画像形成装置、記録媒体推進力補助方法、プログラムおよびプログラム記録媒体
【課題】記録媒体が転写手段の圧接部に突入する際に発生する像担持体の回転負荷を抑制して像担持体の速度変動を抑え、画像劣化を防止することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】トナー画像を担持する中間転写ベルト６と、中間転写ベルト６が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する２次転写ローラ１０と、記録媒体を２次転写ローラ１０に搬送するレジストローラ対８と、レジストローラ対８によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、中間転写ベルト６にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力制御ローラ２１０と、を備えた。
【解決手段】トナー画像を担持する中間転写ベルト６と、中間転写ベルト６が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する２次転写ローラ１０と、記録媒体を２次転写ローラ１０に搬送するレジストローラ対８と、レジストローラ対８によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、中間転写ベルト６にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力制御ローラ２１０と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上の可視像を記録媒体上に転写する転写手段を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像形成装置においては、記録媒体が転写手段の圧接部に突入する際に、衝撃的に、像担持体である中間転写ベルトに回転負荷が加わり、結果的に像担持体の速度変動となることから、画像劣化が生じていた。
【０００３】
この画像劣化を抑えるために、記録媒体が転写手段の圧接部に突入する際に記録媒体を加速して回転負荷を低減することで、像担持体の速度変動を抑制するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載のものは、記録媒体をこの記録媒体先端が圧接部に到達するまでは所定の加速度で搬送させ、記録媒体の先端が圧接部に到達するタイミングで加速度をゼロにして記録媒体の速度を等速にする速度制御手段を有している。
【０００５】
また、特許文献２に記載のものは、トナー画像を担持する像担持体と、像担持体に圧接させた圧接部においてトナー画像を記録紙に転写する転写ローラと、記録紙を搬送する搬送ローラ対と、圧接部と搬送ローラ対との間に設けられ、搬送ローラ対によって搬送された記録紙の搬送速度を加速する記録媒体加速ローラ対と、を備え、記録媒体加速ローラ対は、記録紙圧接部に突入するときに、記録紙の搬送速度を加速するようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、２次転写突入時に記録媒体を加速することで、回転負荷を低減できるようになっているが、記録媒体を加速するために記録媒体搬送用のレジストローラを用いているために、記録媒体の加速力が不足してしまい、回転負荷を十分に低減することができないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術においては、レジストローラの他に記録媒体加速ローラ対を備えることにより特許文献１の問題を補っているが、記録媒体を所定の速度よりも速い速度に加速することで回転負荷を低減させているため、記録媒体の通常速度での駆動と切り替える必要があり、従って、各ローラを接離するための装置が必要になるという問題や、記録媒体の厚さに応じた加速データを予め設定して保持しておかなければならないという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、記録媒体をレジストローラで通常速度で駆動しつつ、記録媒体に推進力を加え、かつ、必要な記録媒体の厚さに応じた推進力を自動的に与えることにより、記録媒体が転写手段の圧接部に突入する際に発生する像担持体の回転負荷を抑制して像担持体の速度変動を抑え、画像劣化を防止することができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置は、トナー画像を担持する像担持体と、前記像担持体が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する転写手段と、前記記録媒体を前記転写手段に搬送する記録媒体搬送手段と、前記記録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、前記像担持体にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力補助手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、記録媒体が転写手段の圧接部に突入する際に発生する像担持体の回転負荷を抑制して像担持体の速度変動を抑え、画像劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の中間転写ユニットの駆動制御を説明する図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の制御装置による中間転写ベルトの駆動制御系を説明する図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置のモータ角速度検出用エンコーダからのエンコーダ出力と基準クロックＣＬＫとを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置のモータ角速度を検出するためにマイクロプロセッサが実行する割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の中間転写ユニットの駆動制御系において、中間転写ベルトに加わるトルク変動を外乱として同定するための２慣性系の解析モデル、およびその結果に基づき記録媒体へ補助推進力を与えることを説明する説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の記録媒体推進力付加制御量設定部の制御ブロック図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の記録媒体推進力制御ローラのトルクの算出工程を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る駆動制御のためのプログラムの実行に使用可能なコンピュータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、一実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図であり、画像形成装置は例えば複写機として構成されている。
【００１４】
図１に示すように、画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の色ごとに潜像担持体としての感光体を個別に備えたタンデム型の画像形成部５０を備えている。
【００１５】
図中には、各色に対応する部材にはその符号にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの色分け符号を添え字してあるが、各色の部材は互いに実質的には同一構成であるため、文中では色分け符号を省略する。
【００１６】
感光体１は、帯電装置２により、表面が一様な電位となるように帯電され、露光部にて、形成する画像情報に基づき画像部／非画像部とを分けて、書き込み露光３が行われることで、表面に静電潜像が形成される。
【００１７】
感光体１の表面の静電潜像の画像部には、現像装置４による現像処理によってトナーが付着し、トナー像（画像）が形成される。トナー像はその後、１次転写部で、１次転写ローラ５に印加したバイアスの作用により、像担持体としての中間転写ベルト６に転写される。
【００１８】
各感光体１は、中間転写ベルト６の表面移動経路上に、中間転写ベルト６に接して並んでおり、各感光体１上に形成されたトナー像は、各１次転写部で、順番に位置を合わせるようにして、中間転写ベルト６に転写される。
【００１９】
中間転写ベルト６は駆動ローラ７を含む複数のローラに張架され駆動されている。駆動ローラ７は後述する駆動源である駆動モータにより回転駆動されている。
【００２０】
中間転写ベルト６上に形成されたフルカラーのトナー像は、２次転写部で搬送経路１８を図１に示す矢印の方向に搬送される記録媒体（転写紙）上に転写される。記録媒体は、画像形成装置の給紙部より搬送されてきて、レジストローラ対８にて先端位置を調整されて、２次転写部へ送られる。
【００２１】
２次転写部では、中間転写ベルト６の外側に配置された２次転写ローラ１０と、ベルトの内側の２次転写対向ローラ９とで転写ニップが形成され、その転写ニップ内に電界を形成して記録媒体にトナー像を転写する。
【００２２】
２次転写ローラ１０の軸は、加圧バネ１４の加圧力によって、２次転写ローラ１０が２次転写対向ローラ９に対して加圧される方向に付勢されている。２次転写ローラ１０は、中間転写ベルト６の方向に加圧され、中間転写ベルト６または記録媒体に接触しながら回転する。トナー像が転写された記録媒体は、定着装置１１を通過し、加熱、加圧により、トナー像が記録媒体上に定着される。
【００２３】
このような画像形成工程においては、感光体１、中間転写ベルト６が一定の速度で駆動されていることが重要である。感光体１に速度変動があると、画像が伸び縮みするために、速度変動が微小であっても一定の画像濃度であるべき部分に濃淡が生じる。
【００２４】
また、感光体１の回転速度が一定に維持されていても、中間転写ベルト６の速度に変動がある場合には、１次転写部分で、感光体１との間で速度差が生じることから、同様に、画像の伸び縮み、濃淡が生じてしまう。
【００２５】
特に、２次転写部の転写ニップに記録媒体の先端が侵入するときの衝撃により中間転写ベルト６に瞬間的な負荷が生じ、中間転写ベルト６に速度変動が生じると、画質が大きく劣化する。
【００２６】
以下、２次転写部の転写ニップに記録媒体の先端が侵入するときの衝撃による画質劣化を抑制する方法について説明する。
【００２７】
図２は、本実施の形態における中間転写ユニットの駆動制御に関わる構成を示す説明図である。ここでは、中間転写ユニットとは、中間転写ベルト駆動系と、記録媒体搬送系のことを言う。
【００２８】
本実施の形態では、駆動ローラ７および従動ローラ９、２０１、２０２に掛け渡されている無端状のベルトからなる像担持体である中間転写ベルト６を等速駆動するように、駆動源であるＤＣモータ２０３および記録媒体推進力制御手段としての補助モータ２０９を制御する。
【００２９】
なお、図２に示しているように、駆動ローラ７、従動ローラ９、２０１は同一の径で構成されている。ＤＣモータ２０３の回転トルク（駆動力）は、２つの歯車２０４、２０５からなる歯車減速機構から駆動ローラ７の回転軸２０６に伝達され、これにより駆動ローラ７が回転駆動して中間転写ベルト６が表面移動する。
【００３０】
ＤＣモータ２０３に対するフィードバック制御（モータ定速制御）は、ＤＣモータ２０３の出力軸に配置されたモータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力に基づき、駆動制御手段としての制御装置２００にて行われる。
【００３１】
また、中間転写ベルト６を支持する従動ローラ２０１の回転軸には、図示しないカップリングを介した従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８が取り付けられている。
