駆動制御装置および画像形成装置
【目的】 エンコーダのディスク偏心により発生する無端移動部材の回動速度変動の安定化を簡易な構成で確実に行えるようにする。
【構成】 制御コントローラ部４０は、目標角変位生成部３０から受け取った目標角変位とエンコーダ３１から出力合成回路７００経由で受け取った検出角変位（実際にはエンコーダ３１の出力信号に基づいて算出する）との差ｅ（ｎ）をとり、その差ｅ（ｎ）に基づいてパルス出力器３７経由で駆動モータ３２を駆動制御する。出力合成回路７００は、エンコーダ３１内の２つのセンサ（１８０度ずれた位置関係にある）の出力信号を合成し、その合成信号を１／２逓倍して出力する。
【構成】 制御コントローラ部４０は、目標角変位生成部３０から受け取った目標角変位とエンコーダ３１から出力合成回路７００経由で受け取った検出角変位（実際にはエンコーダ３１の出力信号に基づいて算出する）との差ｅ（ｎ）をとり、その差ｅ（ｎ）に基づいてパルス出力器３７経由で駆動モータ３２を駆動制御する。出力合成回路７００は、エンコーダ３１内の２つのセンサ（１８０度ずれた位置関係にある）の出力信号を合成し、その合成信号を１／２逓倍して出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転写装置等に用いられる転写搬送ベルト等の無端移動部材を回動させる駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置、およびその駆動制御装置を備えたカラープリンタやカラー複写機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像形成装置におけるカラー画像形成の一般的な方法としては、複数の感光体上にそれぞれ異なる色で形成されるトナー画像を直接転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、同じく色の異なるトナー画像を中間転写体に重ねながら転写させ、その後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式がある。これらの方式は、共通して複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させて並べて配置するのでタンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対して、静電潜像の形成および現像などの電子写真プロセスを実行させ、直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式においては走行中の中間転写体上に転写する。
【０００３】
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては、転写紙を担持しながら走行する無端ベルト（エンドレスベルト）を、中間転写方式にあっては、感光体から画像を受け取り担持する無端ベルトを採用するのが一般的である。そして、４個の感光体をそれぞれ含む作像ユニットを無端ベルトの一方の走行辺に沿って並設している。
【０００４】
上記タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を精度よく重ねることが色ズレの発生を防止する上で重要である。そのため、いずれの転写方式においても転写ベルトの速度変動による色ズレを回避するために、転写ユニットを構成する複数個の従動軸のうちの一つにエンコーダを取り付け、そのエンコーダの回転速度変動に応じて駆動ローラの回転速度をフィードバック制御するのが有効な手段となっている。
【０００５】
このようなフィードバック制御を実現する最も一般的な方法として、比例制御（ＰＩ制御）がある。これはまず、エンコーダの目標角変位Ｒef（ｎ）とエンコーダの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差から位置偏差ｅ（ｎ）を演算する。そして、その演算結果の位置偏差ｅ（ｎ）にローパスフィルタをかけて高周波ノイズを除去するとともに、制御ゲインをかけ、更に一定の標準駆動パルス周波数を加える。これにより得られた駆動パルス周波数により、駆動ローラを駆動する駆動モータを制御することによって、常にエンコーダ出力が目標角変位で駆動されるように制御することができる。
【０００６】
実際の制御としては、エンコーダパルスの出力の立上りエッジをカウントするカウンタと、制御周期（例えば１ｍｓ）毎にカウントするカウンタを使用し、制御周期（１ｍｓ）間に移動する目標角変位の演算結果と、制御周期毎に上記エンコーダカウント値を取得することで得られる検出角変位との差から、位置偏差を取得することができる。
具体的な演算としては、エンコーダが取り付けられている従動軸のローラ径をφ１５．６１５とすると以下のようになる。
【０００７】
ｅ（ｎ）＝θ０×ｑ−θ１×ｎｅ［ｒａｄ］
なお、この式における各記号の意味は次のとおりである。
ｅ（ｎ）［ｒａｄ］：今回のサンプリングにて演算された位置偏差
θ０［ｒａｄ］：制御周期あたりの移動角度（＝２π×Ｖ×１０−３／１５．６１５π［ｒａｄ］）
θ１［ｒａｄ］：エンコーダ１パルスあたりの移動角度（＝２π／ｐ［ｒａｄ］、ここでｐはエンコーダのスリットピッチ）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
ｎｅ：エンコーダカウント値
Ｖ：ベルト線速［ｍｍ／ｓ］
【０００８】
ここで例えば、制御周期１ｍｓでエンコーダの分解能を１回転当たり３００パルスのものを使用し、転写ベルトを１６２ｍｍ／ｓで動作するようにフィードバック制御をかけた場合を想定すると以下のようになる。
θ０＝２π×１６２×１０−３／１５．６１５π＝０．０２０７４８７［ｒａｄ］
θ１＝２π×ｐ＝２π／３００＝０．０２０９４３９［ｒａｄ］
以上の演算を制御周期毎に行うことで位置偏差を取得し、フィードバック制御を行う。
【０００９】
一般的なエンコーダの構成は、円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットを有するディスクを従動ローラ軸に圧入して、従動ローラと同時に回転するようになっていて、このスリットをセンサで検出することで、従動ローラの回転量に応じたパルス信号（パルス状のＯＮ／ＯＦＦ信号）を得られる。このパルス信号を用いて従動ローラの移動角を検出することで、駆動ローラの回転速度を制御している。
【００１０】
しかし、エンコーダのディスクの同芯度加工精度の影響で、従動ローラにディスクを取り付ける時に、お互いにずれた状態で取り付けられる場合がある。この状態で回転すると、従動ローラは一定速度で回転しているにも関わらず、ディスクが偏心した状態で回転される。これをセンサ（受光器）で読み取ると、ディスクの１回転成分がセンサの出力つまりパルス信号に出てしまう。更に１回転成分を、フィードバック制御により増幅して駆動ローラを回転させるため、ディスクの１回転毎に転写ベルトの速度変動が発生し、色ズレが発生する。
【００１１】
本来、フィードバック制御では、制御ゲインを上げることで負荷変動に対する応答性を良くしたいところであるが、制御ゲインを上げるとディスクの１回転成分が大きくなり、結果的に色ズレが大きくなるため、実際には制御ゲインが低い状態で、フィードバック制御をせざるを得なかった。そのため、本来制御したい他の変動成分の除去が十分に行われていなかった。
【００１２】
上述した従動ローラに取り付けられたディスクの偏心で発生する転写ベルトの速度変動を制御する方法として、例えば特許文献１に記載されたものがある。これは、駆動ローラを定速で回転させ、エンコーダ出力から得られる角速度情報を少なくとも駆動ローラ１周期分にわたって取得し、駆動ローラの１／２周期で区切って前半部分と後半部分を足し合わせることにより、駆動ローラによる偏心の速度変動成分を相殺し、従動ローラによる速度変動分のみを抽出するものである。更に、画像形成時には、従動ローラから検出された角速度情報と上記速度変動分の差分を取ることで、ベルトの速度走行を一定にするものである。
【００１３】
あるいは、従動ローラに取り付けられたディスクの偏心の影響を受けない制御方法として、例えば特許文献２に記載されたものがある。これは、無端ベルトまたはドラムの周方向に沿ってリニアスケールを部分的に形成し、リニアスケールに印刷された複数のタイミングマークを、無端ベルトまたはドラムが1回転する間に、複数のセンサのうち少なくとも２個のセンサが検出し、その各センサの出力パルスを基にエンコーダから速度信号としてのパルス信号を出力し、パルス信号と指令パルス信号との差を零にするための制御信号をコントローラで生成し、この制御信号に従って駆動モータを駆動することにより、無端ベルトまたはドラムの表面速度を一定に制御するものである。
【特許文献１】特開２０００−４７５４７号公報
【特許文献２】特開２００４−６９９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に記載の制御方法は、エンコーダのパルス間隔を一定クロックで計測し、駆動ローラを一定速度で回転させたときのエンコーダ速度変動分を、フィードバック制御したときのエンコーダ速度から差し引くことで、ディスク偏心で発生する速度変動をキャンセルし、エンコーダの速度を一定にしようと速度制御するものである。その制御を実現するためには、少なくともエンコーダのパルス間隔からディスクの偏心成分の影響を十分にサンプリングできるだけのクロックレートと、それを処理できる高速なハードウェア、および高い分解能のカウンタやタイマなどの計測手段が必要となり、高価なシステムとなり、コスト的にデメリットがある。
【００１５】
また、上述したようにエンコーダの目標角変位Ｒｅｆ（ｎｉ）とエンコーダの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差から位置偏差ｅ（ｎ）を算出し、その算出結果から駆動モータの駆動パルス周波数を制御する位置制御の場合、そもそも特許文献１，２に記載の手法は適用できない。
【００１６】
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、画像形成装置等における対象ローラ（例えば転写搬送ベルト等の無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいはその無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラ）の周動を検出するエンコーダの出力信号に基づいて駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置において、エンコーダのディスク偏心により発生する無端移動部材の速度変動の安定化を簡易な構成で確実に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明は、上記の目的を達成するため、以下の駆動制御装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。
請求項１の発明による駆動制御装置は、無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいは該無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラの周動を検出するエンコーダを備え、該エンコーダの出力信号に基づいて上記駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置であって、上記エンコーダを、複数のマーク又はスリットが円周方向に所定間隔で配置されたディスクと、その各マーク又はスリットを検出するための２つのセンサとを備え、その各センサが１８０度ずれた位置に取り付けられた構成とし、上記２つのセンサの出力信号を合成する合成手段と、該合成手段からの合成信号を１／２逓倍する逓倍手段と、該逓倍手段からの１／２逓倍された合成信号をカウントするカウント手段と、該手段によるカウント値を所定タイミングでサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段によってサンプリングされたカウント値に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行うことにより、上記駆動ローラを駆動制御するフィードバック制御手段とを設けたものである。
【００１８】
請求項２の発明による駆動制御装置は、請求項１の駆動制御装置において、上記２つのセンサと上記合成手段との間に遅延手段を設け、該遅延手段は、上記２つのセンサの出力信号が同時に変化する場合に、そのいずれか一方の信号の出力を遅延させるようにしたものである。
請求項３の発明による駆動制御装置は、請求項１又は２の駆動制御装置において、上記遅延手段による上記一方の信号の出力の遅延量を一定とし、上記フィードバック制御手段にフィルタ演算手段を備えたものである。
【００１９】
請求項４の発明による駆動制御装置は、請求項１〜３のいずれかの駆動制御装置において、上記フィードバック制御手段が、上記２つのセンサのうち、１つのセンサが使用不能になった場合に、もう１つのセンサの出力信号だけを用いて上記フィードバック制御を行うようにしたものである。
請求項５の発明による駆動制御装置は、請求項１〜４のいずれかの駆動制御装置において、上記フィードバック制御手段が、上記２つのセンサが使用不能になった場合に、上記フィードバック制御を中止するようにしたものである。
【００２０】
請求項６の発明による画像形成装置は、請求項１〜５のいずれかの駆動制御装置と、該駆動制御装置によって駆動制御される画像形成用の無端移動部材とを備えたものである。
請求項７の発明による駆動制御装置は、請求項６の画像形成装置において、上記無端移動部材を、感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，画像記録媒体搬送用ベルトのうちのいずれか一つ以上としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の駆動制御装置によれば、対象ローラ（無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいはその無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラ）の周動を検出するエンコーダに、複数のマーク又はスリットが円周方向に所定間隔で配置されたディスクと、その各マーク又はスリットを検出するための２つのセンサとを備え、その各センサを１８０度ずれた位置に取り付けられた構成とし、その２つのセンサの出力信号を合成し、その合成信号を１／２逓倍して、その１／２逓倍した合成信号をカウントし、そのカウント値を所定タイミングでサンプリングし、そのサンプリングしたカウント値に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行うことにより、駆動ローラを駆動制御するので、上記エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材の速度変動の安定化を、簡易な構成で確実に行うことができる。この発明の画像形成装置によれば、上記駆動制御装置を備えることにより、低コストで画像品位に応じた適切な処理を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、図２および図３によって、この発明による駆動制御装置を備えた画像形成装置の構成例について説明する。この画像形成装置は、直接転写方式の電子写真方式によりカラー画像を形成するカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）であり、図２はそのレーザプリンタ全体の概略構成図である。
