画像形成装置
【課題】装置個々の部品の固有振動のバラツキに影響を受けることなく、画像の濃度ムラを効果的に低減することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体である回転体１０１に駆動力を伝達するモータ１０３と、モータ１０３に対して回転体１０１の回転数に応じた駆動パルスをモータドライバ回路１０４を介して出力するとともに、画像の濃度ムラを発生させる要因となる周波数として設定される前記駆動パルスの対象周波数に対して、所定の変調周期及び所定の変調範囲で周波数拡散制御を行う制御手段１０５と、を備える。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体である回転体１０１に駆動力を伝達するモータ１０３と、モータ１０３に対して回転体１０１の回転数に応じた駆動パルスをモータドライバ回路１０４を介して出力するとともに、画像の濃度ムラを発生させる要因となる周波数として設定される前記駆動パルスの対象周波数に対して、所定の変調周期及び所定の変調範囲で周波数拡散制御を行う制御手段１０５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の画像形成装置としては、例えば、図１２及び図１３に示すものがある。
【０００３】
この画像形成装置は、図１２に示すように、Ｙ（黄）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色毎の画像を形成する４組の画像形成部１３００を備える。
【０００４】
各画像形成部１３００には、感光ドラム１３０１、現像器１３０６、クリーナ１３０７、帯電器１３０８、一次転写ローラ１３０９、レーザ光学系１３１０が配置される。
【０００５】
画像形成動作は、図１３に示すシステムコントローラ１３２０によって制御され、画像読取部１３２１や画像処理部１３２２からカラー画像データが各画像形成部１３００に供給される。
【０００６】
感光ドラム１３０１は、帯電器１３０８により表面が均一に帯電され、この状態でレーザ光学系１３１０から感光ドラム１３０１の表面にレーザ光Ｂが照射されることで、該表面に静電潜像が形成される。
【０００７】
感光ドラム１３０１の表面に形成された静電潜像は、現像器１３０６で現像されてトナー像とされ、駆動ローラ１３０２により駆動される中間転写ベルト１３１１に一次転写ローラ１３０９を介して一次転写される。
【０００８】
上記一連の動作を各画像形成部で行うことにより、中間転写ベルト１３１１上には各色Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像が重なり合った状態で形成される。
【０００９】
中間転写ベルト１３１１に転写されたトナー像は、二次転写ローラ１２１１を介してシートＰに二次転写され、トナー像が転写されたシートＰは、定着器１３１３を通過する際に、トナー像が加熱及び加圧されて定着された後、外部に排出される。
【００１０】
なお、感光ドラム１３０１に残ったトナーは、ドラムクリーナ１３０７により除去され、中間転写ベルト１３１１に残ったトナーは、ベルトクリーナ１３１４により除去される。
【００１１】
ところで、前述した画像形成装置では、像担持体としての感光ドラム１３０１や中間転写ベルト１３１１等の速度変動が、画像の濃度ムラ（ピッチムラ、バンディングとも呼ばれる）を発生させる要因となることが知られている。
【００１２】
像担持体の速度変動要因としては、ギアピッチや回転系の固有振動、回転系にかかる負荷変動等が挙げられる。
【００１３】
従来、フライホイール等や弾性部材の配置を工夫することにより、駆動装置全体の剛性を変更して、駆動源の回転による振動や伝達機構の噛合いによる振動の周波数との共振を防止する技術が提案されている（特許文献１、２参照）。
【００１４】
この提案では、回転系の慣性（イナーシャ）を機械的に変更・調整することにより、回転系の振動周波数をシフトさせて、画像の濃度ムラを低減するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第３８２３４７４号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、上記従来例で、回転系の固有振動は、装置個々の部品のサイズや重量のバラツキにより、振動成分の周波数が低周波数域や高周波数域にシフトすることが多いため、画像の濃度ムラの低減効果のバラツキが大きいという問題がある。
【００１７】
そこで、本発明は、装置個々の部品の固有振動のバラツキに影響を受けることなく、画像の濃度ムラを効果的に低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体を回転させるための駆動力を発生するモータと、該モータに対して駆動パルスを送信する送信手段と、画像の濃度ムラを発生させる要因となる周波数として設定される前記駆動パルスの対象周波数に対して、所定の変調周期及び所定の変調範囲で周波数拡散制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、装置個々の部品の固有振動のバラツキに影響を受けることなく、画像の濃度ムラを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態である画像形成装置における回転体の駆動系を説明するための制御ブロック図である。
【図２】（ａ）は回転体の回転駆動時における速度変動データの一例を示すグラフ図、（ｂ）は速度変動データに対して、ＦＦＴ解析を実施することにより得られる振動プロファイルの一例を示すグラフ図である。
【図３】周波数拡散制御における周波数変調波形の一例を示すグラフ図である。
【図４】周波数拡散制御後の振動スペクトルの一例を示すグラフ図である。
【図５】画像形成装置における周波数拡散制御例について説明するためのフローチャート図である。
【図６】本発明の第２の実施形態である画像形成装置における回転体の駆動系を説明するための制御ブロック図である。
【図７】エンコーダの出力信号を用いて回転体の角速度変動を検出する方法を説明するためのタイミングチャート図である。
【図８】画像形成装置の動作例を説明するためのフローチャート図である。
【図９】回転体の振動スペクトル及びフィルタ特性を示すグラフ図である。
【図１０】帯域通過型フィルタの係数プロファイルを示すグラフ図である。
【図１１】（ａ）はフィルタ演算後の回転体の速度変動データを示すグラフ図、（ｂ）はフィルタ演算後の回転体の回転駆動時における振動プロファイルを示すグラフ図である。
【図１２】従来の画像形成装置を説明するための概略断面図である。
【図１３】従来の画像形成装置の制御系を説明するための概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である画像形成装置における回転体の駆動系を説明するための制御ブロック図である。なお、本実施形態の画像形成装置の概略構成例については、既に図１３で説明したものと略同様であるので、その説明を省略する。
