の特性をフィルタ選択回路１４及びフィルタ
メモリ１５によって設定するようにしたので、ベルト走
行速度を制御するうえで誤差成分となる、従動ロール４
の回転周波数成分に絞ってフィルタリングすることが可
能となる。これにより従動ロール４の回転周波数“ｆ
ｅ”の近傍に、フィルタリングしては不都合な回転周波
数、例えば先述のように駆動ロール１の回転周波数“ｆ
ｄ”が現れるケースでも、その駆動ロール１の回転周波
数帯域での位相遅れや振幅の減衰が小さくなるため、フ
ィルタ９によってフィルタリングされた速度情報からベ
ルト６の走行速度を正確に検出することが可能となる。
また、従動ロール４の寸法公差を厳しく規定する必要が
ないため、先述のように製造コストが上昇するといった
問題を招くこともない。

【００４５】なお、フィルタ９の特性を最適化するため
の動作については、装置出荷前の調整段階で行うことは
勿論、何らかの都合で従動ロール４を交換した際にも行
うようにするとよい。また、従動ロール４の回転周波数
及び振幅は、ロール表面の摩耗等によって経時的に変動
することも考えられるため、一定の時間サイクルで実施
するようにしてもよい。

【００４６】図１４は本発明に係る画像形成装置の第４
実施形態を説明する要部構成図である。この第４実施形
態においては、フィルタ９の特性を最適化するための構
成として、演算回路１６及びフィルタ作成回路１７を備
えている。演算回路１６は、上記第３実施形態の場合と
同様に、エンコーダ７からＦＶ変換器８を介して与えら
れた情報（従動ロール４の角速度情報）から、例えば高
速フーリエ変換による周波数分析によって、従動ロール
４の回転周波数とともに該従動ロール４の偏心による速
度変動の振幅を演算するものである。フィルタ作成回路
１７は、演算回路１６から与えられた演算結果に基づい
てフィルタ作成を行うもので、例えばフィルタ９がＬＣ
回路で構成されている場合は、演算回路１６での演算結
果（従動ロール４の回転周波数及び振幅）に応じて、そ
の回転周波数成分を除去するのに最適な定数（Ｌ，Ｃ
等）を求め、これをフィルタ９に与えてフィルタ特性を
設定する。

【００４７】この構成では、演算回路１６から与えられ
た演算結果を基に、フィルタ作成部１７によってフィル
タ９の特性が最適条件で設定されるため、フィルタ特性
を設定するにあたって、フィルタ９に与える定数を記憶
するためのメモリが不要となる。また、メモリに記憶さ
れた定数でフィルタ特性を設定する場合は、幾つかの定
数をメモリに記憶しておき、その限られた定数の中から
最適とされる定数を選択することになるが、本第４実施
形態の場合は、演算回路１６での演算結果に応じて最適
な定数が一義的に求められるため、フィルタ９の特性を
より最適に設定することが可能となる。

【００４８】なお、上記第３，第４実施形態において
は、従動ロール４の回転周波数“ｆｅ”及び振幅“ｗ”
の演算手法として高速フーリエ変換を例に挙げたが、一
般に高速フーリエ変換のアルゴリズムは複雑であるた
め、メモリ容量に制限がある場合には適用できないこと
もある。そうした場合は、エンコーダ７から出力される
信号のうち、１回転に１回出力されるインデックス信号
を基に従動ロール４の回転周波数“ｆｅ”のみを演算
し、その演算結果に応じてフィルタ９の特性を設定する
といった手段を採用することでも、かなりの効果が期待
できる。なぜなら、従動ロール４の回転周波数成分を除
去するのに最小限必要となるフィルタ９の特性が、従動
ロール４の回転周波数に大きく依存し、しかも現物の従
動ロール４の回転周波数が、ロール外径公差から規定さ
れる許容範囲内の一点に現れるからである（図１３参
照）。