【００２３】
このレーザプリンタは、図２に示すように、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）が、図中の矢印Ａに沿って転写搬送ベルト６０が走行することによって転写紙Ｐが移動する方向における上流側（図で右下側）から順に配置されている。
この各トナー像形成部１はそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）と、現像ユニット１２とを備えている。また、各トナー像形成部１の配置は、各感光体ドラム１１の回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
【００２４】
また、このレーザプリンタは、トナー像形成部１のほかに、光書込ユニット２、給紙カセット３，４、レジストローラ対５、転写紙（画像記録媒体）Ｐを担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する無端移動部材としての転写搬送ベルト（転写ベルトと画像記録媒体搬送用ベルトの機能を併せたもの）６０を備えたベルト駆動装置６、ベルト定着方式の定着ユニット７、および排紙トレイ８等を備えている。なお、ベルト駆動装置６は、後述する制御系（駆動制御装置）を併せたものであり、また転写ユニットとしても機能するものである。
【００２５】
このレーザプリンタはさらに、手差しトレイ１４、トナー補給容器２２も備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。
光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備えており、画像データに基づいて各感光体ドラム１１の表面（外周面）にレーザ光を走査しながら照射する。
【００２６】
図３は、上述したベルト駆動装置６の概略構成を示す拡大図である。
このベルト駆動装置６で使用する転写搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０９〜１０１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層エンドレスベルト（無端状のベルト部材）であり、その材質は例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルト６０は、各トナー像形成部１の感光体ドラム１１に接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ６１〜６６に張架されている。
【００２７】
これら支持ローラ６１〜６６のうちの転写紙移動方向の上流側に位置する入口ローラ６１に対し、転写搬送ベルト６０を挟んでその外周面側で対向するように静電吸着ローラ８０が設けられている。この静電吸着ローラ８０には電源１８によって所定電圧が印加されており、２つのローラ６１，８０の間を通過した転写紙Ｐは帯電して転写搬送ベルト６０上に静電吸着される。ローラ６３は転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、駆動モータ（後述）によって矢印Ｄの方向に回転される。
【００２８】
各感光体ドラム１１に対向する各転写位置において、転写電界を形成する転写電界形成手段としての転写バイアス印加部材２７（２７Ｙ，２７Ｍ，２７Ｃ，２７Ｋ）が転写搬送ベルト６０の裏面に接触するように設けられている。これらの転写バイアス印加部材２７はスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９（９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ）からローラ心金に転写バイアス電圧が印加される。この印加された転写バイアス電圧の作用により、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写搬送ベルト６０の表面と感光体ドラム１１の表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体ドラム１１の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８を備えている。
【００２９】
各転写バイアス印加部材２７とそれらの近傍にそれぞれ配置されるバックアップローラ６８は、それぞれ回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印Ｅの方向に回動することによって時計方向に回動する。
【００３０】
前述した入口ローラ６１と静電吸着ローラ８０は一体的に、入口ローラブラケット９０に支持され、軸９１を回動中心として、図３の状態から時計方向に回動可能である。そして、揺動ブラケット９３に設けられた孔９５に、入口ローラブラケット９０に突設されたピン９２が嵌入しており、揺動ブラケット９３の回動と連動して入口ローラブラケット９０も回動する。これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、各転写バイアス印加部材２７とそれらの近傍にそれぞれ配置されるバックアップローラ６８は感光体ドラム１１から離され、入口ローラ６１と静電吸着ローラ８０も下方に移動する。これにより、黒（ブラック）トナーのみで画像を形成する時に、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと転写搬送ベルト６０の接触を避けることが可能になっている。
【００３１】
一方、転写バイアス印加部材２７Ｋとその隣のバックアップローラ６８は出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラ６２と同軸の軸９９を中心に回動可能になっている。このベルト駆動装置６をレーザプリンタ本体に着脱する際に、図示していないハンドルの操作により出口ブラケット９８を時計方向に回動させ、転写バイアス印加部材２７Ｋおよびバックアップローラ６８とともに転写搬送ベルト６０を、ブラック画像形成用の感光体ドラム１１Ｋから離間させることができる。
【００３２】
転写搬送ベルト６０の駆動ローラ６３に巻きつけられた部分の外周面には、図２に示すように、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５により転写搬送ベルト６０上に付着した残留トナー等の異物が除去される。
その転写搬送ベルト６０の走行方向で駆動ローラ６３のすぐ下流側に、転写搬送ベルト６０の外周面を押し込むようにローラ６４を設け、駆動ローラ６３に対する転写搬送ベルト６０の巻き付け角を大きく確保している。また、ローラ６４のすぐ下流側には、転写搬送ベルト６０の内周面に接触し、押圧部材であるばね６９の付勢力により外側へ押圧して転写搬送ベルト６０にテンションを与えるテンションローラ６５が配設されている。
【００３３】
次に、このレーザプリンタによる画像形成動作について説明する。
このレーザプリンタによる画像形成時には、図２に示す給紙カセット３，４および手差しトレイ１４のいずれかより転写紙Ｐが給紙されて、図示しない搬送ガイドにガイドされながら一点鎖線で示す搬送経路に沿って搬送ローラによって搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。
【００３４】
一方、カラー画像形成時には４組のトナー像形成部１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の各感光体ドラム１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）は、図２で時計方向に回転しており、それぞれ図示していない帯電部材によって表面が均一に帯電された後、その表面に光書込ユニット２によって、形成すべき画像の各色のデータによって変調されたレーザ光が照射走査され、それぞれ静電潜像が書き込まれる。その後現像ユニットによって各色のトナーによって現像され、各感光体ドラム１１の表面に各色のトナー像が形成される。
【００３５】
前述のようにレジストローラ対５に挟持されて一時停止された転写紙Ｐは、レジストローラ対５により所定のタイミングで送り出され、転写搬送ベルト６０に担持されて各トナー像形成部１に向けて順次搬送され、その各転写ニップを通過する。各トナー像形成部１の感光体ドラム１１上に形成される各色のトナー像は、それぞれ各転写ニップにおいて転写紙Ｐ上で重ね合わされるように順次作像タイミングをずらして作像されており、転写紙Ｐが各転写ニップを通過する際に上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙Ｐ上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙Ｐ上にはフルカラートナー像が形成される。
このトナー像転写後の各感光体ドラム１１の表面はクリーニング装置１３によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。
【００３６】
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙Ｐは、定着ユニット７でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイド２１の回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方、第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送させるか、またはスイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。
【００３７】
以上のようにして、このレーザプリンタは転写紙Ｐにフルカラー画像を形成する。
このようなタンデム方式の画像形成装置では、各色のトナー画像を高い位置精度で重ね合わせることが色ズレの発生を防止する上で重要である。しかしながら、ベルト駆動装置６で使用している駆動ローラ６３、入口ローラ６１、出口ローラ６２、転写搬送ベルト６０は、部品製造時に数十μｍ単位の製造誤差が発生する。この誤差により各部品が一回転した際に発生する変動成分が転写搬送ベルト６０に伝達され、転写紙の搬送速度に変動が生じてしまう。
【００３８】
この転写紙の搬送速度（転写搬送ベルト６０の回動速度）の変動により、各感光体ドラム１１上のトナー像を転写紙Ｐに転写する際に、それぞれタイミングに微妙なズレが生じ、副走査方向（転写紙の搬送方向）に色ズレが発生してしまう。特に１２００×１２００ＤＰＩ等の微小ドットで画像を形成する装置では、数μｍのタイミングのズレが色ズレとして目立ってしまう。
そこで、この実施形態におけるベルト駆動装置６（駆動制御装置を含む）では、図３で右下部の従動ローラ（「右下ローラ」という）６６の軸上に設けたエンコーダの検出信号（出力パルス信号）によって右下ローラ６６の回転速度を検出し、駆動ローラ６３の回転をフィードバック制御することにより、転写搬送ベルト６０を一定速度で走行させるようにする。
【００３９】
図４は、転写搬送ベルト６０を透視してベルト駆動装置６の全体構成を示す斜視図である。
駆動ローラ６３はタイミングベルト３３を介して駆動モータ３２に連結しており、駆動モータ３２の回転速度に比例して回転駆動される。そして、この駆動ローラ６３の回転によって転写搬送ベルト６０が摩擦回動し、転写搬送ベルト６０が回動することによって右下ローラ６６が摩擦回転する。前述したように、この実施形態では、右下ローラ６６（対象ローラ）の軸上にエンコーダ３１を設けており、このエンコーダ３１の検出信号から検出した右下ローラ６６の回転速度に基づいて駆動モータ３２の速度制御を行っている。これは、前述したように、転写搬送ベルト６０の位置変動（回動変動）で色ズレが発生するため、それを抑制するために行っている。
【００４０】
図５は、図４の右下ローラ６６とエンコーダ３１の構成例を示す斜視図である。
図６は、そのエンコーダ３１内のディスク３１１とセンサの構成例を示す図であり、（ａ）はディスク３１１のみの正面図、（ｂ）はディスク３１１とセンサの側面図である。
図７は、図４の駆動モータ３２を一定速度で駆動してエンコーダ３１の出力パルスのカウント値を一定タイミング（所定タイミング）でサンプリングしたときのサンプリング結果の異なる例を示す線図である。
【００４１】
エンコーダ３１は、例えば図５，図６に示すように、ディスク３１１と、２つの発光素子３１２，３１６と、２つの受光素子３１３，３１７と、圧入ブッシュ３１４，３１５とを備えている。
ディスク３１１は、右下ローラ６６の軸に圧入ブッシュ３１４，３１５を圧入することによって固定され、右下ローラ６６の回転と同時に回転するようになっている。
また、このディスク３１１には、その円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットが形成されており、その両側に２つのエンコーダセンサをそれぞれ構成する発光素子３１２，受光素子３１３と発光素子３１６，受光素子３１７とを１８０度ずれた位置に配置しており、その受光素子３１３，３１７によって右下ローラ６６の回転角度に応じた数のパルス信号（パルス状のＯＮ／ＯＦＦ信号）を発生する。そのパルス信号を用いて右下ローラ６６の移動角（以下「角変位」と称す）を検出することにより、駆動モータ３２の駆動量を制御する。
【００４２】
ところで、ディスク３１１を右下ローラ６６に圧入するときの同軸穴の加工には、数μｍの誤差が発生し、これはゼロにすることは実質的には不可能である。そのため、ディスク３１１を右下ローラ６６に取り付けるときに、お互いにずれた状態で取り付けられる場合があり、この状態で回転すると、右下ローラ６６は一定速度で回転しているにも関わらず、ディスク３１１が偏心した状態で回転される。これをエンコーダセンサ（受光素子３１３，３１７）で読み取ると、ディスク３１１の１周期（１回転）毎に角変位変動が発生する。
【００４３】
図７において、（ａ）はディスク３１１の偏心がない状態でのサンプリング結果で、（ｂ）は偏心があるときのサンプリング結果を示している。通常、ディスク３１１の偏心がない状態では、右肩上がりのサンプリング結果となるが、偏心がある場合、正弦波状のサンプリング結果となる。
なお、そのサンプリング結果はエンコーダ３１の検出角変位を示しているため、サンプリング結果が正弦波状となっているということは、それだけ検出位置誤差が大きいことを示している。ディスク３１１の同軸穴の加工精度誤差が大きい場合、この正弦波の振幅がより大きく検出される。
【００４４】
２つの受光素子３１３，３１７は、１８０度ずれた位置に配置されているため、サンプリング結果の正弦波の位相は１８０度ずれたものとなる。よって、この２つのサンプリング結果を合成することにより、ディスク３１１の偏心による角変位変動を打ち消すことが可能になる。この実施形態では、この２つのサンプリング結果を後述する出力合成回路によって合成することにより、ディスク３１１の偏心の影響を受けない比例制御演算を行い、転写搬送ベルト６０の回動速度を一定にすることを特徴としている。
【００４５】
図８は、このレーザプリンタにおける上述したベルト駆動装置６の駆動モータ制御部（駆動制御装置）を含む制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、この図８には、図示の都合上、エンコーダセンサは１つしか図示していないが、実際には２つあるものとする。
ベルト駆動装置６の駆動モータ制御部は、各エンコーダセンサ３３１（それぞれ発光素子と受光素子とからなる）の出力パルス信号に基づいて駆動モータ３２の駆動パルスをデジタル制御する。