【００２３】
本実施形態では、図１に示す回転体１０１として、トナー像を担持する感光ドラム（感光体）、又は感光ドラムに担持されたトナー像が転写される中間転写ベルト（中間転写体）を駆動する駆動ローラを例に採る。
【００２４】
回転体１０１の回転軸１０１ａの端部には、駆動ギア１０２が同心に取り付けられている。駆動ギア１０２は、モータ１０３の出力軸に対して予め設計された減速比となるような所定の歯数Ｎｇｅａｒ（任意の正整数）を有する。
【００２５】
モータ１０３の出力軸には、駆動ギア１０２に噛合する所定の歯数Ｎｓｈａｆｔ（任意の正整数）のギア１０３ａが形成されている。モータ１０３は、ギア１０３ａ，１０２を介して回転体１０１に駆動力を伝達する。なお、本実施形態では、モータ１０３をステッピングモータ（パルスモータ）とするが、これに限定されない。
【００２６】
モータドライバ回路１０４は、制御ユニット１０５から送信されるモータ１０３の回転数に応じた駆動パルスをモータ１０３に出力する。
【００２７】
モータ１０３は、モータドライバ回路１０４から出力される駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍ［ｐｐｓ］に応じて駆動され、駆動パルスにおける１パルス当りの回転角度θ０［ｒａｄ］が規定されている。
【００２８】
モータ１０３が１回転するのに必要なパルス数Ｍｓｔｍ（任意の正整数）は次式（１）により与えられる。
Ｍｓｔｍ＝２π／θ0 …（１）
従って、モータ１０３の回転速度Ｖｓｔｍ［ｍｉｎ-1］は、次式（２）により与えられる。
Ｖｓｔｍ＝（Ｆｓｔｍ／Ｍｓｔｍ）×６０ …（２）
例えば、２相ステッピングモータの場合には、１パルス当りの回転角度θ０［ｒａｄ］＝０．０１πである。
【００２９】
従って、１回転当りに必要なパルス数Ｍｓｔｍは、２００パルスとなり、駆動周波数Ｆｓｔｍ＝３０００［ｐｐｓ：Ｈｚ］とすると、回転速度Ｖｓｔｍ＝９００［ｍｉｎ-1］となる。
【００３０】
また、モータ１０３により駆動ギア１０２を駆動して回転体１０１を回転させる場合、回転体１０１の回転角速度（＝回転周波数）Ｖｒｏｔ［ｍｉｎ-1］は、次式（３）により与えられる。
Ｖｒｏｔ＝Ｖｓｔｍ／（Ｎｇｅａｒ／Ｎｓｈａｆｔ）＝Ｖｓｔｍ／Ｒｇｅａｒ…（３）
ここで、Ｒｇｅａｒ（＝ Ｎｇｅａｒ／Ｎｓｈａｆｔ） は、駆動ギア１０２とモータ１０３の出力軸に形成されたギア１０３ａとのギア比（減速比）である。
【００３１】
ギア比Ｒｇｅａｒ＝１５とすると、回転体１０１の回転角速度Ｖｒｏｔ＝９００／１５＝６０［ｍｉｎ-1］（周波数では、６０［ｍｉｎ-1］／６０［ｓ］＝１．０［Ｈｚ］）となる。
【００３２】
図２（ａ）は、回転体１０１の回転駆動時における速度変動データの一例を示すグラフ図であり、横軸が時間（入力データ数に相当する）、縦軸が速度変動（任意単位）を表す。
【００３３】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す回転体１０１の速度変動データに対して、次式（４）に基づいてＦＦＴ解析を実施することにより得られる振動プロファイルの一例を示すグラフ図であり、横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸（任意単位）がパワースペクトルを表す。
Ｘ（ｋ）＝Σｘ（ｎ）×ｅｘｐ（−２πｋｎｊ／Ｎ） …（４）
ｘ（ｎ）は、取得されたｎ数の標本化データである。ｊは、虚数単位で、jｊ＝√−１である。また、ｋは、周波数成分変換後の周波数軸単位を表し、Ｘ（ｋ）は、周波数ｋにおいて算出されたパワースペクトル（該当周波数成分の強度：任意単位）を表す。
【００３４】
ここで、ＦＦＴ解析について簡単に説明する。
【００３５】
図２（ｂ）において、Ｆ０は回転体１０１の１回転の回転ムラ、Ｆ１は駆動ギア１０２の回転ムラであり、Ｆ０とＦ１との関係は、次式（５）で表される。
Ｆ１＝Ｆ０×Ｒｇｅａｒ …（５）
前述の数値例からＦ０＝１．０Ｈｚ、ギア比Ｒｇｅａｒ＝１５とすると、Ｆ１＝１５Ｈｚとなる。
【００３６】
Ｆ２は、回転系の固有振動成分（駆動源であるモータ１０３の固有振動成分も含む）を示しており、該周波数成分が、画像形成時において、濃度ムラを顕著に発生させる周波数成分となることが本発明者等により確認された。
【００３７】
Ｆ３も、Ｆ２と同様に、回転系の固有振動成分を含むスペクトルであるが、Ｆ２に対して強度レベルが小さいため、濃度ムラへの影響は低い状態であることが本発明者等により確認された。
【００３８】
一般的に画像形成装置においては、回転系の振動スペクトルのピークが急峻、つまり振動周期が安定している場合に、濃度ムラが、人間の視覚において顕著に認識される傾向にあることが知られている。
【００３９】
次に、図３を参照して、周波数拡散制御について説明する。
【００４０】
図３において、縦軸は周波数［Ｈｚ］、横軸は時間［ｓ］を示している。周波数拡散制御は、対象周波数Ｆａを所定の範囲±△％内で所定の変調周期Ｔｍにて変化させる制御である。
【００４１】
周波数拡散制御により、図４に示すように、対象となる周波数の振動スペクトルのピークを所定レベルに平滑化ができることが一般的に知られている。図４において、縦軸はパワースペクトル［ａ．ｕ］、横軸は周波数［Ｈｚ］を示している。
【００４２】
そこで、図２におけるＦ２の周波数成分に対して、図３及び図４に示す周波数拡散制御を行うことにより、Ｆ２の振動スペクトルのピークを平滑化すること、つまり、振動周期を変化させることができるため、画像形成時における濃度ムラを低減することができる。
【００４３】
次に、周波数拡散制御の具体例について説明する。
【００４４】
実際の周波数拡散制御は、制御ユニット１０５からモータ１０３を駆動するモータドライバ回路１０４に送信される駆動パルスＦｓｔｍに対して行われる。
【００４５】
このときの制御パラメータの設定は、駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍに対する変調範囲の設定、及び変調周期Ｔｍの設定がある。
【００４６】
駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍに対する変調範囲を設定するには、まず、＋側の変調範囲幅Δと−側の変調範囲幅Δを同一とする。これは、＋側の範囲と−側の範囲に偏りがある場合、出力画像の倍率に偏りを生じてしまうためである。
【００４７】
変調範囲幅Δは、変調対象の周波数の振動スペクトル（本実施形態では、図２におけるＦ２スペクトルとする）と該振動スペクトルに最も隣接する周波数の振動スペクトル（図２におけるＦ３スペクトル）とが重ならない範囲になるように設定する。これは、対象周波数の振動スペクトルと隣接する周波数の振動スペクトルとの共振を防止するためである。