【００４９】さらに、本発明に係わる画像形成装置は、
先の従来技術で例示したカラー複写機５０（図１６）の
ごとく中間転写ベルトとしての無端状ベルトを備えたも
のに限らず、例えば図１５（ａ）に示すように、感光体
である画像担持ベルトとしての無端状ベルト４０を備
え、この無端状ベルト４０に形成された可視像を転写器
４１にて用紙４２に転写する方式のカラー複写機や、図
１５（ｂ）に示すように、シート搬送用ベルトとしての
無端状ベルト４３を備え、この無端状ベルト４３に吸着
させた用紙４４を各色の画像形成ユニット４５〜４８に
順に供給するタンデム型のカラー複写機、さらには電子
写真方式を利用したプリンタ、ファクシミリなど、他の
装置形態に対しても広く適用することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像形成装
置によれば、ベルト走行にしたがって回転する従動ロー
ルの角速度を検知手段で検知し、この検知した角速度情
報に含まれるベルト走行速度の誤差成分、つまり従動ロ
ールの回転周波数成分をフィルタ手段で除去することに
より、無端状ベルトの走行速度を正確に検出することが
可能となる。したがって、フィルタ手段で抽出した角速
度情報を基に制御手段で無端状ベルトの走行速度を制御
することにより、駆動ロールの偏心に伴う無端状ベルト
の走行速度ムラをなくすことができる。その結果、従来
のごとくロール外径やベルト周長などの寸法を厳密に管
理せずとも、無端状ベルトの走行速度ムラに伴う画像形
成処理の不具合（色ズレ、濃度ムラ等）を解消でき、高
精細な画像形成処理を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる画像形成装置の第１実施形態
を説明する要部構成図である。

【図２】 第１実施形態で採用したフィルタ特性を示す
図である。

【図３】 ベルト走行速度ムラの他の要因を説明する図
である。

【図４】 他の好適なフィルタ特性を示す図である。

【図５】 本発明に係わる画像形成装置の第２実施形態
を説明する要部構成図である。

【図６】 ロール角速度の検知結果を示す図である。

【図７】 第２実施形態で採用したフィルタ特性を示す
図である。

【図８】 フィルタリング後の速度情報を示す図であ
る。

【図９】 ロール寸法と回転周波数成分の関係を示す図
である。

【図１０】 特定のケースで生じる不具合を説明する図
である。

【図１１】 特性のケースで生じる不具合への対策例を
説明する図である。

【図１２】 本発明に係わる画像形成装置の第３実施形
態を説明する要部構成図である。

【図１３】 フィルタ特性の具体的な設定例を示す図で
ある。

【図１４】 本発明に係わる画像形成装置の第４実施形
態を説明する要部構成図である。

【図１５】 本発明に係わる画像形成装置の他の適用形
態を示す図である。

【図１６】 従来における画像形成装置の一例を示す側
面概略図である。

【図１７】 図１６の部分拡大図である。

【図１８】 従来問題を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 駆動ロール ３ 駆動モータ ４ 従動ロール ６ 無端状ベルト ７ エンコーダ（検知手段） ９ フィルタ（フィルタ手段） １０ 比較器 １１ モータドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 21/00 ５０２ Ｇ０３Ｇ 21/00 ３７２

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間転写ベルト、画像担持ベルトまたは
   シート搬送用ベルトとしての無端状ベルトを、互いに外
   径の異なる駆動ロールと従動ロールとの間に架け渡し、
   前記駆動ロールの回転により前記無端状ベルトを走行さ
   せて画像形成処理を行う画像形成装置において、 前記従動ロールの角速度を検知する検知手段と、 前記検知手段によって検知された角速度情報から前記従
   動ロールの回転周波数成分を除去するフィルタ手段と、 前記フィルタ手段によってフィルタリングされた角速度
   情報に基づいて前記無端状ベルトの走行速度を制御する
   制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記駆動ロールの外径を前記従動ロール
   の外径よりも大きく設定してなることを特徴とする請求
   項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記従動ロールは、第１従動ロールとそ
   れよりも外径が小さい第２従動ロールとから構成され、 前記検知手段は、前記第１従動ロールの角速度を検知す
   る第１検知手段と前記第２従動ロールの角速度を検知す
   る第２検知手段とから構成され、 前記フィルタ手段は、前記第１検知手段によって検知さ
   れた角速度情報から前記第１従動ロールの回転周波数成
   分を除去する第１フィルタ手段と前記第２検知手段によ
   って検知された角速度情報から前記第２従動ロールの回
   転周波数成分を除去する第２フィルタ手段とから構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 前記フィルタ手段のフィルタ特性を可変
   としたものであって、 前記検知手段によって検知された角速度情報から前記従
   動ロールの回転周波数を演算する演算手段と、 前記演算手段によって演算された前記従動ロールの回転
   周波数に応じて前記フィルタ手段のフィルタ特性を設定
   するフィルタ特性設定手段とを備えたことを特徴とする
   請求項１記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記演算手段は、前記検知手段によって
   検知された角速度情報から前記従動ロールの回転周波数
   とともに該従動ロールの偏心による速度変動の振幅を演
   算し、 前記フィルタ特性設定手段は、前記演算手段によって演
   算された前記従動ロールの回転周波数及び該従動ロール
   の偏心による速度変動の振幅に応じて前記フィルタ手段
   のフィルタ特性を設定することを特徴とする請求項４記
   載の画像形成装置。