【００４６】
その駆動モータ制御部を含む制御部６００は、ＣＰＵ６０１，ＲＡＭ６０２，ＲＯＭ６０３，ＩＯ制御部６０４，駆動モータＩＦ６０６，ドライバ６０７，検出ＩＯ部６０８，およびバス６０９によって構成されている。
ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０３内のプログラムに基づいてパーソナルコンピュータ等の外部装置３８からの画像データの受信、およびその外部装置３８との間の制御コマンドの送受信の制御をはじめ、このレーザプリンタ全体の制御を行う中央処理装置である。
【００４７】
このＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０３内のプログラムに従って動作し、エンコーダセンサ３３１等を使用することにより、この発明による各手段、つまりサンプリング手段およびフィードバック制御手段としての機能を果たすことができる。
このＣＰＵ６０１には、ＲＡＭ６０２，ＲＯＭ６０３，ＩＯ制御部６０４，駆動モータＩＦ６０６，および検出ＩＯ部６０８がバス６０９を介して相互に接続されている。
ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６０１が制御（処理）を行う際に利用するワークメモリや、画像データを展開する際の画像メモリとして使用される読み書き可能なメモリ（記憶手段）である。
【００４８】
ＲＯＭ６０３は、ＣＰＵ６０１が実行する（ＣＰＵ６０１が動作するための）プログラム等の固定データを格納している読み出し専用のメモリである。
ＩＯ制御部６０４は、ＣＰＵ６０１からの指示により、モータ，クラッチ，ソレノイド，センサ等の各負荷３９との間の信号の入出力を制御する。
駆動モータＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１からの駆動指令により、ドライバ６０７を介して転写搬送ベルト６０を回動させるための駆動モータ３２（駆動ローラ６３）へ駆動パルス信号を出力することにより、駆動モータ３２の回転駆動を制御する。この回転駆動は、駆動パルス信号の周波数に応じて行われるため、転写搬送ベルト６０の回動速度の可変制御が可能となる。
【００４９】
エンコーダセンサ３３１の出力パルス信号は、検出ＩＯ部６０８に入力される。
検出ＩＯ部６０８は、エンコーダセンサ３３１の出力パルスを処理してデジタル値に変換する。また、この検出ＩＯ部６０８は、エンコーダセンサ３３１の出力パルスを計数（カウント）するカウンタを含む複数のカウンタ（後述する）を備えている。そして、そのカウンタの値（エンコーダセンサ３３１の出力パルス数）に予め定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて、右下ローラ６６の軸（図５）の角変位に対応するデジタル値に変換する。このエンコーダ３１のディスク３１１の角変位に対応するデジタル値の信号は、バス６０９を介してＣＰＵ６０１に送られる。
【００５０】
ここで、駆動モータＩＦ６０６，ドライバ６０７，ＲＡＭ６０２について、もう少し詳しく説明する。
駆動モータＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１からバス６０９を介して駆動指令（駆動周波数の指示を含む）を受けると、その駆動指令に基づいて指示された駆動周波数を有するパルス状の制御信号を生成し、それをドライバ６０７へ出力する。
【００５１】
ドライバ６０７は、パワー半導体素子（例えばトランジスタ）等によって構成されている。このドライバ６０７は、駆動モータＩＦ６０６から入力されるパルス状の制御信号に基づいて動作し、駆動モータ３２に駆動パルス信号を出力する（パルス状の駆動電圧を印加する）。その結果、駆動モータ３２は、ＣＰＵ６０１の駆動指令によって指示された駆動周波数に比例する速度で駆動制御される。これにより、エンコーダ３１のディスク３１１の角変位が目標角変位になるように追値制御され、右下ローラ６６が所定の角速度で等角速度回転する。このディスク３１１の角変位は、エンコーダセンサ３３１と検出ＩＯ部６０８により検出され、ＣＰＵ６０１に取り込まれて制御が繰り返される。
【００５２】
ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６０１が制御を行う（ＲＯＭ６０３内のプログラムを実行する）際のワークメモリや画像メモリとして使用される機能の他に、事前（作像プロセスを実行しないで駆動モータ３２を一定速度で駆動した時）に計測しておいたエンコーダ３１のディスク偏心に対応したディスク１回転分（１周分）の検出角変位誤差データ（一定周期毎にサンプリングしたデータ）が格納されるデータメモリとしての機能を有している。
なお、ＲＡＭ６０２は揮発性メモリであるため、図示しないＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに上記検出角変位誤差データを格納しておき、電源ＯＮ時もしくは駆動モータ３２の起動時等に、その検出角変位誤差データをＲＡＭ６０２上に展開することもできる。
【００５３】
ところで、一般に駆動モータのフィードバック制御に用いられる比例制御演算では、前述したように制御周期毎の目標角変位と検出角変位の差に制御ゲインをかけて、駆動モータの駆動速度を制御するため、エンコーダのディスク偏心による検出角変位誤差が大きいと、より増幅して駆動モータを駆動してしまう。そのため、ディスクの１回転（１周期）毎に転写搬送ベルト６０の位置変動（回動速度の変動）が発生し、色ズレが発生してしまう。
【００５４】
また、前述したように、図７の（ｂ）は駆動モータ３２を一定速度で駆動した時の挙動を示しているが、これは言い換えると、エンコーダ３１のパルス数のカウント値を一定タイミングでサンプリングした結果が、図７の（ｂ）に示したものになっていると、右下ローラ６６は一定速度で回転していることになる。
そのため、この実施形態では、図７の（ｂ）に示したように、制御周期毎の目標角変位（実際にはエンコーダ３１の単位時間当りの角変位が一定となるような制御目標値である目標角変位に検出角変位誤差を加算したもの）を生成し、その目標角変位に一致するエンコーダ３１の角変位をエンコーダセンサ３３１によって検出し、ディスク偏心（ディスク３１１の偏心）の影響を受けない比例制御演算を行って駆動モータ３２を駆動制御することにより、転写搬送ベルト６０の回動速度を一定にするようにしている。
【００５５】
図１は、この発明による駆動制御装置の一実施形態の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。この実施形態は、この発明を上述したベルト駆動装置６の制御に適用した場合の例を示す。
この図１において、この制御コントローラ部４０は、減算回路４１と、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ４２と、比例演算部（ゲインＫｐ）４３と、定常駆動パルス周波数設定部４４と、加算回路４５とによって構成されている。この制御コントローラ部４０と目標角変位生成部３０とパルス出力器３７は、図８のＣＰＵ６０１がＲＯＭ６０３内のプログラムを実行し、駆動モータＩＦ６０６，ドライバ６０７，および検出ＩＯ部６０８を使用することによって実現することができる。
【００５６】
目標角変位生成部３０は、予め計測した（作像プロセスを実行しないで駆動モータ３２を一定速度で駆動した時に計測した）エンコーダ３１のディスク偏心によって生じる検出角変位誤差を特性値としてメモリ３０１（図８のＲＡＭ６０２内のデータメモリに相当する）に保持しておく。そして、作像プロセス時に、所定のタイミング、例えば図示しないマークセンサによってディスク３１１の基準マーク（基準位置）が検出され、マークセンサ３３２から出力されるマーク検出信号が入力されるタイミングに応じてメモリ３０１から特性値を順次読み出す（ディスク３１１の基準位置の検出タイミングから順次メモリの参照アドレスを切り替えることによって特性値を読み出す）。その後、その読み出した特性値を制御目標値である目標角変位に加算して新たな目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とし、それを制御コントローラ部４０に入力させる。
【００５７】
ここで、特性値（検出角変位誤差）と目標角変位の加算は、例えば図示しないマークセンサによってディスク３１１の１回転毎に基準マークが検出され、そのマークセンサから出力されるマーク検出信号が入力されるタイミングに応じて、周期的に繰り返されるように行われる。
なお、目標角変位生成部３０が、予め計測した検出角変位誤差（特性値）を加算した目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）をメモリ３０１に保持しておき、作像プロセス時に、上記所定のタイミング（例えばディスク３１１の基準位置の検出タイミング）から順次メモリの参照アドレスを切り替えることによって目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）を読み出し、それを制御コントローラ部４０に入力させるようにしてもよい。
【００５８】
制御コントローラ部４０は、目標角変位生成部３０から入力される制御目標値である目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）と、エンコーダ３１のエンコーダセンサ３３１から出力合成回路７００経由で受け取った検出角変位Ｐ（ｎ−１）とを減算回路４１に入力してその差ｅ（ｎ）をとる。つまり、差分の変位量の演算を行う。なお、検出角変位Ｐ（ｎ−１）は実際にはエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号に基づいて算出されるが、それについては追って詳細に説明する。
その差ｅ（ｎ）はローパスフィルタ４２を通ることによって高周波ノイズが除去された後、比例演算部４３に入力される。
【００５９】
比例演算部４３は、ローパスフィルタ４２からの差ｅ（ｎ）をゲインＫｐで比例増幅し、補正量（ｒａｄ）Ｈｚとして加算回路４５に与える。
加算回路４５は、定常駆動パルス周波数設定部４４からの一定の定常駆動パルス周波数（Ｒｅｆｐｃ）Ｈｚに比例演算部４３からの補正量（ｒａｄ）Ｈｚを加算して駆動パルス周波数ｆ（ｎ）を決定し、それをパルス出力器３７へ出力する。
パルス出力器３７は、加算回路４５から受けた駆動パルス周波数ｆ（ｎ）の駆動パルス信号を生成し、それを駆動モータ３２へ出力する。
【００６０】
図９は、図１の出力合成回路７００の構成例を示すブロック図である。
この出力合成回路７００は、判定回路７０１，遅延回路７０２，合成回路７０３，および逓倍回路７０４を備えている。
判定回路７０１は、判定手段であり、各エンコーダセンサ３３１の受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号（検出角変位Ｐ（ｎ−１））が入力されると、その各出力パルス信号の立ち上がり（ＯＮ）タイミングが重なっているかいないかを判定する。
【００６１】
そして、受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号の立ち上がりタイミングが重なっていないと判定した場合には、その各出力パルス信号をそのまま合成回路７０３へ出力する。受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号の立ち上がりタイミングが重なっていると判定した場合（各出力パルス信号が同時に変化する場合）には、先に立ち上がった方の出力パルス信号をそのまま合成回路７０３へ、遅れて立ち上がった方の出力パルス信号を遅延回路７０２へそれぞれ出力する。
遅延回路７０２は、遅延手段であり、判定回路７０１から入力される出力パルス信号を遅延させて合成回路７０３へ出力する。なお、その遅延量は一定である。
【００６２】
合成回路７０３は、合成手段であり、入力される各出力パルス信号を合成して出力する。つまり、受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号の立ち上がりタイミングが判定回路７０１によって重なっていないと判定された場合には、その各出力パルス信号がそのまま入力されるため、その各出力パルス信号をＯＲ合成して出力する。受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号の立ち上がりタイミングが判定回路７０１によって重なっていると判定された場合には、判定回路７０１からの一方の出力パルス信号がそのまま入力され、判定回路７０１からの他方の出力パルス信号が遅延回路７０２によって遅延されてから入力されるため、その一方の出力パルス信号と遅延回路７０２からの他方の出力パルス信号とをＯＲ合成して出力する。
【００６３】
逓倍回路７０４は、逓倍手段であり、合成回路７０３から入力される合成信号を、図示しない基準クロック生成回路からの基準クロックで同期をとり、１／２の周波数に逓倍して出力する。
よって、図１の制御コントローラ部４０は、出力合成回路７００からの出力パルス信号（実際には所定タイミングでサンプリングされる出力パルス信号のカウント値）に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行い、駆動モータ３２つまり転写搬送ベルト６０を駆動制御することになる。
【００６４】
但し、２つの受光素子３１３，３１７のうち、いずれか一方の受光素子が使用不能になった場合には、もう一方の受光素子の出力パルス信号が合成信号として出力合成回路７００から出力されるため、その合成信号を用いて上記フィードバック制御を行う。このとき、逓倍回路７０４による合成信号の１／２逓倍は行わない。また、受光素子３１３，３１７の両方が使用不能になった場合には、上記フィードバック制御を中止する。また、目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とエンコーダ３１の検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差ｅ（ｎ）の値は、常に「０」に設定する。
【００６５】
図１０に、この発明による駆動制御を実現する上でのタイミングチャートの例を示す。なお、図８には、図示を省略したが、制御部６００には、時間計測を行なう制御周期タイマが設けられているものとする。また、検出ＩＯ部６０８には、後述するエンコーダパルスカウンタおよび制御周期タイマカウンタが備えられている。さらに、以下のエンコーダ３１の出力パルスとは、実際には出力合成回路７００の出力パルスのことである。
【００６６】
まず、図１０において、エンコーダ３１の出力パルス（エンコーダパルス）をカウントするエンコーダパルスカウンタのカウント値は、エンコーダパルスの出力の立上りエッジによりインクリメント（＋１）される。また、この制御の制御周期は１ｍｓであり、制御周期タイマによるＣＰＵ６０１への割込みがかかる毎に制御周期タイマカウンタのカウント値がインクリメント（＋１）される。
【００６７】
制御周期タイマの時間計測のスタートは、駆動モータ３２のスルーアップおよびセトリング終了後に初めてエンコーダパルスの立上りエッジが検出された時点で行われ、且つ制御周期タイマカウンタのカウント値を「０」にリセットする。
また、制御周期タイマによるＣＰＵ６０１への割込みがかかる毎に、エンコーダパルスカウンタのカウント値：ｎｅの取得および制御周期タイマカウンタのカウント値：ｑの取得およびインクリメント（＋１）を行う。
【００６８】
これらの各カウント値をもとに、次に示すように位置偏差の演算を行う。
Ｐ（ｎ−１）＝θ１×ｎe
Ｒｅｆ（ｎ）＝θ０×ｑ
