JP4866671B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

特開平１０−７８７３４号公報

複写機やプリンタあるいはファクシミリなどの画像形成装置には、潜像担持体上に形成した潜像にトナーを付与して可視化し、得られたトナー像を記録材に転写するか、又はトナー像を中間転写体を介して記録材に転写するかして、画像を形成するものがある。このような画像形成装置としては、互いに異なる複数色の単色画像を互いに重ね合わせることでカラー画像を得るものが知られている。このようなカラー画像形成装置においては、近年、高画質化および高速化が要求されている。かかる要求に応え得るカラー画像形成装置としては、例えば、各感光体ドラム（潜像担持体）上にそれぞれ形成した黒（Ｋ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の各単色画像を、記録材搬送ベルト（表面移動部材）に担持搬送される記録材上へ互いに重なり合うように転写することで記録材上へカラー画像を形成する直接転写方式のタンデム型画像形成装置が知られている。

この直接転写方式のタンデム型画像形成装置では、記録材上における各単色画像の転写位置が相対的にズレることによりユーザーの目視で確認できる色ズレが発生する場合がある。このような色ズレが発生すると、例えば、複数の単色画像が互いに重なることで形成される細線画像がにじんで見えたり、複数の単色画像が互いに重なることで形成される背景画像中に黒の文字画像を形成する場合にその文字画像の輪郭周辺に白抜けが発生したりするといった画質劣化が起きる。また、色地領域において、帯状のように周期的に現れる濃度ムラ、いわゆるバンディング現象も発生する。

また、各感光体ドラム（潜像担持体）上にそれぞれ形成した黒（Ｋ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の各単色画像を中間転写ベルト（表面移動部材）上へ互いに重なり合うように転写した後、中間転写ベルト上のカラー画像を記録材へ転写することにより、記録材上にカラー画像を形成する中間転写方式のタンデム型画像形成装置も知られている。このような中間転写方式のタンデム型画像形成装置においても、直接転写方式のタンデム型画像形成装置と同様に、中間転写ベルト上における各単色画像の転写位置が相対的にズレることによりユーザーの目視で確認できる色ズレが発生する場合がある。

以上のようなユーザーの目視で確認できるほどの色ズレが発生するのは、個々の感光体ドラムの表面移動速度が周期的に変動を生ずることにより、各感光体ドラム上の単色画像の転写位置が相対的にズレることが主な原因である。このような感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動は、感光体ドラムの軸に設置された駆動伝達系の伝達誤差（歯車偏心、歯累積ピッチ誤差による伝達誤差など）や、感光体ドラムを駆動伝達系から着脱可能にするために設けられたカップリングによる伝達誤差（軸傾き、軸心ずれによる）などの、感光体ドラムへ伝達される回転駆動力の回転角速度変動によって顕著に表れる。

このような感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を抑制して色ズレを補正し得るものとしては、特許文献１に記載された画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、各感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を認識して、このような周期的な表面移動速度変動が発生しないように、個々の感光体ドラムの回転角速度を個別に微調整することで、各感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を抑制する。具体的には、各感光体ドラム上に形成した複数の検知用パターン（トナー像）を、各色１つずつ順番に（Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの順に）中間転写ベルト上に一列に並ぶように転写する。そして、これらの検知用パターンをパターン検知手段で順次検知し、その検知信号から感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動成分（検出情報）を検出し、その周期的な表面移動速度変動を打消すように感光体ドラムの回転角速度を個別に微調整する。

上記特許文献１に記載の画像形成装置における微調整の方法は次のとおりである。
すなわち、上記検出情報は、次の２つの速度変動の影響を受けて中間転写ベルト上に形成された検知用パターンの検知結果に基づくものである。１つは、検知用パターンを形成するために感光体ドラムに潜像を書き込んだ時における感光体ドラムの表面移動速度変動である。もう１つは、その潜像を現像して得られる検知用パターンを感光体ドラムから中間転写ベルトへ転写した時の感光体ドラムの表面移動速度変動である。また、この画像形成装置は、感光体ドラム上の潜像書込位置と転写位置をその両位置の位相差角度が概ね１８０°となるように設定されている。上記両位置の位相差角度とは、感光体ドラムの回転軸に直交する仮想平面上において、感光体ドラム表面上の潜像書込位置及び転写位置と感光体ドラムの回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度である。このことから、上記検出情報に１／２ゲインを積算し、さらにこれを逆位相にしたものを補正値とし、この補正値を補正前の目標回転角速度に重畳させたものを用いて感光体ドラムを駆動制御することで、感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動を打消すことができる。

