画像形成装置
【課題】 カラー画像形成モード時には、カラー画像形成時に目立つ色ずれを抑制し、白黒画像形成モード時には、白黒画像形成時に目立つバンディングを抑制する。
【解決手段】 カラー画像形成モード時は、重なるべき複数色の画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する第１のフィードバックゲインを設定し（Ｓ９０２）、白黒画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する第２のフィードバックゲインを設定する（Ｓ９０８）。
【解決手段】 カラー画像形成モード時は、重なるべき複数色の画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する第１のフィードバックゲインを設定し（Ｓ９０２）、白黒画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する第２のフィードバックゲインを設定する（Ｓ９０８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙にカラー画像形成を行うための像担持体をモータにより駆動する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像形成を行うための複数の感光ドラムにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルトへ転写した後、中間転写ベルトから記録紙へトナー像を転写する画像形成装置がある。感光ドラムは減速ギアを介してモータにより駆動するため、感光ドラムの角速度変動ないし周速変動が発生し、カラー画像形成時に重なるべき複数色のトナー画像が重ならないという色ずれや、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになるバンディングなどが発生する。例えば、図８（ａ）に示すように感光ドラムの角速度は時間とともに変動する。図８（ｂ）はこの角速度変化をフーリエ変換して得た、角速度の変動成分を周波数毎に示すグラフである。図８（ｂ）では、３Ｈｚ付近、３６Ｈｚ付近、２９０Ｈｚ付近にピークが現れている。３Ｈｚ付近の比較的低い周波数成分の変動はギア１０１の偏芯成分、３６Ｈｚ付近の変動はモータ１００の回転むら、２９０Ｈｚ付近の変動はギア１０１とモータ１００のかみ合わせ時のショックである。３Ｈｚ付近の角速度変動は色ずれの原因となり、３６Ｈｚ付近の角速度変動はバンディングの原因となる。
【０００３】
色ずれ等を低減するために、感光ドラムの角速度を検出してモータのフィードバック制御を行うことで、減速ギアに起因する周波数成分の角速度変動を低減することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７５４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、次のような理由で、色ずれの低減とバンディングの低減の両立は難しい。図８（ｂ）に示す角速度変動はフィードバックゲイン値を調整することで抑制できるが、全ての周波数の角速度変動を抑制することはできない。フィードバック制御における感度関数によれば、ある周波数の変動を減衰させようとすると、別の周波数の変動が増幅されてしまうからである。例えば、色ずれの原因となる３Ｈｚ付近の角速度変動は抑制するフィードバックゲインを設定すると、バンディングの原因となる３６Ｈｚ付近の角速度変動が増幅されてしまう。従って、色ずれを抑制するようにフィードバックゲインを調整してしまうと、白黒画像形成を行う場合はバンディングが目立ってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、記録紙に画像形成を行うための第１及び第２の像担持体と、前記第１及び第２の像担持体をそれぞれ回転駆動する第１及び第２のモータと、前記第１及び第２の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する第１及び第２の検知手段と、前記第１及び第２の検知手段の検知結果に応じて前記第１及び第２のモータの角速度をそれぞれフィードバック制御する第１及び第２のフィードバック手段と、前記第１及び第２のフィードバック手段のフィードバック制御のフィードバックゲインを設定する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１及び第２の像担持体により画像を重ねることにより画像を形成する第１の画像形成モード時は、重なるべき画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する第１のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段に設定し、前記第１及び第２の像担持体のいずれかにより画像を形成する第２の画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する第２のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段のうち少なくとも画像形成を行う像担持体に対応するフィードバック手段に設定することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、記録紙に画像形成を行うための複数の像担持体と、前記複数の像担持体をそれぞれ回転駆動する複数のモータと、前記複数の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する複数の検知手段と、前記複数の検知手段の検知結果に応じて前記複数のモータの角速度を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記複数の像担持体により複数色の画像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成モード時は、重なるべき複数色の画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行い、前記複数の像担持体のいずれかによりモノクロ画像を形成するモノクロ画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行うことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１及び第２の像担持体により画像を重ねることにより画像を形成する第１の画像形成モード時には、第１の画像形成モード時に目立つ画像の重なりずれを抑制し、第１及び第２の像担持体のいずれかにより画像を形成する第２の画像形成モード時には、第２の画像形成モード時に目立つ周期的な濃淡むらを抑制することが可能になる。
【０００９】
また、本発明によれば、カラー画像形成モード時には、カラー画像形成時に目立つ色ずれを抑制し、白黒画像形成モード時には、白黒画像形成時に目立つ周期的な濃淡むら（バンディング）を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るカラー複写機の断面図。
【図２】感光ドラム１１の駆動構成を説明する図。
【図３】モータ１００を制御する制御部２００のブロック構成図。
【図４】回転速度検知部２０３における検知を説明する図。
【図５】回転速度検知部２０３におけるカウントと角速度の関係を示す図。
【図６】ＦＢ制御部２０５における処理を説明する図。
【図７】感光ドラム１１ａ〜ｄを駆動するモータ１００ａ〜ｄの制御ブロック図。
【図８】感光ドラム１１ａ〜ｄの角速度の時間的変化及び角速度変動の周波数成分を示すグラフ。
【図９】フィードバックゲインに対する感度関数を説明する図。
【図１０】色ずれを抑制するフィードバックゲインを設定した時の角速度の時間的変化、角速度変動の周波数成分、及び感度関数を示すグラフ。
【図１１】バンディングを抑制するフィードバックゲインを設定した時の角速度の時間的変化、角速度変動の周波数成分、及び感度関数を示すグラフ。
【図１２】フィードバックゲインを制御するＣＰＵ２０１の制御フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に関わる画像形成装置の断面図である。本実施形態のカラー複写機は、複数の画像形成部を並列に配し、且つ中間転写方式を採用している。カラー複写機は、画像読取部１Ｒと、画像出力部１Ｐとを有する。
【００１２】
画像読取部１Ｒは、原稿画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して画像出力部１Ｐに送信する。画像出力部１Ｐは、複数並設された画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と、給紙ユニット２０と、中間転写ユニット３０と、定着ユニット４０と、クリーニングユニット５０とを有する。
【００１３】
更に、個々のユニットについて詳しく説明する。各画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）のそれぞれは同じ構成である。第一の像担持体としての複数の感光ドラム１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）、露光部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）、折り返しミラー１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）、現像装置１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）、及びクリーニング装置１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）が配置されている。