ｅ（ｎ）＝Ｒｅｆ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１） （単位：ｒａｄ）
【００６９】
ここで、上式中の各記号の意味は次の通りである。
ｅ（ｎ）［ｒａｄ］：（今回のサンプリングにて演算された）位置偏差
θ０［ｒａｄ］：制御周期１[ｍｓ]あたりの移動角度（＝２π×Ｖ×１０−３／Ｌπ［ｒａｄ］）
【００７０】
θ１［ｒａｄ］：エンコーダ１パルスあたりの移動角度（＝２π／ｐ［ｒａｄ］）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：ベルト線速[ｍｍ／ｓ]
Ｌ：右下ローラ径［ｍｍ］
ｆ：ディスク回転の周期［Ｈｚ］
【００７１】
この実施形態においては、エンコーダ３１を取り付けてある従動ローラである右下ローラ径はφ１５．５１５［ｍｍ］である。また、エンコーダ３１の分解能ｐは、１回転あたり３００パルスのものとする。
次に、急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算された偏差に対して、以下の仕様のフィルタ演算を行うとよい。
【００７２】
フィルタタイプ：Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ ＩＩＲ ローパスフィルタ
サンプリング周波数：１ＫＨｚ（＝制御周期と等しい）
パスバンドリップル（Ｒｐ）：０．０１ｄＢ
ストップバンド端減衰量（Ｒｓ）：２ｄＢ
パスバンド端周波数（Ｆｐ）：５０Ｈｚ
ストップバンド端周波数（Ｆｓ）：１００Ｈｚ
【００７３】
そのフィルタ演算のブロック図を図１１に、フィルタ係数一覧を図１２に示す。同じ構成のフィルタを２段カスケード接続し、各段における中間ノードをそれぞれｕ１（ｎ），ｕ１（ｎ−１），ｕ１（ｎ−２）およびｕ２（ｎ），ｕ２（ｎ−１），ｕ２（ｎ−２）と定める。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
（ｎ）：現在のサンプリング
（ｎ−１）：１つ前のサンプリング
（ｎ−２）：２つ前のサンプリング
【００７４】
以下のプログラム演算をフィードバック実行中に制御タイマ割込みがかかる度に行う。
ｕ１（ｎ）＝ａ１１×ｕ１（ｎ−１）＋ａ２１×ｕ１（ｎ−２）＋ｅ（ｎ）×ＩＳＦ
ｅ１（ｎ）＝ｂ０１×ｕ１（ｎ）＋ｂ１１×ｕ１（ｎ−１）＋ｂ２１×ｕ１（ｎ−２）
ｕ１（ｎ−２）＝ｕ１（ｎ−１）
ｕ１（ｎ−１）＝ｕ１（ｎ）
ｕ２（ｎ）＝ａ１２×ｕ２（ｎ−１）＋ａ２２×ｕ２（ｎ−２）＋ｅ１（ｎ）
ｅ′（ｎ）＝ｂ０２×ｕ２（ｎ）＋ｂ１２×ｕ２（ｎ−１）＋ｂ２２×ｕ２（ｎ−２）
ｕ２（ｎ−２）＝ｕ２（ｎ−１）
ｕ２（ｎ−１）＝ｕ２（ｎ）
図１３にこのフィルタの振幅特性を、図１４に位相特性を示す。
【００７５】
次に、制御対象に対する制御量を求める。制御ブロック図において、まず位置コントローラとしてＰＩＤ制御を考えると、
Ｆ（Ｓ）＝Ｇ（Ｓ）×Ｅ′（Ｓ）＝Ｋｐ×Ｅ′（Ｓ）＋Ｋｉ×Ｅ′（Ｓ）／Ｓ＋Ｋｄ×Ｓ×Ｅ′（Ｓ）
ただし、Ｋｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン、Ｋｄ：微分ゲイン である。
Ｇ（Ｓ）＝Ｆ（Ｓ）／Ｅ′（Ｓ）＝Ｋｐ＋Ｋｉ／Ｓ＋Ｋｄ×Ｓ ……（１）
【００７６】
ここで、（１）式を双一次変換（Ｓ＝（２／Ｔ）×（１−Ｚ−１）／（１＋Ｚ−１））を行うと、次式を得る。
Ｇ（Ｚ）＝（ｂ０＋ｂ１×Ｚ−１＋ｂ２×Ｚ−２）／（１−ａ１×Ｚ−１−ａ２×Ｚ−２） ……（２）
ただし、ａ１＝０
ａ２＝１
ｂ０＝Ｋｐ＋Ｔ×Ｋｉ／２＋２×Ｋｄ／Ｔ
ｂ１＝Ｔ×Ｋｉ−４×Ｋｄ／Ｔ
ｂ２＝−Ｋｐ＋Ｔ×Ｋｉ／２＋２×Ｋｄ／Ｔ
【００７７】
（２）式をブロック図として表すと、図１５のようになる。ここで、ｅ′（ｎ）、ｆ（ｎ）は、Ｅ′（Ｓ）、Ｆ（Ｓ）をそれぞれ離散データとして扱うことを示している。図１５において、中間ノードとしてそれぞれｗ（ｎ）、ｗ（ｎ−１）、ｗ（ｎ−２）を定めると、差分方程式は次式のようになる（ＰＩＤ制御の一般式）。
ｗ（ｎ）＝ａ１×ｗ（ｎ−１）＋ａ２×ｗ（ｎ−２）＋ｅ′（ｎ） ………（３）
ｆ（ｎ）＝ｂ０×ｗ（ｎ）＋ｂ１×ｗ（ｎ−１）＋ｂ２×ｗ（ｎ−２） …（４）
ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
（ｎ）：現在のサンプリング
（ｎ−１）：１つ前のサンプリング
（ｎ−２）：２つ前のサンプリング
【００７８】
今、位置コントローラとしては比例制御を考えると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図１５における各係数は以下のようになり、（３）式および（４）式は次の（５）式のように簡略化される。
ａ１＝０ ａ２＝１ ｂ０＝Ｋｐ ｂ１＝０ ｂ２＝−Ｋｐ
ｗ（ｎ）＝ｗ（ｎ−２）＋ｅ′（ｎ）
ｆ（ｎ）＝Ｋｐ×ｗ（ｎ）−Ｋｐ×ｗ（ｎ−２）
→∴ｆ（ｎ）＝Ｋｐ×ｅ′（ｎ） ……（５）
【００７９】
また、Ｆ０（Ｓ）に対応する離散データｆ０（ｎ）は、この実施形態の場合、一定であり、
ｆ０（ｎ）＝６１０５［Ｈｚ］
である。よって、駆動モータ３２に設定するパルス周波数は、最終的に次の（６）式により計算する。
ｆ′（ｎ）＝ｆ（ｎ）＋ｆ０（ｎ）＝Ｋｐ×ｅ′（ｎ）＋６１０５［Ｈｚ］…（６）
【００８０】
図１６に前述したエンコーダパルスカウンタの動作フローチャートを示す。この図１６のフローチャートおよび以下に説明するフローチャートにおいて、各ステップを「Ｓ」と略記している。
まず、スルーアップ＆セトリング後の最初のパルス入力かどうかを判定し（Ｓ１）、ＹＥＳならば、エンコーダパルスカウンタをゼロクリアし（Ｓ２）、制御周期タイマカウンタをゼロクリアし（Ｓ３）、制御周期タイマによる割込みを許可し（Ｓ４）、制御周期タイマをスタートして（Ｓ５）、図示していないメインルーチンへリターンする。また、ステップ１の判定でＮＯであった場合は、エンコーダパルスカウンタをインクリメントして（Ｓ６）、メインルーチンへリターンする。
【００８１】
図１７に制御周期タイマによる割込み処理のフローチャートを示す。
まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし（Ｓ２１）、次いでエンコーダパルスカウント値ｎｅを取得する（Ｓ２２）。さらに、テーブルデータを参照してΔθの値を取得し（Ｓ２３）、テーブルデータ参照アドレスをインクリメントする（Ｓ２４）。次いで、これらの値を用いて位置偏差演算を行い（Ｓ２５）、得られた位置偏差に対してフィルタ演算を行い（Ｓ２６）、そのフィルタ演算の結果をもとに制御量の演算（比例演算）を行う（Ｓ２７）。そして、実際に駆動モータ３２（ステッピングモータ）の駆動パルスの周波数を変更して（Ｓ２８）、メインルーチンへリターンする。
【００８２】
以上の制御によって、位置制御におけるエンコーダ３１のディスク偏心によって発生する転写搬送ベルト６０の回動速度を安定化する制御を、安価に且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。
なお、上述の実施形態では、転写搬送ベルトの回動により従動回転する従動ローラのうちの右下ローラ６６をエンコーダを取り付けた対象ローラとしたが、他の従動ローラ又は転写搬送ベルトを回動させる駆動ローラを対象ローラとしてもよい。また、エンコーダとして、円周方向に数百単位の分解能で光を反射する放射状のマークが形成されたディスクと、１８０度ずれた位置にマークの部位と対向するように配置した２つのセンサ（それぞれ発光素子と受光素子とからなる）とを備えたものを使用することもできる。
【００８３】
以上、この発明を、転写搬送ベルトを駆動制御する駆動制御装置（ベルト駆動装置）に適用した実施形態について説明したが、この発明はこれに限らず、画像形成用の他の無端移動部材（感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，又は画像記録媒体搬送用ベルト）を駆動制御する駆動制御装置にも適用可能である。
【００８４】
すなわち、転写搬送ベルト６０上に感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが複数並べて配設されるタンデム式のレーザプリンタにおけるベルト駆動装置にこの発明を適用した例について説明したが、この発明が適用可能な画像形成装置およびベルト駆動装置はこの構成に限るものではない。
複数のローラに張架された無端状ベルトをそのローラのうちの少なくとも１以上のローラ（対象ローラ）によって回転駆動するベルト駆動装置を有する画像形成装置であれば、そのいずれのベルト駆動装置にも適用可能である。
【００８５】
また、前述の実施形態では、転写搬送ベルト６０によって転写紙を搬送し、その転写紙上で感光体ドラムからの４色のトナー像を順次転写する直接転写方式のカラープリンタにこの発明を適用したが、中間転写ベルト上に４色のトナー像を転写して、４色重ね合わせた後に転写紙に一括して転写する間接転写方式のカラープリンタ等における中間転写ベルト駆動装置にも、この発明を適用可能である。
さらに、前述の実施形態では露光光源としてはレーザー光を使用しているが、これに限ったものではなく、例えばＬＥＤアレイ等を光源として使用するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上の説明から明らかなように、この発明の駆動制御装置によれば、エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材の回動速度変動を安定化する制御を低コストで行うことが可能になり、良好なフィードバック制御を行うことができる。したがって、この発明を利用すれば、無端移動部材の回動速度の安定化を低コストで実現可能な駆動制御装置を提供することができる。
この発明の画像形成装置によれば、上記駆動制御装置を用いることにより、エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材（感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，又は画像記録媒体搬送用ベルト）の回動速度の変動を安定化する制御を低コストで且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。したがって、この発明を利用すれば、高品位の画像を低コストで取得可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】この発明による駆動制御装置の一実施形態の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。
【図２】この発明による駆動制御装置を備えた画像形成装置の一例を示すレーザプリンタ全体の概略構成図である。
【図３】図２に示したベルト駆動装置６の概略構成を示す拡大図である。
【図４】同じくそのベルト駆動装置６における転写搬送ベルト６０を透視してその構成を示す斜視図である。
【００８８】
【図５】図４に示した右下ローラ６６とエンコーダ３１の構成例を示す斜視図である。
【図６】そのエンコーダ３１内のディスク３１１とセンサの構成例を示す図である。
【図７】図４の駆動モータ３２を一定速度で駆動してエンコーダ３１の出力パルスのカウント値を一定タイミングでサンプリングしたときのサンプリング結果の異なる例を示す線図である。
【００８９】
【図８】図２に示したレーザプリンタにおけるベルト駆動装置６の駆動モータ制御部を含む制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図９】図１の出力合成回路７００の構成例を示すブロック図である。
【図１０】この発明によるベルト駆動制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】この発明に使用するフィルタ演算の構成を示すブロック図である。
【図１２】同じくそのフィルタ係数一覧を示すテーブル図である。
【００９０】
【図１３】同じくそのフィルタの振幅特性を示す線図である。
【図１４】同じくそのフィルタの位相特性を示す線図である。
【図１５】図１１における1段のフィルタ演算の構成を示すブロック図である。
【図１６】エンコーダパルスカウンタの動作フローチャートである。
【図１７】制御周期タイマ割り込み処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１Ｙ，1Ｍ，1Ｃ，1Ｋ：トナー像形成部 ６：ベルト駆動装置
３０:目標角変位生成部 ３１：エンコーダ ３２：駆動モータ
３７:パルス出力器 ４０：制御コントローラ部 ６０：転写搬送ベルト
６３:駆動ローラ ６６:右下ローラ(従動ローラ) ３１１：ディスク
３３１：エンコーダセンサ ６００：制御部 ６０１：ＣＰＵ ６０２：ＲＡＭ
６０３：ＲＯＭ ６０４：ＩＯ制御部 ６０６：駆動モータＩＦ
６０７：ドライバ ６０８：検出ＩＯ部 ６０９：バス ７００ 出力合成回路
７０１：判定回路 ７０２：遅延回路 ７０３：合成回路 ７０４：逓倍回路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転写装置等に用いられる転写搬送ベルト等の無端移動部材を回動させる駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置、およびその駆動制御装置を備えたカラープリンタやカラー複写機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像形成装置におけるカラー画像形成の一般的な方法としては、複数の感光体上にそれぞれ異なる色で形成されるトナー画像を直接転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、同じく色の異なるトナー画像を中間転写体に重ねながら転写させ、その後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式がある。これらの方式は、共通して複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させて並べて配置するのでタンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対して、静電潜像の形成および現像などの電子写真プロセスを実行させ、直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式においては走行中の中間転写体上に転写する。
【０００３】
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては、転写紙を担持しながら走行する無端ベルト（エンドレスベルト）を、中間転写方式にあっては、感光体から画像を受け取り担持する無端ベルトを採用するのが一般的である。そして、４個の感光体をそれぞれ含む作像ユニットを無端ベルトの一方の走行辺に沿って並設している。
【０００４】
上記タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を精度よく重ねることが色ズレの発生を防止する上で重要である。そのため、いずれの転写方式においても転写ベルトの速度変動による色ズレを回避するために、転写ユニットを構成する複数個の従動軸のうちの一つにエンコーダを取り付け、そのエンコーダの回転速度変動に応じて駆動ローラの回転速度をフィードバック制御するのが有効な手段となっている。
【０００５】