【００３２】
記録媒体の搬送のために、レジストローラ対８が設けられており、図示しない駆動系により駆動されている。レジストローラ対８と２次転写ローラ１０の間には、記録媒体推進力制御ローラ２１０およびその対向ローラ２１１が配置されており、記録媒体推進力制御ローラ２１０には、図示しない剛性の高いジョイントで、制動手段としての補助モータ２０９が取り付けられている。
【００３３】
この補助モータ２０９は、記録媒体推進力制御ローラ２１０に与える駆動力の大きさが制御装置２００により制御できるものであり、例えば電流コントローラを用いて駆動電流を制御することにより、記録媒体に対して、加速方向の駆動トルクと減速方向の負荷トルクを付加できるＤＣモータを利用することができる。
【００３４】
なお、補助モータ２０９としては、中間転写ベルト６に対して駆動力（駆動トルク）を付与するものであって、その駆動力の大きさを制御装置２００により多段階で制御できるものであれば、どのようなものであってもよい。
【００３５】
さらに配置する位置も、レジストローラ対８と２次転写ローラ１０の間である必要はなく、記録媒体が２次転写ローラに当たる際に、記録媒体部に当たる位置であれば、レジストローラ対８の手前（上流側）であっても構わない。
【００３６】
図３は、本実施の形態における制御装置２００による中間転写ベルト６の駆動制御系を説明するためのハードウェアブロック図である。
【００３７】
本実施の形態における中間転写ユニットの駆動制御系は、レジストローラ対８の駆動を含め３つのフィードバック制御系に大別できる。レジストローラ対８の駆動は、特別な制御は不要のため、ＤＣモータもしくは、パルスモータを用いた通常の速度制御である。そこで、ここでの説明は省略する。
【００３８】
第２のフィードバック制御系は、モータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力信号に基づいて中間転写ベルト６の駆動源であるＤＣモータ２０３の角速度（以下「モータ角速度」という。）をフィードバック制御するモータ定速制御系である。
【００３９】
第３のフィードバック制御系は、推定用パラメータであるＤＣモータ２０３の駆動電流（駆動入力値）と、推定用パラメータであるモータ角速度と、推定用パラメータである中間転写ベルト６の従動ローラ角速度（以下「従動ローラ角速度」という。）と、後述する解析モデルとから、トルク変動量推定手段としての後述する外乱推定器により、中間転写ベルト６に加わるトルク変動量を推定し、その推定結果に基づいて補助モータ２０９をトルク制御するトルク制御系である。
【００４０】
本実施の形態における中間転写ユニットの駆動制御系は、マイクロコンピュータ２１、バス２２、モータ駆動用インターフェイス装置２４、ＤＣモータ２０３を駆動させるモータ駆動装置２５、検知手段としてのモータ駆動電流検出装置３０１、検知手段としてのモータ角速度検出用エンコーダ２０７、検知手段としての従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８、これらの検出用インターフェイス装置３０２、３０３、３０４、記録媒体推進力制御用補助モータ駆動インターフェイス装置３０５、補助モータ２０９を駆動させる補助モータ駆動装置３０６、補助モータ駆動電流検出装置３０７、補助モータ駆動電流検出用インターフェイス装置３０８などから構成されている。
【００４１】
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等で構成されている。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。
【００４２】
ＤＣモータ２０３の出力軸に取り付けられたモータ角速度検出用エンコーダ２０７は、制御装置２００のモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３に接続されている。このモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３は、モータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力を処理してデジタル値に変換するものである。
【００４３】
詳しくは、モータ角速度検出用エンコーダ２０７から出力されるパルス数を計数するカウンタを備え、このパルス数に対応するモータ角速度を示すデジタル値を、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送る。
【００４４】
モータ駆動用インターフェイス装置２４は、マイクロコンピュータ２１によるＤＣモータ駆動制御入力演算結果を示すデジタル値に基づいて、モータ駆動装置２５を構成するパワー半導体（例えばトランジスタ）を動作させるパルス状の駆動信号（駆動電圧）を生成する。
【００４５】
ＤＣモータ２０３は、パルス状の駆動電圧が印加されることで、これに応じた角速度で駆動する。ＤＣモータ２０３に流れる駆動電流は、例えば電流プローブ等で構成されるモータ駆動電流検出装置３０１により検出される。
【００４６】
検出された電流値は、Ａ／Ｄ変換装置等で構成されているモータ駆動電流検出用インターフェイス装置３０２を介してマイクロコンピュータ２１に取り込まれる。
【００４７】
従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８は、上述したように、中間転写ベルト６を支持する従動ローラ２０１の回転軸に取り付けられており、制御装置２００の従動ローラ角速度検出用インターフェイス装置３０４に接続されている。
【００４８】
この従動ローラ角速度検出用インターフェイス装置３０４は、上述したモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３と同様の構成であり、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８の出力を処理してデジタル値に変換するものである。
【００４９】
詳しくは、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８から出力されるパルス数を計数するカウンタを備え、このパルス数に対応する従動ローラ２０１の角速度を示すデジタル値を、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送る。
【００５０】
補助モータ駆動用インターフェイス装置３０５は、マイクロコンピュータ２１による駆動トルク変動量の推定結果を目標電流値に換算し、この換算結果と、補助モータ駆動電流検出装置３０７により検出される駆動電流値を用いたマイクロコンピュータ２１による補正制御量演算結果（後述）すなわち電流制御系のデジタル値とに基づいて、補助モータ駆動装置３０６を構成するパワー半導体（例えばトランジスタ）を動作させるパルス状の駆動信号（駆動電圧）を生成する。
【００５１】
補助モータ２０９は、パルス状の駆動電圧が印加されることで、これに応じた角速度で駆動するが、制御されているのはあくまでもトルクである。補助モータ２０９に流れる駆動電流は、電流プローブ等からなる補助モータ駆動電流検出装置３０７により検出される。
【００５２】
検出された駆動電流値は、検出された電流値は、Ａ／Ｄ変換装置等で構成されている補助モータ駆動電流検出用インターフェイス装置３０８を介してマイクロコンピュータ２１に取り込まれる。
【００５３】
本実施の形態において、マイクロコンピュータ２１は、中間転写ベルト６の駆動制御系の解析モデルとして、駆動伝達系に最大の影響を与えるバネ特性を付与する特定駆動伝達部材としての２つの歯車２０４、２０５からなる歯車減速機構を境にＤＣモータ２０３の側と中間転写ベルト６の側とをそれぞれ１つの慣性系とし、ＤＣモータ２０３の側の慣性系を示すモータ部と中間転写ベルト６の側の慣性系を示す転写ユニット部とを、２つの歯車２０４、２０５からなる歯車減速機構を含むねじりばね部で連結した２慣性系の解析モデルを用いて、中間転写ベルト６に生じる駆動負荷トルクの変動量をリアルタイムで（厳密には単位サンプリング時間分だけ遅れて）算出する。
【００５４】
詳しくは、この解析モデルに基づき、マイクロコンピュータ２１は、後述の外乱推定器として機能して、モータ駆動電流検出装置３０１で検出されるＤＣモータ２０３の駆動電流、モータ角速度検出用エンコーダ２０７で検出されるモータ角速度、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８で検出される従動ローラ角速度から、中間転写ベルト６に生じているトルク変動をリアルタイムで推定する。
【００５５】
そして、この推定結果を基に、その推定に係るトルク変動プロファイルをキャンセルする補助モータ２０９の制御量を決定し、その制御量を補助モータ駆動用インターフェイス装置３０５を介して補助モータ駆動装置３０６に与える。
【００５６】
これにより、補助モータ２０９がその制御量に従った駆動力（駆動トルク）を記録媒体に加える。その結果、記録媒体が２次転写部の転写ニップに進入する時の衝撃が中間転写ベルト６に加わっても、トルク変動を補正する推進力を記録媒体を介して与えられるので中間転写ベルト６のベルト速度は変動せずに一定速度を保つことができる。
【００５７】
この際、記録媒体への補助モータ２０９による推進力付与と、レジストローラ対８による等速度駆動は同時に行うことが可能なので、両者の駆動を切り替える必要はない。
【００５８】
ここで、角速度を検出する方法、すなわち、モータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力を処理するモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３と、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８の出力を処理する従動ローラ角速度検出用インターフェイス装置３０４の処理方法について説明する。
【００５９】
これらの検出用インターフェイス装置３０３、３０４の機能は互いに同じなので、以下、モータ角速度検出用インターフェイス装置３０３を例に挙げて説明する。
【００６０】
図４は、モータ角速度検出用エンコーダ２０７からのエンコーダ出力と基準クロックＣＬＫとを示す説明図である。
【００６１】
図５は、モータ角速度を検出するためにマイクロプロセッサ２１ａが実行する割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【００６２】
モータ角速度検出用インターフェイス装置３０３は、その出力がマイクロプロセッサ２１ａの割り込みに接続されており、また、基準クロックＣＬＫをカウントするタイマーを備えている。
【００６３】
図４において、エンコーダ出力パルスのエッジＥ１が到達する直前の状態から説明する。モータ角速度検出用インターフェイス装置３０３に設けられるカウンタ（例えば１６進カウンタ）は、エンコーダ出力パルスを基準クロックＣＬＫをもとに、与えられたカウント値（例えば０ＦＦＦＦＨ）からデクリメントカウント処理を実行する。
【００６４】
エッジＥ１がマイクロプロセッサ２１ａの割り込みへ到達すると、図５に示す割り込みルーチンが実行される。割り込みルーチンが開始されると、カウンタのデクリメントカウント値が、モータ角速度検出用インターフェイス装置３０３の内蔵レジスタにラッチされる（ステップＳ１）。
【００６５】
次に、ラッチされたデクリメントカウント値を、図３に示したランダムアクセスメモリ２１ｃへ格納する（ステップＳ２）。そして、Ｔｎのパルス周期をカウントするためのカウント初期値（０ＦＦＦＦＨ）を与え、再度デクリメントカウントを開始し（ステップＳ３）、割り込みの処理を終了する。そして、次のエッジＥ２を検出したら、再びステップＳ１〜ステップＳ３の処理を繰り返す。
【００６６】
パルスＴｎにおける速度Ｖ（ｉ）は、次に示す数式１から求められる。