【００１４】
一次帯電器１２ａ〜１２ｄは、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、露光部１３ａ〜１３ｄは、画像読取部１Ｒからの記録画像信号に応じて、レーザビームを折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光する。これによって、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像が形成される。
【００１５】
更に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色の現像剤（以下、トナーという）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上の静電潜像を顕像化する。感光ドラム上に顕像化された可視画像（トナー画像）は画像転写位置Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで、中間転写ユニット３０における第二の像担持体としての中間転写ベルト３１上に転写される。本実施形態では、第二の像担持体として中間転写ベルトを用いているが、ドラム状の中間転写ドラム等の中間転写体でもよい。
【００１６】
画像転写位置Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの下流に設けられたクリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。
【００１７】
給紙ユニット２０は、用紙Ｐを収納するためのカセット２１と、カセット２１より用紙Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２と、ピックアップローラ２２から送り出された用紙Ｐを更に搬送するための給紙ローラ対２３とを有する。また、給紙ユニット２０は、給紙ガイド２４と、中間転写ベルト３１上の画像に合わせて用紙Ｐを二次転写位置Ｔｅへ送り出すためのレジストレーションローラ２５を有する。
【００１８】
中間転写ユニット３０について詳細に説明する。中間転写ベルト３１は、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２と、中間転写ベルト３１の回動に従動する従動ローラ３３と、二次転写対向ローラ３４によって保持されている。又、駆動ローラ３２と従動ローラ３３の間に一次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は、モータ（不図示）によって回転駆動される。
【００１９】
各感光ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する一次転写位置Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写帯電器３５（３５ａ〜３５ｄ）が配置されている。一方、二次転写対向ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写位置Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。
【００２０】
また、中間転写ベルト３１の二次転写位置Ｔｅの下流には、中間転写ベルト ３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニット５０が設けられている。クリーニングユニット５０は、中間転写ベルト３１上のトナーを除去するためのクリーニングブレード５１と、クリーニングブレード５１により掻き取られた廃トナーを収納する廃トナーボックス５２とを備えている。
【００２１】
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａと、そのローラに加圧される定着ローラ４１ｂとを有する。更に、定着ユニット４０は、定着ローラ対４１ａ、４１ｂのニップ部へ用紙Ｐを導くためのガイド４３、定着ユニットの熱を内部に閉じ込めるための定着断熱カバー４６を有する。また、定着ローラ対４１ａ、４１ｂから排出されてきた用紙Ｐをさらに装置外部に導き出すための排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａ、４５ｂ、排紙ローラ４８、及び、用紙Ｐを積載する排紙トレイ４７などを備えている。
【００２２】
次に、上記構成のカラー複写機の動作について説明する。ＣＰＵにより画像形成開始信号が発せられると、カセット２１から給紙動作を開始する。例えばカセット２１から給紙された場合について説明すると、先ず、ピックアップローラ２２により、カセット２１から用紙Ｐが一枚ずつ送り出される。そして、給紙ローラ対２３によって用紙Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストレーションローラ２５まで搬送される。その時レジストレーションローラ２５は停止されており、用紙Ｐの先端はレジストレーションローラ２５のニップ部に突き当たる。その後、中間転写ベルト３１上に形成された画像に合わせてレジストレーションローラ２５は回転を始める。この回転開始タイミングは、用紙Ｐと中間転写ベルト３１上のトナー画像とが二次転写位置Ｔｅにおいて一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００２３】
一方、画像形成部では、画像形成開始信号が発せられると、感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が一次転写位置Ｔｄにおいて一次転写帯電器３５ｄによって中間転写ベルト３１に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写位置Ｔｃまで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上に位置を合わせて、その次のトナー像が転写される。他の画像形成部でも同様の工程が行われることにより、４色のトナー像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。このように露光部１３ａ〜１３ｄ、感光ドラム１１ａ〜ｄ、現像装置１４ａ〜１４ｄ、中間転写ベルト３１等により記録紙に対してカラー画像形成が行われる。白黒画像形成を行うときには、露光部１３ａ、感光ドラム１１ａ、現像装置１４ａ、中間転写ベルト３１等により画像形成が行われる。
【００２４】
その後、用紙Ｐが二次転写位置Ｔｅに進入し、中間転写ベルト３１に接触すると、用紙Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に高電圧を印加する。これにより、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が用紙Ｐに転写される。その後、用紙Ｐは搬送ガイド４３によって定着ローラ４１ａ、ｂのニップ部まで案内される。そして、定着ローラ対４１ａ、４１ｂの熱及びニップの圧力によってトナー画像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは、排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａ，４５ｂ、排紙ローラ４８により搬送されて機外に排出され、排紙トレイ４７に積載される。
【００２５】
次に、画像形成装置に含まれるモータ制御装置による感光ドラム１１の駆動について、図２を参照しながら説明する。本実施形態では、感光ドラム１１ａ〜ｄそれぞれに対してＤＣブラシレスモータ１００が設けられている。モータ１００は制御部２００により制御される。モータ１００の駆動力は、ギア１０１、駆動軸１０３及びカップリング１０２を介して感光ドラム１１に伝達される。これにより、感光ドラム１１が回転する。
【００２６】
駆動軸１０３にはエンコーダホイール１１１が固定されており、駆動軸１０３とエンコーダホイール１１１は同じ角速度で回転する。エンコーダ１１０はエンコーダホイール１１１及びエンコーダセンサ１１２を有する。エンコーダホイール１１１は透明な円板であり、その上に黒色の放射線状の線が等間隔で円周に沿って印刷されている。エンコーダセンサ１１２は、エンコーダホイール１１１を挟むようにして設けられた発光部と受光部を有し、円板の黒色部分が受光部の位置に来ると受光部への光が遮られ、円板の透明部分が受光部の位置へ来ると受光部へ光が入射する。エンコーダセンサ１１２は受光部へ光が入射したか否かに応じて信号を発生する。このようにして、エンコーダ１１０は、駆動軸１０３の角速度に応じた周期の信号を制御部２００に供給する。そして、制御部２００は、エンコーダ１１０からの信号に基づいて、モータ１００のフィードバック制御を行う。
【００２７】