このようなフィードバック制御を実現する最も一般的な方法として、比例制御（ＰＩ制御）がある。これはまず、エンコーダの目標角変位Ｒef（ｎ）とエンコーダの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差から位置偏差ｅ（ｎ）を演算する。そして、その演算結果の位置偏差ｅ（ｎ）にローパスフィルタをかけて高周波ノイズを除去するとともに、制御ゲインをかけ、更に一定の標準駆動パルス周波数を加える。これにより得られた駆動パルス周波数により、駆動ローラを駆動する駆動モータを制御することによって、常にエンコーダ出力が目標角変位で駆動されるように制御することができる。
【０００６】
実際の制御としては、エンコーダパルスの出力の立上りエッジをカウントするカウンタと、制御周期（例えば１ｍｓ）毎にカウントするカウンタを使用し、制御周期（１ｍｓ）間に移動する目標角変位の演算結果と、制御周期毎に上記エンコーダカウント値を取得することで得られる検出角変位との差から、位置偏差を取得することができる。
具体的な演算としては、エンコーダが取り付けられている従動軸のローラ径をφ１５．６１５とすると以下のようになる。
【０００７】
ｅ（ｎ）＝θ０×ｑ−θ１×ｎｅ［ｒａｄ］
なお、この式における各記号の意味は次のとおりである。
ｅ（ｎ）［ｒａｄ］：今回のサンプリングにて演算された位置偏差
θ０［ｒａｄ］：制御周期あたりの移動角度（＝２π×Ｖ×１０−３／１５．６１５π［ｒａｄ］）
θ１［ｒａｄ］：エンコーダ１パルスあたりの移動角度（＝２π／ｐ［ｒａｄ］、ここでｐはエンコーダのスリットピッチ）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
ｎｅ：エンコーダカウント値
Ｖ：ベルト線速［ｍｍ／ｓ］
【０００８】
ここで例えば、制御周期１ｍｓでエンコーダの分解能を１回転当たり３００パルスのものを使用し、転写ベルトを１６２ｍｍ／ｓで動作するようにフィードバック制御をかけた場合を想定すると以下のようになる。
θ０＝２π×１６２×１０−３／１５．６１５π＝０．０２０７４８７［ｒａｄ］
θ１＝２π×ｐ＝２π／３００＝０．０２０９４３９［ｒａｄ］
以上の演算を制御周期毎に行うことで位置偏差を取得し、フィードバック制御を行う。
【０００９】
一般的なエンコーダの構成は、円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットを有するディスクを従動ローラ軸に圧入して、従動ローラと同時に回転するようになっていて、このスリットをセンサで検出することで、従動ローラの回転量に応じたパルス信号（パルス状のＯＮ／ＯＦＦ信号）を得られる。このパルス信号を用いて従動ローラの移動角を検出することで、駆動ローラの回転速度を制御している。
【００１０】
しかし、エンコーダのディスクの同芯度加工精度の影響で、従動ローラにディスクを取り付ける時に、お互いにずれた状態で取り付けられる場合がある。この状態で回転すると、従動ローラは一定速度で回転しているにも関わらず、ディスクが偏心した状態で回転される。これをセンサ（受光器）で読み取ると、ディスクの１回転成分がセンサの出力つまりパルス信号に出てしまう。更に１回転成分を、フィードバック制御により増幅して駆動ローラを回転させるため、ディスクの１回転毎に転写ベルトの速度変動が発生し、色ズレが発生する。
【００１１】
本来、フィードバック制御では、制御ゲインを上げることで負荷変動に対する応答性を良くしたいところであるが、制御ゲインを上げるとディスクの１回転成分が大きくなり、結果的に色ズレが大きくなるため、実際には制御ゲインが低い状態で、フィードバック制御をせざるを得なかった。そのため、本来制御したい他の変動成分の除去が十分に行われていなかった。
【００１２】
上述した従動ローラに取り付けられたディスクの偏心で発生する転写ベルトの速度変動を制御する方法として、例えば特許文献１に記載されたものがある。これは、駆動ローラを定速で回転させ、エンコーダ出力から得られる角速度情報を少なくとも駆動ローラ１周期分にわたって取得し、駆動ローラの１／２周期で区切って前半部分と後半部分を足し合わせることにより、駆動ローラによる偏心の速度変動成分を相殺し、従動ローラによる速度変動分のみを抽出するものである。更に、画像形成時には、従動ローラから検出された角速度情報と上記速度変動分の差分を取ることで、ベルトの速度走行を一定にするものである。
【００１３】
あるいは、従動ローラに取り付けられたディスクの偏心の影響を受けない制御方法として、例えば特許文献２に記載されたものがある。これは、無端ベルトまたはドラムの周方向に沿ってリニアスケールを部分的に形成し、リニアスケールに印刷された複数のタイミングマークを、無端ベルトまたはドラムが1回転する間に、複数のセンサのうち少なくとも２個のセンサが検出し、その各センサの出力パルスを基にエンコーダから速度信号としてのパルス信号を出力し、パルス信号と指令パルス信号との差を零にするための制御信号をコントローラで生成し、この制御信号に従って駆動モータを駆動することにより、無端ベルトまたはドラムの表面速度を一定に制御するものである。
【特許文献１】特開２０００−４７５４７号公報
【特許文献２】特開２００４−６９９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に記載の制御方法は、エンコーダのパルス間隔を一定クロックで計測し、駆動ローラを一定速度で回転させたときのエンコーダ速度変動分を、フィードバック制御したときのエンコーダ速度から差し引くことで、ディスク偏心で発生する速度変動をキャンセルし、エンコーダの速度を一定にしようと速度制御するものである。その制御を実現するためには、少なくともエンコーダのパルス間隔からディスクの偏心成分の影響を十分にサンプリングできるだけのクロックレートと、それを処理できる高速なハードウェア、および高い分解能のカウンタやタイマなどの計測手段が必要となり、高価なシステムとなり、コスト的にデメリットがある。
【００１５】
また、上述したようにエンコーダの目標角変位Ｒｅｆ（ｎｉ）とエンコーダの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差から位置偏差ｅ（ｎ）を算出し、その算出結果から駆動モータの駆動パルス周波数を制御する位置制御の場合、そもそも特許文献１，２に記載の手法は適用できない。
【００１６】
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、画像形成装置等における対象ローラ（例えば転写搬送ベルト等の無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいはその無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラ）の周動を検出するエンコーダの出力信号に基づいて駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置において、エンコーダのディスク偏心により発生する無端移動部材の速度変動の安定化を簡易な構成で確実に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明は、上記の目的を達成するため、以下の駆動制御装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。
請求項１の発明による駆動制御装置は、無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいは該無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラの周動を検出するエンコーダを備え、該エンコーダの出力信号に基づいて上記駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置であって、上記エンコーダを、複数のマーク又はスリットが円周方向に所定間隔で配置されたディスクと、その各マーク又はスリットを検出するための２つのセンサとを備え、その各センサが１８０度ずれた位置に取り付けられた構成とし、上記２つのセンサの出力信号を合成する合成手段と、該合成手段からの合成信号を１／２逓倍する逓倍手段と、該逓倍手段からの１／２逓倍された合成信号をカウントするカウント手段と、該手段によるカウント値を所定タイミングでサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段によってサンプリングされたカウント値に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行うことにより、上記駆動ローラを駆動制御するフィードバック制御手段とを設けたものである。
【００１８】
請求項２の発明による駆動制御装置は、請求項１の駆動制御装置において、上記２つのセンサと上記合成手段との間に遅延手段を設け、該遅延手段は、上記２つのセンサの出力信号が同時に変化する場合に、そのいずれか一方の信号の出力を遅延させるようにしたものである。
請求項３の発明による駆動制御装置は、請求項１又は２の駆動制御装置において、上記遅延手段による上記一方の信号の出力の遅延量を一定とし、上記フィードバック制御手段にフィルタ演算手段を備えたものである。
【００１９】
請求項４の発明による駆動制御装置は、請求項１〜３のいずれかの駆動制御装置において、上記フィードバック制御手段が、上記２つのセンサのうち、１つのセンサが使用不能になった場合に、もう１つのセンサの出力信号だけを用いて上記フィードバック制御を行うようにしたものである。
請求項５の発明による駆動制御装置は、請求項１〜４のいずれかの駆動制御装置において、上記フィードバック制御手段が、上記２つのセンサが使用不能になった場合に、上記フィードバック制御を中止するようにしたものである。
【００２０】
請求項６の発明による画像形成装置は、請求項１〜５のいずれかの駆動制御装置と、該駆動制御装置によって駆動制御される画像形成用の無端移動部材とを備えたものである。
請求項７の発明による駆動制御装置は、請求項６の画像形成装置において、上記無端移動部材を、感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，画像記録媒体搬送用ベルトのうちのいずれか一つ以上としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の駆動制御装置によれば、対象ローラ（無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいはその無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラ）の周動を検出するエンコーダに、複数のマーク又はスリットが円周方向に所定間隔で配置されたディスクと、その各マーク又はスリットを検出するための２つのセンサとを備え、その各センサを１８０度ずれた位置に取り付けられた構成とし、その２つのセンサの出力信号を合成し、その合成信号を１／２逓倍して、その１／２逓倍した合成信号をカウントし、そのカウント値を所定タイミングでサンプリングし、そのサンプリングしたカウント値に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行うことにより、駆動ローラを駆動制御するので、上記エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材の速度変動の安定化を、簡易な構成で確実に行うことができる。この発明の画像形成装置によれば、上記駆動制御装置を備えることにより、低コストで画像品位に応じた適切な処理を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、図２および図３によって、この発明による駆動制御装置を備えた画像形成装置の構成例について説明する。この画像形成装置は、直接転写方式の電子写真方式によりカラー画像を形成するカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）であり、図２はそのレーザプリンタ全体の概略構成図である。
【００２３】
このレーザプリンタは、図２に示すように、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）が、図中の矢印Ａに沿って転写搬送ベルト６０が走行することによって転写紙Ｐが移動する方向における上流側（図で右下側）から順に配置されている。
この各トナー像形成部１はそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）と、現像ユニット１２とを備えている。また、各トナー像形成部１の配置は、各感光体ドラム１１の回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
【００２４】
また、このレーザプリンタは、トナー像形成部１のほかに、光書込ユニット２、給紙カセット３，４、レジストローラ対５、転写紙（画像記録媒体）Ｐを担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する無端移動部材としての転写搬送ベルト（転写ベルトと画像記録媒体搬送用ベルトの機能を併せたもの）６０を備えたベルト駆動装置６、ベルト定着方式の定着ユニット７、および排紙トレイ８等を備えている。なお、ベルト駆動装置６は、後述する制御系（駆動制御装置）を併せたものであり、また転写ユニットとしても機能するものである。
【００２５】
このレーザプリンタはさらに、手差しトレイ１４、トナー補給容器２２も備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。
光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備えており、画像データに基づいて各感光体ドラム１１の表面（外周面）にレーザ光を走査しながら照射する。
【００２６】
図３は、上述したベルト駆動装置６の概略構成を示す拡大図である。
このベルト駆動装置６で使用する転写搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０９〜１０１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層エンドレスベルト（無端状のベルト部材）であり、その材質は例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルト６０は、各トナー像形成部１の感光体ドラム１１に接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ６１〜６６に張架されている。
【００２７】
これら支持ローラ６１〜６６のうちの転写紙移動方向の上流側に位置する入口ローラ６１に対し、転写搬送ベルト６０を挟んでその外周面側で対向するように静電吸着ローラ８０が設けられている。この静電吸着ローラ８０には電源１８によって所定電圧が印加されており、２つのローラ６１，８０の間を通過した転写紙Ｐは帯電して転写搬送ベルト６０上に静電吸着される。ローラ６３は転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、駆動モータ（後述）によって矢印Ｄの方向に回転される。
【００２８】
各感光体ドラム１１に対向する各転写位置において、転写電界を形成する転写電界形成手段としての転写バイアス印加部材２７（２７Ｙ，２７Ｍ，２７Ｃ，２７Ｋ）が転写搬送ベルト６０の裏面に接触するように設けられている。これらの転写バイアス印加部材２７はスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９（９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ）からローラ心金に転写バイアス電圧が印加される。この印加された転写バイアス電圧の作用により、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写搬送ベルト６０の表面と感光体ドラム１１の表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体ドラム１１の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８を備えている。
