JP2019135509A - 画像形成装置および画像形成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写ベルトの走行速度の変動に起因する色ずれや濃度ムラの発生を良好に抑制し得る画像形成装置および画像形成プログラムを提供する。【解決手段】制御部１１０と、中間転写ベルト１５１を駆動する駆動ローラー１６４と、駆動伝達系１６２，１６３，１６４Ａと、駆動モーター１６１の駆動軸の速度を検知する第１検知部１６５と、駆動伝達系が有する駆動軸１６４Ａの速度を検知する第２検知部１６６と、適合状態が異なる複数の制御用データを保持する記憶部１１５と、を有する画像形成装置１００である。制御部１１０は、第１検知部１６５によって検知される速度と第２検知部１６６によって検知される速度との差分値の変化パターンと、複数の制御用データとを対比することに基づいて、適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンを、選択する。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成プログラムに関する。

画像形成装置は、画像形成部、転写部および定着部を有する。画像形成部は、静電潜像が形成される感光体ドラムを有し、電子写真プロセスを利用し、記録媒体である用紙Ｐにトナー画像を形成する。転写部は、トナー画像が転写される中間転写ベルトを有し、搬送されて来る用紙にトナー画像を転写する。定着部は、トナー画像を用紙に定着させる。

一方、部品公差、部品の摩耗、温度変化、用紙剛性、用紙長さなどに起因し、転写部と定着部における用紙の搬送速度に差異が生じる場合、中間転写ベルトに大きい搬送反力が生じる。これは、用紙が厚紙の場合、特に顕著であり、中間転写ベルトの走行速度を変動させ、画像欠陥につながるトナー画像の色ずれや濃度ムラを引き起こす。

そのため、特許文献１は、中間転写ベルトの駆動ローラーの角速度を検知する手段を設け、その検知結果に基づき、フィードフォワード制御によって駆動ローラーの走行速度の変動を打ち消すことを開示している。

特開２００８−９４５７３号公報

しかし、中間転写ベルトの駆動ローラーの角速度の変動は、中間転写ベルトの走行速度の変動を直接的に代表しておらず、異なることが想定される。そのため、中間転写ベルトの走行速度の変動の抑制効果は限定的であり、色ずれや濃度ムラの発生を抑制することが十分でないで問題を有している。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、中間転写ベルトの走行速度の変動に起因する色ずれや濃度ムラの発生を良好に抑制し得る画像形成装置および画像形成プログラムを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）画像が形成される用紙が搬送されるタイミングと同期して、モーターをフィードフォワード制御する制御部と、
前記用紙にトナー画像を転写するための中間転写ベルトを駆動する駆動ローラーと、
前記モーターの駆動力を前記駆動ローラーに伝達するための駆動伝達系と、
前記モーターの駆動軸の速度を検知する第１検知部と、
前記駆動伝達系が有する駆動軸の速度を検知する第２検知部と、
適合状態が異なる複数の制御用データを保持する記憶部と、を有しており、
前記複数の制御用データは、フィードフォワード操作パターンと、前記フィードフォワード操作パターンと同期する駆動伝達系変形パターンと、が対となっており、
前記駆動伝達系変形パターンは、前記モーターの駆動軸の速度と前記駆動伝達系が有する駆動軸の速度との差分値の変化パターンに対応しており、
前記制御部は、前記第１検知部によって検知される速度と前記第２検知部によって検知される速度との差分値の変化パターンと、前記複数の制御用データとを対比することに基づいて、適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンを、選択する
ことを特徴とする画像形成装置。

（２）前記用紙に転写された前記トナー画像を定着するための定着ローラーを、さらに有しており、前記複数の制御用データにおける異なる適合状態は、用紙特性および／又は前記定着ローラーの回転速度に関していることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。

（３）前記用紙特性は、前記用紙の厚さ、重さおよび摩擦性を含んでいることを特徴とする前記（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記駆動伝達系が有する前記駆動軸は、前記駆動ローラーの出力軸であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の画像形成装置。

（５）前記制御部は、前記複数の制御用データに含まれるフィードフォワード操作パターンから、前記適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンを選択することを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の画像形成装置。

（６）前記制御部は、前記複数の制御用データに含まれるフィードフォワード操作パターンを補間して得られるフィードフォワード操作パターンから、前記適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンを選択することを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の画像形成装置。