【数１】
【００６７】
ここで、「Ｔｃｌｋ」は基準クロックＣＬＫの周期であり、「Ｎｅ」は単位角度当たりのエンコーダ分割数である。また、「ｎ」、は基準クロックＣＬＫのカウント数であり、本実施の形態では、（０ＦＦＦＦＨ）−（デクリメントカウント数）に相当する。「ｋ」は、速度への単位換算定数である。
【００６８】
図６は、本実施の形態における中間転写ユニットの駆動制御系において、記録媒体の２次転写部突入時の中間転写ベルト６に加わるトルク変動を外乱として同定するための２慣性系の解析モデルおよび、その結果をもとに、記録媒体へ補助推進力を与えることを説明するための説明図である。
【００６９】
上述したとおり、本実施の形態における中間転写ベルト６の駆動制御系は、モータ部と転写ユニット部とからなる２つの慣性系の間の軸部にジョイント部を想定した２慣性系モデルとして考えることができる。
【００７０】
特に、本実施の形態において転写ユニット部を１つの慣性系として考えられる理由は、中間転写ベルト６の剛性が高く（弾性が低く）、かつ、中間転写ベルト６に加えるテンションが強いことから、中間転写ベルト６の表面移動とこれを支持する各支持ローラ７、９、２０１、２０２の回転はすべりのない剛体と考えてよいためである。
【００７１】
また、ジョイント部の軸回りのねじりばね特性および粘性特性を１次共振要素として考慮する。また、中間転写ベルト６の駆動ローラ７の回転軸回りの粘性係数およびＤＣモータ２０３の出力軸回りの粘性係数をそれぞれの慣性系での減衰特性として考慮する。
【００７２】
そして、このジョイント部は、実際に物理的に存在しない仮想的な一体軸のようなものを想定し、慣性のない、つまり、慣性モーメントを有さないものとして取り扱う。
【００７３】
次に、図７に示す解析モデルにおける各パラメータを決定する方法の一例について説明する。
【００７４】
まず、中間転写ベルト６の駆動制御系を設計するにあたって、図２で示すような中間転写ベルト６の駆動機構の試作機を作成し、実験において、その駆動制御系がフィードバック制御する対象となる入力をＤＣモータ２０３に入力される駆動電流とし、出力を中間転写ベルト６の駆動ローラ７の角速度までとする制御要素の周波数応答を測定する。
【００７５】
次に、この入出力モデルの伝達関数を特定する。図６に示す解析モデルのパラメータのうち、モータ部の粘性係数Ｄｍ、モータ部の定常負荷Ｘｍ、転写ユニット部の粘性係数Ｄｒ、転写ユニット部の定常負荷Ｘｒ以外は、設計値から容易に算出可能である。
【００７６】
したがって、前記４つのパラメータの算出方法の一例についてのみ以下説明する。
【００７７】
モータ部の粘性係数Ｄｍおよびモータ部の定常負荷Ｘｍを算出する場合、まず、試作機などにおいて、モータ部単体で以下の実験を行う。
【００７８】
一定電流でモータを駆動させた際のＤＣモータ２０３の駆動電流とモータ角速度を電流計およびタコジェネレータ等で実際に計測し、ＤＣモータ２０３の駆動電流およびモータ角速度の時系列データを得る。
【００７９】
モータ角速度の時系列データから、モータ部の機械的時定数を用いてモータ部の粘性係数Ｄｍを算出し、回転運動の運動方程式よりモータ部の定常負荷Ｘｍを算出する。
【００８０】
つまり、モータ部に関しては、ギヤの慣性をもモータ軸に含めて考えて１つの慣性系（慣性モーメントは１つ）とみなし、モータ部の粘性係数Ｄｍを１次遅れ要素と考えると、入力を駆動電流、出力をモータ角速度としたときの伝達関数Ｇｍ（ｓ）および時定数Ｔａは、それぞれ、下記の数式２および数式３に示すとおりである。
【００８１】
ただし、下記の式において、「Ｋ」は１次遅れ系の比例定数であり、「ｓ」はラプラス演算子であり、「Ｊｍ」はモータ部の慣性モーメントである。
【数２】
【数３】
【００８２】
ＤＣモータ２０３の回転を開始して時間Ｔａを経過した時のモータ角速度は、その定常値（モータ回転開始から時間が十分に経った時のモータ角速度）の約６３．２％に達することから逆算して、上述したモータ角速度の時系列データよりモータ部の機械的時定数Ｔａを求め、既知のモータ部の慣性モーメントＪｍを代入して、モータ部の粘性係数Ｄｍを算出する。
【００８３】
そして、モータ部に関する回転運動の運動方程式より、モータ角速度の時系列データの最終値部分（定常値）のモータ角速度ωｍを用いて慣性項を除くと、下記の数式４が得られ、この式からモータ部の粘性係数Ｄｍを求めることができる。
【００８４】
ただし、下記の数式４において、「Ｋｅ」はＤＣモータ２０３のトルク定数であり、「ｊ」はＤＣモータの駆動電流である。
【数４】
【００８５】
次に、転写ユニット部の粘性係数Ｄｒおよび転写ユニット部の定常負荷Ｘｒを算出する場合は、例えば図３に示したような中間転写ユニット全体を用い、以下の実験を行う。
【００８６】
転写ユニット部の粘性係数Ｄｒおよび転写ユニット部の定常負荷Ｘｒを算出する場合、一定電流でモータを駆動させた際のＤＣモータ２０３の駆動電流とモータ角速度並びに駆動ローラ７の角速度を、それぞれ電流計、タコジェネレータ、エンコーダ等で実際に計測し、駆動ローラ７の角速度の時系列データを得る。
【００８７】
そして、モータ部の場合と同様、機械的時定数を用いて転写ユニット部の粘性係数Ｄｒを算出し、回転運動の運動方程式より転写ユニット部の定常負荷Ｘｒを算出する。
【００８８】
つまり、モータ部と転写ユニット部で２慣性系とみなし、モータ部の粘性係数Ｄｍおよび転写ユニット部の粘性係数Ｄｒを各慣性系での１次遅れ要素と考えると、入力をＤＣモータの駆動電流、出力を駆動ローラ７の角速度としたときの伝達関数Ｇｒ（ｓ）および時定数（モータ部＋転写ユニット部の機械的時定数）Ｔｂは、それぞれ、下記の数式５および数式６に示すとおりである。
【００８９】
ただし、下記の式において、「Ｊｒ」は転写ユニット部の慣性モーメントであり、ｎは減速比である。
【数５】
【数６】
【００９０】
上述したモータ部の時定数Ｔａの場合と同様に、駆動ローラ７の角速度の時系列データより時定数Ｔｂを求め、既知の慣性モーメントＪｍ、Ｊｒと既に算出済みのモータ部の粘性係数Ｄｍを用いて、転写ユニット部の粘性係数Ｄｒを算出する。
【００９１】
そして、モータ部の場合と同様、転写ユニット部に関する回転運動の運動方程式より、駆動ローラ７の角速度の時系列データの最終値部分（定常値）の駆動ローラ７の角速度ωｒを用いて慣性項を除くと、下記の数式７が得られ、この式から転写ユニット部の定常負荷Ｘｒを求めることができる。
【数７】
【００９２】
実験においてＤＣモータ２０３に入力される駆動電流から駆動ローラ７の角速度もしくは角変位までの伝達関数を求める。ＤＣモータ２０３が決定されれば、モータ部のトルク定数Ｋｅが求まるので、ＤＣモータ２０３のトルク定数ＫｅをＤＣモータ２０３に入力した駆動電流値に乗じることにより、ＤＣモータ２０３のトルクから駆動ローラ７の角速度もしくは角変位までの伝達関数が簡単に求められる。
【００９３】
次に、図６に示す解析モデルにおけるジョイント部のねじりばね定数の算出について説明する。
【００９４】
ジョイント部のねじりばね定数Ｋｓは、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを無視した状態で求める。２慣性系の場合、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを無視すれば、１次共振周波数Ｆは、次の数式８で求められる。
【数８】
【００９５】
この数式８の左辺をジョイント部のねじりばね定数Ｋｓに変換すると、次の数式９が得られる。
【数９】
【００９６】
したがって、実験により１次共振周波数Ｆを求め、この数式９に既知のモータ部の慣性モーメントＪｍおよび転写ユニット部の慣性モーメントＪｒを代入することで、ジョイント部のねじりばね定数Ｋｓを算出することができる。
【００９７】
なお、１次共振周波数Ｆは、周波数応答実測結果のゲイン線図のピーク値のうち最も低い周波数として求められる。
【００９８】
このようにして、ねじりばね定数Ｋｓが得られたら、次に、実測した１次共振の減衰特性と解析モデルによる１次共振の減衰特性とが略一致するように、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを決定する。１次共振の減衰特性とジョイント部の粘性係数Ｄｓは１対１に対応している。
【００９９】
よって、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを変えることで、１次共振の減衰特性も変わるため、ジョイント部の粘性係数Ｄｓの値を変えてシミュレーションを行い、１次共振周波数付近の周波数について周波数応答実測結果と比較することで、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを決定することができる。
【０１００】
また、図６に示す解析モデルのモータ制御部について説明する。
【０１０１】
図６において、モータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力パルス信号を処理するモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３から出力されるモータ角速度ωｍ（ｉ−１）は、演算部（減算器）６０１に与えられる。
【０１０２】
この演算部６０１は、制御目標値（以下「目標モータ角速度」という。）ＲｅＦ（ｉ）と、ＤＣモータ２０３のモータ角速度ωｍ（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６０２に入力される。
【０１０３】
制御コントローラ部６０２は、例えばＰ制御系で構成される。演算部６０１で算出されたｅ（ｉ）は、比例定数Ｋｐが乗じられてＤＣモータ２０３の駆動電圧ｕ（ｉ）が決定される。
【０１０４】
更に、この駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいてモータ駆動用インターフェイス装置２４およびモータ駆動装置２５によりパルス状の駆動信号が生成され、この駆動信号によりＤＣモータ２０３が駆動される。
【０１０５】
なお、ここでは、制御コントローラ部６０２の一例としてＰ制御系を用いているが、これに限定されるものではない。また、上記演算のすべては、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。
【０１０６】
次に、図６に示す解析モデルの記録媒体推進力付加制御量設定部６００について説明する。
【０１０７】
本実施の形態において、ＤＣモータ２０３の駆動電流Ｉｍ（ｉ−１）、モータ角速度ωｍ（ｉ−１）、および、中間転写ベルト６の従動ローラ角速度ωｒ（ｉ−１）は、これらのパラメータから中間転写ベルト６を意味する中間転写ユニットを一つの慣性とみなした慣性体に生じるトルク変動である外乱τｒを推定し、その推定値から外乱τｒをキャンセルするための補助モータ２０９の記録媒体推進力（トルク）付加制御量を設定するための記録媒体推進力付加制御量設定部６００に与えられる。
【０１０８】
この記録媒体推進力付加制御量設定部６００の出力Ｐｂ（ｉ−１）は、図３に示す補助モータ駆動用インターフェイス装置３０５を介して補助モータ駆動装置３０６に入力される。ここでいう外乱τｒが、記録媒体の２次転写ニップ進入時に生じる中間転写ベルト６のトルク変動に相当する。
【０１０９】
補助モータ２０９により、記録媒体に加えられた推進力は、記録媒体を介して、中間転写ベルト６に加えられることになる。したがって、この外乱τｒと補助モータ駆動装置３０６に入力される記録媒体推進力付加制御量設定部６００の出力Ｐｂ（ｉ−１）により与えられる推進力が一致していれば、補助モータ２０９が付与する記録媒体への付加推進力により、転写ユニット部内で外乱τｒが相殺され、この外乱τｒが他の部分に影響を与えることはない。
【０１１０】
すなわち、本解析モデルにおいて外乱τｒは無視できるものとなり、記録媒体の２次転写ニップ進入時に生じる中間転写ベルト６のトルク変動が生じないことになる。これについては、図８を参照して詳細を説明する。