図３は制御部２００のブロック構成図である。回転速度検知部２０３はエンコーダ１１０からのパルス信号の周期を検知する。回転速度検知部２０３は、図４に示すパルス信号３０１の１周期（Ｃ１：パルス信号３０１の立ち上がりから次の立ち上がり）内でクロック３０２の数をカウントすることにより、パルス信号３０１の周期を検知する。クロック３０２はパルス信号３０１の周期よりも短い一定周期のパルス信号であり、水晶振動子などにより生成され、回転速度検知部２０３に入力される。
【００２８】
そして、回転速度検知部２０３は、検知したパルス幅から角速度を演算する。図５（ａ）はモータ１００を立ち上げたときの駆動軸１０３の角速度の変化を示し、図５（ｂ）はそのときに回転速度検知部２０３でカウントしたカウント数（パルス周期）を示す。図からわかるように、角速度とカウント数は反比例の関係にある。よって、角速度は式１に基づいて算出される。回転速度検知部２０３は、検出した角速度を差分演算部２０４及びＣＰＵ２０１へ出力する。なお、Ｋは任意の係数である。
【００２９】
【数１】
【００３０】
差分演算部２０４は、回転速度検知部２０３から出力される検知角速度と、ＣＰＵ２０１から供給される目標角速度との差分を演算する。ＦＢ制御部２０５は、差分演算部２０４から出力された差分値、及び、ＣＰＵ２０１から供給されるフィードバックゲイン値（ＫＰ、ＴＩ、ＴＤ）に基づいて、駆動軸１０３が目標角速度で回転するために必要な補正制御値を演算する。
【００３１】
駆動信号生成部２０７は、ＦＢ制御部２０５から出力される補正制御値とＣＰＵ２０１から出力される目標制御値を加算して得られた制御値に基づいたデューティのＰＷＭ制御信号を生成する。ＰＷＭ制御信号は、モータ１００をＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）するための信号である。
【００３２】
図６はＦＢ制御部２０５における処理を説明する図である。ＦＢ制御部２０５は、差分演算部２０４から出力された差分値ｅに基づいたＰＩＤ制御を行う。ＰＩＤ制御の制御値は式２に基づいて算出される。
【００３３】
【数２】
【００３４】
ここで、ＫＰ，ＴＩ，ＴＤは、ＰＩＤ制御の比例項４０１、積分項４０２、微分項４０３におけるフィードバックゲイン値であり、駆動軸１０３の角速度に基づいてＣＰＵ２０１により決定される。
【００３５】
図７は感光ドラム１１ａ〜ｄを駆動するＤＣブラシレスモータ１００ａ〜ｄの制御ブロック図である。感光ドラム１１ａ〜１１ｄにはそれぞれエンコーダ１１０ａ〜１１０ｄ及びモータ１００ａ〜ｄが設けられ、モータ１００ａ〜ｄはそれぞれ制御部２００ａ〜２００ｄにより制御される。制御部２００ａ〜ｄは、エンコーダ１１０ａ〜ｄからの信号に基づきモータ１００ａ〜ｄのフィードバック制御を行う。制御部２００ａ〜ｄの構成については、前述した制御部２００と同じである。ＣＰＵ２０１は、前述したように制御部２００ａ〜ｄに対して、目標角速度、フィードバックゲイン値、及び目標制御値を設定する。つまり、記録紙に画像形成を行うための第１及び第２の像担持体と、第１及び第２の像担持体をそれぞれ回転駆動する第１及び第２のモータと、第１及び第２の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する第１及び第２の検知部（エンコーダ）が設けられている。そして、第１及び第２の検知部の検知結果に応じて第１及び第２のモータの角速度をそれぞれフィードバック制御する第１及び第２のフィードバック部（制御部２００）と、第１及び第２のフィードバック手段のフィードバック制御のフィードバックゲインを設定する制御部（ＣＰＵ２０１）が設けられている。
【００３６】
図８（ａ）はモータ１００がギア１０１を介して駆動される感光ドラム１１の角速度の時間的変化を示すグラフである。図８（ｂ）はこの角速度変化をフーリエ変換して得た、角速度の変動成分を周波数毎に示すグラフである。図８（ｂ）では、３Ｈｚ付近、３６Ｈｚ付近、２９０Ｈｚ付近にピークが現れている。３Ｈｚ付近の比較的低い周波数成分の変動はギア１０１の偏芯成分、３６Ｈｚ付近の変動はモータ１００の回転むら、２９０Ｈｚ付近の変動はギア１０１とモータ１００のかみ合わせ時のショックである。３Ｈｚ付近の角速度変動は、カラー画像形成時に重なるべき複数色のトナー画像が重ならないという色ずれの原因となる。一方、３６Ｈｚ付近の角速度変動は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになるバンディング（ピッチむらともいう）の原因となる。このバンディングは特に白黒画像形成時に目立つ傾向にある。
【００３７】
このような角速度変動は、フィードバックゲイン値を調整することで抑制できるが、全ての周波数の角速度変動を抑制することはできない。フィードバック制御における感度関数によれば、ある周波数の変動を減衰させようとすると、別の周波数の変動が増幅されてしまうからである。図９は感度関数を説明するグラフであり、図９（ａ）（ｂ）はそれぞれ異なるフィードバックゲインを設定したときの感度関数を示す。図９において、０ｄＢよりも大きい応答を示す周波数では角速度変動は増幅され、０ｄＢよりも小さい応答を示す周波数では角速度変動は減衰される。０ｄＢは減衰も増幅もしないことを意味する。図９（ａ）の感度関数のとき、角速度変動を補正する力が全体的に弱く、２０Ｈｚ付近を最も減衰し、４０Ｈｚ以上の周波数を増幅する。図９（ｂ）の感度関数のとき、１００Ｈｚ以下において角速度変動を補正する力が全体的に強く、８Ｈｚ以下の低い周波数ほど角速度変動を減衰し、２０Ｈｚ付近を中心に角速度変動を増幅する。この感度関数Ｓは式３で表され、ある周波数の変動を減衰させようとすると、別の周波数の変動が増幅されてしまうことから、ウォーターベッド効果とも呼ばれている。
【００３８】
【数３】
【００３９】
図１０は、３Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインを設定した時の角速度の時間的変化（図１０（ａ））、角速度変動の周波数成分（図１０（ｂ））、感度関数（図１０（ｃ））を示すグラフである。図１０（ｃ）の感度関数に示すように、３Ｈｚ付近の角速度変動は大きく抑制されるが、５０Ｈｚ付近の角速度変動は大きく増幅される。この結果、図１０（ｂ）を図８（ｂ）と比較してわかるように、色ずれの原因となる３Ｈｚ付近の角速度変動は抑制されるが、バンディングの原因となる３６Ｈｚ付近の角速度変動は増幅される。本実施形態では、このような感度関数を有するフィードバックゲインをカラー画像形成時に設定する。これにより、カラー画像形成時に問題となる色ずれを抑制することができる。一方、バンディングについては強調される結果となるが、バンディングが目立つのは白黒画像形成時であり、カラー画像形成時は色ずれ抑制を優先させるため、カラー画像形成時は色ずれを抑制するフィードバックゲインを設定する。つまり、第１及び第２の像担持体により画像を重ねることにより画像を形成する第１の画像形成モード時は、重なるべき画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する第１のフィードバックゲインを第１及び第２のフィードバック部（制御部２００）に設定する。換言すれば、複数の像担持体により複数色の画像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成モード時は、重なるべき複数色の画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行う。
【００４０】
図１１は、４０Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインを設定した時の角速度の時間的変化（図１１（ａ））、角速度変動の周波数成分（図１１（ｂ））、感度関数（図１１（ｃ））を示すグラフである。図１１（ｃ）の感度関数に示すように、４０Ｈｚ付近の角速度変動は抑制されるが、２００Ｈｚ付近の角速度変動は増幅される。この結果、図１１（ｂ）を図８（ｂ）と比較してわかるように、バンディングの原因となる３６Ｈｚ付近の角速度変動は抑制されるが、色ずれの原因となる３Ｈｚ付近の角速度変動は抑制されない。本実施形態では、このような感度関数を有するフィードバックゲインを白黒画像形成時に設定する。これにより、白黒画像形成時に問題となるバンディングを抑制することができる。一方、色ずれについては抑制されない結果となるが、白黒画像形成時は複数色のトナー画像を重ねることがないので、色ずれの原因となる角速度変動は気にする必要がないため、白黒画像形成時はバンディングを抑制するフィードバックゲインを設定する。このフィードバックゲインは少なくともブラック用の感光ドラム１１ａに対応する制御部２００ａに設定する。つまり、第１及び第２の像担持体のいずれかにより画像を形成する第２の画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する第２のフィードバックゲインを第１及び第２のフィードバック部（制御部２００）のうち少なくとも画像形成を行う像担持体に対応するフィードバック部に設定する。換言すれば、複数の像担持体のいずれかによりモノクロ画像を形成するモノクロ画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行う。
【００４１】