【００４８】
例えば、図２では、変調対象の周波数の振動スペクトルＦ２が３６Ｈｚの場合、振動スペクトルＦ２に最も隣接する周波数の振動スペクトルＦ３が４０Ｈｚであるため、３６Ｈｚの変調範囲幅Δは、＋側及び−側で約１０％以下となる。
【００４９】
なお、中心周波数の変調は、その変調範囲幅Δ（各々の回転系により調整される）に応じて出力画像の倍率を変動させることになるため、実際には、可能な限り小さい幅にて変調を行う。
【００５０】
一方、変調周期Ｔｍを設定するには、変調周期Ｔｍは、実際の画像形成装置の出力画像における濃度ムラの発生周期以上に設定する。これは、濃度ムラの発生周期がより長い周期であるほど、人間の視覚的に認識が難しくなるためである。
【００５１】
例えば、回転体１０１の周長：２５０ｍｍ、回転角速度Ｖｒｏｔ＝６０［ｍｉｎ-1］（１．０Ｈｚ）とすると、出力画像で５ｍｍの回転体１０１に起因するピッチムラが生じている場合、変調周期Ｔｍ＝５ｍｍ／（２５０ｍｍ／ｓ）＝２０ｍｓ以上となる。
【００５２】
上述した変調範囲幅△および変調周期Ｔｍは、出力画像における濃度ムラの発生レベルにより調整される。
【００５３】
次に、図５を参照して、本実施形態の画像形成装置における周波数拡散制御例について説明する。図５での各処理は、不図示のＲＯＭやＨＤＤ等の記憶部に記憶されたプログラムがＲＡＭにロードされて、制御ユニット１０５のＣＰＵ等により実行される。
【００５４】
ここで、上述した変調範囲±△および変調周期Ｔｍは、回転系の振動系事前検証により予め設定されているものとする。また、実際のモータ１０３の駆動には、加速時間、定速安定時間（加速中の振動が所定レベルまで減衰するまでの時間）が必要であり、該時間経過後に、図５の制御が実行される。
【００５５】
まず、ステップＳ５０１では、制御ユニット１０５は、モータドライバ回路１０４に対する駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍ［ｐｐｓ］、周波数Ｆｓｔｍの変調範囲±△［％］、及び変調周期Ｔｍ［ｓ］を設定し、ステップＳ５０２に進む。
【００５６】
ステップＳ５０２では、制御ユニット１０５は、回転体１０１の回転動作開始と同期して、ステップＳ５０１で設定された制御パラメータに基づいて、駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍを変調し、モータドライバ回路１０４を介してモータ１０３を駆動する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、像担持体に駆動力を伝達するモータ１０３の駆動パルスに対して所定の周波数拡散制御を行うことにより、装置個々の部品の固有振動のバラツキに影響を受けることなく、画像の濃度ムラを効果的に低減することができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、図６〜図１２を参照して、本発明の第１の実施形態である画像形成装置について説明する。なお、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
本実施形態の画像形成装置は、図６に示すように、回転体１０１の回転軸１０１ａにおける駆動ギア１０２の反対側の端部にコードホイール１０８が同心に取り付けられ、コードホイール１０８には、エンコーダ１０６，１０７が対向配置されている。
【００６０】
コードホイール１０８は、予め設計された所定幅Ｌｗｈｅｅｌ［ｍ］のスリットパターンを所定数Ｎｗｈｅｅｌ有しており、エンコーダ１０６，１０７は、コードホイール１０８のスリットパターンの入力間隔に同期したエンコーダ信号を出力する。
【００６１】
また、エンコーダ１０６，１０７は、互いに相反する位相に設定されている。このようにした理由は、回転体１０１自体の偏心成分やコードホイール１０８の偏心成分による回転体１０１の角速度への影響をキャンセルするためである。
【００６２】
ここで、回転体１０１の角速度ωＲは、エンコーダ１０６からの信号により検出される速度データＶｅｎｃＡ、エンコーダ１０７からの信号により検出される速度データＶｅｎｃＢとすると、次式（６）により与えられる。
ωＲ＝（ＶｅｎｃＡ＋ＶｅｎｃＢ）／２ …（６）
制御ユニット１０５は、基準クロックＣ０［Ｈｚ］（１クロックの周期＝１／Ｃ０［ｓｅｃ］）により動作し、エンコーダ１０６，１０７の出力信号を用いてコードホイール１０８のスリットパターンの入力間隔をカウントする。
【００６３】
図７は、エンコーダ１０６，１０７の出力信号を用いて回転体１０１の角速度変動を検出する方法を説明するためのタイミングチャート図である。
【００６４】
図７（ａ）は、基準クロックＣ０を示し、図７（ｂ）は、エンコーダ１０６（又は１０７）入力を示しており、エンコーダ出力信号（本実施形態では、エンコーダ１０６の信号入力を基準とする）を０番目の入力としている。
【００６５】
図７（ｃ）は、エンコーダ出力信号の立ち上がりエッジを基準として計測されたカウント数を示し、図７（ｄ）は、カウント数によって検出される速度データを示す。
【００６６】
制御ユニット１０５は、任意のＮ番目のエンコーダ出力信号の立ち上がりエッジが計測されると、Ｎ−１番目のエンコーダデータｅ（Ｎ−１）ｄａｔａを取得する。
【００６７】
ここで、制御ユニット１０５が取得するエンコーダデータｅ（Ｎ−１）ｄａｔａは、時間［ｓｅｃ］と同義であり、Ｎ−１番目の速度データ Ｖｅ（Ｎ−１）は、次式（７）により与えられる。
Ｖｅ（Ｎ−１）＝Ｌｗｈｅｅｌ［ｍ］／ｅ（Ｎ−１）ｄａｔａ［ｓｅｃ］ …（７）
ここで、Ｌｗｈｅｅｌは一定値であるため、取得したエンコーダデータにより任意の位相における回転体１０１の角速度変動が検出可能である。
【００６８】
次に、図８を参照して、本実施形態の画像形成装置の動作例について説明する。図８での各処理は、不図示のＲＯＭやＨＤＤ等の記憶部に記憶されたプログラムがＲＡＭにロードされて、制御ユニット１０５のＣＰＵ等により実行される。
【００６９】
ステップＳ８０１では、制御ユニット１０５は、回転体１０１の回転動作開始と同期して、駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍをモータドライバ回路１０４に送信して、モータ１０３を駆動する。
【００７０】
そして、制御ユニット１０５は、エンコーダ１０６，１０７の出力信号に基づき、上述した手法で回転体１０１の角速度変動データを取得し、ステップＳ８０２に進む。
【００７１】
ステップＳ８０２では、制御ユニット１０５は、取得した角速度変動データに対して、例えば、予め設定された所定の周波数通過特性を有するフィルタ演算及びＦＦＴ解析を実施して、所定の周波数領域における振動スペクトルを抽出し、ステップＳ８０３に進む。
【００７２】
ここで、振動スペクトルを抽出方法の一例を具体的に説明する。
【００７３】