【０１１１】
図７は、記録媒体推進力付加制御量設定部６００の制御ブロック図である。
【０１１２】
この記録媒体推進力付加制御量設定部６００は、図６に示した２慣性系の解析モデルを基にした外乱推定器７０１と、調整部７０２とから構成されている。図７において、「Ｔ」は、外乱推定器７０１を安定動作させるためのローパスフィルタの時定数であり、外乱推定器７０１は、２慣性モデルの逆システムに適当なローパスフィルタを加えた形で構成している。
【０１１３】
次に、調整部７０２について説明する。Ｃ１(ブロック７０３)は調整係数であり、中間転写の従動ローラ２０１にかかる外乱トルクτｒ'を記録媒体推進力制御ローラ２１０のトルクに換算するためのものである。
【０１１４】
具体的には、図８を参照して、外乱トルクを図８ではＴｒ１、従動ローラ２０１の半径をｒ１、記録媒体の推進力をＦ、記録媒体推進力制御ローラ２１０の半径をｒ２、記録媒体推進力制御ローラ２１０に加えるトルクをＴｒ２とすると、それらの関係は、幾何学的に図８に示したようになる。そこで、調整係数は、ｒ２／ｒ１となる。
【０１１５】
ブロック７０３の出力は、ブロック７０６に入力される。このブロック７０６は補助モータ２０９のトルク定数の逆数を与えるものであり、これにより外乱推定器７０１の出力τｒ'に補正係数をかけた結果を駆動電流値に変換する。
【０１１６】
ブロック７０６の出力は、ブロック７０７に入力される。補助モータ２０９により付与する駆動力の制御は、推定した駆動負荷トルク変動量のプロファイルとは正負反対で行うため、このブロックは−１の値を持つ。このブロック７０７の出力が補助モータ用の電流制御系７０８の目標電流になる。
【０１１７】
補助モータ２０９用の電流制御系７０８に含まれるブロック７０９は、補助モータ２０９のインピーダンス部分である。ブロック７１０は、補助モータ２０９用の電流制御系のフィードバックゲインである。
【０１１８】
ここでは、この系を安定させるために、フィードバックゲインの分子にモータインピーダンスの逆数を与え、ブロック７１０とブロック７０９とで、１次のローパスフィルタを構成する値に設定している。
【０１１９】
ブロック７０９の出力が補助モータ２０９の駆動電流であり、補助モータ駆動電流検出装置３０７および補助モータ駆動電流検出用インターフェイス装置３０８で計測され、フィードバックに用いられる。
【０１２０】
なお、記録媒体推進力付加制御量設定部６００における演算処理は、すべて、上述した制御コントローラ部６０２と同様に、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。
【０１２１】
本実施の形態は、中間転写ベルト６の速度を従動ローラ２０１の角速度として計測したが、これ以外にも、中間転写ベルト６の速度を直接計測しても同様であり、また、中間転写ベルト６だけでなく、中間転写ドラムを用いた画像形成装置に適用しても、全く同様の効果が得られることは明らかである。
【０１２２】
なお、上記本発明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９は、上記本発明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。
【０１２３】
パーソナルコンピュータ５１１に着脱可能なプログラム記録媒体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。
【０１２４】
パーソナルコンピュータ５１１は、このプログラム記録媒体５１２に格納されているプログラムを実行することにより、上記各実施の形態における駆動制御を実行することができる。
【０１２５】
プログラム記録媒体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、上記プログラムは、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。
【０１２６】
また、上記実施の形態で示したように上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、上記転写装置や画像形成装置など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。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、トナー画像を担持する中間転写ベルト６と、中間転写ベルト６が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する２次転写ローラ１０と、記録媒体を２次転写ローラ１０に搬送するレジストローラ対８と、レジストローラ対８によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、中間転写ベルト６にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力制御ローラ２１０と、を備えたことを特徴とする。
【０１２８】
この構成により、記録媒体が２次転写ローラ１０の圧接部に突入する際に発生する中間転写ベルト６の回転負荷を抑制して中間転写ベルト６の速度変動を抑え、画像劣化を防止することができる。
【０１２９】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、補正すべき中間転写ベルト６にかかる外乱トルクを推定するトルク変動推定手段を備え、このトルク変動推定手段は、中間転写ベルト６を駆動するＤＣモータ２０３の駆動電流と、ＤＣモータ２０３の駆動角速度と、中間転写ベルト６の表面移動の位置、速度または角速度とを、推定用パラメータとして検知するモータ角速度検出用エンコーダ２０７、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８、モータ駆動電流検出装置３０１、補助モータ駆動電流検出装置３０７と、ＤＣモータ２０３から中間転写ベルト６への駆動伝達経路上に設けられる複数の駆動伝達部材の中で、駆動伝達経路の駆動伝達系に最も弱いバネ特性を付与する歯車２０４、２０５を境にＤＣモータ２０３側と中間転写ベルト６側とをそれぞれ駆動モータ側慣性系と中間転写ベルト側慣性系とし、かつ、駆動モータ側慣性系と中間転写ベルト側慣性系とを歯車２０４、２０５を含むねじりばね部で連結した２慣性系の解析モデルを用いて、中間転写ベルト６の負荷トルクの変動量を推定するマイクロコンピュータ２１と、を有することを特徴とする。
【０１３０】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、記録媒体推進力制御ローラ２１０が、２次転写ローラ１０とレジストローラ対８との間で、記録媒体の推進力を補助することを特徴とする。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 感光体
６ 中間転写ベルト（像担持体）
７ 駆動ローラ
８ レジストローラ対（記録媒体搬送手段）
９ ２次転写対向ローラ（転写手段）
１０ ２次転写ローラ（転写手段）
２１ マイクロコンピュータ（外乱推定器）
２４ モータ駆動用インターフェイス装置
２５ モータ駆動装置
２００ 制御装置
２０１ 従動ローラ
２０３ ＤＣモータ（駆動モータ）
２０４、２０５ 歯車（特定駆動伝達部材）
２０７ モータ角速度検出用エンコーダ（検知手段）
２０８ 従動ローラ角速度検出用エンコーダ（検知手段）
２０９ 補助モータ
２１０ 記録媒体推進力制御ローラ（記録媒体推進力補助手段）
２１１ 対向ローラ
３０１ モータ駆動電流検出装置（検知手段）
３０２ モータ駆動電流検出用インターフェイス装置
３０３ モータ角速度検出用インターフェイス装置
３０４ 従動ローラ角速度検出用インターフェイス装置
３０５ 補助モータ駆動用インターフェイス装置
３０６ 補助モータ駆動装置
３０７ 補助モータ駆動電流検出装置（検知手段）
３０８ 補助モータ駆動電流検出用インターフェイス装置
５１１ パーソナルコンピュータ
５１２ プログラム記録媒体
６００ 記録媒体推進力付加制御量設定部
６０１ 演算部
６０２ 制御コントローラ部
７０１ 外乱推定器
７０２ 調整部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３２】
【特許文献１】特許第４７２３９８４号公報
【特許文献２】特開２００８−０９６６４０号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上の可視像を記録媒体上に転写する転写手段を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像形成装置においては、記録媒体が転写手段の圧接部に突入する際に、衝撃的に、像担持体である中間転写ベルトに回転負荷が加わり、結果的に像担持体の速度変動となることから、画像劣化が生じていた。
【０００３】
この画像劣化を抑えるために、記録媒体が転写手段の圧接部に突入する際に記録媒体を加速して回転負荷を低減することで、像担持体の速度変動を抑制するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載のものは、記録媒体をこの記録媒体先端が圧接部に到達するまでは所定の加速度で搬送させ、記録媒体の先端が圧接部に到達するタイミングで加速度をゼロにして記録媒体の速度を等速にする速度制御手段を有している。
【０００５】
また、特許文献２に記載のものは、トナー画像を担持する像担持体と、像担持体に圧接させた圧接部においてトナー画像を記録紙に転写する転写ローラと、記録紙を搬送する搬送ローラ対と、圧接部と搬送ローラ対との間に設けられ、搬送ローラ対によって搬送された記録紙の搬送速度を加速する記録媒体加速ローラ対と、を備え、記録媒体加速ローラ対は、記録紙圧接部に突入するときに、記録紙の搬送速度を加速するようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、２次転写突入時に記録媒体を加速することで、回転負荷を低減できるようになっているが、記録媒体を加速するために記録媒体搬送用のレジストローラを用いているために、記録媒体の加速力が不足してしまい、回転負荷を十分に低減することができないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術においては、レジストローラの他に記録媒体加速ローラ対を備えることにより特許文献１の問題を補っているが、記録媒体を所定の速度よりも速い速度に加速することで回転負荷を低減させているため、記録媒体の通常速度での駆動と切り替える必要があり、従って、各ローラを接離するための装置が必要になるという問題や、記録媒体の厚さに応じた加速データを予め設定して保持しておかなければならないという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、記録媒体をレジストローラで通常速度で駆動しつつ、記録媒体に推進力を加え、かつ、必要な記録媒体の厚さに応じた推進力を自動的に与えることにより、記録媒体が転写手段の圧接部に突入する際に発生する像担持体の回転負荷を抑制して像担持体の速度変動を抑え、画像劣化を防止することができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置は、トナー画像を担持する像担持体と、前記像担持体が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する転写手段と、前記記録媒体を前記転写手段に搬送する記録媒体搬送手段と、前記記録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、前記像担持体にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力補助手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