（７）モーター、中間転写ベルト、駆動ローラー、駆動伝達系、第１検知部、第２検知部および記憶部を有する画像形成装置を制御するための画像形成プログラムであって、
画像が形成される用紙が搬送されるタイミングと同期して、前記モーターをフィードフォワード制御する処理を、前記画像形成装置に実行させ、
前記処理は、
前記用紙にトナー画像を転写するための中間転写ベルトを前記駆動ローラーによって駆動する駆動手順と、
前記駆動伝達系によって前記モーターの駆動力を前記駆動ローラーに伝達する伝達手順と、
前記第１検知部によって前記モーターの駆動軸の速度を検知する第１検知手順と、
前記第２検知部によって前記駆動伝達系が有する駆動軸の速度を検知する第２検知手順と、
前記記憶部によって適合状態が異なる複数の制御用データを保持する保持手順と、
適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンを選択する選択手順と、を有しており、
前記複数の制御用データは、フィードフォワード操作パターンと、前記フィードフォワード操作パターンと同期する駆動伝達系変形パターンと、が対となっており、
前記駆動伝達系変形パターンは、前記モーターの駆動軸の速度と前記駆動伝達系が有する駆動軸の速度との差分値の変化パターンに対応しており、
前記選択手順においては、前記第１検知手順によって検知される速度と前記第２検知手順によって検知される速度との差分値の変化パターンと、前記複数の制御用データとを対比することに基づいて、適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンが、選択される
ことを特徴とする画像形成プログラム。

（８）前記画像形成装置は、前記用紙に転写された前記トナー画像を定着するための定着ローラーを、有しており、
前記複数の制御用データにおける異なる適合状態は、用紙特性および／又は前記定着ローラーの回転速度に関していることを特徴とする前記（７）に記載の画像形成プログラム。

（９）前記用紙特性は、前記用紙の厚さ、重さおよび摩擦性を含んでいることを特徴とする前記（８）に記載の画像形成プログラム。

（１０）前記駆動伝達系が有する前記駆動軸は、前記駆動ローラーの出力軸であることを特徴とする前記（７）〜（９）のいずれか１項に記載の画像形成プログラム。

（１１）前記選択手順においては、前記複数の制御用データに含まれるフィードフォワード操作パターンから、前記適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンが選択されることを特徴とする前記（７）〜（１０）のいずれか１項に記載の画像形成プログラム。

（１２）前記選択手順においては、前記複数の制御用データに含まれるフィードフォワード操作パターンを補間して得られるフィードフォワード操作パターンから、前記適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンが選択されることを特徴とする前記（７）〜（１０）のいずれか１項に記載の画像形成プログラム。

本発明に係る画像形成装置および画像形成プログラムによれば、稼働時に検知される差分値の変化パターンと、保持される複数の制御用データとを対比することに基づいて、適切な適合状態の（最適な）フィードフォワード操作パターンが選択されて、中間転写ベルトを駆動するモーターが、フィードフォワード制御される。そのため、生産性を低下させることなく、良好なフィードフォワード制御を実現し、中間転写ベルトの走行速度の変動に起因する色ずれや濃度ムラの発生を良好に抑制することが可能である。つまり、中間転写ベルトの走行速度の変動に起因する色ずれや濃度ムラの発生を良好に抑制し得る画像形成装置および画像形成プログラムを提供することが可能である。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を説明するための概略図である。 図１に示される転写部を説明するための側面図である。 転写部に配置される中間転写ベルトの駆動部を説明するための概略図である。 図１に示される記憶部に記憶されている学習データを説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を説明するための断面図である。

図１に示される画像形成装置１００は、例えば、コピー機能、プリンター機能およびスキャン機能を有するＭＦＰ（ＭｕＬｔｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）であり、受信した印刷ジョブから生成される画像データや、スキャンされた原稿画像データを使用して、記録媒体である用紙に画像を形成（印刷）するために使用される。

画像形成装置１００は、制御部１１０、記憶部１１５、画像読み取り部１２０、操作表示部１３０、画像形成部１４０、転写部１５０、定着部１７０、用紙搬送部１８０および通信インターフェース１９０を有する。なお、図１においては、モーター等の駆動部品や、ローラーの一部が、省略されている。

制御部１１０は、プログラムに従って上記各部の制御や各種の演算処理を実行するマイクロプロセッサー（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等から構成される制御回路であり、画像形成装置１００の各機能は、それに対応するプログラムを制御部１１０が実行することにより発揮される。

記憶部１１５は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）が適宜組み合わされて構成されている記憶手段である。ＲＯＭは、各種プログラムおよび各種データを保存する読取り専用の記憶装置である。ＲＡＭは、作業領域として一時的にプログラムおよびデータを記憶する高速の記憶装置である。ＨＤＤは、各種プログラムや各種データを保存する大容量の記憶装置である。

記憶されるデータは、学習データ、画像データ、印刷ジョブ等である。学習データは、適合状態が異なる複数の制御用データを含んでおり、画像形成プログラム１１６で利用される。画像データは、例えば、画像読み取り部１２０において取得される原稿のスキャンデータである。印刷ジョブは、例えば、ＰＤＬ（Ｐａｇｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式の印刷データおよび印刷設定データを含んでおり、通信インターフェース１９０を経由して取得される。