図１２は、カラー画像形成モードであるか白黒画像形成モードであるかに応じて、感光ドラムを駆動するモータ制御のフィードバックゲインを切り替える制御を行うＣＰＵ２０１の制御フローチャートである。画像形成ジョブが開始されると、ＣＰＵ２０１は操作部の設定や原稿の自動カラー判定に基づいてカラー画像形成モードかどうかを判断する（Ｓ９０１）。カラー画像形成ジョブと判断した場合、ＣＰＵ２０１は制御部２００ａ〜ｄに対して第１のフィードバックゲインを設定し、モータ１００ａ〜ｄを駆動させる（Ｓ９０２）。第１のフィードバックゲインは色ずれの原因となる３Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインである。そして、ＣＰＵ２０１は画像形成装置にカラー画像形成を行わせ（Ｓ９０３）、画像形成ジョブが終了したかどうかを判断する（Ｓ９０４）。画像形成ジョブが終了していない場合、次の画像をカラー画像形成モードで画像形成するかどうかを判断する（Ｓ９０５）。カラー画像形成モードと判断された場合は、ステップＳ９０３に戻る。一方、ステップＳ９０６で白黒画像形成モードと判断された場合は、ＣＰＵ２０１は制御部２００ａ〜ｄに対して後述する第２のフィードバックゲインを設定し、その後ＦＢ制御部２０５に積算された値をクリアする（Ｓ９０６）。そして、フィードバックゲインが変更されると数十ｍｓ〜数百ｍｓの間、モータの回転が不安定になる恐れがあるため、フィードバックゲイン変更後所定時間経過した後（Ｓ９０６）、ステップＳ９０９に進む。この所定時間は、モータ制御を安定させるための時間であり、例えば１５０ｍｓ程度である。
【００４２】
ステップＳ９０１で白黒画像形成モードと判断した場合、ＣＰＵ２０１は制御部２００ａ〜ｄに対して第２のフィードバックゲインを設定し、モータ１００ａ〜ｄを駆動させる（Ｓ９０８）。第２のフィードバックゲインは４０Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインであり、バンディングの原因となる３６Ｈｚ付近の角速度変動を抑制する。そして、ＣＰＵ２０１は画像形成装置に白黒画像形成を行わせ（Ｓ９０９）、画像形成ジョブが終了したかどうかを判断する（Ｓ９１０）。画像形成ジョブが終了していない場合、次の画像をカラー画像形成モードで画像形成するかどうかを判断する（Ｓ９１１）。白黒画像形成モードと判断された場合は、ステップＳ９０９に戻る。一方、ステップＳ９１１でカラー画像形成モードと判断された場合は、ＣＰＵ２０１は制御部２００ａ〜ｄに対して第１のフィードバックゲインを設定し、その後ＦＢ制御部２０５に積算された値をクリアする（Ｓ９１２）。そして、フィードバックゲイン変更後所定時間経過した後（Ｓ９１２）、ステップＳ９０３に進む。ステップＳ９０４またはＳ９１０で、画像形成ジョブが終了したと判断した場合、ＣＰＵ２０１はモータ１００ａ〜ｄを停止させ（Ｓ９１４）、画像形成ジョブを終了する。
【００４３】
以上のように、カラー画像形成モードであるか否かに応じてフィードバックゲインを切り替えることにより、カラー画像形成モード時には色ずれを抑制した高画質な画像を形成し、白黒画像形成モード時にはバンディングを抑制した高画質な画像を形成することが可能となる。
【００４４】
なお、白黒画像形成を行う際に、バックグラウンドにクリアトナー等で「Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌ」等の画像や地紋画像をオーバーレイするときも本実施形態では白黒画像形成モードとして制御する。
【００４５】
また、本実施形態では、カラー画像形成モード時に色ずれに有利なフィードバックゲインを設定する例を説明したが、カラー画像形成モード時において、画像のエッジがはっきりせず、均一な濃度の画像領域のある写真画像を形成するときは、バンディングに有利なフィードバックゲインを設定してもよい。このような写真画像の場合、色ずれよりもバンディングが目立つことがあるからである。
【００４６】
また、本実施形態では、複数の感光ドラムをそれぞれ複数のモータにより駆動しているが、複数の感光ドラムのいくつかは第１のモータにより駆動し、残りの感光ドラムは第２のモータにより駆動する構成でも同様の制御を行えばよい。
【００４７】
また、本実施形態では、感光ドラムを駆動するモータ制御のフィードバックゲインについて詳細に説明したが、中間転写ベルトを駆動するモータ制御のフィードバックゲインについても同じである。
【００４８】
また、本実施形態では、ＦＢ回路のフィードバックゲインを操作しているが、ＦＢ入力部の前段にローパスフィルタ等のフィルタを有する構成の場合は、フィルタの定数を変更するようにしてもよい。すなわち、カラー画像形成モード時は色ずれを抑制する第１のフィルタ定数を設定し、白黒画像形成モード時はバンディングを抑制する第２のフィルタ定数を設定すればよい。
【００４９】
また、本実施形態では、駆動軸１０３に取り付けられたエンコーダ１１０によってモータ１００の角速度を検知したが、モータ１００からのＦＧ信号に基づいて角速度を検知してもよい。また、感光ドラム１１や中間転写ベルト３１の周速を検知して、この検知結果に応じてフィードバック制御するようにしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、全ての感光ドラム１１ａ〜ｄを駆動する状態で、制御部２００ａ〜ｄの値を変更する例を説明したが、白黒画像形成モード時に中間転写ベルト３１を感光ドラムｂ〜ｄから離す離間機構をもつ画像形成装置にも適用可能である。
【００５１】
また、本実施形態では、複数の感光ドラムによりカラー画像を形成する構成を説明したが、１つの感光ドラムと複数の現像器によりカラー画像を形成する構成にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１００ モータ
２００ 制御部
２０１ ＣＰＵ
２０５ ＦＢ（フィードバック）制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙にカラー画像形成を行うための像担持体をモータにより駆動する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像形成を行うための複数の感光ドラムにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルトへ転写した後、中間転写ベルトから記録紙へトナー像を転写する画像形成装置がある。感光ドラムは減速ギアを介してモータにより駆動するため、感光ドラムの角速度変動ないし周速変動が発生し、カラー画像形成時に重なるべき複数色のトナー画像が重ならないという色ずれや、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになるバンディングなどが発生する。例えば、図８（ａ）に示すように感光ドラムの角速度は時間とともに変動する。図８（ｂ）はこの角速度変化をフーリエ変換して得た、角速度の変動成分を周波数毎に示すグラフである。図８（ｂ）では、３Ｈｚ付近、３６Ｈｚ付近、２９０Ｈｚ付近にピークが現れている。３Ｈｚ付近の比較的低い周波数成分の変動はギア１０１の偏芯成分、３６Ｈｚ付近の変動はモータ１００の回転むら、２９０Ｈｚ付近の変動はギア１０１とモータ１００のかみ合わせ時のショックである。３Ｈｚ付近の角速度変動は色ずれの原因となり、３６Ｈｚ付近の角速度変動はバンディングの原因となる。
【０００３】
色ずれ等を低減するために、感光ドラムの角速度を検出してモータのフィードバック制御を行うことで、減速ギアに起因する周波数成分の角速度変動を低減することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７５４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、次のような理由で、色ずれの低減とバンディングの低減の両立は難しい。図８（ｂ）に示す角速度変動はフィードバックゲイン値を調整することで抑制できるが、全ての周波数の角速度変動を抑制することはできない。フィードバック制御における感度関数によれば、ある周波数の変動を減衰させようとすると、別の周波数の変動が増幅されてしまうからである。例えば、色ずれの原因となる３Ｈｚ付近の角速度変動は抑制するフィードバックゲインを設定すると、バンディングの原因となる３６Ｈｚ付近の角速度変動が増幅されてしまう。従って、色ずれを抑制するようにフィードバックゲインを調整してしまうと、白黒画像形成を行う場合はバンディングが目立ってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、記録紙に画像形成を行うための第１及び第２の像担持体と、前記第１及び第２の像担持体をそれぞれ回転駆動する第１及び第２のモータと、前記第１及び第２の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する第１及び第２の検知手段と、前記第１及び第２の検知手段の検知結果に応じて前記第１及び第２のモータの角速度をそれぞれフィードバック制御する第１及び第２のフィードバック手段と、前記第１及び第２のフィードバック手段のフィードバック制御のフィードバックゲインを設定する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１及び第２の像担持体により画像を重ねることにより画像を形成する第１の画像形成モード時は、重なるべき画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する第１のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段に設定し、前記第１及び第２の像担持体のいずれかにより画像を形成する第２の画