、記録媒体が転写手段の圧接部に突入する際に発生する像担持体の回転負荷を抑制して像担持体の速度変動を抑え、画像劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の中間転写ユニットの駆動制御を説明する図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の制御装置による中間転写ベルトの駆動制御系を説明する図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置のモータ角速度検出用エンコーダからのエンコーダ出力と基準クロックＣＬＫとを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置のモータ角速度を検出するためにマイクロプロセッサが実行する割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の中間転写ユニットの駆動制御系において、中間転写ベルトに加わるトルク変動を外乱として同定するための２慣性系の解析モデル、およびその結果に基づき記録媒体へ補助推進力を与えることを説明する説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の記録媒体推進力付加制御量設定部の制御ブロック図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の記録媒体推進力制御ローラのトルクの算出工程を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る駆動制御のためのプログラムの実行に使用可能なコンピュータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、一実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図であり、画像形成装置は例えば複写機として構成されている。
【００１４】
図１に示すように、画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｋ）の色ごとに潜像担持体としての感光体を個別に備えたタンデム型の画像形成部５０を備えている。
【００１５】
図中には、各色に対応する部材にはその符号にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの色分け符号を添え字してあるが、各色の部材は互いに実質的には同一構成であるため、文中では色分け符号を省略する。
【００１６】
感光体１は、帯電装置２により、表面が一様な電位となるように帯電され、露光部にて、形成する画像情報に基づき画像部／非画像部とを分けて、書き込み露光３が行われることで、表面に静電潜像が形成される。
【００１７】
感光体１の表面の静電潜像の画像部には、現像装置４による現像処理によってトナーが付着し、トナー像（画像）が形成される。トナー像はその後、１次転写部で、１次転写ローラ５に印加したバイアスの作用により、像担持体としての中間転写ベルト６に転写される。
【００１８】
各感光体１は、中間転写ベルト６の表面移動経路上に、中間転写ベルト６に接して並んでおり、各感光体１上に形成されたトナー像は、各１次転写部で、順番に位置を合わせるようにして、中間転写ベルト６に転写される。
【００１９】
中間転写ベルト６は駆動ローラ７を含む複数のローラに張架され駆動されている。駆動ローラ７は後述する駆動源である駆動モータにより回転駆動されている。
【００２０】
中間転写ベルト６上に形成されたフルカラーのトナー像は、２次転写部で搬送経路１８を図１に示す矢印の方向に搬送される記録媒体（転写紙）上に転写される。記録媒体は、画像形成装置の給紙部より搬送されてきて、レジストローラ対８にて先端位置を調整されて、２次転写部へ送られる。
【００２１】
２次転写部では、中間転写ベルト６の外側に配置された２次転写ローラ１０と、ベルトの内側の２次転写対向ローラ９とで転写ニップが形成され、その転写ニップ内に電界を形成して記録媒体にトナー像を転写する。
【００２２】
２次転写ローラ１０の軸は、加圧バネ１４の加圧力によって、２次転写ローラ１０が２次転写対向ローラ９に対して加圧される方向に付勢されている。２次転写ローラ１０は、中間転写ベルト６の方向に加圧され、中間転写ベルト６または記録媒体に接触しながら回転する。トナー像が転写された記録媒体は、定着装置１１を通過し、加熱、加圧により、トナー像が記録媒体上に定着される。
【００２３】
このような画像形成工程においては、感光体１、中間転写ベルト６が一定の速度で駆動されていることが重要である。感光体１に速度変動があると、画像が伸び縮みするために、速度変動が微小であっても一定の画像濃度であるべき部分に濃淡が生じる。
【００２４】
また、感光体１の回転速度が一定に維持されていても、中間転写ベルト６の速度に変動がある場合には、１次転写部分で、感光体１との間で速度差が生じることから、同様に、画像の伸び縮み、濃淡が生じてしまう。
【００２５】
特に、２次転写部の転写ニップに記録媒体の先端が侵入するときの衝撃により中間転写ベルト６に瞬間的な負荷が生じ、中間転写ベルト６に速度変動が生じると、画質が大きく劣化する。
【００２６】
以下、２次転写部の転写ニップに記録媒体の先端が侵入するときの衝撃による画質劣化を抑制する方法について説明する。
【００２７】
図２は、本実施の形態における中間転写ユニットの駆動制御に関わる構成を示す説明図である。ここでは、中間転写ユニットとは、中間転写ベルト駆動系と、記録媒体搬送系のことを言う。
【００２８】
本実施の形態では、駆動ローラ７および従動ローラ９、２０１、２０２に掛け渡されている無端状のベルトからなる像担持体である中間転写ベルト６を等速駆動するように、駆動源であるＤＣモータ２０３および記録媒体推進力制御手段としての補助モータ２０９を制御する。
【００２９】
なお、図２に示しているように、駆動ローラ７、従動ローラ９、２０１は同一の径で構成されている。ＤＣモータ２０３の回転トルク（駆動力）は、２つの歯車２０４、２０５からなる歯車減速機構から駆動ローラ７の回転軸２０６に伝達され、これにより駆動ローラ７が回転駆動して中間転写ベルト６が表面移動する。
【００３０】
ＤＣモータ２０３に対するフィードバック制御（モータ定速制御）は、ＤＣモータ２０３の出力軸に配置されたモータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力に基づき、駆動制御手段としての制御装置２００にて行われる。
【００３１】
また、中間転写ベルト６を支持する従動ローラ２０１の回転軸には、図示しないカップリングを介した従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８が取り付けられている。
【００３２】
記録媒体の搬送のために、レジストローラ対８が設けられており、図示しない駆動系により駆動されている。レジストローラ対８と２次転写ローラ１０の間には、記録媒体推進力制御ローラ２１０およびその対向ローラ２１１が配置されており、記録媒体推進力制御ローラ２１０には、図示しない剛性の高いジョイントで、制動手段としての補助モータ２０９が取り付けられている。
【００３３】
この補助モータ２０９は、記録媒体推進力制御ローラ２１０に与える駆動力の大きさが制御装置２００により制御できるものであり、例えば電流コントローラを用いて駆動電流を制御することにより、記録媒体に対して、加速方向の駆動トルクと減速方向の負荷トルクを付加できるＤＣモータを利用することができる。
【００３４】
なお、補助モータ２０９としては、中間転写ベルト６に対して駆動力（駆動トルク）を付与するものであって、その駆動力の大きさを制御装置２００により多段階で制御できるものであれば、どのようなものであってもよい。
【００３５】
さらに配置する位置も、レジストローラ対８と２次転写ローラ１０の間である必要はなく、記録媒体が２次転写ローラに当たる際に、記録媒体部に当たる位置であれば、レジストローラ対８の手前（上流側）であっても構わない。
【００３６】
図３は、本実施の形態における制御装置２００による中間転写ベルト６の駆動制御系を説明するためのハードウェアブロック図である。
【００３７】
本実施の形態における中間転写ユニットの駆動制御系は、レジストローラ対８の駆動を含め３つのフィードバック制御系に大別できる。レジストローラ対８の駆動は、特別な制御は不要のため、ＤＣモータもしくは、パルスモータを用いた通常の速度制御である。そこで、ここでの説明は省略する。
【００３８】
第２のフィードバック制御系は、モータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力信号に基づいて中間転写ベルト６の駆動源であるＤＣモータ２０３の角速度（以下「モータ角速度」という。）をフィードバック制御するモータ定速制御系である。
【００３９】
第３のフィードバック制御系は、推定用パラメータであるＤＣモータ２０３の駆動電流（駆動入力値）と、推定用パラメータであるモータ角速度と、推定用パラメータである中間転写ベルト６の従動ローラ角速度（以下「従動ローラ角速度」という。）と、後述する解析モデルとから、トルク変動量推定手段としての後述する外乱推定器により、中間転写ベルト６に加わるトルク変動量を推定し、その推定結果に基づいて補助モータ２０９をトルク制御するトルク制御系である。
【００４０】
本実施の形態における中間転写ユニットの駆動制御系は、マイクロコンピュータ２１、バス２２、モータ駆動用インターフェイス装置２４、ＤＣモータ２０３を駆動させるモータ駆動装置２５、検知手段としてのモータ駆動電流検出装置３０１、検知手段としてのモータ角速度検出用エンコーダ２０７、検知手段としての従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８、これらの検出用インターフェイス装置３０２、３０３、３０４、記録媒体推進力制御用補助モータ駆動インターフェイス装置３０５、補助モータ２０９を駆動させる補助モータ駆動装置３０６、補助モータ駆動電流検出装置３０７、補助モータ駆動電流検出用インターフェイス装置３０８などから構成されている。
【００４１】
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等で構成されている。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。
【００４２】
ＤＣモータ２０３の出力軸に取り付けられたモータ角速度検出用エンコーダ２０７は、制御装置２００のモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３に接続されている。このモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３は、モータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力を処理してデジタル値に変換するものである。
【００４３】
詳しくは、モータ角速度検出用エンコーダ２０７から出力されるパルス数を計数するカウンタを備え、このパルス数に対応するモータ角速度を示すデジタル値を、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送る。
【００４４】
モータ駆動用インターフェイス装置２４は、マイクロコンピュータ２１によるＤＣモータ駆動制御入力演算結果を示すデジタル値に基づいて、モータ駆動装置２５を構成するパワー半導体（例えばトランジスタ）を動作させるパルス状の駆動信号（駆動電圧）を生成する。
【００４５】
ＤＣモータ２０３は、パルス状の駆動電圧が印加されることで、これに応じた角速度で駆動する。ＤＣモータ２０３に流れる駆動電流は、例えば電流プローブ等で構成されるモータ駆動電流検出装置３０１により検出される。