図９において、フィルタＦＩＬ０は、３０Ｈｚ〜５０Ｈｚの周波数帯域を通過させるフィルタである。なお、この周波数帯域は、出力画像において濃度ムラが顕著に認識可能な帯域として本発明者等が実験等により求めた一例であり、個々の画像形成装置において、濃度ムラが顕著に発生する周波数領域を任意に設定可能である。
【００７４】
フィルタＦＩＬ０の周波数通過特性は、帯域通過型フィルタと呼ばれ、遮断周波数Ｆｃ１、Ｆｃ２は次式（８）の条件を満たすとものする。
Ｆ１＜Ｆｃ１＜Ｆ２，Ｆ２＜Ｆｃ２＜Ｆｓｐｌ …（８）
ここで、Ｆｓｐｌは、速度データを取得するサンプリング周波数であり、エンコーダ信号入力周波数とほぼ同周期である。
【００７５】
次に、フィルタ演算について説明する。
【００７６】
フィルタ演算は、次式（９）に示すように、検出される標本化データ（エンコーダデータｅ（ｎ）ｄａｔａ相当）と、帯域通過型フィルタＦＩＬ０の係数値ｈＭ（図１０参照）との積和演算として定義される。
【００７７】
【数１】
【００７８】
図１０に示すように、検出された元のエンコーダデータをバッファリングするメモリエリアDataOriginal［ｎ］（フィルタ係数の数と同サイズ）の先頭番地に「現在」のデータが入力されると、次式（９）による積和演算が実行される。そして、フィルタ係数テーブルによる演算後のエンコーダデータDataFilterPass［ｎ］が出力される。
【００７９】
フィルタ係数値ｈ０〜ｈＭは、合計すると「１」になるように設計されている。また、図１０に示すように、フィルタ係数値は、中心値が最も大きくなるように重み付けされおり、信号処理の際に任意点におけるデータに対して重み付け係数を変化させる。つまり、デジタルフィルタの周波数特性を変化させることにより、必要とする周波数成分のみを持つデータプロファイルが得られる。
【００８０】
図１１（ａ）は、検出されたエンコーダデータに対して上記フィルタ演算を行った結果を示すグラフ図であり、横軸は入力データ数（時間レンジに相当）、縦軸は速度変動データである。
【００８１】
図１１（ｂ）は、上式（９）を用いたフィルタ演算により得られたエンコーダデータプロファイルに対してＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフ図であり、横軸は周波数、縦軸はパワースペクトルである。
【００８２】
上記フィルタ演算及びＦＦＴ解析を実施することにより、上記第１の実施形態において濃度ムラの要因となる周波数として設定された振動スペクトルＦ２及びＦ３が抽出される。なお、振動スペクトルを抽出方法は、特に限定されず、上記以外の手法を用いて振動スペクトルを抽出してもよい。
【００８３】
ステップＳ８０３では、制御ユニット１０５は、ステップＳ８０２で抽出された振動スペクトルが予め設定された所定値Ｐｔｈ以上か否かを判断する。所定値Ｐｔｈは、画像出力時にピッチムラ画像が顕著に見られないレベルで設定される。
【００８４】
そして、制御ユニット１０５は、振動スペクトルが所定値Ｐｔｈ未満の場合は、ステップＳ８０５に進んで、画像形成動作を実行し、振動スペクトルが所定値Ｐｔｈ以上の場合は、ステップＳ８０４に進む。
【００８５】
ステップＳ８０４では、制御ユニット１０５は、モータドライバ回路１０４に送信する駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍに対して上記第１の実施形態と同様の周波数拡散制御を行い、ステップＳ８０５に進む。
【００８６】
本実施形態では、所定値Ｐｔｈ以上の振動スペクトルはＦ２となり、このときの変調範囲±Δ及び変調周期Ｔｍは、上記第１の実施形態と同様に、抽出した振動スペクトルの周波数から算出される。
【００８７】
例えば、変調対象の周波数スペクトルが３６Ｈｚの場合、回転体１０１の１周の長さを２５０ｍｍとし、１Ｈｚにて回転しているとすると、濃度ムラ周期は、２５０ｍｍ／３６Ｈｚ＝約７ｍｍとなる。従って、変調周期Ｔｍは、７ｍｍ／２５０ｍｍ＝２８ｍｓ以上となる。その他の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。
【００８８】
なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００８９】
例えば、上記各実施形態では、変調対象の周波数の振動スペクトルが１つの場合を例示したが、これに限定されず、変調対象の周波数の振動スペクトルが複数存在する場合においても本発明を適用可能である。
【００９０】
具体的に説明すると、図１１（ａ）に示すように、回転体１０１の速度変動は、回転時の回転体１０１の位相に強く依存しており、位相により振動周波数及び変動幅が変化する。回転体１０１の１周で１ｓの正弦波速度変動をしている場合、３６Ｈｚの振動は、位相Ａの時点が最も強く、４０Ｈｚの振動は、位相Ｂの時点で最も強くなる状況が生じる。
【００９１】
従って、例えば、回転体１０１が位相Ａの時点では、４０Ｈｚの振動成分低減効果が大きい制御パラメータによって周波数拡散制御を実施し、位相Ｂの時点では、４５Ｈｚの振動成分低減効果が大きい制御パラメータによって周波数拡散制御を実施する。
【００９２】
このように、回転体１０１の位相に応じて制御パラメータを変更することにより、変調対象の周波数の振動スペクトルが複数存在する場合、つまり複数の濃度ムラが存在する場合においても、画像の濃度ムラの低減が可能となる。
【符号の説明】
【００９３】
１０１ 回転体
１０１ａ 回転軸
１０２ 駆動ギア
１０３ａ ギア
１０３ モータ
１０４ モータドライバ回路
１０５ 制御ユニット
１０６ エンコーダ
１０７ エンコーダ
１０８ コードホイール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の画像形成装置としては、例えば、図１２及び図１３に示すものがある。
【０００３】
この画像形成装置は、図１２に示すように、Ｙ（黄）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色毎の画像を形成する４組の画像形成部１３００を備える。
【０００４】
各画像形成部１３００には、感光ドラム１３０１、現像器１３０６、クリーナ１３０７、帯電器１３０８、一次転写ローラ１３０９、レーザ光学系１３１０が配置される。
【０００５】
画像形成動作は、図１３に示すシステムコントローラ１３２０によって制御され、画像読取部１３２１や画像処理部１３２２からカラー画像データが各画像形成部１３００に供給される。
【０００６】
感光ドラム１３０１は、帯電器１３０８により表面が均一に帯電され、この状態でレーザ光学系１３１０から感光ドラム１３０１の表面にレーザ光Ｂが照射されることで、該表面に静電潜像が形成される。
【０００７】
感光ドラム１３０１の表面に形成された静電潜像は、現像器１３０６で現像されてトナー像とされ、駆動ローラ１３０２により駆動される中間転写ベルト１３１１に一次転写ローラ１３０９を介して一次転写される。