【００２９】
各転写バイアス印加部材２７とそれらの近傍にそれぞれ配置されるバックアップローラ６８は、それぞれ回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印Ｅの方向に回動することによって時計方向に回動する。
【００３０】
前述した入口ローラ６１と静電吸着ローラ８０は一体的に、入口ローラブラケット９０に支持され、軸９１を回動中心として、図３の状態から時計方向に回動可能である。そして、揺動ブラケット９３に設けられた孔９５に、入口ローラブラケット９０に突設されたピン９２が嵌入しており、揺動ブラケット９３の回動と連動して入口ローラブラケット９０も回動する。これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、各転写バイアス印加部材２７とそれらの近傍にそれぞれ配置されるバックアップローラ６８は感光体ドラム１１から離され、入口ローラ６１と静電吸着ローラ８０も下方に移動する。これにより、黒（ブラック）トナーのみで画像を形成する時に、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと転写搬送ベルト６０の接触を避けることが可能になっている。
【００３１】
一方、転写バイアス印加部材２７Ｋとその隣のバックアップローラ６８は出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラ６２と同軸の軸９９を中心に回動可能になっている。このベルト駆動装置６をレーザプリンタ本体に着脱する際に、図示していないハンドルの操作により出口ブラケット９８を時計方向に回動させ、転写バイアス印加部材２７Ｋおよびバックアップローラ６８とともに転写搬送ベルト６０を、ブラック画像形成用の感光体ドラム１１Ｋから離間させることができる。
【００３２】
転写搬送ベルト６０の駆動ローラ６３に巻きつけられた部分の外周面には、図２に示すように、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５により転写搬送ベルト６０上に付着した残留トナー等の異物が除去される。
その転写搬送ベルト６０の走行方向で駆動ローラ６３のすぐ下流側に、転写搬送ベルト６０の外周面を押し込むようにローラ６４を設け、駆動ローラ６３に対する転写搬送ベルト６０の巻き付け角を大きく確保している。また、ローラ６４のすぐ下流側には、転写搬送ベルト６０の内周面に接触し、押圧部材であるばね６９の付勢力により外側へ押圧して転写搬送ベルト６０にテンションを与えるテンションローラ６５が配設されている。
【００３３】
次に、このレーザプリンタによる画像形成動作について説明する。
このレーザプリンタによる画像形成時には、図２に示す給紙カセット３，４および手差しトレイ１４のいずれかより転写紙Ｐが給紙されて、図示しない搬送ガイドにガイドされながら一点鎖線で示す搬送経路に沿って搬送ローラによって搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。
【００３４】
一方、カラー画像形成時には４組のトナー像形成部１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の各感光体ドラム１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）は、図２で時計方向に回転しており、それぞれ図示していない帯電部材によって表面が均一に帯電された後、その表面に光書込ユニット２によって、形成すべき画像の各色のデータによって変調されたレーザ光が照射走査され、それぞれ静電潜像が書き込まれる。その後現像ユニットによって各色のトナーによって現像され、各感光体ドラム１１の表面に各色のトナー像が形成される。
【００３５】
前述のようにレジストローラ対５に挟持されて一時停止された転写紙Ｐは、レジストローラ対５により所定のタイミングで送り出され、転写搬送ベルト６０に担持されて各トナー像形成部１に向けて順次搬送され、その各転写ニップを通過する。各トナー像形成部１の感光体ドラム１１上に形成される各色のトナー像は、それぞれ各転写ニップにおいて転写紙Ｐ上で重ね合わされるように順次作像タイミングをずらして作像されており、転写紙Ｐが各転写ニップを通過する際に上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙Ｐ上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙Ｐ上にはフルカラートナー像が形成される。
このトナー像転写後の各感光体ドラム１１の表面はクリーニング装置１３によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。
【００３６】
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙Ｐは、定着ユニット７でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイド２１の回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方、第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送させるか、またはスイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。
【００３７】
以上のようにして、このレーザプリンタは転写紙Ｐにフルカラー画像を形成する。
このようなタンデム方式の画像形成装置では、各色のトナー画像を高い位置精度で重ね合わせることが色ズレの発生を防止する上で重要である。しかしながら、ベルト駆動装置６で使用している駆動ローラ６３、入口ローラ６１、出口ローラ６２、転写搬送ベルト６０は、部品製造時に数十μｍ単位の製造誤差が発生する。この誤差により各部品が一回転した際に発生する変動成分が転写搬送ベルト６０に伝達され、転写紙の搬送速度に変動が生じてしまう。
【００３８】
この転写紙の搬送速度（転写搬送ベルト６０の回動速度）の変動により、各感光体ドラム１１上のトナー像を転写紙Ｐに転写する際に、それぞれタイミングに微妙なズレが生じ、副走査方向（転写紙の搬送方向）に色ズレが発生してしまう。特に１２００×１２００ＤＰＩ等の微小ドットで画像を形成する装置では、数μｍのタイミングのズレが色ズレとして目立ってしまう。
そこで、この実施形態におけるベルト駆動装置６（駆動制御装置を含む）では、図３で右下部の従動ローラ（「右下ローラ」という）６６の軸上に設けたエンコーダの検出信号（出力パルス信号）によって右下ローラ６６の回転速度を検出し、駆動ローラ６３の回転をフィードバック制御することにより、転写搬送ベルト６０を一定速度で走行させるようにする。
【００３９】
図４は、転写搬送ベルト６０を透視してベルト駆動装置６の全体構成を示す斜視図である。
駆動ローラ６３はタイミングベルト３３を介して駆動モータ３２に連結しており、駆動モータ３２の回転速度に比例して回転駆動される。そして、この駆動ローラ６３の回転によって転写搬送ベルト６０が摩擦回動し、転写搬送ベルト６０が回動することによって右下ローラ６６が摩擦回転する。前述したように、この実施形態では、右下ローラ６６（対象ローラ）の軸上にエンコーダ３１を設けており、このエンコーダ３１の検出信号から検出した右下ローラ６６の回転速度に基づいて駆動モータ３２の速度制御を行っている。これは、前述したように、転写搬送ベルト６０の位置変動（回動変動）で色ズレが発生するため、それを抑制するために行っている。
【００４０】
図５は、図４の右下ローラ６６とエンコーダ３１の構成例を示す斜視図である。
図６は、そのエンコーダ３１内のディスク３１１とセンサの構成例を示す図であり、（ａ）はディスク３１１のみの正面図、（ｂ）はディスク３１１とセンサの側面図である。
図７は、図４の駆動モータ３２を一定速度で駆動してエンコーダ３１の出力パルスのカウント値を一定タイミング（所定タイミング）でサンプリングしたときのサンプリング結果の異なる例を示す線図である。
【００４１】
エンコーダ３１は、例えば図５，図６に示すように、ディスク３１１と、２つの発光素子３１２，３１６と、２つの受光素子３１３，３１７と、圧入ブッシュ３１４，３１５とを備えている。
ディスク３１１は、右下ローラ６６の軸に圧入ブッシュ３１４，３１５を圧入することによって固定され、右下ローラ６６の回転と同時に回転するようになっている。
また、このディスク３１１には、その円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットが形成されており、その両側に２つのエンコーダセンサをそれぞれ構成する発光素子３１２，受光素子３１３と発光素子３１６，受光素子３１７とを１８０度ずれた位置に配置しており、その受光素子３１３，３１７によって右下ローラ６６の回転角度に応じた数のパルス信号（パルス状のＯＮ／ＯＦＦ信号）を発生する。そのパルス信号を用いて右下ローラ６６の移動角（以下「角変位」と称す）を検出することにより、駆動モータ３２の駆動量を制御する。
【００４２】
ところで、ディスク３１１を右下ローラ６６に圧入するときの同軸穴の加工には、数μｍの誤差が発生し、これはゼロにすることは実質的には不可能である。そのため、ディスク３１１を右下ローラ６６に取り付けるときに、お互いにずれた状態で取り付けられる場合があり、この状態で回転すると、右下ローラ６６は一定速度で回転しているにも関わらず、ディスク３１１が偏心した状態で回転される。これをエンコーダセンサ（受光素子３１３，３１７）で読み取ると、ディスク３１１の１周期（１回転）毎に角変位変動が発生する。
【００４３】
図７において、（ａ）はディスク３１１の偏心がない状態でのサンプリング結果で、（ｂ）は偏心があるときのサンプリング結果を示している。通常、ディスク３１１の偏心がない状態では、右肩上がりのサンプリング結果となるが、偏心がある場合、正弦波状のサンプリング結果となる。
なお、そのサンプリング結果はエンコーダ３１の検出角変位を示しているため、サンプリング結果が正弦波状となっているということは、それだけ検出位置誤差が大きいことを示している。ディスク３１１の同軸穴の加工精度誤差が大きい場合、この正弦波の振幅がより大きく検出される。
【００４４】
２つの受光素子３１３，３１７は、１８０度ずれた位置に配置されているため、サンプリング結果の正弦波の位相は１８０度ずれたものとなる。よって、この２つのサンプリング結果を合成することにより、ディスク３１１の偏心による角変位変動を打ち消すことが可能になる。この実施形態では、この２つのサンプリング結果を後述する出力合成回路によって合成することにより、ディスク３１１の偏心の影響を受けない比例制御演算を行い、転写搬送ベルト６０の回動速度を一定にすることを特徴としている。
【００４５】
図８は、このレーザプリンタにおける上述したベルト駆動装置６の駆動モータ制御部（駆動制御装置）を含む制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、この図８には、図示の都合上、エンコーダセンサは１つしか図示していないが、実際には２つあるものとする。
ベルト駆動装置６の駆動モータ制御部は、各エンコーダセンサ３３１（それぞれ発光素子と受光素子とからなる）の出力パルス信号に基づいて駆動モータ３２の駆動パルスをデジタル制御する。
【００４６】
その駆動モータ制御部を含む制御部６００は、ＣＰＵ６０１，ＲＡＭ６０２，ＲＯＭ６０３，ＩＯ制御部６０４，駆動モータＩＦ６０６，ドライバ６０７，検出ＩＯ部６０８，およびバス６０９によって構成されている。
ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０３内のプログラムに基づいてパーソナルコンピュータ等の外部装置３８からの画像データの受信、およびその外部装置３８との間の制御コマンドの送受信の制御をはじめ、このレーザプリンタ全体の制御を行う中央処理装置である。
【００４７】
このＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０３内のプログラムに従って動作し、エンコーダセンサ３３１等を使用することにより、この発明による各手段、つまりサンプリング手段およびフィードバック制御手段としての機能を果たすことができる。
このＣＰＵ６０１には、ＲＡＭ６０２，ＲＯＭ６０３，ＩＯ制御部６０４，駆動モータＩＦ６０６，および検出ＩＯ部６０８がバス６０９を介して相互に接続されている。
ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６０１が制御（処理）を行う際に利用するワークメモリや、画像データを展開する際の画像メモリとして使用される読み書き可能なメモリ（記憶手段）である。
【００４８】
ＲＯＭ６０３は、ＣＰＵ６０１が実行する（ＣＰＵ６０１が動作するための）プログラム等の固定データを格納している読み出し専用のメモリである。
ＩＯ制御部６０４は、ＣＰＵ６０１からの指示により、モータ，クラッチ，ソレノイド，センサ等の各負荷３９との間の信号の入出力を制御する。
駆動モータＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１からの駆動指令により、ドライバ６０７を介して転写搬送ベルト６０を回動させるための駆動モータ３２（駆動ローラ６３）へ駆動パルス信号を出力することにより、駆動モータ３２の回転駆動を制御する。この回転駆動は、駆動パルス信号の周波数に応じて行われるため、転写搬送ベルト６０の回動速度の可変制御が可能となる。
【００４９】
エンコーダセンサ３３１の出力パルス信号は、検出ＩＯ部６０８に入力される。
検出ＩＯ部６０８は、エンコーダセンサ３３１の出力パルスを処理してデジタル値に変換する。また、この検出ＩＯ部６０８は、エンコーダセンサ３３１の出力パルスを計数（カウント）するカウンタを含む複数のカウンタ（後述する）を備えている。そして、そのカウンタの値（エンコーダセンサ３３１の出力パルス数）に予め定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて、右下ローラ６６の軸（図５）の角変位に対応するデジタル値に変換する。このエンコーダ３１のディスク３１１の角変位に対応するデジタル値の信号は、バス６０９を介してＣＰＵ６０１に送られる。
【００５０】
ここで、駆動モータＩＦ６０６，ドライバ６０７，ＲＡＭ６０２について、もう少し詳しく説明する。
駆動モータＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１からバス６０９を介して駆動指令（駆動周波数の指示を含む）を受けると、その駆動指令に基づいて指示された駆動周波数を有するパルス状の制御信号を生成し、それをドライバ６０７へ出力する。
【００５１】
ドライバ６０７は、パワー半導体素子（例えばトランジスタ）等によって構成されている。このドライバ６０７は、駆動モータＩＦ６０６から入力されるパルス状の制御信号に基づいて動作し、駆動モータ３２に駆動パルス信号を出力する（パルス状の駆動電圧を印加する）。その結果、駆動モータ３２は、ＣＰＵ６０１の駆動指令によって指示された駆動周波数に比例する速度で駆動制御される。これにより、エンコーダ３１のディスク３１１の角変位が目標角変位になるように追値制御され、右下ローラ６６が所定の角速度で等角速度回転する。このディスク３１１の角変位は、エンコーダセンサ３３１と検出ＩＯ部６０８により検出され、ＣＰＵ６０１に取り込まれて制御が繰り返される。