【００４６】
検出された電流値は、Ａ／Ｄ変換装置等で構成されているモータ駆動電流検出用インターフェイス装置３０２を介してマイクロコンピュータ２１に取り込まれる。
【００４７】
従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８は、上述したように、中間転写ベルト６を支持する従動ローラ２０１の回転軸に取り付けられており、制御装置２００の従動ローラ角速度検出用インターフェイス装置３０４に接続されている。
【００４８】
この従動ローラ角速度検出用インターフェイス装置３０４は、上述したモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３と同様の構成であり、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８の出力を処理してデジタル値に変換するものである。
【００４９】
詳しくは、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８から出力されるパルス数を計数するカウンタを備え、このパルス数に対応する従動ローラ２０１の角速度を示すデジタル値を、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送る。
【００５０】
補助モータ駆動用インターフェイス装置３０５は、マイクロコンピュータ２１による駆動トルク変動量の推定結果を目標電流値に換算し、この換算結果と、補助モータ駆動電流検出装置３０７により検出される駆動電流値を用いたマイクロコンピュータ２１による補正制御量演算結果（後述）すなわち電流制御系のデジタル値とに基づいて、補助モータ駆動装置３０６を構成するパワー半導体（例えばトランジスタ）を動作させるパルス状の駆動信号（駆動電圧）を生成する。
【００５１】
補助モータ２０９は、パルス状の駆動電圧が印加されることで、これに応じた角速度で駆動するが、制御されているのはあくまでもトルクである。補助モータ２０９に流れる駆動電流は、電流プローブ等からなる補助モータ駆動電流検出装置３０７により検出される。
【００５２】
検出された駆動電流値は、検出された電流値は、Ａ／Ｄ変換装置等で構成されている補助モータ駆動電流検出用インターフェイス装置３０８を介してマイクロコンピュータ２１に取り込まれる。
【００５３】
本実施の形態において、マイクロコンピュータ２１は、中間転写ベルト６の駆動制御系の解析モデルとして、駆動伝達系に最大の影響を与えるバネ特性を付与する特定駆動伝達部材としての２つの歯車２０４、２０５からなる歯車減速機構を境にＤＣモータ２０３の側と中間転写ベルト６の側とをそれぞれ１つの慣性系とし、ＤＣモータ２０３の側の慣性系を示すモータ部と中間転写ベルト６の側の慣性系を示す転写ユニット部とを、２つの歯車２０４、２０５からなる歯車減速機構を含むねじりばね部で連結した２慣性系の解析モデルを用いて、中間転写ベルト６に生じる駆動負荷トルクの変動量をリアルタイムで（厳密には単位サンプリング時間分だけ遅れて）算出する。
【００５４】
詳しくは、この解析モデルに基づき、マイクロコンピュータ２１は、後述の外乱推定器として機能して、モータ駆動電流検出装置３０１で検出されるＤＣモータ２０３の駆動電流、モータ角速度検出用エンコーダ２０７で検出されるモータ角速度、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８で検出される従動ローラ角速度から、中間転写ベルト６に生じているトルク変動をリアルタイムで推定する。
【００５５】
そして、この推定結果を基に、その推定に係るトルク変動プロファイルをキャンセルする補助モータ２０９の制御量を決定し、その制御量を補助モータ駆動用インターフェイス装置３０５を介して補助モータ駆動装置３０６に与える。
【００５６】
これにより、補助モータ２０９がその制御量に従った駆動力（駆動トルク）を記録媒体に加える。その結果、記録媒体が２次転写部の転写ニップに進入する時の衝撃が中間転写ベルト６に加わっても、トルク変動を補正する推進力を記録媒体を介して与えられるので中間転写ベルト６のベルト速度は変動せずに一定速度を保つことができる。
【００５７】
この際、記録媒体への補助モータ２０９による推進力付与と、レジストローラ対８による等速度駆動は同時に行うことが可能なので、両者の駆動を切り替える必要はない。
【００５８】
ここで、角速度を検出する方法、すなわち、モータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力を処理するモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３と、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８の出力を処理する従動ローラ角速度検出用インターフェイス装置３０４の処理方法について説明する。
【００５９】
これらの検出用インターフェイス装置３０３、３０４の機能は互いに同じなので、以下、モータ角速度検出用インターフェイス装置３０３を例に挙げて説明する。
【００６０】
図４は、モータ角速度検出用エンコーダ２０７からのエンコーダ出力と基準クロックＣＬＫとを示す説明図である。
【００６１】
図５は、モータ角速度を検出するためにマイクロプロセッサ２１ａが実行する割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【００６２】
モータ角速度検出用インターフェイス装置３０３は、その出力がマイクロプロセッサ２１ａの割り込みに接続されており、また、基準クロックＣＬＫをカウントするタイマーを備えている。
【００６３】
図４において、エンコーダ出力パルスのエッジＥ１が到達する直前の状態から説明する。モータ角速度検出用インターフェイス装置３０３に設けられるカウンタ（例えば１６進カウンタ）は、エンコーダ出力パルスを基準クロックＣＬＫをもとに、与えられたカウント値（例えば０ＦＦＦＦＨ）からデクリメントカウント処理を実行する。
【００６４】
エッジＥ１がマイクロプロセッサ２１ａの割り込みへ到達すると、図５に示す割り込みルーチンが実行される。割り込みルーチンが開始されると、カウンタのデクリメントカウント値が、モータ角速度検出用インターフェイス装置３０３の内蔵レジスタにラッチされる（ステップＳ１）。
【００６５】
次に、ラッチされたデクリメントカウント値を、図３に示したランダムアクセスメモリ２１ｃへ格納する（ステップＳ２）。そして、Ｔｎのパルス周期をカウントするためのカウント初期値（０ＦＦＦＦＨ）を与え、再度デクリメントカウントを開始し（ステップＳ３）、割り込みの処理を終了する。そして、次のエッジＥ２を検出したら、再びステップＳ１〜ステップＳ３の処理を繰り返す。
【００６６】
パルスＴｎにおける速度Ｖ（ｉ）は、次に示す数式１から求められる。
【数１】
【００６７】
ここで、「Ｔｃｌｋ」は基準クロックＣＬＫの周期であり、「Ｎｅ」は単位角度当たりのエンコーダ分割数である。また、「ｎ」、は基準クロックＣＬＫのカウント数であり、本実施の形態では、（０ＦＦＦＦＨ）−（デクリメントカウント数）に相当する。「ｋ」は、速度への単位換算定数である。
【００６８】
図６は、本実施の形態における中間転写ユニットの駆動制御系において、記録媒体の２次転写部突入時の中間転写ベルト６に加わるトルク変動を外乱として同定するための２慣性系の解析モデルおよび、その結果をもとに、記録媒体へ補助推進力を与えることを説明するための説明図である。
【００６９】
上述したとおり、本実施の形態における中間転写ベルト６の駆動制御系は、モータ部と転写ユニット部とからなる２つの慣性系の間の軸部にジョイント部を想定した２慣性系モデルとして考えることができる。
【００７０】
特に、本実施の形態において転写ユニット部を１つの慣性系として考えられる理由は、中間転写ベルト６の剛性が高く（弾性が低く）、かつ、中間転写ベルト６に加えるテンションが強いことから、中間転写ベルト６の表面移動とこれを支持する各支持ローラ７、９、２０１、２０２の回転はすべりのない剛体と考えてよいためである。
【００７１】
また、ジョイント部の軸回りのねじりばね特性および粘性特性を１次共振要素として考慮する。また、中間転写ベルト６の駆動ローラ７の回転軸回りの粘性係数およびＤＣモータ２０３の出力軸回りの粘性係数をそれぞれの慣性系での減衰特性として考慮する。
【００７２】
そして、このジョイント部は、実際に物理的に存在しない仮想的な一体軸のようなものを想定し、慣性のない、つまり、慣性モーメントを有さないものとして取り扱う。
【００７３】
次に、図７に示す解析モデルにおける各パラメータを決定する方法の一例について説明する。
【００７４】
まず、中間転写ベルト６の駆動制御系を設計するにあたって、図２で示すような中間転写ベルト６の駆動機構の試作機を作成し、実験において、その駆動制御系がフィードバック制御する対象となる入力をＤＣモータ２０３に入力される駆動電流とし、出力を中間転写ベルト６の駆動ローラ７の角速度までとする制御要素の周波数応答を測定する。
【００７５】
次に、この入出力モデルの伝達関数を特定する。図６に示す解析モデルのパラメータのうち、モータ部の粘性係数Ｄｍ、モータ部の定常負荷Ｘｍ、転写ユニット部の粘性係数Ｄｒ、転写ユニット部の定常負荷Ｘｒ以外は、設計値から容易に算出可能である。
【００７６】
したがって、前記４つのパラメータの算出方法の一例についてのみ以下説明する。
【００７７】
モータ部の粘性係数Ｄｍおよびモータ部の定常負荷Ｘｍを算出する場合、まず、試作機などにおいて、モータ部単体で以下の実験を行う。
【００７８】
一定電流でモータを駆動させた際のＤＣモータ２０３の駆動電流とモータ角速度を電流計およびタコジェネレータ等で実際に計測し、ＤＣモータ２０３の駆動電流およびモータ角速度の時系列データを得る。
【００７９】
モータ角速度の時系列データから、モータ部の機械的時定数を用いてモータ部の粘性係数Ｄｍを算出し、回転運動の運動方程式よりモータ部の定常負荷Ｘｍを算出する。
【００８０】
つまり、モータ部に関しては、ギヤの慣性をもモータ軸に含めて考えて１つの慣性系（慣性モーメントは１つ）とみなし、モータ部の粘性係数Ｄｍを１次遅れ要素と考えると、入力を駆動電流、出力をモータ角速度としたときの伝達関数Ｇｍ（ｓ）および時定数Ｔａは、それぞれ、下記の数式２および数式３に示すとおりである。
【００８１】
ただし、下記の式において、「Ｋ」は１次遅れ系の比例定数であり、「ｓ」はラプラス演算子であり、「Ｊｍ」はモータ部の慣性モーメントである。
【数２】
【数３】
【００８２】
ＤＣモータ２０３の回転を開始して時間Ｔａを経過した時のモータ角速度は、その定常値（モータ回転開始から時間が十分に経った時のモータ角速度）の約６３．２％に達することから逆算して、上述したモータ角速度の時系列データよりモータ部の機械的時定数Ｔａを求め、既知のモータ部の慣性モーメントＪｍを代入して、モータ部の粘性係数Ｄｍを算出する。
【００８３】
そして、モータ部に関する回転運動の運動方程式より、モータ角速度の時系列データの最終値部分（定常値）のモータ角速度ωｍを用いて慣性項を除くと、下記の数式４が得られ、この式からモータ部の粘性係数Ｄｍを求めることができる。
【００８４】
ただし、下記の数式４において、「Ｋｅ」はＤＣモータ２０３のトルク定数であり、「ｊ」はＤＣモータの駆動電流である。
【数４】
【００８５】
次に、転写ユニット部の粘性係数Ｄｒおよび転写ユニット部の定常負荷Ｘｒを算出する場合は、例えば図３に示したような中間転写ユニット全体を用い、以下の実験を行う。
【００８６】
転写ユニット部の粘性係数Ｄｒおよび転写ユニット部の定常負荷Ｘｒを算出する場合、一定電流でモータを駆動させた際のＤＣモータ２０３の駆動電流とモータ角速度並びに駆動ローラ７の角速度を、それぞれ電流計、タコジェネレータ、エンコーダ等で実際に計測し、駆動ローラ７の角速度の時系列データを得る。
【００８７】