記憶されるプログラムは、例えば、画像形成プログラム１１６、ＲＩＰ処理（ラスタライズ処理：Ｒａｓｔｅｒ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プログラム等である。

画像形成プログラム１１６は、画像が形成される用紙が搬送されるタイミングと同期して、転写部１５０の中間転写ベルト（後述）の駆動モーターを、制御するための機能を有しており、中間転写ベルトの走行速度の変動に起因する色ずれや濃度ムラの発生を抑制することが可能である。ＲＩＰ処理プログラムは、画像データを、画像形成部１４０で用いるラスターイメージデータ（ビットマップデータ）に変換するためのプログラムである。

画像読み取り部１２０は、原稿の画像データを生成するために使用され、光源１２２、光学系１２４および撮像素子１２６を有する。光源１２２は、読取面１２８に載置された原稿に対して光を照射し、その反射光は、光学系１２４を経由し、読取り位置に移動した撮像素子１２６に結像される。撮像素子１２６は、例えば、ラインイメージセンサからなり、反射光強度に応じて電気信号を生成する（光電変換する）。生成された電気信号は、画像処理後、画像形成部１４０に入力される。画像処理は、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、フィルター処理、画像圧縮処理等である。画像読み取り部１２０は、例えば、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）１２２を有することも可能である。

操作表示部１３０は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）およびキーボードから構成され、出力手段および入力手段を兼ねている。ＬＣＤは、機器構成、プリントジョブの進行状況、エラーの発生状況、現在変更可能な設定などを、ユーザーに提示するために使用される。キーボードは、用紙Ｐのサイズを指定する選択キー、コピー枚数等を設定するテンキー、動作の開始を指示するスタートキー、動作の停止を指示するストップキー等からなる複数のキーを有し、文字入力、各種設定、スタート指示等の各種指示（入力）をユーザーが行うために利用される。

画像形成部１４０は、電子写真プロセスを利用し、記録媒体である用紙Ｐに画像を形成するために使用され、イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成ユニット１４０Ａ、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成ユニット１４０Ｂ、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成ユニット１４０Ｃ、黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成ユニット１４０Ｄを有する。

画像形成部１４０の各ユニットは、現像装置１４１、感光体ドラム１４２、帯電部１４３、光書込部１４５およびクリーニング装置１４８を、それぞれ有する。

現像装置１４１は、感光体ドラム１４２上に形成された静電潜像を現像し、トナーによって可視化するものであり、画像形成ユニット１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃおよび１４０Ｄの感光体ドラム１４２に、イエロー色、マゼンタ色、シアン色および黒色に対応するモノクロのトナー画像を、それぞれ形成する。

感光体ドラム１４２は、有機光導電体（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＯＰＣ）を含むポリカーボネイト等の樹脂からなる感光層を有する像担持体であり、所定の速度で回転するように構成されている。帯電部１４３は、感光体ドラム１４２の周囲に配置されるコロナ放電極からなり、生成されるイオンによって感光体ドラム１４２の表面を帯電させる。

光書込部１４５は、走査光学装置１４６が組み込まれており、ラスターイメージデータに基づいて、帯電された感光体ドラム１４２を露光することにより、露光された部分の電位を低下させ、画像データに対応する電荷パターン（静電潜像）を形成する。

クリーニング装置１４８は、後述の中間転写ベルト１５１にトナー画像が転写された後において、感光体ドラム１４２の表面に残留しているトナーを掻き取る（除去する）ことにより、感光体ドラム１４２の表面状態を良好に維持するために使用される。

転写部１５０は、画像形成ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄにおいて形成された各色のトナー画像（イエロー色、マゼンタ色、シアン色および黒色）を重畳し、カラーのトナー画像を形成し、搬送されて来た用紙Ｐに転写するために使用される。

定着部１７０は、用紙Ｐに転写されたカラー画像を定着するために使用され、加熱ローラー（定着ローラー）１７２および加圧ローラー１７３を有する。用紙Ｐは、加熱ローラー１７２と加圧ローラー１７３との間を通過する際、圧力および熱が加えられ、トナーを溶融することで、カラー画像を定着させる。

用紙搬送部１８０は、給紙部１８２、タイミングローラー１８４Ａ、対向ローラー１８４Ｂ、定着搬送ローラー１８５、排紙ローラー１８６および用紙反転部１８８を有する。

給紙部１８２は、用紙Ｐを収容している給紙トレイ１８２Ａ〜１８２Ｃ、送り出しローラー１８３Ａおよびさばきローラー１８３Ｂを有する。送り出しローラー１８３Ａおよびさばきローラー１８３Ｂは、給紙トレイ１８２Ａ〜１８２Ｃから用紙を一枚ずつ搬送経路に送り出す。