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する第２のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段のうち少なくとも画像形成を行う像担持体に対応するフィードバック手段に設定することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、記録紙に画像形成を行うための複数の像担持体と、前記複数の像担持体をそれぞれ回転駆動する複数のモータと、前記複数の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する複数の検知手段と、前記複数の検知手段の検知結果に応じて前記複数のモータの角速度を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記複数の像担持体により複数色の画像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成モード時は、重なるべき複数色の画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行い、前記複数の像担持体のいずれかによりモノクロ画像を形成するモノクロ画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行うことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１及び第２の像担持体により画像を重ねることにより画像を形成する第１の画像形成モード時には、第１の画像形成モード時に目立つ画像の重なりずれを抑制し、第１及び第２の像担持体のいずれかにより画像を形成する第２の画像形成モード時には、第２の画像形成モード時に目立つ周期的な濃淡むらを抑制することが可能になる。
【０００９】
また、本発明によれば、カラー画像形成モード時には、カラー画像形成時に目立つ色ずれを抑制し、白黒画像形成モード時には、白黒画像形成時に目立つ周期的な濃淡むら（バンディング）を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るカラー複写機の断面図。
【図２】感光ドラム１１の駆動構成を説明する図。
【図３】モータ１００を制御する制御部２００のブロック構成図。
【図４】回転速度検知部２０３における検知を説明する図。
【図５】回転速度検知部２０３におけるカウントと角速度の関係を示す図。
【図６】ＦＢ制御部２０５における処理を説明する図。
【図７】感光ドラム１１ａ〜ｄを駆動するモータ１００ａ〜ｄの制御ブロック図。
【図８】感光ドラム１１ａ〜ｄの角速度の時間的変化及び角速度変動の周波数成分を示すグラフ。
【図９】フィードバックゲインに対する感度関数を説明する図。
【図１０】色ずれを抑制するフィードバックゲインを設定した時の角速度の時間的変化、角速度変動の周波数成分、及び感度関数を示すグラフ。
【図１１】バンディングを抑制するフィードバックゲインを設定した時の角速度の時間的変化、角速度変動の周波数成分、及び感度関数を示すグラフ。
【図１２】フィードバックゲインを制御するＣＰＵ２０１の制御フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に関わる画像形成装置の断面図である。本実施形態のカラー複写機は、複数の画像形成部を並列に配し、且つ中間転写方式を採用している。カラー複写機は、画像読取部１Ｒと、画像出力部１Ｐとを有する。
【００１２】
画像読取部１Ｒは、原稿画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して画像出力部１Ｐに送信する。画像出力部１Ｐは、複数並設された画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と、給紙ユニット２０と、中間転写ユニット３０と、定着ユニット４０と、クリーニングユニット５０とを有する。
【００１３】
更に、個々のユニットについて詳しく説明する。各画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）のそれぞれは同じ構成である。第一の像担持体としての複数の感光ドラム１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）、露光部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）、折り返しミラー１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）、現像装置１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）、及びクリーニング装置１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）が配置されている。
【００１４】
一次帯電器１２ａ〜１２ｄは、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、露光部１３ａ〜１３ｄは、画像読取部１Ｒからの記録画像信号に応じて、レーザビームを折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光する。これによって、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像が形成される。
【００１５】
更に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色の現像剤（以下、トナーという）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上の静電潜像を顕像化する。感光ドラム上に顕像化された可視画像（トナー画像）は画像転写位置Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで、中間転写ユニット３０における第二の像担持体としての中間転写ベルト３１上に転写される。本実施形態では、第二の像担持体として中間転写ベルトを用いているが、ドラム状の中間転写ドラム等の中間転写体でもよい。
【００１６】
画像転写位置Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの下流に設けられたクリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。
【００１７】
給紙ユニット２０は、用紙Ｐを収納するためのカセット２１と、カセット２１より用紙Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２と、ピックアップローラ２２から送り出された用紙Ｐを更に搬送するための給紙ローラ対２３とを有する。また、給紙ユニット２０は、給紙ガイド２４と、中間転写ベルト３１上の画像に合わせて用紙Ｐを二次転写位置Ｔｅへ送り出すためのレジストレーションローラ２５を有する。
【００１８】
中間転写ユニット３０について詳細に説明する。中間転写ベルト３１は、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２と、中間転写ベルト３１の回動に従動する従動ローラ３３と、二次転写対向ローラ３４によって保持されている。又、駆動ローラ３２と従動ローラ３３の間に一次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は、モータ（不図示）によって回転駆動される。
【００１９】
各感光ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する一次転写位置Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写帯電器３５（３５ａ〜３５ｄ）が配置されている。一方、二次転写対向ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写位置Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。
【００２０】
また、中間転写ベルト３１の二次転写位置Ｔｅの下流には、中間転写ベルト ３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニット５０が設けられている。クリーニングユニット５０は、中間転写ベルト３１上のトナーを除去するためのクリーニングブレード５１と、クリーニングブレード５１により掻き取られた廃トナーを収納する廃トナーボックス５２とを備えている。
【００２１】
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａと、そのローラに加圧される定着ローラ４１ｂとを有する。更に、定着ユニット４０は、定着ローラ対４１ａ、４１ｂのニップ部へ用紙Ｐを導くためのガイド４３、定着ユニットの熱を内部に閉じ込めるための定着断熱カバー４６を有する。また、定着ローラ対４１ａ、４１ｂから排出されてきた用紙Ｐをさらに装置外部に導き出すための排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａ、４５ｂ、排紙ローラ４８、及び、用紙Ｐを積載する排紙トレイ４７などを備えている。
【００２２】