そして、モータ部の場合と同様、機械的時定数を用いて転写ユニット部の粘性係数Ｄｒを算出し、回転運動の運動方程式より転写ユニット部の定常負荷Ｘｒを算出する。
【００８８】
つまり、モータ部と転写ユニット部で２慣性系とみなし、モータ部の粘性係数Ｄｍおよび転写ユニット部の粘性係数Ｄｒを各慣性系での１次遅れ要素と考えると、入力をＤＣモータの駆動電流、出力を駆動ローラ７の角速度としたときの伝達関数Ｇｒ（ｓ）および時定数（モータ部＋転写ユニット部の機械的時定数）Ｔｂは、それぞれ、下記の数式５および数式６に示すとおりである。
【００８９】
ただし、下記の式において、「Ｊｒ」は転写ユニット部の慣性モーメントであり、ｎは減速比である。
【数５】
【数６】
【００９０】
上述したモータ部の時定数Ｔａの場合と同様に、駆動ローラ７の角速度の時系列データより時定数Ｔｂを求め、既知の慣性モーメントＪｍ、Ｊｒと既に算出済みのモータ部の粘性係数Ｄｍを用いて、転写ユニット部の粘性係数Ｄｒを算出する。
【００９１】
そして、モータ部の場合と同様、転写ユニット部に関する回転運動の運動方程式より、駆動ローラ７の角速度の時系列データの最終値部分（定常値）の駆動ローラ７の角速度ωｒを用いて慣性項を除くと、下記の数式７が得られ、この式から転写ユニット部の定常負荷Ｘｒを求めることができる。
【数７】
【００９２】
実験においてＤＣモータ２０３に入力される駆動電流から駆動ローラ７の角速度もしくは角変位までの伝達関数を求める。ＤＣモータ２０３が決定されれば、モータ部のトルク定数Ｋｅが求まるので、ＤＣモータ２０３のトルク定数ＫｅをＤＣモータ２０３に入力した駆動電流値に乗じることにより、ＤＣモータ２０３のトルクから駆動ローラ７の角速度もしくは角変位までの伝達関数が簡単に求められる。
【００９３】
次に、図６に示す解析モデルにおけるジョイント部のねじりばね定数の算出について説明する。
【００９４】
ジョイント部のねじりばね定数Ｋｓは、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを無視した状態で求める。２慣性系の場合、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを無視すれば、１次共振周波数Ｆは、次の数式８で求められる。
【数８】
【００９５】
この数式８の左辺をジョイント部のねじりばね定数Ｋｓに変換すると、次の数式９が得られる。
【数９】
【００９６】
したがって、実験により１次共振周波数Ｆを求め、この数式９に既知のモータ部の慣性モーメントＪｍおよび転写ユニット部の慣性モーメントＪｒを代入することで、ジョイント部のねじりばね定数Ｋｓを算出することができる。
【００９７】
なお、１次共振周波数Ｆは、周波数応答実測結果のゲイン線図のピーク値のうち最も低い周波数として求められる。
【００９８】
このようにして、ねじりばね定数Ｋｓが得られたら、次に、実測した１次共振の減衰特性と解析モデルによる１次共振の減衰特性とが略一致するように、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを決定する。１次共振の減衰特性とジョイント部の粘性係数Ｄｓは１対１に対応している。
【００９９】
よって、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを変えることで、１次共振の減衰特性も変わるため、ジョイント部の粘性係数Ｄｓの値を変えてシミュレーションを行い、１次共振周波数付近の周波数について周波数応答実測結果と比較することで、ジョイント部の粘性係数Ｄｓを決定することができる。
【０１００】
また、図６に示す解析モデルのモータ制御部について説明する。
【０１０１】
図６において、モータ角速度検出用エンコーダ２０７の出力パルス信号を処理するモータ角速度検出用インターフェイス装置３０３から出力されるモータ角速度ωｍ（ｉ−１）は、演算部（減算器）６０１に与えられる。
【０１０２】
この演算部６０１は、制御目標値（以下「目標モータ角速度」という。）ＲｅＦ（ｉ）と、ＤＣモータ２０３のモータ角速度ωｍ（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６０２に入力される。
【０１０３】
制御コントローラ部６０２は、例えばＰ制御系で構成される。演算部６０１で算出されたｅ（ｉ）は、比例定数Ｋｐが乗じられてＤＣモータ２０３の駆動電圧ｕ（ｉ）が決定される。
【０１０４】
更に、この駆動電圧ｕ（ｉ）に基づいてモータ駆動用インターフェイス装置２４およびモータ駆動装置２５によりパルス状の駆動信号が生成され、この駆動信号によりＤＣモータ２０３が駆動される。
【０１０５】
なお、ここでは、制御コントローラ部６０２の一例としてＰ制御系を用いているが、これに限定されるものではない。また、上記演算のすべては、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。
【０１０６】
次に、図６に示す解析モデルの記録媒体推進力付加制御量設定部６００について説明する。
【０１０７】
本実施の形態において、ＤＣモータ２０３の駆動電流Ｉｍ（ｉ−１）、モータ角速度ωｍ（ｉ−１）、および、中間転写ベルト６の従動ローラ角速度ωｒ（ｉ−１）は、これらのパラメータから中間転写ベルト６を意味する中間転写ユニットを一つの慣性とみなした慣性体に生じるトルク変動である外乱τｒを推定し、その推定値から外乱τｒをキャンセルするための補助モータ２０９の記録媒体推進力（トルク）付加制御量を設定するための記録媒体推進力付加制御量設定部６００に与えられる。
【０１０８】
この記録媒体推進力付加制御量設定部６００の出力Ｐｂ（ｉ−１）は、図３に示す補助モータ駆動用インターフェイス装置３０５を介して補助モータ駆動装置３０６に入力される。ここでいう外乱τｒが、記録媒体の２次転写ニップ進入時に生じる中間転写ベルト６のトルク変動に相当する。
【０１０９】
補助モータ２０９により、記録媒体に加えられた推進力は、記録媒体を介して、中間転写ベルト６に加えられることになる。したがって、この外乱τｒと補助モータ駆動装置３０６に入力される記録媒体推進力付加制御量設定部６００の出力Ｐｂ（ｉ−１）により与えられる推進力が一致していれば、補助モータ２０９が付与する記録媒体への付加推進力により、転写ユニット部内で外乱τｒが相殺され、この外乱τｒが他の部分に影響を与えることはない。
【０１１０】
すなわち、本解析モデルにおいて外乱τｒは無視できるものとなり、記録媒体の２次転写ニップ進入時に生じる中間転写ベルト６のトルク変動が生じないことになる。これについては、図８を参照して詳細を説明する。
【０１１１】
図７は、記録媒体推進力付加制御量設定部６００の制御ブロック図である。
【０１１２】
この記録媒体推進力付加制御量設定部６００は、図６に示した２慣性系の解析モデルを基にした外乱推定器７０１と、調整部７０２とから構成されている。図７において、「Ｔ」は、外乱推定器７０１を安定動作させるためのローパスフィルタの時定数であり、外乱推定器７０１は、２慣性モデルの逆システムに適当なローパスフィルタを加えた形で構成している。
【０１１３】
次に、調整部７０２について説明する。Ｃ１(ブロック７０３)は調整係数であり、中間転写の従動ローラ２０１にかかる外乱トルクτｒ'を記録媒体推進力制御ローラ２１０のトルクに換算するためのものである。
【０１１４】
具体的には、図８を参照して、外乱トルクを図８ではＴｒ１、従動ローラ２０１の半径をｒ１、記録媒体の推進力をＦ、記録媒体推進力制御ローラ２１０の半径をｒ２、記録媒体推進力制御ローラ２１０に加えるトルクをＴｒ２とすると、それらの関係は、幾何学的に図８に示したようになる。そこで、調整係数は、ｒ２／ｒ１となる。
【０１１５】
ブロック７０３の出力は、ブロック７０６に入力される。このブロック７０６は補助モータ２０９のトルク定数の逆数を与えるものであり、これにより外乱推定器７０１の出力τｒ'に補正係数をかけた結果を駆動電流値に変換する。
【０１１６】
ブロック７０６の出力は、ブロック７０７に入力される。補助モータ２０９により付与する駆動力の制御は、推定した駆動負荷トルク変動量のプロファイルとは正負反対で行うため、このブロックは−１の値を持つ。このブロック７０７の出力が補助モータ用の電流制御系７０８の目標電流になる。
【０１１７】
補助モータ２０９用の電流制御系７０８に含まれるブロック７０９は、補助モータ２０９のインピーダンス部分である。ブロック７１０は、補助モータ２０９用の電流制御系のフィードバックゲインである。
【０１１８】
ここでは、この系を安定させるために、フィードバックゲインの分子にモータインピーダンスの逆数を与え、ブロック７１０とブロック７０９とで、１次のローパスフィルタを構成する値に設定している。
【０１１９】
ブロック７０９の出力が補助モータ２０９の駆動電流であり、補助モータ駆動電流検出装置３０７および補助モータ駆動電流検出用インターフェイス装置３０８で計測され、フィードバックに用いられる。
【０１２０】
なお、記録媒体推進力付加制御量設定部６００における演算処理は、すべて、上述した制御コントローラ部６０２と同様に、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。
【０１２１】
本実施の形態は、中間転写ベルト６の速度を従動ローラ２０１の角速度として計測したが、これ以外にも、中間転写ベルト６の速度を直接計測しても同様であり、また、中間転写ベルト６だけでなく、中間転写ドラムを用いた画像形成装置に適用しても、全く同様の効果が得られることは明らかである。
【０１２２】
なお、上記本発明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９は、上記本発明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。
【０１２３】
パーソナルコンピュータ５１１に着脱可能なプログラム記録媒体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。
【０１２４】
パーソナルコンピュータ５１１は、このプログラム記録媒体５１２に格納されているプログラムを実行することにより、上記各実施の形態における駆動制御を実行することができる。
【０１２５】
プログラム記録媒体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、上記プログラムは、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。
【０１２６】
また、上記実施の形態で示したように上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、上記転写装置や画像形成装置など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。
【０１２７】
以上のように、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、トナー画像を担持する中間転写ベルト６と、中間転写ベルト６が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する２次転写ローラ１０と、記録媒体を２次転写ローラ１０に搬送するレジストローラ対８と、レジストローラ対８によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、中間転写ベルト６にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力制御ローラ２１０と、を備えたことを特徴とする。
【０１２８】
この構成により、記録媒体が２次転写ローラ１０の圧接部に突入する際に発生する中間転写ベルト６の回転負荷を抑制して中間転写ベルト６の速度変動を抑え、画像劣化を防止することができる。