【０００８】
上記一連の動作を各画像形成部で行うことにより、中間転写ベルト１３１１上には各色Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像が重なり合った状態で形成される。
【０００９】
中間転写ベルト１３１１に転写されたトナー像は、二次転写ローラ１２１１を介してシートＰに二次転写され、トナー像が転写されたシートＰは、定着器１３１３を通過する際に、トナー像が加熱及び加圧されて定着された後、外部に排出される。
【００１０】
なお、感光ドラム１３０１に残ったトナーは、ドラムクリーナ１３０７により除去され、中間転写ベルト１３１１に残ったトナーは、ベルトクリーナ１３１４により除去される。
【００１１】
ところで、前述した画像形成装置では、像担持体としての感光ドラム１３０１や中間転写ベルト１３１１等の速度変動が、画像の濃度ムラ（ピッチムラ、バンディングとも呼ばれる）を発生させる要因となることが知られている。
【００１２】
像担持体の速度変動要因としては、ギアピッチや回転系の固有振動、回転系にかかる負荷変動等が挙げられる。
【００１３】
従来、フライホイール等や弾性部材の配置を工夫することにより、駆動装置全体の剛性を変更して、駆動源の回転による振動や伝達機構の噛合いによる振動の周波数との共振を防止する技術が提案されている（特許文献１、２参照）。
【００１４】
この提案では、回転系の慣性（イナーシャ）を機械的に変更・調整することにより、回転系の振動周波数をシフトさせて、画像の濃度ムラを低減するとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第３８２３４７４号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、上記従来例で、回転系の固有振動は、装置個々の部品のサイズや重量のバラツキにより、振動成分の周波数が低周波数域や高周波数域にシフトすることが多いため、画像の濃度ムラの低減効果のバラツキが大きいという問題がある。
【００１７】
そこで、本発明は、装置個々の部品の固有振動のバラツキに影響を受けることなく、画像の濃度ムラを効果的に低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体を回転させるための駆動力を発生するモータと、該モータに対して駆動パルスを送信する送信手段と、画像の濃度ムラを発生させる要因となる周波数として設定される前記駆動パルスの対象周波数に対して、所定の変調周期及び所定の変調範囲で周波数拡散制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、装置個々の部品の固有振動のバラツキに影響を受けることなく、画像の濃度ムラを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態である画像形成装置における回転体の駆動系を説明するための制御ブロック図である。
【図２】（ａ）は回転体の回転駆動時における速度変動データの一例を示すグラフ図、（ｂ）は速度変動データに対して、ＦＦＴ解析を実施することにより得られる振動プロファイルの一例を示すグラフ図である。
【図３】周波数拡散制御における周波数変調波形の一例を示すグラフ図である。
【図４】周波数拡散制御後の振動スペクトルの一例を示すグラフ図である。
【図５】画像形成装置における周波数拡散制御例について説明するためのフローチャート図である。
【図６】本発明の第２の実施形態である画像形成装置における回転体の駆動系を説明するための制御ブロック図である。
【図７】エンコーダの出力信号を用いて回転体の角速度変動を検出する方法を説明するためのタイミングチャート図である。
【図８】画像形成装置の動作例を説明するためのフローチャート図である。
【図９】回転体の振動スペクトル及びフィルタ特性を示すグラフ図である。
【図１０】帯域通過型フィルタの係数プロファイルを示すグラフ図である。
【図１１】（ａ）はフィルタ演算後の回転体の速度変動データを示すグラフ図、（ｂ）はフィルタ演算後の回転体の回転駆動時における振動プロファイルを示すグラフ図である。
【図１２】従来の画像形成装置を説明するための概略断面図である。
【図１３】従来の画像形成装置の制御系を説明するための概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である画像形成装置における回転体の駆動系を説明するための制御ブロック図である。なお、本実施形態の画像形成装置の概略構成例については、既に図１３で説明したものと略同様であるので、その説明を省略する。
【００２３】
本実施形態では、図１に示す回転体１０１として、トナー像を担持する感光ドラム（感光体）、又は感光ドラムに担持されたトナー像が転写される中間転写ベルト（中間転写体）を駆動する駆動ローラを例に採る。
【００２４】
回転体１０１の回転軸１０１ａの端部には、駆動ギア１０２が同心に取り付けられている。駆動ギア１０２は、モータ１０３の出力軸に対して予め設計された減速比となるような所定の歯数Ｎｇｅａｒ（任意の正整数）を有する。
【００２５】
モータ１０３の出力軸には、駆動ギア１０２に噛合する所定の歯数Ｎｓｈａｆｔ（任意の正整数）のギア１０３ａが形成されている。モータ１０３は、ギア１０３ａ，１０２を介して回転体１０１に駆動力を伝達する。なお、本実施形態では、モータ１０３をステッピングモータ（パルスモータ）とするが、これに限定されない。
【００２６】
モータドライバ回路１０４は、制御ユニット１０５から送信されるモータ１０３の回転数に応じた駆動パルスをモータ１０３に出力する。
【００２７】
モータ１０３は、モータドライバ回路１０４から出力される駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍ［ｐｐｓ］に応じて駆動され、駆動パルスにおける１パルス当りの回転角度θ０［ｒａｄ］が規定されている。
【００２８】
モータ１０３が１回転するのに必要なパルス数Ｍｓｔｍ（任意の正整数）は次式（１）により与えられる。
Ｍｓｔｍ＝２π／θ0 …（１）
従って、モータ１０３の回転速度Ｖｓｔｍ［ｍｉｎ-1］は、次式（２）により与えられる。
Ｖｓｔｍ＝（Ｆｓｔｍ／Ｍｓｔｍ）×６０ …（２）
例えば、２相ステッピングモータの場合には、１パルス当りの回転角度θ０［ｒａｄ］＝０．０１πである。
【００２９】
従って、１回転当りに必要なパルス数Ｍｓｔｍは、２００パルスとなり、駆動周波数Ｆｓｔｍ＝３０００［ｐｐｓ：Ｈｚ］とすると、回転速度Ｖｓｔｍ＝９００［ｍｉｎ-1］となる。
【００３０】
また、モータ１０３により駆動ギア１０２を駆動して回転体１０１を回転させる場合、回転体１０１の回転角速度（＝回転周波数）Ｖｒｏｔ［ｍｉｎ-1］は、次式（３）により与えられる。