タイミングローラー１８４Ａおよび対向ローラー１８４Ｂは、一対となっており、給紙部１８２から給紙された用紙Ｐを、２次転写部１５８に搬送する。定着搬送ローラー１８５は、２次転写部１５８および定着部１７０を通過した用紙Ｐを、排紙ローラー１８６に向って搬送する。排紙ローラー１８６は、搬送されて来た用紙Ｐを装置外に排出する。

用紙反転部１８８は、定着搬送ローラー１８５を通過した用紙Ｐを、排紙ローラー１８６に向う搬送経路ではなく、給紙トレイ１８２Ａ〜１６２Ｃと排紙ローラー１８６との間の搬送経路に導入することで、用紙Ｐの表裏を反転して排出したり、用紙Ｐの両面に画像を形成したりするために使用される。

通信インターフェース１９０は、ネットワークを経由して、印刷ジョブ等のデータの送受信を実行するための通信機能を、画像形成装置１００に追加する拡張装置（ＬＡＮボード）である。ネットワークは、構内情報通信網（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ同士を専用線で接続した広域情報通信網（ＷＡＮ：Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネット、これらの組み合わせ等の各種のネットワークからなる。ＬＡＮ規格は、例えば、イーサネット（登録商標）、トークンリング、ＦＤＤＩ（Ｆｉｂｅｒ−Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｄａｔａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）である。通信プロトコルは、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）である。

次に、転写部を詳述する。

図２は、図１に示される転写部を説明するための側面図、図３は、転写部に配置される中間転写ベルトの駆動部を説明するための概略図である。

転写部１５０は、図２および図３に示されるように、中間転写ベルト１５１、１次転写部１５３、２次転写部１５８、中間転写ベルト駆動部１６０、フィードバック制御計算部１１７、積分計算部１１８およびフィードフォワード制御計算部１１９を有する。以下において、フィードバックおよびフィードフォワードを、それぞれＦＢおよびＦＦで適宜参照する。なお、ＦＢ制御計算部１１７、積分計算部１１８およびＦＦ制御計算部１１９は、本実施の形態においては、画像形成プログラム１１６によって実現されている。

中間転写ベルト１５１は、１次転写部１５３および複数のローラーにより巻回され、走行可能に支持されている。１次転写部１５３は、イエロー色、マゼンタ色、シアン色および黒色に対応する１次転写モジュール１５３Ａ、１５３Ｂ、１５３Ｃおよび１５３Ｄからなる。２次転写部１５８は、中間転写ベルト１５１の外側に配置されるローラーからなり、中間転写ベルト１５１との間を用紙Ｐが通過可能に位置決めされている。

したがって、画像形成ユニット１４０Ａ〜１４０Ｄにおいて形成された各色のトナー画像は、１次転写モジュール１５３Ａ〜１７３Ｄにより、中間転写ベルト１５１上に逐次転写され、イエロー色、マゼンタ色、シアン色および黒色の各層が重畳したカラーのトナー画像が形成される。また、形成されたトナー画像は、２次転写部１５８によって、搬送されて来た用紙Ｐに転写される。なお、符号１５６は、２次転写部１５８に対向して配置されるローラー（対向ローラー）であり、２次転写部１５８と一対となっている。

中間転写ベルト駆動部１６０は、駆動モーター１６１、駆動伝達歯車１６２、カップリング１６３、駆動ローラー１６４、第１エンコーダー１６５および第２エンコーダー１６６を有する。

駆動モーター１６１は、中間転写ベルト１５１の駆動源であり、励磁電圧を高周波数でオンオフするＰＷＭ（ｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が適用される。ＰＷＭ制御のデューティー比は、ＦＢ制御計算およびＦＦ制御計算によって制御（駆動モーター１６１の駆動制御信号が生成）される。

駆動伝達歯車１６２は、駆動モーター１６１とカップリング１６３との間に配置され、駆動モーター１６１の回転をカップリング１６３に伝達するために使用される。カップリング１６３は、中間転写ベルト１５１の内側に配置される駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａに連結されている。

したがって、駆動モーター１６１は、駆動伝達歯車１６２およびカップリング１６３を介して、駆動ローラー１６４を回転させ、中間転写ベルト１５１を駆動することが可能である。なお、本実施の形態においては、駆動モーター１６１の駆動力を駆動ローラー１６４に伝達するための駆動伝達系は、駆動伝達歯車１６２、カップリング１６３および駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａによって構成される。

第１エンコーダー１６５は、駆動モーター１６１の駆動軸の回転速度を検知するように構成されている第１検知部である。なお、駆動モーター１６１は、駆動軸の回転数に比例した周波数を示すＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）信号を出力するように構成されている。つまり、第１エンコーダー１６５は、駆動モーター１６１に一体化されている。第１エンコーダー１６５は、別体として構成することも可能である。

第２エンコーダー１６６は、カップリング１６３に接続される駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａの回転速度を検知するように構成されている第２検知部である。第２エンコーダー１６６は、駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａの回転速度を検知する形態に限定されず、駆動伝達系が有する（出力軸１６４Ａ以外の）別の駆動軸の回転速度を検知するように構成することも可能である。