【００５２】
ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６０１が制御を行う（ＲＯＭ６０３内のプログラムを実行する）際のワークメモリや画像メモリとして使用される機能の他に、事前（作像プロセスを実行しないで駆動モータ３２を一定速度で駆動した時）に計測しておいたエンコーダ３１のディスク偏心に対応したディスク１回転分（１周分）の検出角変位誤差データ（一定周期毎にサンプリングしたデータ）が格納されるデータメモリとしての機能を有している。
なお、ＲＡＭ６０２は揮発性メモリであるため、図示しないＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに上記検出角変位誤差データを格納しておき、電源ＯＮ時もしくは駆動モータ３２の起動時等に、その検出角変位誤差データをＲＡＭ６０２上に展開することもできる。
【００５３】
ところで、一般に駆動モータのフィードバック制御に用いられる比例制御演算では、前述したように制御周期毎の目標角変位と検出角変位の差に制御ゲインをかけて、駆動モータの駆動速度を制御するため、エンコーダのディスク偏心による検出角変位誤差が大きいと、より増幅して駆動モータを駆動してしまう。そのため、ディスクの１回転（１周期）毎に転写搬送ベルト６０の位置変動（回動速度の変動）が発生し、色ズレが発生してしまう。
【００５４】
また、前述したように、図７の（ｂ）は駆動モータ３２を一定速度で駆動した時の挙動を示しているが、これは言い換えると、エンコーダ３１のパルス数のカウント値を一定タイミングでサンプリングした結果が、図７の（ｂ）に示したものになっていると、右下ローラ６６は一定速度で回転していることになる。
そのため、この実施形態では、図７の（ｂ）に示したように、制御周期毎の目標角変位（実際にはエンコーダ３１の単位時間当りの角変位が一定となるような制御目標値である目標角変位に検出角変位誤差を加算したもの）を生成し、その目標角変位に一致するエンコーダ３１の角変位をエンコーダセンサ３３１によって検出し、ディスク偏心（ディスク３１１の偏心）の影響を受けない比例制御演算を行って駆動モータ３２を駆動制御することにより、転写搬送ベルト６０の回動速度を一定にするようにしている。
【００５５】
図１は、この発明による駆動制御装置の一実施形態の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。この実施形態は、この発明を上述したベルト駆動装置６の制御に適用した場合の例を示す。
この図１において、この制御コントローラ部４０は、減算回路４１と、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ４２と、比例演算部（ゲインＫｐ）４３と、定常駆動パルス周波数設定部４４と、加算回路４５とによって構成されている。この制御コントローラ部４０と目標角変位生成部３０とパルス出力器３７は、図８のＣＰＵ６０１がＲＯＭ６０３内のプログラムを実行し、駆動モータＩＦ６０６，ドライバ６０７，および検出ＩＯ部６０８を使用することによって実現することができる。
【００５６】
目標角変位生成部３０は、予め計測した（作像プロセスを実行しないで駆動モータ３２を一定速度で駆動した時に計測した）エンコーダ３１のディスク偏心によって生じる検出角変位誤差を特性値としてメモリ３０１（図８のＲＡＭ６０２内のデータメモリに相当する）に保持しておく。そして、作像プロセス時に、所定のタイミング、例えば図示しないマークセンサによってディスク３１１の基準マーク（基準位置）が検出され、マークセンサ３３２から出力されるマーク検出信号が入力されるタイミングに応じてメモリ３０１から特性値を順次読み出す（ディスク３１１の基準位置の検出タイミングから順次メモリの参照アドレスを切り替えることによって特性値を読み出す）。その後、その読み出した特性値を制御目標値である目標角変位に加算して新たな目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とし、それを制御コントローラ部４０に入力させる。
【００５７】
ここで、特性値（検出角変位誤差）と目標角変位の加算は、例えば図示しないマークセンサによってディスク３１１の１回転毎に基準マークが検出され、そのマークセンサから出力されるマーク検出信号が入力されるタイミングに応じて、周期的に繰り返されるように行われる。
なお、目標角変位生成部３０が、予め計測した検出角変位誤差（特性値）を加算した目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）をメモリ３０１に保持しておき、作像プロセス時に、上記所定のタイミング（例えばディスク３１１の基準位置の検出タイミング）から順次メモリの参照アドレスを切り替えることによって目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）を読み出し、それを制御コントローラ部４０に入力させるようにしてもよい。
【００５８】
制御コントローラ部４０は、目標角変位生成部３０から入力される制御目標値である目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）と、エンコーダ３１のエンコーダセンサ３３１から出力合成回路７００経由で受け取った検出角変位Ｐ（ｎ−１）とを減算回路４１に入力してその差ｅ（ｎ）をとる。つまり、差分の変位量の演算を行う。なお、検出角変位Ｐ（ｎ−１）は実際にはエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号に基づいて算出されるが、それについては追って詳細に説明する。
その差ｅ（ｎ）はローパスフィルタ４２を通ることによって高周波ノイズが除去された後、比例演算部４３に入力される。
【００５９】
比例演算部４３は、ローパスフィルタ４２からの差ｅ（ｎ）をゲインＫｐで比例増幅し、補正量（ｒａｄ）Ｈｚとして加算回路４５に与える。
加算回路４５は、定常駆動パルス周波数設定部４４からの一定の定常駆動パルス周波数（Ｒｅｆｐｃ）Ｈｚに比例演算部４３からの補正量（ｒａｄ）Ｈｚを加算して駆動パルス周波数ｆ（ｎ）を決定し、それをパルス出力器３７へ出力する。
パルス出力器３７は、加算回路４５から受けた駆動パルス周波数ｆ（ｎ）の駆動パルス信号を生成し、それを駆動モータ３２へ出力する。
【００６０】
図９は、図１の出力合成回路７００の構成例を示すブロック図である。
この出力合成回路７００は、判定回路７０１，遅延回路７０２，合成回路７０３，および逓倍回路７０４を備えている。
判定回路７０１は、判定手段であり、各エンコーダセンサ３３１の受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号（検出角変位Ｐ（ｎ−１））が入力されると、その各出力パルス信号の立ち上がり（ＯＮ）タイミングが重なっているかいないかを判定する。
【００６１】
そして、受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号の立ち上がりタイミングが重なっていないと判定した場合には、その各出力パルス信号をそのまま合成回路７０３へ出力する。受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号の立ち上がりタイミングが重なっていると判定した場合（各出力パルス信号が同時に変化する場合）には、先に立ち上がった方の出力パルス信号をそのまま合成回路７０３へ、遅れて立ち上がった方の出力パルス信号を遅延回路７０２へそれぞれ出力する。
遅延回路７０２は、遅延手段であり、判定回路７０１から入力される出力パルス信号を遅延させて合成回路７０３へ出力する。なお、その遅延量は一定である。
【００６２】
合成回路７０３は、合成手段であり、入力される各出力パルス信号を合成して出力する。つまり、受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号の立ち上がりタイミングが判定回路７０１によって重なっていないと判定された場合には、その各出力パルス信号がそのまま入力されるため、その各出力パルス信号をＯＲ合成して出力する。受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号の立ち上がりタイミングが判定回路７０１によって重なっていると判定された場合には、判定回路７０１からの一方の出力パルス信号がそのまま入力され、判定回路７０１からの他方の出力パルス信号が遅延回路７０２によって遅延されてから入力されるため、その一方の出力パルス信号と遅延回路７０２からの他方の出力パルス信号とをＯＲ合成して出力する。
【００６３】
逓倍回路７０４は、逓倍手段であり、合成回路７０３から入力される合成信号を、図示しない基準クロック生成回路からの基準クロックで同期をとり、１／２の周波数に逓倍して出力する。
よって、図１の制御コントローラ部４０は、出力合成回路７００からの出力パルス信号（実際には所定タイミングでサンプリングされる出力パルス信号のカウント値）に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行い、駆動モータ３２つまり転写搬送ベルト６０を駆動制御することになる。
【００６４】
但し、２つの受光素子３１３，３１７のうち、いずれか一方の受光素子が使用不能になった場合には、もう一方の受光素子の出力パルス信号が合成信号として出力合成回路７００から出力されるため、その合成信号を用いて上記フィードバック制御を行う。このとき、逓倍回路７０４による合成信号の１／２逓倍は行わない。また、受光素子３１３，３１７の両方が使用不能になった場合には、上記フィードバック制御を中止する。また、目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とエンコーダ３１の検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差ｅ（ｎ）の値は、常に「０」に設定する。
【００６５】
図１０に、この発明による駆動制御を実現する上でのタイミングチャートの例を示す。なお、図８には、図示を省略したが、制御部６００には、時間計測を行なう制御周期タイマが設けられているものとする。また、検出ＩＯ部６０８には、後述するエンコーダパルスカウンタおよび制御周期タイマカウンタが備えられている。さらに、以下のエンコーダ３１の出力パルスとは、実際には出力合成回路７００の出力パルスのことである。
【００６６】
まず、図１０において、エンコーダ３１の出力パルス（エンコーダパルス）をカウントするエンコーダパルスカウンタのカウント値は、エンコーダパルスの出力の立上りエッジによりインクリメント（＋１）される。また、この制御の制御周期は１ｍｓであり、制御周期タイマによるＣＰＵ６０１への割込みがかかる毎に制御周期タイマカウンタのカウント値がインクリメント（＋１）される。
【００６７】
制御周期タイマの時間計測のスタートは、駆動モータ３２のスルーアップおよびセトリング終了後に初めてエンコーダパルスの立上りエッジが検出された時点で行われ、且つ制御周期タイマカウンタのカウント値を「０」にリセットする。
また、制御周期タイマによるＣＰＵ６０１への割込みがかかる毎に、エンコーダパルスカウンタのカウント値：ｎｅの取得および制御周期タイマカウンタのカウント値：ｑの取得およびインクリメント（＋１）を行う。
【００６８】
これらの各カウント値をもとに、次に示すように位置偏差の演算を行う。
Ｐ（ｎ−１）＝θ１×ｎe
Ｒｅｆ（ｎ）＝θ０×ｑ
ｅ（ｎ）＝Ｒｅｆ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１） （単位：ｒａｄ）
【００６９】
ここで、上式中の各記号の意味は次の通りである。
ｅ（ｎ）［ｒａｄ］：（今回のサンプリングにて演算された）位置偏差
θ０［ｒａｄ］：制御周期１[ｍｓ]あたりの移動角度（＝２π×Ｖ×１０−３／Ｌπ［ｒａｄ］）
【００７０】
θ１［ｒａｄ］：エンコーダ１パルスあたりの移動角度（＝２π／ｐ［ｒａｄ］）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：ベルト線速[ｍｍ／ｓ]
Ｌ：右下ローラ径［ｍｍ］
ｆ：ディスク回転の周期［Ｈｚ］
【００７１】
この実施形態においては、エンコーダ３１を取り付けてある従動ローラである右下ローラ径はφ１５．５１５［ｍｍ］である。また、エンコーダ３１の分解能ｐは、１回転あたり３００パルスのものとする。
次に、急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算された偏差に対して、以下の仕様のフィルタ演算を行うとよい。
【００７２】
フィルタタイプ：Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ ＩＩＲ ローパスフィルタ
サンプリング周波数：１ＫＨｚ（＝制御周期と等しい）
パスバンドリップル（Ｒｐ）：０．０１ｄＢ
ストップバンド端減衰量（Ｒｓ）：２ｄＢ
パスバンド端周波数（Ｆｐ）：５０Ｈｚ
ストップバンド端周波数（Ｆｓ）：１００Ｈｚ
【００７３】
そのフィルタ演算のブロック図を図１１に、フィルタ係数一覧を図１２に示す。同じ構成のフィルタを２段カスケード接続し、各段における中間ノードをそれぞれｕ１（ｎ），ｕ１（ｎ−１），ｕ１（ｎ−２）およびｕ２（ｎ），ｕ２（ｎ−１），ｕ２（ｎ−２）と定める。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
（ｎ）：現在のサンプリング
（ｎ−１）：１つ前のサンプリング
（ｎ−２）：２つ前のサンプリング
【００７４】
以下のプログラム演算をフィードバック実行中に制御タイマ割込みがかかる度に行う。
ｕ１（ｎ）＝ａ１１×ｕ１（ｎ−１）＋ａ２１×ｕ１（ｎ−２）＋ｅ（ｎ）×ＩＳＦ
ｅ１（ｎ）＝ｂ０１×ｕ１（ｎ）＋ｂ１１×ｕ１（ｎ−１）＋ｂ２１×ｕ１（ｎ−２）
ｕ１（ｎ−２）＝ｕ１（ｎ−１）
ｕ１（ｎ−１）＝ｕ１（ｎ）
ｕ２（ｎ）＝ａ１２×ｕ２（ｎ−１）＋ａ２２×ｕ２（ｎ−２）＋ｅ１（ｎ）
ｅ′（ｎ）＝ｂ０２×ｕ２（ｎ）＋ｂ１２×ｕ２（ｎ−１）＋ｂ２２×ｕ２（ｎ−２）
ｕ２（ｎ−２）＝ｕ２（ｎ−１）
ｕ２（ｎ−１）＝ｕ２（ｎ）
図１３にこのフィルタの振幅特性を、図１４に位相特性を示す。
【００７５】
次に、制御対象に対する制御量を求める。制御ブロック図において、まず位置コントローラとしてＰＩＤ制御を考えると、
Ｆ（Ｓ）＝Ｇ（Ｓ）×Ｅ′（Ｓ）＝Ｋｐ×Ｅ′（Ｓ）＋Ｋｉ×Ｅ′（Ｓ）／Ｓ＋Ｋｄ×Ｓ×Ｅ′（Ｓ）
ただし、Ｋｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン、Ｋｄ：微分ゲイン である。
Ｇ（Ｓ）＝Ｆ（Ｓ）／Ｅ′（Ｓ）＝Ｋｐ＋Ｋｉ／Ｓ＋Ｋｄ×Ｓ ……（１）
【００７６】
ここで、（１）式を双一次変換（Ｓ＝（２／Ｔ）×（１−Ｚ−１）／（１＋Ｚ−１））を行うと、次式を得る。
Ｇ（Ｚ）＝（ｂ０＋ｂ１×Ｚ−１＋ｂ２×Ｚ−２）／（１−ａ１×Ｚ−１−ａ２×Ｚ−２） ……（２）
ただし、ａ１＝０
ａ２＝１
ｂ０＝Ｋｐ＋Ｔ×Ｋｉ／２＋２×Ｋｄ／Ｔ
ｂ１＝Ｔ×Ｋｉ−４×Ｋｄ／Ｔ
ｂ２＝−Ｋｐ＋Ｔ×Ｋｉ／２＋２×Ｋｄ／Ｔ
【００７７】
（２）式をブロック図として表すと、図１５のようになる。ここで、ｅ′（ｎ）、ｆ（ｎ）は、Ｅ′（Ｓ）、Ｆ（Ｓ）をそれぞれ離散データとして扱うことを示している。図１５において、中間ノードとしてそれぞれｗ（ｎ）、ｗ（ｎ−１）、ｗ（ｎ−２）を定めると、差分方程式は次式のようになる（ＰＩＤ制御の一般式）。