Ｖｒｏｔ＝Ｖｓｔｍ／（Ｎｇｅａｒ／Ｎｓｈａｆｔ）＝Ｖｓｔｍ／Ｒｇｅａｒ…（３）
ここで、Ｒｇｅａｒ（＝ Ｎｇｅａｒ／Ｎｓｈａｆｔ） は、駆動ギア１０２とモータ１０３の出力軸に形成されたギア１０３ａとのギア比（減速比）である。
【００３１】
ギア比Ｒｇｅａｒ＝１５とすると、回転体１０１の回転角速度Ｖｒｏｔ＝９００／１５＝６０［ｍｉｎ-1］（周波数では、６０［ｍｉｎ-1］／６０［ｓ］＝１．０［Ｈｚ］）となる。
【００３２】
図２（ａ）は、回転体１０１の回転駆動時における速度変動データの一例を示すグラフ図であり、横軸が時間（入力データ数に相当する）、縦軸が速度変動（任意単位）を表す。
【００３３】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す回転体１０１の速度変動データに対して、次式（４）に基づいてＦＦＴ解析を実施することにより得られる振動プロファイルの一例を示すグラフ図であり、横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸（任意単位）がパワースペクトルを表す。
Ｘ（ｋ）＝Σｘ（ｎ）×ｅｘｐ（−２πｋｎｊ／Ｎ） …（４）
ｘ（ｎ）は、取得されたｎ数の標本化データである。ｊは、虚数単位で、jｊ＝√−１である。また、ｋは、周波数成分変換後の周波数軸単位を表し、Ｘ（ｋ）は、周波数ｋにおいて算出されたパワースペクトル（該当周波数成分の強度：任意単位）を表す。
【００３４】
ここで、ＦＦＴ解析について簡単に説明する。
【００３５】
図２（ｂ）において、Ｆ０は回転体１０１の１回転の回転ムラ、Ｆ１は駆動ギア１０２の回転ムラであり、Ｆ０とＦ１との関係は、次式（５）で表される。
Ｆ１＝Ｆ０×Ｒｇｅａｒ …（５）
前述の数値例からＦ０＝１．０Ｈｚ、ギア比Ｒｇｅａｒ＝１５とすると、Ｆ１＝１５Ｈｚとなる。
【００３６】
Ｆ２は、回転系の固有振動成分（駆動源であるモータ１０３の固有振動成分も含む）を示しており、該周波数成分が、画像形成時において、濃度ムラを顕著に発生させる周波数成分となることが本発明者等により確認された。
【００３７】
Ｆ３も、Ｆ２と同様に、回転系の固有振動成分を含むスペクトルであるが、Ｆ２に対して強度レベルが小さいため、濃度ムラへの影響は低い状態であることが本発明者等により確認された。
【００３８】
一般的に画像形成装置においては、回転系の振動スペクトルのピークが急峻、つまり振動周期が安定している場合に、濃度ムラが、人間の視覚において顕著に認識される傾向にあることが知られている。
【００３９】
次に、図３を参照して、周波数拡散制御について説明する。
【００４０】
図３において、縦軸は周波数［Ｈｚ］、横軸は時間［ｓ］を示している。周波数拡散制御は、対象周波数Ｆａを所定の範囲±△％内で所定の変調周期Ｔｍにて変化させる制御である。
【００４１】
周波数拡散制御により、図４に示すように、対象となる周波数の振動スペクトルのピークを所定レベルに平滑化ができることが一般的に知られている。図４において、縦軸はパワースペクトル［ａ．ｕ］、横軸は周波数［Ｈｚ］を示している。
【００４２】
そこで、図２におけるＦ２の周波数成分に対して、図３及び図４に示す周波数拡散制御を行うことにより、Ｆ２の振動スペクトルのピークを平滑化すること、つまり、振動周期を変化させることができるため、画像形成時における濃度ムラを低減することができる。
【００４３】
次に、周波数拡散制御の具体例について説明する。
【００４４】
実際の周波数拡散制御は、制御ユニット１０５からモータ１０３を駆動するモータドライバ回路１０４に送信される駆動パルスＦｓｔｍに対して行われる。
【００４５】
このときの制御パラメータの設定は、駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍに対する変調範囲の設定、及び変調周期Ｔｍの設定がある。
【００４６】
駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍに対する変調範囲を設定するには、まず、＋側の変調範囲幅Δと−側の変調範囲幅Δを同一とする。これは、＋側の範囲と−側の範囲に偏りがある場合、出力画像の倍率に偏りを生じてしまうためである。
【００４７】
変調範囲幅Δは、変調対象の周波数の振動スペクトル（本実施形態では、図２におけるＦ２スペクトルとする）と該振動スペクトルに最も隣接する周波数の振動スペクトル（図２におけるＦ３スペクトル）とが重ならない範囲になるように設定する。これは、対象周波数の振動スペクトルと隣接する周波数の振動スペクトルとの共振を防止するためである。
【００４８】
例えば、図２では、変調対象の周波数の振動スペクトルＦ２が３６Ｈｚの場合、振動スペクトルＦ２に最も隣接する周波数の振動スペクトルＦ３が４０Ｈｚであるため、３６Ｈｚの変調範囲幅Δは、＋側及び−側で約１０％以下となる。
【００４９】
なお、中心周波数の変調は、その変調範囲幅Δ（各々の回転系により調整される）に応じて出力画像の倍率を変動させることになるため、実際には、可能な限り小さい幅にて変調を行う。
【００５０】
一方、変調周期Ｔｍを設定するには、変調周期Ｔｍは、実際の画像形成装置の出力画像における濃度ムラの発生周期以上に設定する。これは、濃度ムラの発生周期がより長い周期であるほど、人間の視覚的に認識が難しくなるためである。
【００５１】
例えば、回転体１０１の周長：２５０ｍｍ、回転角速度Ｖｒｏｔ＝６０［ｍｉｎ-1］（１．０Ｈｚ）とすると、出力画像で５ｍｍの回転体１０１に起因するピッチムラが生じている場合、変調周期Ｔｍ＝５ｍｍ／（２５０ｍｍ／ｓ）＝２０ｍｓ以上となる。
【００５２】
上述した変調範囲幅△および変調周期Ｔｍは、出力画像における濃度ムラの発生レベルにより調整される。
【００５３】
次に、図５を参照して、本実施形態の画像形成装置における周波数拡散制御例について説明する。図５での各処理は、不図示のＲＯＭやＨＤＤ等の記憶部に記憶されたプログラムがＲＡＭにロードされて、制御ユニット１０５のＣＰＵ等により実行される。
【００５４】
ここで、上述した変調範囲±△および変調周期Ｔｍは、回転系の振動系事前検証により予め設定されているものとする。また、実際のモータ１０３の駆動には、加速時間、定速安定時間（加速中の振動が所定レベルまで減衰するまでの時間）が必要であり、該時間経過後に、図５の制御が実行される。
【００５５】
まず、ステップＳ５０１では、制御ユニット１０５は、モータドライバ回路１０４に対する駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍ［ｐｐｓ］、周波数Ｆｓｔｍの変調範囲±△［％］、及び変調周期Ｔｍ［ｓ］を設定し、ステップＳ５０２に進む。
【００５６】