ＦＢ制御計算部１１７は、第１エンコーダー１６５によって検知された駆動モーター１６１の駆動軸の回転速度および第２エンコーダー１６６によって検知された駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａの回転速度に基づいて、ＦＢ制御計算を実行する。ＦＢ制御計算は、駆動モーター１６１のＰＷＭ制御のデューティー比の制御に使用される。

積分計算部１１８は、第１エンコーダー１６５によって検知された駆動モーター１６１の駆動軸の回転速度と第２エンコーダー１６６によって検知された駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａの回転速度との差分値の積分計算を実行する。これにより、稼働時の差分値の変化パターンが検知される。なお、駆動モーター１６１の駆動軸の回転速度および駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａの回転速度は、設計上（理想的）同一であるとして説明する。しかし、設計上の回転速度が、例えば、駆動伝達系に設けられるギア系列のギア比によって異なる場合、回転速度を正規化してから差分値を求めることも可能である。

ＦＦ制御計算部１１９は、稼働時に検知される差分値のパターンと、記憶部１１５に記憶されている学習データとを対比することに基づいて、適切な適合状態のＦＦ操作パターンを選択する（ＦＦ制御計算を実行する）。ＦＦ制御計算は、ＦＢ制御計算と同様に、駆動モーター１６１のＰＷＭ制御のデューティー比の制御に使用される。

次に、学習データおよびＦＦ制御計算部におけるＦＦ操作パターンの選択を詳述する。

図４は、図１に示される記憶部に記憶されている学習データを説明するためのブロック図である。

学習データは、適合状態が異なる複数の制御用データからなる誤差状態データを保持してる。異なる適合状態は、例えば、用紙特性および／又は加熱ローラー（定着ローラー）１７２の回転速度（定着搬送速度）に関する。用紙特性は、例えば、用紙の厚さ、重さ（斤量）および摩擦性を含む。異なる適合状態は、これらの形態に限定されず、例えば、湿度や温度に関することも可能である。

誤差状態データは、図４に示されるように、ＦＦ操作パターンと、このＦＦ操作パターンと同期する駆動伝達系変形パターンとが対になっている。誤差状態データは、例えば、機器開発時に、反復学習することによって予め取得される。なお、反復学習は、適合状態を異ならせて実施される。

駆動伝達系変形パターンは、種々の外乱力と応答特性状態における駆動伝達系の変形パターンであり、本実施の形態においては、第１エンコーダー１６５によって検知された駆動モーター１６１の駆動軸の回転速度と第２エンコーダー１６６によって検知された駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａの回転速度との差分値の変化パターンに対応している。対となるＦＦ操作パターンは、駆動伝達系変形パターンに対して適切な（最適である）操作パターンである。

本実施の形態においては、稼働時に検知される差分値のパターンと同一あるいは類似する駆動伝達系変形パターンと対となるＦＦ操作パターンが、適切な適合状態のＦＦ操作パターンとして選択される。つまり、学習データ（複数の誤差状態データ）に含まれるＦＦ操作パターンから、適切な適合状態のＦＦ操作パターンが選択される。なお、パターンの同一あるいは類似の判断は、機械学習アルゴリズムを利用して実行される。機械学習アルゴリズムは、例えば、主成分分析（ＰＣＡ：Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）や、部分最小二乗回帰（ＰＬＳ：Ｐａｒｔｉａｌ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）である。

したがって、選択されたＦＦ操作パターンで、中間転写ベルト１５１の駆動モーター１６１を制御する場合で、生産性を低下させることなく、良好なＦＦ制御を実現し、中間転写ベルト１５１の走行速度の変動に起因する色ずれや濃度ムラの発生を良好に抑制することが可能である。

例えば、中間転写ベルトの走行速度の変動は、色ずれや濃度ムラなどの画像欠陥につながる。そのため、中間転写ベルトの速度を検知して、中間転写ベルトの駆動モーターを制御することにより、中間転写ベルトの走行速度の変動を抑制することが可能である。

中間転写ベルトの速度検知位置は、中間転写ベルトの作像部（一次転写部）に近い方が好ましいが、トナー等による汚染に起因する検知不具合が生じやすい。また、中間転写ベルト上にラダー状のマーキングを形成し、速度検知に利用する場合、中間転写ベルトのコストが上昇する。また、中間転写ベルトに従動するローラーの速度検知を利用する場合、中間転写ベルトと従動するローラーとの間のスリップに起因する速度検知の誤差を避けられない。