しかしながら、上記特許文献１に記載された感光体ドラム駆動の微調整方法は、感光体ドラム上の潜像書込位置と転写位置との位相差角度を概ね１８０°となるように設定することを前提とするものであるため、装置レイアウトが制限されるという問題がある。

位相差角度が１８０°からズレている場合、適切な補正値が得られず、制御誤差が発生してしまう。上記特許文献１では、位相差角度の許容範囲を１８０±４５°としているが、このような広い許容範囲では、近年の高画質化の要求を満足する画像を得ることはできない。例えば、潜像書込位置と転写位置との位相差角度φを１４５°に設定した画像形成装置では、感光体ドラムの半径を２０ｍｍとし、感光体ドラム軸に設置されたドラム駆動ギヤの偏心により感光体ドラムが約０．１％の表面移動速度変動をもって駆動したとすると、感光体ドラム上から中間転写ベルトへの理想のトナー像転写位置と、上記特許文献１に記載された方法により得られる補正値によって補正されて駆動する感光体ドラム上から中間転写ベルトへのトナー像転写位置との間には、最大で約１２μｍのズレ（転写位置ズレ）が生じる。このようなズレは、実際の画像上においてユーザーの目視で十分に感じ取れる程度の色ズレとなって現れ、画質劣化につながる。なお、近年の高画質複写機においては、転写位置ズレの許容数値は４０〜８０μｍと言われており、色ズレの発生原因となり得る要因のうち、感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの周期的な表面移動速度変動という１つの要因だけで、１２μｍもの転写位置ズレが発生することは大きな問題となる。

本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、感光体ドラム等の潜像担持体上の潜像書込位置と転写位置との位相差角度に制限がなく、潜像担持体へ伝達される回転駆動力の回転角速度変動によって生じる潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を抑制し得る画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、潜像担持体上に潜像を形成した後、該潜像を可視化して得た可視像を表面移動部材としての搬送部材により搬送される記録材に直接または表面移動部材としての中間転写体を介して記録材に転写する画像形成装置において、前記潜像担持体の回転角速度が目標回転角変位又は角速度と一致するように前記潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、前記潜像担持体から前記表面移動部材に転写させた、前記表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、該パターン検知手段が検知した検知データから前記潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分を抽出した後、この抽出した変動成分を、前記潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で潜像担持体表面における潜像書込位置及び可視像転写位置と潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度（ただし、潜像書込位置を基準点とする前記潜像担持体回転方向と反対方向の角度）を示す前記変動成分の位相差に基づいて補正することにより、前記潜像担持体１周期の回転角変動量又は回転角速度変動を認識し、該回転角変動量又は回転角速度変動を打消す反転値を補正値とし、該補正値を補正前の上記目標回転角変位又は角速度に重畳させることにより前記駆動制御手段が用いる目標回転角変位又は角速度を補正する補正手段とを有し、前記補正手段は、前記抽出した変動成分に対し、該変動成分の位相差と前記潜像担持体と前記表面移動部材との転写状態に基づく処理をＮ−１回繰返し行い、各回の処理で得られた変動成分の平均値を前記潜像担持体１周期の回転角変動量又は回転角速度変動とし、該変動成分の位相差のＮ倍が前記潜像担時体１回転の整数倍であることにより解決される。

また、前記補正手段は、前記抽出した変動成分を、前記潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で潜像担持体表面における潜像書込位置及び可視像転写位置と潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度（ただし、潜像書込位置を基準点とする前記潜像担持体回転方向と反対方向の角度）を示す前記変動成分の位相差と、前記潜像担持体と前記表面移動部材との転写状態に基づいて補正することにより、前記潜像担持体１周期の回転角変動量又は回転角速度変動を認識すると好ましい。

また、前記補正手段は、前記抽出した変動成分に対し、該変動成分の位相差と前記潜像担持体と前記表面移動部材との転写状態に基づく処理を複数回繰返し行い、各回の処理で得られた変動成分の平均値を前記潜像担持体１周期の回転角変動量又は回転角速度変動とすると好ましい。