ステップＳ５０２では、制御ユニット１０５は、回転体１０１の回転動作開始と同期して、ステップＳ５０１で設定された制御パラメータに基づいて、駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍを変調し、モータドライバ回路１０４を介してモータ１０３を駆動する。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、像担持体に駆動力を伝達するモータ１０３の駆動パルスに対して所定の周波数拡散制御を行うことにより、装置個々の部品の固有振動のバラツキに影響を受けることなく、画像の濃度ムラを効果的に低減することができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、図６〜図１２を参照して、本発明の第１の実施形態である画像形成装置について説明する。なお、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
本実施形態の画像形成装置は、図６に示すように、回転体１０１の回転軸１０１ａにおける駆動ギア１０２の反対側の端部にコードホイール１０８が同心に取り付けられ、コードホイール１０８には、エンコーダ１０６，１０７が対向配置されている。
【００６０】
コードホイール１０８は、予め設計された所定幅Ｌｗｈｅｅｌ［ｍ］のスリットパターンを所定数Ｎｗｈｅｅｌ有しており、エンコーダ１０６，１０７は、コードホイール１０８のスリットパターンの入力間隔に同期したエンコーダ信号を出力する。
【００６１】
また、エンコーダ１０６，１０７は、互いに相反する位相に設定されている。このようにした理由は、回転体１０１自体の偏心成分やコードホイール１０８の偏心成分による回転体１０１の角速度への影響をキャンセルするためである。
【００６２】
ここで、回転体１０１の角速度ωＲは、エンコーダ１０６からの信号により検出される速度データＶｅｎｃＡ、エンコーダ１０７からの信号により検出される速度データＶｅｎｃＢとすると、次式（６）により与えられる。
ωＲ＝（ＶｅｎｃＡ＋ＶｅｎｃＢ）／２ …（６）
制御ユニット１０５は、基準クロックＣ０［Ｈｚ］（１クロックの周期＝１／Ｃ０［ｓｅｃ］）により動作し、エンコーダ１０６，１０７の出力信号を用いてコードホイール１０８のスリットパターンの入力間隔をカウントする。
【００６３】
図７は、エンコーダ１０６，１０７の出力信号を用いて回転体１０１の角速度変動を検出する方法を説明するためのタイミングチャート図である。
【００６４】
図７（ａ）は、基準クロックＣ０を示し、図７（ｂ）は、エンコーダ１０６（又は１０７）入力を示しており、エンコーダ出力信号（本実施形態では、エンコーダ１０６の信号入力を基準とする）を０番目の入力としている。
【００６５】
図７（ｃ）は、エンコーダ出力信号の立ち上がりエッジを基準として計測されたカウント数を示し、図７（ｄ）は、カウント数によって検出される速度データを示す。
【００６６】
制御ユニット１０５は、任意のＮ番目のエンコーダ出力信号の立ち上がりエッジが計測されると、Ｎ−１番目のエンコーダデータｅ（Ｎ−１）ｄａｔａを取得する。
【００６７】
ここで、制御ユニット１０５が取得するエンコーダデータｅ（Ｎ−１）ｄａｔａは、時間［ｓｅｃ］と同義であり、Ｎ−１番目の速度データ Ｖｅ（Ｎ−１）は、次式（７）により与えられる。
Ｖｅ（Ｎ−１）＝Ｌｗｈｅｅｌ［ｍ］／ｅ（Ｎ−１）ｄａｔａ［ｓｅｃ］ …（７）
ここで、Ｌｗｈｅｅｌは一定値であるため、取得したエンコーダデータにより任意の位相における回転体１０１の角速度変動が検出可能である。
【００６８】
次に、図８を参照して、本実施形態の画像形成装置の動作例について説明する。図８での各処理は、不図示のＲＯＭやＨＤＤ等の記憶部に記憶されたプログラムがＲＡＭにロードされて、制御ユニット１０５のＣＰＵ等により実行される。
【００６９】
ステップＳ８０１では、制御ユニット１０５は、回転体１０１の回転動作開始と同期して、駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍをモータドライバ回路１０４に送信して、モータ１０３を駆動する。
【００７０】
そして、制御ユニット１０５は、エンコーダ１０６，１０７の出力信号に基づき、上述した手法で回転体１０１の角速度変動データを取得し、ステップＳ８０２に進む。
【００７１】
ステップＳ８０２では、制御ユニット１０５は、取得した角速度変動データに対して、例えば、予め設定された所定の周波数通過特性を有するフィルタ演算及びＦＦＴ解析を実施して、所定の周波数領域における振動スペクトルを抽出し、ステップＳ８０３に進む。
【００７２】
ここで、振動スペクトルを抽出方法の一例を具体的に説明する。
【００７３】
図９において、フィルタＦＩＬ０は、３０Ｈｚ〜５０Ｈｚの周波数帯域を通過させるフィルタである。なお、この周波数帯域は、出力画像において濃度ムラが顕著に認識可能な帯域として本発明者等が実験等により求めた一例であり、個々の画像形成装置において、濃度ムラが顕著に発生する周波数領域を任意に設定可能である。
【００７４】
フィルタＦＩＬ０の周波数通過特性は、帯域通過型フィルタと呼ばれ、遮断周波数Ｆｃ１、Ｆｃ２は次式（８）の条件を満たすとものする。
Ｆ１＜Ｆｃ１＜Ｆ２，Ｆ２＜Ｆｃ２＜Ｆｓｐｌ …（８）
ここで、Ｆｓｐｌは、速度データを取得するサンプリング周波数であり、エンコーダ信号入力周波数とほぼ同周期である。
【００７５】
次に、フィルタ演算について説明する。
【００７６】
フィルタ演算は、次式（９）に示すように、検出される標本化データ（エンコーダデータｅ（ｎ）ｄａｔａ相当）と、帯域通過型フィルタＦＩＬ０の係数値ｈＭ（図１０参照）との積和演算として定義される。
【００７７】
【数１】
【００７８】
図１０に示すように、検出された元のエンコーダデータをバッファリングするメモリエリアDataOriginal［ｎ］（フィルタ係数の数と同サイズ）の先頭番地に「現在」のデータが入力されると、次式（９）による積和演算が実行される。そして、フィルタ係数テーブルによる演算後のエンコーダデータDataFilterPass［ｎ］が出力される。
【００７９】
フィルタ係数値ｈ０〜ｈＭは、合計すると「１」になるように設計されている。また、図１０に示すように、フィルタ係数値は、中心値が最も大きくなるように重み付けされおり、信号処理の際に任意点におけるデータに対して重み付け係数を変化させる。つまり、デジタルフィルタの周波数特性を変化させることにより、必要とする周波数成分のみを持つデータプロファイルが得られる。
【００８０】
図１１（ａ）は、検出されたエンコーダデータに対して上記フィルタ演算を行った結果を示すグラフ図であり、横軸は入力データ数（時間レンジに相当）、縦軸は速度変動データである。
【００８１】
図１１（ｂ）は、上式（９）を用いたフィルタ演算により得られたエンコーダデータプロファイルに対してＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフ図であり、横軸は周波数、縦軸はパワースペクトルである。
【００８２】