このような問題を回避するため、中間転写ベルトの走行速度の変動に起因する画像の色ずれや濃度ムラなどの検知に基づいて、ＦＦ操作パターンを予め作成することが考えられる。しかし、中間転写ベルトの走行速度の変動状態（誤差状態）が変化すると、予め作成されたＦＦ操作パターンは適合しなくなる。一方、中間転写ベルトの走行速度の変動状態が変化する度に、ＦＦ操作パターンを、再作成あるいは補正する場合、製品として用いることができない損失紙であるヤレ紙の発生や生産性の低下を招く。

ＦＦ操作パターンを、再作成あるいは補正するために、中間転写ベルトの走行速度の変動から駆動操作量を求める逆モデルは、現実の特性に対して必ず誤差を有する。そのため、反復的な学習によって誤差を低減することが必要となるが、生産性の低下を招く。

したがって、予め多くの状態でのＦＦ操作パターンを反復学習して保持し、誤差状態に応じて使い分けることが考えられる。しかし、外乱や駆動伝達系の応答特性は、用紙の厚さ等の管理可能な条件にのみ依存するものではなく、状態変化に依存し、最適なＦＦ操作パターンは変化する。

例えば、用紙搬送方向に関し、転写部より上流側に配置されるローラー（上流側ローラー）の外径や下流側に配置されるローラー（下流側ローラー）の外径が、部品公差、摩耗、温度変化で変形する場合、転写部（中間転写ベルト）の搬送速度と、上流側ローラーの搬送速度や下流側ローラーの搬送速度との間に、速度差が生じる。

転写部が、上流側ローラーや下流側ローラーと用紙を引っ張り合う場合、転写部に即座に搬送反力が加わって用紙が弛む設定は、用紙が大きな剛性を有する厚紙であると、定常的な搬送反力を生じさせる。搬送反力の変動推移は、上流側ローラーおよび下流側ローラーの搬送速度だけでなく、用紙剛性、用紙長さ、転写部のグリップ状態などに依存し、これらの組み合わせに対し、最適なＦＦ操作パターンが異なる。また、感光体ドラムと中間転写ベルトの密着具合に依存して、中間転写ベルト速度の搬送反力に対する応答および駆動操作に対する応答は、変化する。つまり、密着具合に応じて、最適なＦＦ操作パターンが異なる。

このような管理不可能な状態変化に対して、最適なＦＦ操作パターンを選択するためには、走行速度の変動レベルといった単純な一次元量を判断材料に用いることでは不可能であり、一定期間の走行速度の変動パターンを用いることが考えられる。

しかし、特定の位置における走行速度の変動パターンを用いる場合、測定時の制御操作パターンが、走行速度の変動パターンに影響するため、条件や状態による影響を分離して判断することが困難である。

一方、中間転写ベルトの駆動モーターの駆動軸の回転速度を検知するエンコーダーと、駆動伝達系の下流側の要素、例えば、駆動ローラーの出力軸の回転速度を検知するエンコーダーと、を設けて、エンコーダーの速度検知の差分値を積分する場合、駆動モーターの駆動軸の位置と駆動ローラーの出力軸の位置との間における駆動伝達系変形パターンを把握することが可能である。駆動伝達系変形パターン（差分値の変化パターン）は、一定の遅れを伴うとしても、外乱力や駆動伝達系の応答特性が支配的に作用するものであり、制御操作パターンからの影響は小さい。

例えば、用紙を引っ張り合う状況の場合、転写部の搬送反力は、上流側ローラーや下流側ローラーの速度と転写部の速度との差に比例し、制御操作パターンは、駆動伝達系変形を補償するものである。したがって、微分量の補償速度は、変形の立ち上がりおよび立ち下がり期を除いて０になる。このため、搬送速度差、搬送反力および駆動伝達系変形パターンは、制御操作パターンからの影響は小さい。

一方、用紙を押し合う状況の場合、転写部の搬送反力は、用紙弛み量と用紙剛性の積となり、また、補償対象である駆動伝達系変形と駆動剛性の積である。そして、用紙剛性は、駆動剛性に比べて小さく、用紙弛み量は、駆動伝達系変形に比べて大きい。したがって、この場合も、用紙弛み量、搬送反力および駆動伝達系変形パターンは、制御操作パターンからの影響は小さい。

このように、差分値のパターンから、管理不可能な状態変化を、その時点での制御操作パターンによらず判断することが可能である。したがって、本実施の形態においては、稼働時に検知される差分値のパターンと同一あるいは類似する駆動伝達系変形パターンと対となるＦＦ操作パターンが、適切な適合状態のＦＦ操作パターンとして選択される。

なお、適切な適合状態のＦＦ操作パターンは、学習データに含まれるＦＦ操作パターンから選択する形態に限定されず、学習データに含まれるＦＦ操作パターンを補間して得られるＦＦ操作パターンを利用することも可能である。

次に、本実施の形態に係る画像形成方法を説明する。

図５は、本発明の実施の形態に係る画像形成方法を説明するためのフローチャートである。なお、図５に示されるフローチャートにより示されるアルゴリズムは、画像形成プログラム１１６として記憶されており、制御部１１０によって実行される。