また、前記検知用パターンは、前記潜像担持体の１周長の範囲、及び、前記変動成分の位相差角度の範囲にわたって前記潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を可視化して前記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからなると好ましい。

また、前記検知用パターンは、回転変動が該検知用パターンのパターン間隔の変動に寄与する少なくとも１つの回転体の周長と前記潜像担持体の周長との公倍数の範囲にわたって前記潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を可視化して前記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからなると好ましい。

また、前記表面移動部材は、駆動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状ベルトで構成されており、前記複数の支持回転体のうちの少なくとも１つの回転情報に基づき、前記表面移動部材が等速で表面移動するように前記駆動支持回転体の駆動を制御する表面移動部材駆動制御手段を有すると好ましい。

また、前記潜像担持体は、駆動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状ベルトで構成されており、前記補正手段は、前記潜像担持体の回転角速度平均値ω0及び回転半径Ｒとして、無端状ベルトで構成された当該潜像担持体のベルト周長及び当該潜像担持体の平均表面移動速度を用いて当該潜像担持体を円柱形状のものに換算したときの回転角速度平均値及び回転半径を用いると好ましい。

また、前記潜像担持体が円柱形状であると好ましい。
また、前記潜像担持体を前記表面移動部材の表面移動方向に沿って複数備え、個々の前記潜像担持体において可視像を形成するための各部品は、前記潜像担持体の一方側で潜像担持体表面に接触し且つ前記表面移動部材の表面移動方向に直交する仮想平面よりも他方側に位置するよう、配置されていると好ましい。

また、前記潜像担持体を前記表面移動部材の表面移動方向に沿って複数備え、該複数の潜像担持体のうちの少なくとも１つの潜像担持体は、その周長が他の潜像担持体の周長と異なっていると好ましい。

また、前記潜像担持体の表面上に潜像を書き込む潜像書込手段は、前記潜像担持体の斜め下方から光を照射して潜像を書き込むように構成されていると好ましい。

本発明の画像形成装置によれば、潜像担持体上の潜像書込み位置と可視像転写位置の位相角φに応じて、検知情報から適切な駆動制御補正数値を算出することができる。このため、様々な形態の潜像担持体に対応して検知パターン間隔の情報から駆動制御補正を行うことができる。これにより、装置レイアウトを制限することなく、画像の位置ズレ・色ズレを防止した高品質な画像を得ることができる。また、除去したい変動成分が分散されるため、高精度な潜像担持体１回転変動成分が求められる。

請求項２の構成により、転写状態を考慮した補正を行なうことで、より高精度な駆動制御補正が可能となる。
請求項３の構成により、潜像担持体１回転の変動成分を高精度に求めることができる。

請求項４の構成により、位相差角度に等間隔にパターンを配置してデータをサンプルするので、離散データ処理（図９）において、位相差による遅延処理後のデータと遅延処理しないデータとの加算において時間差が発生しない。また、表面移動部材１周において等間隔に配置することで、潜像担持体複数回転分のデータを同期加算して平均化するときにも誤差がなく、高精度なデータが得られる。

請求項５の構成により、演算処理（図９の１２６の導出）を複数回分行った後に、演算するデータが他の変動成分の自然数倍周期となるようにすることで、潜像担持体複数回転分の同期加算平均処理を結果は理論上他の変動による誤差がなく、潜像担持体の周期変動に関する変動成分を高精度に検出することができる。

請求項６の構成により、表面移動部材上に転写されたパターンを検知する際には、表面移動部材の速度変動が潜像担持体周期変動の検出精度に大きな影響を与える。表面移動部材の速度変動のおもな要因である駆動伝達系による変動分をフィードバックさせることで表面移動部材の速度変動は抑えられ、高精度な検出が可能になる。

請求項７の構成により、無端ベルト状の潜像担持体を用いることで装置レイアウトの自由度を増すことができる。また、無端ベルト状の潜像担持体を用いた場合でも、その速度変動を認識し、補正制御することができる。

請求項８の構成により、感光体ドラムのような円柱形状の潜像担持体を用いるにより、周辺に設置される現像、転写、クリーニングによる負荷変動に対し剛性が高いため高精度な画像形成が可能である。また、感光体ドラム軸上に設置された歯車やそれに連結するタイミングベルト等の駆動伝達系の伝達誤差に起因する感光体ドラムの回転変動を検出用パターン検知により認識し、補正制御することができる。