上記フィルタ演算及びＦＦＴ解析を実施することにより、上記第１の実施形態において濃度ムラの要因となる周波数として設定された振動スペクトルＦ２及びＦ３が抽出される。なお、振動スペクトルを抽出方法は、特に限定されず、上記以外の手法を用いて振動スペクトルを抽出してもよい。
【００８３】
ステップＳ８０３では、制御ユニット１０５は、ステップＳ８０２で抽出された振動スペクトルが予め設定された所定値Ｐｔｈ以上か否かを判断する。所定値Ｐｔｈは、画像出力時にピッチムラ画像が顕著に見られないレベルで設定される。
【００８４】
そして、制御ユニット１０５は、振動スペクトルが所定値Ｐｔｈ未満の場合は、ステップＳ８０５に進んで、画像形成動作を実行し、振動スペクトルが所定値Ｐｔｈ以上の場合は、ステップＳ８０４に進む。
【００８５】
ステップＳ８０４では、制御ユニット１０５は、モータドライバ回路１０４に送信する駆動パルスの周波数Ｆｓｔｍに対して上記第１の実施形態と同様の周波数拡散制御を行い、ステップＳ８０５に進む。
【００８６】
本実施形態では、所定値Ｐｔｈ以上の振動スペクトルはＦ２となり、このときの変調範囲±Δ及び変調周期Ｔｍは、上記第１の実施形態と同様に、抽出した振動スペクトルの周波数から算出される。
【００８７】
例えば、変調対象の周波数スペクトルが３６Ｈｚの場合、回転体１０１の１周の長さを２５０ｍｍとし、１Ｈｚにて回転しているとすると、濃度ムラ周期は、２５０ｍｍ／３６Ｈｚ＝約７ｍｍとなる。従って、変調周期Ｔｍは、７ｍｍ／２５０ｍｍ＝２８ｍｓ以上となる。その他の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。
【００８８】
なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００８９】
例えば、上記各実施形態では、変調対象の周波数の振動スペクトルが１つの場合を例示したが、これに限定されず、変調対象の周波数の振動スペクトルが複数存在する場合においても本発明を適用可能である。
【００９０】
具体的に説明すると、図１１（ａ）に示すように、回転体１０１の速度変動は、回転時の回転体１０１の位相に強く依存しており、位相により振動周波数及び変動幅が変化する。回転体１０１の１周で１ｓの正弦波速度変動をしている場合、３６Ｈｚの振動は、位相Ａの時点が最も強く、４０Ｈｚの振動は、位相Ｂの時点で最も強くなる状況が生じる。
【００９１】
従って、例えば、回転体１０１が位相Ａの時点では、４０Ｈｚの振動成分低減効果が大きい制御パラメータによって周波数拡散制御を実施し、位相Ｂの時点では、４５Ｈｚの振動成分低減効果が大きい制御パラメータによって周波数拡散制御を実施する。
【００９２】
このように、回転体１０１の位相に応じて制御パラメータを変更することにより、変調対象の周波数の振動スペクトルが複数存在する場合、つまり複数の濃度ムラが存在する場合においても、画像の濃度ムラの低減が可能となる。
【符号の説明】
【００９３】
１０１ 回転体
１０１ａ 回転軸
１０２ 駆動ギア
１０３ａ ギア
１０３ モータ
１０４ モータドライバ回路
１０５ 制御ユニット
１０６ エンコーダ
１０７ エンコーダ
１０８ コードホイール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体を回転させるための駆動力を発生するモータと、
該モータに対して駆動パルスを送信する送信手段と、
画像の濃度ムラを発生させる要因となる周波数として設定される前記駆動パルスの対象周波数に対して、所定の変調周期及び所定の変調範囲で周波数拡散制御を行う制御手段と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記変調周期は、画像の濃度ムラの発生周期以上に設定される、
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】
前記変調範囲は、前記対象周波数の振動スペクトルと該対象周波数に隣接する周波数の振動スペクトルとが重ならない範囲に設定される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の速度変動を検出する検出手段と、
該検出手段により検出された速度変動データに基づいて、前記対象周波数の振動スペクトルを抽出する抽出手段と、を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記像担持体の位相に応じて前記変調周期及び前記変調範囲を変更して、前記周波数拡散制御を行う、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、トナー像を担持する感光体、及び該感光体に担持されたトナー像が転写される中間転写体を含む、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体を回転させるための駆動力を発生するモータと、
該モータに対して駆動パルスを送信する送信手段と、
画像の濃度ムラを発生させる要因となる周波数として設定される前記駆動パルスの対象周波数に対して、所定の変調周期及び所定の変調範囲で周波数拡散制御を行う制御手段と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記変調周期は、画像の濃度ムラの発生周期以上に設定される、
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】
前記変調範囲は、前記対象周波数の振動スペクトルと該対象周波数に隣接する周波数の振動スペクトルとが重ならない範囲に設定される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の速度変動を検出する検出手段と、
該検出手段により検出された速度変動データに基づいて、前記対象周波数の振動スペクトルを抽出する抽出手段と、を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記像担持体の位相に応じて前記変調周期及び前記変調範囲を変更して、前記周波数拡散制御を行う、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、トナー像を担持する感光体、及び該感光体に担持されたトナー像が転写される中間転写体を含む、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２２４４７６（Ｐ２０１０−２２４４７６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７４４７９（Ｐ２００９−７４４７９）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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