次に、上記構成のカラー複写機の動作について説明する。ＣＰＵにより画像形成開始信号が発せられると、カセット２１から給紙動作を開始する。例えばカセット２１から給紙された場合について説明すると、先ず、ピックアップローラ２２により、カセット２１から用紙Ｐが一枚ずつ送り出される。そして、給紙ローラ対２３によって用紙Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストレーションローラ２５まで搬送される。その時レジストレーションローラ２５は停止されており、用紙Ｐの先端はレジストレーションローラ２５のニップ部に突き当たる。その後、中間転写ベルト３１上に形成された画像に合わせてレジストレーションローラ２５は回転を始める。この回転開始タイミングは、用紙Ｐと中間転写ベルト３１上のトナー画像とが二次転写位置Ｔｅにおいて一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００２３】
一方、画像形成部では、画像形成開始信号が発せられると、感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が一次転写位置Ｔｄにおいて一次転写帯電器３５ｄによって中間転写ベルト３１に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写位置Ｔｃまで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上に位置を合わせて、その次のトナー像が転写される。他の画像形成部でも同様の工程が行われることにより、４色のトナー像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。このように露光部１３ａ〜１３ｄ、感光ドラム１１ａ〜ｄ、現像装置１４ａ〜１４ｄ、中間転写ベルト３１等により記録紙に対してカラー画像形成が行われる。白黒画像形成を行うときには、露光部１３ａ、感光ドラム１１ａ、現像装置１４ａ、中間転写ベルト３１等により画像形成が行われる。
【００２４】
その後、用紙Ｐが二次転写位置Ｔｅに進入し、中間転写ベルト３１に接触すると、用紙Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に高電圧を印加する。これにより、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が用紙Ｐに転写される。その後、用紙Ｐは搬送ガイド４３によって定着ローラ４１ａ、ｂのニップ部まで案内される。そして、定着ローラ対４１ａ、４１ｂの熱及びニップの圧力によってトナー画像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは、排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａ，４５ｂ、排紙ローラ４８により搬送されて機外に排出され、排紙トレイ４７に積載される。
【００２５】
次に、画像形成装置に含まれるモータ制御装置による感光ドラム１１の駆動について、図２を参照しながら説明する。本実施形態では、感光ドラム１１ａ〜ｄそれぞれに対してＤＣブラシレスモータ１００が設けられている。モータ１００は制御部２００により制御される。モータ１００の駆動力は、ギア１０１、駆動軸１０３及びカップリング１０２を介して感光ドラム１１に伝達される。これにより、感光ドラム１１が回転する。
【００２６】
駆動軸１０３にはエンコーダホイール１１１が固定されており、駆動軸１０３とエンコーダホイール１１１は同じ角速度で回転する。エンコーダ１１０はエンコーダホイール１１１及びエンコーダセンサ１１２を有する。エンコーダホイール１１１は透明な円板であり、その上に黒色の放射線状の線が等間隔で円周に沿って印刷されている。エンコーダセンサ１１２は、エンコーダホイール１１１を挟むようにして設けられた発光部と受光部を有し、円板の黒色部分が受光部の位置に来ると受光部への光が遮られ、円板の透明部分が受光部の位置へ来ると受光部へ光が入射する。エンコーダセンサ１１２は受光部へ光が入射したか否かに応じて信号を発生する。このようにして、エンコーダ１１０は、駆動軸１０３の角速度に応じた周期の信号を制御部２００に供給する。そして、制御部２００は、エンコーダ１１０からの信号に基づいて、モータ１００のフィードバック制御を行う。
【００２７】
図３は制御部２００のブロック構成図である。回転速度検知部２０３はエンコーダ１１０からのパルス信号の周期を検知する。回転速度検知部２０３は、図４に示すパルス信号３０１の１周期（Ｃ１：パルス信号３０１の立ち上がりから次の立ち上がり）内でクロック３０２の数をカウントすることにより、パルス信号３０１の周期を検知する。クロック３０２はパルス信号３０１の周期よりも短い一定周期のパルス信号であり、水晶振動子などにより生成され、回転速度検知部２０３に入力される。
【００２８】
そして、回転速度検知部２０３は、検知したパルス幅から角速度を演算する。図５（ａ）はモータ１００を立ち上げたときの駆動軸１０３の角速度の変化を示し、図５（ｂ）はそのときに回転速度検知部２０３でカウントしたカウント数（パルス周期）を示す。図からわかるように、角速度とカウント数は反比例の関係にある。よって、角速度は式１に基づいて算出される。回転速度検知部２０３は、検出した角速度を差分演算部２０４及びＣＰＵ２０１へ出力する。なお、Ｋは任意の係数である。
【００２９】
【数１】
【００３０】
差分演算部２０４は、回転速度検知部２０３から出力される検知角速度と、ＣＰＵ２０１から供給される目標角速度との差分を演算する。ＦＢ制御部２０５は、差分演算部２０４から出力された差分値、及び、ＣＰＵ２０１から供給されるフィードバックゲイン値（ＫＰ、ＴＩ、ＴＤ）に基づいて、駆動軸１０３が目標角速度で回転するために必要な補正制御値を演算する。
【００３１】
駆動信号生成部２０７は、ＦＢ制御部２０５から出力される補正制御値とＣＰＵ２０１から出力される目標制御値を加算して得られた制御値に基づいたデューティのＰＷＭ制御信号を生成する。ＰＷＭ制御信号は、モータ１００をＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）するための信号である。
【００３２】
図６はＦＢ制御部２０５における処理を説明する図である。ＦＢ制御部２０５は、差分演算部２０４から出力された差分値ｅに基づいたＰＩＤ制御を行う。ＰＩＤ制御の制御値は式２に基づいて算出される。
【００３３】
【数２】
【００３４】
ここで、ＫＰ，ＴＩ，ＴＤは、ＰＩＤ制御の比例項４０１、積分項４０２、微分項４０３におけるフィードバックゲイン値であり、駆動軸１０３の角速度に基づいてＣＰＵ２０１により決定される。
【００３５】
図７は感光ドラム１１ａ〜ｄを駆動するＤＣブラシレスモータ１００ａ〜ｄの制御ブロック図である。感光ドラム１１ａ〜１１ｄにはそれぞれエンコーダ１１０ａ〜１１０ｄ及びモータ１００ａ〜ｄが設けられ、モータ１００ａ〜ｄはそれぞれ制御部２００ａ〜２００ｄにより制御される。制御部２００ａ〜ｄは、エンコーダ１１０ａ〜ｄからの信号に基づきモータ１００ａ〜ｄのフィードバック制御を行う。制御部２００ａ〜ｄの構成については、前述した制御部２００と同じである。ＣＰＵ２０１は、前述したように制御部２００ａ〜ｄに対して、目標角速度、フィードバックゲイン値、及び目標制御値を設定する。つまり、記録紙に画像形成を行うための第１及び第２の像担持体と、第１及び第２の像担持体をそれぞれ回転駆動する第１及び第２のモータと、第１及び第２の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する第１及び第２の検知部（エンコーダ）が設けられている。そして、第１及び第２の検知部の検知結果に応じて第１及び第２のモータの角速度をそれぞれフィードバック制御する第１及び第２のフィードバック部（制御部２００）と、第１及び第２のフィードバック手段のフィードバック制御のフィードバックゲインを設定する制御部（ＣＰＵ２０１）が設けられている。
【００３６】
図８（ａ）はモータ１００がギア１０１を介して駆動される感光ドラム１１の角速度の時間的変化を示すグラフである。図８（ｂ）はこの角速度変化をフーリエ変換して得た、角速度の変動成分を周波数毎に示すグラフである。図８（ｂ）では、３Ｈｚ付近、３６Ｈｚ付近、２９０Ｈｚ付近にピークが現れている。３Ｈｚ付近の比較的低い周波数成分の変動はギア１０１の偏芯成分、３６Ｈｚ付近の変動はモータ１００の回転むら、２９０Ｈｚ付近の変動はギア１０１とモータ１００のかみ合わせ時のショックである。３Ｈｚ付近の角速度変動は、カラー画像形成時に重なるべき複数色のトナー画像が重ならないという色ずれの原因となる。一方、３６Ｈｚ付近の角速度変動は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになるバンディング（ピッチむらともいう）の原因となる。このバンディングは特に白黒画像形成時に目立つ傾向にある。
【００３７】
このような角速度変動は、フィードバックゲイン値を調整することで抑制できるが、全ての周波数の角速度変動を抑制することはできない。フィードバック制御における感度関数によれば、ある周波数の変動を減衰させようとすると、別の周波数の変動が増幅されてしまうからである。図９は感度関数を説明するグラフであり、図９（ａ）（ｂ）はそれぞれ異なるフィードバックゲインを設定したときの感度関数を示す。図９において、０ｄＢよりも大きい応答を示す周波数では角速度変動は増幅され、０ｄＢよりも小さい応答を示す周波数では角速度変動は減衰される。０ｄＢは減衰も増幅もしないことを意味する。図９（ａ）の感度関数のとき、角速度変動を補正する力が全体的に弱く、２０Ｈｚ付近を最も減衰し、４０Ｈｚ以上の周波数を増幅する。図９（ｂ）の感度関数のとき、１００Ｈｚ以下において角速度変動を補正する力が全体的に強く、８Ｈｚ以下の低い周波数ほど角速度変動を減衰し、２０Ｈｚ付近を中心に角速度変動を増幅する。この感度関数Ｓは式３で表され、ある周波数の変動を減衰させようとすると、別の周波数の変動が増幅されてしまうことから、ウォーターベッド効果とも呼ばれている。