まず、図５に示されるように、中間転写ベルト１５１の駆動モーター１６１が駆動される（ステップＳ１１）。

駆動モーター１６１の回転は、駆動伝達歯車１６２に伝達され、カップリング１６３を介して、駆動ローラー１６４を回転させる（図３参照）。これにより、中間転写ベルト１５１は、駆動され、感光体ドラム１４２に形成されたトナー画像が、中間転写ベルト１５１に一次転写され、その後、２次転写部１５８によって用紙に転写される（図２参照）。用紙は、タイミングローラー１８４Ａによってタイミングが制御され、２次転写部１５８に搬送され、そして、用紙に転写されたトナー画像は、定着部１７０の加熱ローラー１７２と加圧ローラー１７３のニップ部で熱定着される。

駆動モーター１６１の駆動軸の回転速度が、第１エンコーダー１６５によって検知され（ステップＳ１２）、また、駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａの回転速度が、第２エンコーダー１６６によって検知される（ステップＳ１３）。

第１エンコーダー１６５によって検知される駆動モーター１６１の軸の回転速度および第２エンコーダー１６６によって検知される駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａの回転速度に基づいて、ＦＢ制御計算が実行される（ステップＳ１４）。

第１エンコーダー１６５によって検知された駆動モーター１６１の駆動軸の回転速度と第２エンコーダー１６６によって検知された駆動ローラー１６４の出力軸１６４Ａの回転速度との差分値の積分計算が、実行される（ステップＳ１５）。これにより、稼働時の差分値の変化パターンが検知される。

差分値のパターンと、記憶部１１５に記憶されている学習データとを対比することに基づいて、適切な適合状態のＦＦ操作パターンを選択するＦＦ制御計算が、実行される（ステップＳ１６）。

駆動モーター１６１のＰＷＭ制御が実行される（ステップＳ１７）。駆動モーター１６１の駆動制御信号が生成するためのＰＷＭ制御のデューティー比は、ＦＢ制御計算とＦＦ制御計算（選択されたＦＦ操作パターン）とによって制御される。

なお、ステップＳ１４、Ｓ１５およびＳ１６は、ＦＢ制御計算部１１７、積分計算部１１８およびＦＦ制御計算部１１９に対応している。

以上のように、本実施の形態においては、稼働時に検知される差分値の変化パターンと、保持される学習データ（複数の制御用データ）とを対比することに基づいて、適切な適合状態の（最適な）ＦＦ操作パターンが選択されて、中間転写ベルトを駆動するモーターが、ＦＦ制御される。そのため、生産性を低下させることなく、良好なＦＦ制御を実現し、中間転写ベルトの走行速度の変動に起因する色ずれや濃度ムラの発生を良好に抑制することが可能である。つまり、中間転写ベルトの走行速度の変動に起因する色ずれや濃度ムラの発生を良好に抑制し得る画像形成装置および画像形成プログラムを提供することが可能である。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、駆動モーター１６１の制御は、ＦＢ制御およびＦＦ制御を併用する形態に限定されず、必要に応じて、ＦＦ制御のみを適用することも可能である。

なお、本発明に係る画像形成プログラムは、専用のハードウェア回路によっても実現することも可能である。また、画像形成プログラムは、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などのコンピューター読取り可能な記録媒体によって提供したり、記録媒体によらず、インターネットなどのネットワークを介してオンラインで提供したりすることも可能である。この場合、画像形成プログラムは、通常、記憶部を構成する磁気ディスク装置等に記憶される。また、画像形成プログラムは、単独のアプリケーションソフトウェアとして提供したり、一機能として別のソフトウェアに組み込んで提供したりすることも可能である。

１００ 画像形成装置、
１１０ 制御部、
１１５ 記憶部、
１１６ 画像形成プログラム、
１１７ ＦＢ制御計算部、
１１８ 積分計算部、
１１９ ＦＦ制御計算部、
１２０ 画像読み取り部、
１２２ 光源、
１２４ 光学系、
１２６ 撮像素子、
１２８ 読取面、
１３０ 操作表示部、
１４０ 画像形成部、
１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ 画像形成ユニット、
１４１ 現像装置、
１４２ 感光体ドラム、
１４３ 帯電部、
１４５ 光書込部、
１４６ 走査光学装置、
１４８ クリーニング装置、
１５０ 転写部、
１５１ 中間転写ベルト、
１５３ １次転写部、
１５３Ａ，１５３Ｂ，１５３Ｃ，１５３Ｄ １次転写モジュール、
１５６ 対向ローラー、
１５８ ２次転写部、
１６０ 中間転写ベルト駆動部、
１６１ 駆動モーター、
１６２ 駆動伝達歯車、
１６３ カップリング、
１６４ 駆動ローラー、
１６４Ａ 出力軸、
１６５ 第１エンコーダー（第１検知部）、
１６６ 第２エンコーダー（第２検知部）、
１７０ 定着部（定着ローラー）、
１７２ 加熱ローラー、
１７３ 加圧ローラー、
１８０ 用紙搬送部、
１８２ 給紙部、
１８２Ａ，１８２Ｂ，１８２Ｃ 給紙トレイ、
１８３Ａ 送り出しローラー、
１８３Ｂ さばきローラー、
１８４Ａ タイミングローラー、
１８４Ｂ 対向ローラー、
１８５ 定着搬送ローラー、
１８６ 排紙ローラー、
１８８ 用紙反転部、
１９０ 通信インターフェース、
Ｐ 用紙。