【０１２９】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、補正すべき中間転写ベルト６にかかる外乱トルクを推定するトルク変動推定手段を備え、このトルク変動推定手段は、中間転写ベルト６を駆動するＤＣモータ２０３の駆動電流と、ＤＣモータ２０３の駆動角速度と、中間転写ベルト６の表面移動の位置、速度または角速度とを、推定用パラメータとして検知するモータ角速度検出用エンコーダ２０７、従動ローラ角速度検出用エンコーダ２０８、モータ駆動電流検出装置３０１、補助モータ駆動電流検出装置３０７と、ＤＣモータ２０３から中間転写ベルト６への駆動伝達経路上に設けられる複数の駆動伝達部材の中で、駆動伝達経路の駆動伝達系に最も弱いバネ特性を付与する歯車２０４、２０５を境にＤＣモータ２０３側と中間転写ベルト６側とをそれぞれ駆動モータ側慣性系と中間転写ベルト側慣性系とし、かつ、駆動モータ側慣性系と中間転写ベルト側慣性系とを歯車２０４、２０５を含むねじりばね部で連結した２慣性系の解析モデルを用いて、中間転写ベルト６の負荷トルクの変動量を推定するマイクロコンピュータ２１と、を有することを特徴とする。
【０１３０】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、記録媒体推進力制御ローラ２１０が、２次転写ローラ１０とレジストローラ対８との間で、記録媒体の推進力を補助することを特徴とする。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 感光体
６ 中間転写ベルト（像担持体）
７ 駆動ローラ
８ レジストローラ対（記録媒体搬送手段）
９ ２次転写対向ローラ（転写手段）
１０ ２次転写ローラ（転写手段）
２１ マイクロコンピュータ（外乱推定器）
２４ モータ駆動用インターフェイス装置
２５ モータ駆動装置
２００ 制御装置
２０１ 従動ローラ
２０３ ＤＣモータ（駆動モータ）
２０４、２０５ 歯車（特定駆動伝達部材）
２０７ モータ角速度検出用エンコーダ（検知手段）
２０８ 従動ローラ角速度検出用エンコーダ（検知手段）
２０９ 補助モータ
２１０ 記録媒体推進力制御ローラ（記録媒体推進力補助手段）
２１１ 対向ローラ
３０１ モータ駆動電流検出装置（検知手段）
３０２ モータ駆動電流検出用インターフェイス装置
３０３ モータ角速度検出用インターフェイス装置
３０４ 従動ローラ角速度検出用インターフェイス装置
３０５ 補助モータ駆動用インターフェイス装置
３０６ 補助モータ駆動装置
３０７ 補助モータ駆動電流検出装置（検知手段）
３０８ 補助モータ駆動電流検出用インターフェイス装置
５１１ パーソナルコンピュータ
５１２ プログラム記録媒体
６００ 記録媒体推進力付加制御量設定部
６０１ 演算部
６０２ 制御コントローラ部
７０１ 外乱推定器
７０２ 調整部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３２】
【特許文献１】特許第４７２３９８４号公報
【特許文献２】特開２００８−０９６６４０号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー画像を担持する像担持体と、
前記像担持体が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する転写手段と、
前記記録媒体を前記転写手段に搬送する記録媒体搬送手段と、
前記記録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、前記像担持体にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力補助手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記記録媒体推進力補助手段は、補正すべき前記像担持体にかかる外乱トルクを推定するトルク変動推定手段を備え、
前記トルク変動推定手段は、
前記像担持体を駆動する駆動モータの駆動電流と、前記駆動モータの駆動角速度と、前記像担持体の表面移動の位置、速度または角速度とを、推定用パラメータとして検知する検知手段と、
前記駆動モータから前記像担持体への駆動伝達経路上に設けられる複数の駆動伝達部材の中で、前記駆動伝達経路の駆動伝達系に最も弱いばね特性を付与する特定駆動伝達部材を境に前記駆動モータ側と前記像担持体側とをそれぞれ駆動モータ側慣性系と像担持体側慣性系とし、かつ、前記駆動モータ側慣性系と前記像担持体側慣性系とを前記特定駆動伝達部材を含むねじりばね部で連結した２慣性系の解析モデルを用いて、前記像担持体の負荷トルクの変動量を推定する外乱推定器と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記記録媒体推進力補助手段は、前記転写手段と前記記録媒体搬送手段との間で、記録媒体の推進力を補助することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
トナー画像を担持する像担持体と、
前記像担持体が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する転写手段と、
前記記録媒体を前記転写手段に搬送する記録媒体搬送手段と、
前記記録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、前記像担持体にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力補助手段と、を備えた画像形成装置の記録媒体推進力補助方法であって、
前記像担持体の負荷トルクの変動量を推定するための推定用パラメータを検知する検知ステップと、
前記検知した推定用パラメータを所定のサンプリング間隔で連続的にサンプリングするサンプリングステップと、
前記サンプリングした推定用パラメータに基づいて前記負荷トルクの変動量を推定する推定ステップと、
前記推定した負荷トルクの変動量を打ち消すように、前記記録媒体に推進力を付与する付与ステップと、を有することを特徴とする記録媒体推進力補助方法。
【請求項５】
トナー画像を担持する像担持体と、
前記像担持体が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する転写手段と、
前記記録媒体を前記転写手段に搬送する記録媒体搬送手段と、
前記記録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、前記像担持体にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力補助手段と、を備えた画像形成装置の前記記録媒体推進力補助手段をコンピュータで機能させるプログラムであって、
前記像担持体の負荷トルクの変動量を推定するための推定用パラメータを検知する検知ステップと、
前記検知した推定用パラメータを所定のサンプリング間隔で連続的にサンプリングするサンプリングステップと、
前記サンプリングした推定用パラメータに基づいて前記負荷トルクの変動量を推定する推定ステップと、
前記推定した負荷トルクの変動量を打ち消すように、前記記録媒体に推進力を付与する付与ステップと、を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを格納したことを特徴とするプログラム記録媒体。
【請求項１】
トナー画像を担持する像担持体と、
前記像担持体が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する転写手段と、
前記記録媒体を前記転写手段に搬送する記録媒体搬送手段と、
前記記録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、前記像担持体にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力補助手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記記録媒体推進力補助手段は、補正すべき前記像担持体にかかる外乱トルクを推定するトルク変動推定手段を備え、
前記トルク変動推定手段は、
前記像担持体を駆動する駆動モータの駆動電流と、前記駆動モータの駆動角速度と、前記像担持体の表面移動の位置、速度または角速度とを、推定用パラメータとして検知する検知手段と、
前記駆動モータから前記像担持体への駆動伝達経路上に設けられる複数の駆動伝達部材の中で、前記駆動伝達経路の駆動伝達系に最も弱いばね特性を付与する特定駆動伝達部材を境に前記駆動モータ側と前記像担持体側とをそれぞれ駆動モータ側慣性系と像担持体側慣性系とし、かつ、前記駆動モータ側慣性系と前記像担持体側慣性系とを前記特定駆動伝達部材を含むねじりばね部で連結した２慣性系の解析モデルを用いて、前記像担持体の負荷トルクの変動量を推定する外乱推定器と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記記録媒体推進力補助手段は、前記転写手段と前記記録媒体搬送手段との間で、記録媒体の推進力を補助することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
トナー画像を担持する像担持体と、
前記像担持体が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する転写手段と、
前記記録媒体を前記転写手段に搬送する記録媒体搬送手段と、
前記記録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、前記像担持体にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力補助手段と、を備えた画像形成装置の記録媒体推進力補助方法であって、
前記像担持体の負荷トルクの変動量を推定するための推定用パラメータを検知する検知ステップと、
前記検知した推定用パラメータを所定のサンプリング間隔で連続的にサンプリングするサンプリングステップと、
前記サンプリングした推定用パラメータに基づいて前記負荷トルクの変動量を推定する推定ステップと、
前記推定した負荷トルクの変動量を打ち消すように、前記記録媒体に推進力を付与する付与ステップと、を有することを特徴とする記録媒体推進力補助方法。
【請求項５】
トナー画像を担持する像担持体と、
前記像担持体が担持するトナー画像を記録媒体に圧接して転写する転写手段と、
前記記録媒体を前記転写手段に搬送する記録媒体搬送手段と、
前記記録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体の推進力を補助するとともに、前記像担持体にかかる外乱トルクを補正する力を発生する記録媒体推進力補助手段と、を備えた画像形成装置の前記記録媒体推進力補助手段をコンピュータで機能させるプログラムであって、
前記像担持体の負荷トルクの変動量を推定するための推定用パラメータを検知する検知ステップと、
前記検知した推定用パラメータを所定のサンプリング間隔で連続的にサンプリングするサンプリングステップと、
前記サンプリングした推定用パラメータに基づいて前記負荷トルクの変動量を推定する推定ステップと、
前記推定した負荷トルクの変動量を打ち消すように、前記記録媒体に推進力を付与する付与ステップと、を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラムを格納したことを特徴とするプログラム記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０９０３３（Ｐ２０１３−１０９０３３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１７９５（Ｐ２０１１−２５１７９５）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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