【００３８】
【数３】
【００３９】
図１０は、３Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインを設定した時の角速度の時間的変化（図１０（ａ））、角速度変動の周波数成分（図１０（ｂ））、感度関数（図１０（ｃ））を示すグラフである。図１０（ｃ）の感度関数に示すように、３Ｈｚ付近の角速度変動は大きく抑制されるが、５０Ｈｚ付近の角速度変動は大きく増幅される。この結果、図１０（ｂ）を図８（ｂ）と比較してわかるように、色ずれの原因となる３Ｈｚ付近の角速度変動は抑制されるが、バンディングの原因となる３６Ｈｚ付近の角速度変動は増幅される。本実施形態では、このような感度関数を有するフィードバックゲインをカラー画像形成時に設定する。これにより、カラー画像形成時に問題となる色ずれを抑制することができる。一方、バンディングについては強調される結果となるが、バンディングが目立つのは白黒画像形成時であり、カラー画像形成時は色ずれ抑制を優先させるため、カラー画像形成時は色ずれを抑制するフィードバックゲインを設定する。つまり、第１及び第２の像担持体により画像を重ねることにより画像を形成する第１の画像形成モード時は、重なるべき画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する第１のフィードバックゲインを第１及び第２のフィードバック部（制御部２００）に設定する。換言すれば、複数の像担持体により複数色の画像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成モード時は、重なるべき複数色の画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行う。
【００４０】
図１１は、４０Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインを設定した時の角速度の時間的変化（図１１（ａ））、角速度変動の周波数成分（図１１（ｂ））、感度関数（図１１（ｃ））を示すグラフである。図１１（ｃ）の感度関数に示すように、４０Ｈｚ付近の角速度変動は抑制されるが、２００Ｈｚ付近の角速度変動は増幅される。この結果、図１１（ｂ）を図８（ｂ）と比較してわかるように、バンディングの原因となる３６Ｈｚ付近の角速度変動は抑制されるが、色ずれの原因となる３Ｈｚ付近の角速度変動は抑制されない。本実施形態では、このような感度関数を有するフィードバックゲインを白黒画像形成時に設定する。これにより、白黒画像形成時に問題となるバンディングを抑制することができる。一方、色ずれについては抑制されない結果となるが、白黒画像形成時は複数色のトナー画像を重ねることがないので、色ずれの原因となる角速度変動は気にする必要がないため、白黒画像形成時はバンディングを抑制するフィードバックゲインを設定する。このフィードバックゲインは少なくともブラック用の感光ドラム１１ａに対応する制御部２００ａに設定する。つまり、第１及び第２の像担持体のいずれかにより画像を形成する第２の画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する第２のフィードバックゲインを第１及び第２のフィードバック部（制御部２００）のうち少なくとも画像形成を行う像担持体に対応するフィードバック部に設定する。換言すれば、複数の像担持体のいずれかによりモノクロ画像を形成するモノクロ画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行う。
【００４１】
図１２は、カラー画像形成モードであるか白黒画像形成モードであるかに応じて、感光ドラムを駆動するモータ制御のフィードバックゲインを切り替える制御を行うＣＰＵ２０１の制御フローチャートである。画像形成ジョブが開始されると、ＣＰＵ２０１は操作部の設定や原稿の自動カラー判定に基づいてカラー画像形成モードかどうかを判断する（Ｓ９０１）。カラー画像形成ジョブと判断した場合、ＣＰＵ２０１は制御部２００ａ〜ｄに対して第１のフィードバックゲインを設定し、モータ１００ａ〜ｄを駆動させる（Ｓ９０２）。第１のフィードバックゲインは色ずれの原因となる３Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインである。そして、ＣＰＵ２０１は画像形成装置にカラー画像形成を行わせ（Ｓ９０３）、画像形成ジョブが終了したかどうかを判断する（Ｓ９０４）。画像形成ジョブが終了していない場合、次の画像をカラー画像形成モードで画像形成するかどうかを判断する（Ｓ９０５）。カラー画像形成モードと判断された場合は、ステップＳ９０３に戻る。一方、ステップＳ９０６で白黒画像形成モードと判断された場合は、ＣＰＵ２０１は制御部２００ａ〜ｄに対して後述する第２のフィードバックゲインを設定し、その後ＦＢ制御部２０５に積算された値をクリアする（Ｓ９０６）。そして、フィードバックゲインが変更されると数十ｍｓ〜数百ｍｓの間、モータの回転が不安定になる恐れがあるため、フィードバックゲイン変更後所定時間経過した後（Ｓ９０６）、ステップＳ９０９に進む。この所定時間は、モータ制御を安定させるための時間であり、例えば１５０ｍｓ程度である。
【００４２】
ステップＳ９０１で白黒画像形成モードと判断した場合、ＣＰＵ２０１は制御部２００ａ〜ｄに対して第２のフィードバックゲインを設定し、モータ１００ａ〜ｄを駆動させる（Ｓ９０８）。第２のフィードバックゲインは４０Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインであり、バンディングの原因となる３６Ｈｚ付近の角速度変動を抑制する。そして、ＣＰＵ２０１は画像形成装置に白黒画像形成を行わせ（Ｓ９０９）、画像形成ジョブが終了したかどうかを判断する（Ｓ９１０）。画像形成ジョブが終了していない場合、次の画像をカラー画像形成モードで画像形成するかどうかを判断する（Ｓ９１１）。白黒画像形成モードと判断された場合は、ステップＳ９０９に戻る。一方、ステップＳ９１１でカラー画像形成モードと判断された場合は、ＣＰＵ２０１は制御部２００ａ〜ｄに対して第１のフィードバックゲインを設定し、その後ＦＢ制御部２０５に積算された値をクリアする（Ｓ９１２）。そして、フィードバックゲイン変更後所定時間経過した後（Ｓ９１２）、ステップＳ９０３に進む。ステップＳ９０４またはＳ９１０で、画像形成ジョブが終了したと判断した場合、ＣＰＵ２０１はモータ１００ａ〜ｄを停止させ（Ｓ９１４）、画像形成ジョブを終了する。
【００４３】
以上のように、カラー画像形成モードであるか否かに応じてフィードバックゲインを切り替えることにより、カラー画像形成モード時には色ずれを抑制した高画質な画像を形成し、白黒画像形成モード時にはバンディングを抑制した高画質な画像を形成することが可能となる。
【００４４】
なお、白黒画像形成を行う際に、バックグラウンドにクリアトナー等で「Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌ」等の画像や地紋画像をオーバーレイするときも本実施形態では白黒画像形成モードとして制御する。
【００４５】
また、本実施形態では、カラー画像形成モード時に色ずれに有利なフィードバックゲインを設定する例を説明したが、カラー画像形成モード時において、画像のエッジがはっきりせず、均一な濃度の画像領域のある写真画像を形成するときは、バンディングに有利なフィードバックゲインを設定してもよい。このような写真画像の場合、色ずれよりもバンディングが目立つことがあるからである。
【００４６】
また、本実施形態では、複数の感光ドラムをそれぞれ複数のモータにより駆動しているが、複数の感光ドラムのいくつかは第１のモータにより駆動し、残りの感光ドラムは第２のモータにより駆動する構成でも同様の制御を行えばよい。
【００４７】
また、本実施形態では、感光ドラムを駆動するモータ制御のフィードバックゲインについて詳細に説明したが、中間転写ベルトを駆動するモータ制御のフィードバックゲインについても同じである。
【００４８】
また、本実施形態では、ＦＢ回路のフィードバックゲインを操作しているが、ＦＢ入力部の前段にローパスフィルタ等のフィルタを有する構成の場合は、フィルタの定数を変更するようにしてもよい。すなわち、カラー画像形成モード時は色ずれを抑制する第１のフィルタ定数を設定し、白黒画像形成モード時はバンディングを抑制する第２のフィルタ定数を設定すればよい。
【００４９】
また、本実施形態では、駆動軸１０３に取り付けられたエンコーダ１１０によってモータ１００の角速度を検知したが、モータ１００からのＦＧ信号に基づいて角速度を検知してもよい。また、感光ドラム１１や中間転写ベルト３１の周速を検知して、この検知結果に応じてフィードバック制御するようにしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、全ての感光ドラム１１ａ〜ｄを駆動する状態で、制御部２００ａ〜ｄの値を変更する例を説明したが、白黒画像形成モード時に中間転写ベルト３１を感光ドラムｂ〜ｄから離す離間機構をもつ画像形成装置にも適用可能である。