Claims (12)

1. 画像が形成される用紙が搬送されるタイミングと同期して、モーターをフィードフォワード制御する制御部と、
   前記用紙にトナー画像を転写するための中間転写ベルトを駆動する駆動ローラーと、
   前記モーターの駆動力を前記駆動ローラーに伝達するための駆動伝達系と、
   前記モーターの駆動軸の速度を検知する第１検知部と、
   前記駆動伝達系が有する駆動軸の速度を検知する第２検知部と、
   適合状態が異なる複数の制御用データを保持する記憶部と、を有しており、
   前記複数の制御用データは、フィードフォワード操作パターンと、前記フィードフォワード操作パターンと同期する駆動伝達系変形パターンと、が対となっており、
   前記駆動伝達系変形パターンは、前記モーターの駆動軸の速度と前記駆動伝達系が有する駆動軸の速度との差分値の変化パターンに対応しており、
   前記制御部は、前記第１検知部によって検知される速度と前記第２検知部によって検知される速度との差分値の変化パターンと、前記複数の制御用データとを対比することに基づいて、適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンを、選択する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記用紙に転写された前記トナー画像を定着するための定着ローラーを、さらに有しており、前記複数の制御用データにおける異なる適合状態は、用紙特性および／又は前記定着ローラーの回転速度に関していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記用紙特性は、前記用紙の厚さ、重さおよび摩擦性を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記駆動伝達系が有する前記駆動軸は、前記駆動ローラーの出力軸であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記複数の制御用データに含まれるフィードフォワード操作パターンから、前記適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンを選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記複数の制御用データに含まれるフィードフォワード操作パターンを補間して得られるフィードフォワード操作パターンから、前記適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンを選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. モーター、中間転写ベルト、駆動ローラー、駆動伝達系、第１検知部、第２検知部および記憶部を有する画像形成装置を制御するための画像形成プログラムであって、
   画像が形成される用紙が搬送されるタイミングと同期して、前記モーターをフィードフォワード制御する処理を、前記画像形成装置に実行させ、
   前記処理は、
   前記用紙にトナー画像を転写するための中間転写ベルトを前記駆動ローラーによって駆動する駆動手順と、
   前記駆動伝達系によって前記モーターの駆動力を前記駆動ローラーに伝達する伝達手順と、
   前記第１検知部によって前記モーターの駆動軸の速度を検知する第１検知手順と、
   前記第２検知部によって前記駆動伝達系が有する駆動軸の速度を検知する第２検知手順と、
   前記記憶部によって適合状態が異なる複数の制御用データを保持する保持手順と、
   適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンを選択する選択手順と、を有しており、
   前記複数の制御用データは、フィードフォワード操作パターンと、前記フィードフォワード操作パターンと同期する駆動伝達系変形パターンと、が対となっており、
   前記駆動伝達系変形パターンは、前記モーターの駆動軸の速度と前記駆動伝達系が有する駆動軸の速度との差分値の変化パターンに対応しており、
   前記選択手順においては、前記第１検知手順によって検知される速度と前記第２検知手順によって検知される速度との差分値の変化パターンと、前記複数の制御用データとを対比することに基づいて、適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンが、選択される
   ことを特徴とする画像形成プログラム。
8. 前記画像形成装置は、前記用紙に転写された前記トナー画像を定着するための定着ローラーを、有しており、
   前記複数の制御用データにおける異なる適合状態は、用紙特性および／又は前記定着ローラーの回転速度に関していることを特徴とする請求項７に記載の画像形成プログラム。
9. 前記用紙特性は、前記用紙の厚さ、重さおよび摩擦性を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の画像形成プログラム。
10. 前記駆動伝達系が有する前記駆動軸は、前記駆動ローラーの出力軸であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像形成プログラム。
11. 前記選択手順においては、前記複数の制御用データに含まれるフィードフォワード操作パターンから、前記適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンが選択されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像形成プログラム。
12. 前記選択手順においては、前記複数の制御用データに含まれるフィードフォワード操作パターンを補間して得られるフィードフォワード操作パターンから、前記適切な適合状態のフィードフォワード操作パターンが選択されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像形成プログラム。