ｗ（ｎ）＝ａ１×ｗ（ｎ−１）＋ａ２×ｗ（ｎ−２）＋ｅ′（ｎ） ………（３）
ｆ（ｎ）＝ｂ０×ｗ（ｎ）＋ｂ１×ｗ（ｎ−１）＋ｂ２×ｗ（ｎ−２） …（４）
ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
（ｎ）：現在のサンプリング
（ｎ−１）：１つ前のサンプリング
（ｎ−２）：２つ前のサンプリング
【００７８】
今、位置コントローラとしては比例制御を考えると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図１５における各係数は以下のようになり、（３）式および（４）式は次の（５）式のように簡略化される。
ａ１＝０ ａ２＝１ ｂ０＝Ｋｐ ｂ１＝０ ｂ２＝−Ｋｐ
ｗ（ｎ）＝ｗ（ｎ−２）＋ｅ′（ｎ）
ｆ（ｎ）＝Ｋｐ×ｗ（ｎ）−Ｋｐ×ｗ（ｎ−２）
→∴ｆ（ｎ）＝Ｋｐ×ｅ′（ｎ） ……（５）
【００７９】
また、Ｆ０（Ｓ）に対応する離散データｆ０（ｎ）は、この実施形態の場合、一定であり、
ｆ０（ｎ）＝６１０５［Ｈｚ］
である。よって、駆動モータ３２に設定するパルス周波数は、最終的に次の（６）式により計算する。
ｆ′（ｎ）＝ｆ（ｎ）＋ｆ０（ｎ）＝Ｋｐ×ｅ′（ｎ）＋６１０５［Ｈｚ］…（６）
【００８０】
図１６に前述したエンコーダパルスカウンタの動作フローチャートを示す。この図１６のフローチャートおよび以下に説明するフローチャートにおいて、各ステップを「Ｓ」と略記している。
まず、スルーアップ＆セトリング後の最初のパルス入力かどうかを判定し（Ｓ１）、ＹＥＳならば、エンコーダパルスカウンタをゼロクリアし（Ｓ２）、制御周期タイマカウンタをゼロクリアし（Ｓ３）、制御周期タイマによる割込みを許可し（Ｓ４）、制御周期タイマをスタートして（Ｓ５）、図示していないメインルーチンへリターンする。また、ステップ１の判定でＮＯであった場合は、エンコーダパルスカウンタをインクリメントして（Ｓ６）、メインルーチンへリターンする。
【００８１】
図１７に制御周期タイマによる割込み処理のフローチャートを示す。
まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし（Ｓ２１）、次いでエンコーダパルスカウント値ｎｅを取得する（Ｓ２２）。さらに、テーブルデータを参照してΔθの値を取得し（Ｓ２３）、テーブルデータ参照アドレスをインクリメントする（Ｓ２４）。次いで、これらの値を用いて位置偏差演算を行い（Ｓ２５）、得られた位置偏差に対してフィルタ演算を行い（Ｓ２６）、そのフィルタ演算の結果をもとに制御量の演算（比例演算）を行う（Ｓ２７）。そして、実際に駆動モータ３２（ステッピングモータ）の駆動パルスの周波数を変更して（Ｓ２８）、メインルーチンへリターンする。
【００８２】
以上の制御によって、位置制御におけるエンコーダ３１のディスク偏心によって発生する転写搬送ベルト６０の回動速度を安定化する制御を、安価に且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。
なお、上述の実施形態では、転写搬送ベルトの回動により従動回転する従動ローラのうちの右下ローラ６６をエンコーダを取り付けた対象ローラとしたが、他の従動ローラ又は転写搬送ベルトを回動させる駆動ローラを対象ローラとしてもよい。また、エンコーダとして、円周方向に数百単位の分解能で光を反射する放射状のマークが形成されたディスクと、１８０度ずれた位置にマークの部位と対向するように配置した２つのセンサ（それぞれ発光素子と受光素子とからなる）とを備えたものを使用することもできる。
【００８３】
以上、この発明を、転写搬送ベルトを駆動制御する駆動制御装置（ベルト駆動装置）に適用した実施形態について説明したが、この発明はこれに限らず、画像形成用の他の無端移動部材（感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，又は画像記録媒体搬送用ベルト）を駆動制御する駆動制御装置にも適用可能である。
【００８４】
すなわち、転写搬送ベルト６０上に感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが複数並べて配設されるタンデム式のレーザプリンタにおけるベルト駆動装置にこの発明を適用した例について説明したが、この発明が適用可能な画像形成装置およびベルト駆動装置はこの構成に限るものではない。
複数のローラに張架された無端状ベルトをそのローラのうちの少なくとも１以上のローラ（対象ローラ）によって回転駆動するベルト駆動装置を有する画像形成装置であれば、そのいずれのベルト駆動装置にも適用可能である。
【００８５】
また、前述の実施形態では、転写搬送ベルト６０によって転写紙を搬送し、その転写紙上で感光体ドラムからの４色のトナー像を順次転写する直接転写方式のカラープリンタにこの発明を適用したが、中間転写ベルト上に４色のトナー像を転写して、４色重ね合わせた後に転写紙に一括して転写する間接転写方式のカラープリンタ等における中間転写ベルト駆動装置にも、この発明を適用可能である。
さらに、前述の実施形態では露光光源としてはレーザー光を使用しているが、これに限ったものではなく、例えばＬＥＤアレイ等を光源として使用するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上の説明から明らかなように、この発明の駆動制御装置によれば、エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材の回動速度変動を安定化する制御を低コストで行うことが可能になり、良好なフィードバック制御を行うことができる。したがって、この発明を利用すれば、無端移動部材の回動速度の安定化を低コストで実現可能な駆動制御装置を提供することができる。
この発明の画像形成装置によれば、上記駆動制御装置を用いることにより、エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材（感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，又は画像記録媒体搬送用ベルト）の回動速度の変動を安定化する制御を低コストで且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。したがって、この発明を利用すれば、高品位の画像を低コストで取得可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】この発明による駆動制御装置の一実施形態の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。
【図２】この発明による駆動制御装置を備えた画像形成装置の一例を示すレーザプリンタ全体の概略構成図である。
【図３】図２に示したベルト駆動装置６の概略構成を示す拡大図である。
【図４】同じくそのベルト駆動装置６における転写搬送ベルト６０を透視してその構成を示す斜視図である。
【００８８】
【図５】図４に示した右下ローラ６６とエンコーダ３１の構成例を示す斜視図である。
【図６】そのエンコーダ３１内のディスク３１１とセンサの構成例を示す図である。
【図７】図４の駆動モータ３２を一定速度で駆動してエンコーダ３１の出力パルスのカウント値を一定タイミングでサンプリングしたときのサンプリング結果の異なる例を示す線図である。
【００８９】
【図８】図２に示したレーザプリンタにおけるベルト駆動装置６の駆動モータ制御部を含む制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図９】図１の出力合成回路７００の構成例を示すブロック図である。
【図１０】この発明によるベルト駆動制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】この発明に使用するフィルタ演算の構成を示すブロック図である。
【図１２】同じくそのフィルタ係数一覧を示すテーブル図である。
【００９０】
【図１３】同じくそのフィルタの振幅特性を示す線図である。
【図１４】同じくそのフィルタの位相特性を示す線図である。
【図１５】図１１における1段のフィルタ演算の構成を示すブロック図である。
【図１６】エンコーダパルスカウンタの動作フローチャートである。
【図１７】制御周期タイマ割り込み処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１Ｙ，1Ｍ，1Ｃ，1Ｋ：トナー像形成部 ６：ベルト駆動装置
３０:目標角変位生成部 ３１：エンコーダ ３２：駆動モータ
３７:パルス出力器 ４０：制御コントローラ部 ６０：転写搬送ベルト
６３:駆動ローラ ６６:右下ローラ(従動ローラ) ３１１：ディスク
３３１：エンコーダセンサ ６００：制御部 ６０１：ＣＰＵ ６０２：ＲＡＭ
６０３：ＲＯＭ ６０４：ＩＯ制御部 ６０６：駆動モータＩＦ
６０７：ドライバ ６０８：検出ＩＯ部 ６０９：バス ７００ 出力合成回路
７０１：判定回路 ７０２：遅延回路 ７０３：合成回路 ７０４：逓倍回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいは該無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラの周動を検出するエンコーダを備え、該エンコーダの出力信号に基づいて前記駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置であって、
前記エンコーダは、複数のマーク又はスリットが円周方向に所定間隔で配置されたディスクと、その各マーク又はスリットを検出するための２つのセンサとを有し、その各センサが１８０度ずれた位置に取り付けられた構成となっており、
前記２つのセンサの出力信号を合成する合成手段と、
該合成手段からの合成信号を１／２逓倍する逓倍手段と、
該逓倍手段からの１／２逓倍された合成信号をカウントするカウント手段と、
該手段によるカウント値を所定タイミングでサンプリングするサンプリング手段と、
該サンプリング手段によってサンプリングされたカウント値に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行うことにより、前記駆動ローラを駆動制御するフィードバック制御手段と
を設けたことを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動制御装置において、
前記２つのセンサと前記合成手段との間に遅延手段を設け、
該遅延手段は、前記２つのセンサの出力信号が同時に変化する場合に、そのいずれか一方の信号の出力を遅延させることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の駆動制御装置において、
前記遅延手段による前記一方の信号の出力の遅延量は一定であり、
前記フィードバック制御手段は、フィルタ演算手段を有することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動制御装置において、
前記フィードバック制御手段は、前記２つのセンサのうち、１つのセンサが使用不能になった場合に、もう１つのセンサの出力信号だけを用いて前記フィードバック制御を行うことを特徴とする駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動制御装置において、
前記フィードバック制御手段は、前記２つのセンサが使用不能になった場合に、前記フィードバック制御を中止することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の駆動制御装置と、該駆動制御装置によって駆動制御される画像形成用の無端移動部材とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置において、
前記無端移動部材が、感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，画像記録媒体搬送用ベルトのうちのいずれか一つ以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいは該無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラの周動を検出するエンコーダを備え、該エンコーダの出力信号に基づいて前記駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置であって、
前記エンコーダは、複数のマーク又はスリットが円周方向に所定間隔で配置されたディスクと、その各マーク又はスリットを検出するための２つのセンサとを有し、その各センサが１８０度ずれた位置に取り付けられた構成となっており、
前記２つのセンサの出力信号を合成する合成手段と、
該合成手段からの合成信号を１／２逓倍する逓倍手段と、
該逓倍手段からの１／２逓倍された合成信号をカウントするカウント手段と、
該手段によるカウント値を所定タイミングでサンプリングするサンプリング手段と、
該サンプリング手段によってサンプリングされたカウント値に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行うことにより、前記駆動ローラを駆動制御するフィードバック制御手段と
を設けたことを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の駆動制御装置において、
前記２つのセンサと前記合成手段との間に遅延手段を設け、
該遅延手段は、前記２つのセンサの出力信号が同時に変化する場合に、そのいずれか一方の信号の出力を遅延させることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の駆動制御装置において、
前記遅延手段による前記一方の信号の出力の遅延量は一定であり、
前記フィードバック制御手段は、フィルタ演算手段を有することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動制御装置において、
前記フィードバック制御手段は、前記２つのセンサのうち、１つのセンサが使用不能になった場合に、もう１つのセンサの出力信号だけを用いて前記フィードバック制御を行うことを特徴とする駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動制御装置において、
前記フィードバック制御手段は、前記２つのセンサが使用不能になった場合に、前記フィードバック制御を中止することを特徴とする駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の駆動制御装置と、該駆動制御装置によって駆動制御される画像形成用の無端移動部材とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置において、
前記無端移動部材が、感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，画像記録媒体搬送用ベルトのうちのいずれか一つ以上であることを特徴とする画像形成装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−２４４３１４（Ｐ２００６−２４４３１４Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６１５５３（Ｐ２００５−６１５５３）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]