【００５１】
また、本実施形態では、複数の感光ドラムによりカラー画像を形成する構成を説明したが、１つの感光ドラムと複数の現像器によりカラー画像を形成する構成にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１００ モータ
２００ 制御部
２０１ ＣＰＵ
２０５ ＦＢ（フィードバック）制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙に画像形成を行うための第１及び第２の像担持体と、
前記第１及び第２の像担持体をそれぞれ回転駆動する第１及び第２のモータと、
前記第１及び第２の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する第１及び第２の検知手段と、
前記第１及び第２の検知手段の検知結果に応じて前記第１及び第２のモータの角速度をそれぞれフィードバック制御する第１及び第２のフィードバック手段と、
前記第１及び第２のフィードバック手段のフィードバック制御のフィードバックゲインを設定する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第１及び第２の像担持体により画像を重ねることにより画像を形成する第１の画像形成モード時は、重なるべき画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する第１のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段に設定し、前記第１及び第２の像担持体のいずれかにより画像を形成する第２の画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する第２のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段のうち少なくとも画像形成を行う像担持体に対応するフィードバック手段に設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の像担持体は、トナー画像を形成するための感光ドラムであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１のフィードバックゲインは３Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインであり、前記第２のフィードバックゲインは３６Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の画像形成モードにおいて写真画像を形成する場合、前記第１のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段に設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
記録紙に画像形成を行うための複数の像担持体と、
前記複数の像担持体をそれぞれ回転駆動する複数のモータと、
前記複数の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する複数の検知手段と、
前記複数の検知手段の検知結果に応じて前記複数のモータの角速度を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記複数の像担持体により複数色の画像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成モード時は、重なるべき複数色の画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行い、前記複数の像担持体のいずれかによりモノクロ画像を形成するモノクロ画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の像担持体は、トナー画像を形成するための感光ドラムであることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記カラー画像形成モード時は３Ｈｚ付近の角速度変動を抑制し、前記モノクロ画像形成モード時は３６Ｈｚ付近の角速度変動を抑制することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記カラー画像形成モードにおいて写真画像を形成する場合、周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項１】
記録紙に画像形成を行うための第１及び第２の像担持体と、
前記第１及び第２の像担持体をそれぞれ回転駆動する第１及び第２のモータと、
前記第１及び第２の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する第１及び第２の検知手段と、
前記第１及び第２の検知手段の検知結果に応じて前記第１及び第２のモータの角速度をそれぞれフィードバック制御する第１及び第２のフィードバック手段と、
前記第１及び第２のフィードバック手段のフィードバック制御のフィードバックゲインを設定する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第１及び第２の像担持体により画像を重ねることにより画像を形成する第１の画像形成モード時は、重なるべき画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する第１のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段に設定し、前記第１及び第２の像担持体のいずれかにより画像を形成する第２の画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する第２のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段のうち少なくとも画像形成を行う像担持体に対応するフィードバック手段に設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の像担持体は、トナー画像を形成するための感光ドラムであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１のフィードバックゲインは３Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインであり、前記第２のフィードバックゲインは３６Ｈｚ付近の角速度変動を抑制するフィードバックゲインであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の画像形成モードにおいて写真画像を形成する場合、前記第１のフィードバックゲインを前記第１及び第２のフィードバック手段に設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
記録紙に画像形成を行うための複数の像担持体と、
前記複数の像担持体をそれぞれ回転駆動する複数のモータと、
前記複数の像担持体の角速度または周速をそれぞれ検知する複数の検知手段と、
前記複数の検知手段の検知結果に応じて前記複数のモータの角速度を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記複数の像担持体により複数色の画像を重ねることによりカラー画像を形成するカラー画像形成モード時は、重なるべき複数色の画像が重ならない原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行い、前記複数の像担持体のいずれかによりモノクロ画像を形成するモノクロ画像形成モード時は、均一の濃度で画像形成すべき画像が周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の像担持体は、トナー画像を形成するための感光ドラムであることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記カラー画像形成モード時は３Ｈｚ付近の角速度変動を抑制し、前記モノクロ画像形成モード時は３６Ｈｚ付近の角速度変動を抑制することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記カラー画像形成モードにおいて写真画像を形成する場合、周期的な濃淡むらになる原因となる周波数の角速度変動を抑制することを特徴とする請求項５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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−３３７０８（Ｐ２０１１−３３７０８Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７８０１７（Ｐ２００９−１７８０１７）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【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２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]