請求項９の構成により、潜像担持体の周囲に配置される各機器を片側に寄せて配置することで、複数の潜像担持体を並設する場合のピッチを短くし、小型化を実現することができる。また、その小型化され、露光ポイント〜転写ポイント間の位相差角度が１８０°から大きく異なる場合でも、正確な補正量が設定できるため、高精度な潜像担持体の駆動補正制御が可能となる。

請求項１０の構成により、使用頻度の高い黒用の潜像担持体を大口径とした構成のように、潜像担持体間で、位相差角度が異なる場合においても、それぞれの潜像担持体に適切な制御補正量を設定することができる。

請求項１１の構成により、潜像担持体の下方に露光装置を設置する構成では、重力による飛散トナーが光路上レンズに付着する問題があるが、潜像担持体の斜め下方から光を照射して潜像を書き込むようにすることで、大幅にトナー付着量を減らすことができる。

以下、本発明を、中間転写方式のタンデム型画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用する画像形成装置の主要構成を示す概略構成図である。なお、本画像形成装置を複写機やプリンタなどの製品として用いる場合には、必要に応じて、図示の主要構成に加えて、用紙を大量に保持する給紙テーブルを設置したり、スキャナ部や原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）を設置したりする。

図１に示すように、本実施形態の画像形成装置は、中間転写体である無端状ベルトからなる中間転写ベルト１０（表面移動部材）を備えている。この中間転写ベルト１０は、４つの支持回転体としての支持ローラ７，８，１１，１２に掛け渡されており、図中反時計回り方向に走行駆動される。本実施形態においては、これら４つの支持ローラのうちの支持ローラ８が駆動ローラである。また、図示しないが、支持ローラ７の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置が設けられている。また、支持ローラ１１と支持ローラ１２の間のベルト張設部分には、ベルトの移動方向に沿って、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），黒（Ｋ）の４つの作像ユニット１が並べて配置されている。各作像ユニット１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）には、図中時計方向に回転駆動される潜像担持体としての感光体ドラム２と、ドラム駆動ギヤ３２と、バイアスローラ６とが設けられている。また、各作像ユニット１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）は、感光体ドラム２の周りに、図示しない帯電装置，現像装置及びクリーニング装置なども備えている。これらの作像ユニットは、使用するトナーの色が異なる以外は同一の構成となっている。一次転写手段としてのバイアスローラ６は、中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム２と対向する位置に配置されており、中間転写ベルト１０はバイアスローラ６によって各感光体ドラム２に当接されている。各ドラム駆動ギヤ３２上にはそれぞれマーキング４が設けられていて、これらのマーキング４はそれぞれドラムポジションセンサ２０によって検知される。各ドラムポジションセンサ２０の検知結果に基づき、各感光体ドラム２の回転位置を把握できる。

また、中間転写ベルト１０を挟んで駆動ローラ８と対向する位置に、第２転写手段としての二次転写ローラ１３が設けられている。この二次転写ローラ１３は、駆動ローラ８に向けて中間転写ベルト１０へ押し当てられるように設けられている。二次転写ローラ１３と中間転写ベルト１０との間のニップ部（二次転写部）には図中下方から所定のタイミングで記録材としてのシートが搬送されてくる。そして、二次転写ローラ１３により中間転写ベルト１０上の画像がシートに転写される。なお、第２転写手段としては、転写ベルトや非接触式のチャージャを利用したものであってもよい。

また、本画像形成装置には、二次転写ローラ１３と駆動ローラ８とが対向配置される上記二次転写部のベルト搬送方向下流側近傍で、中間転写ベルト１０の表面に対向するように、パターンセンサ４０が設けられている。このパターンセンサ４０は、中間転写ベルト１０上に形成される検知用パターンを検知するパターン検知手段であり、パターンセンサ４０が配置される位置は、作像ユニット１の配置部からベルト搬送方向下流側の位置となっている。本実施形態では、２つのパターンセンサ４０が、中間転写ベルト１０の移動方向に直交する方向（以下、「ベルト幅方向」という）に並べて配置されている（図３も参照）。

なお、パターンセンサ４０の個数に制限はない。センサ設置数に応じて、検知データの精度向上、検知動作時間の短縮、主走査変動の検知が可能となる。例えば、センサを４つに増やすことで、同色の同様な検知パターンを４箇所のセンサで検知するので計測精度の向上が可能である。また、４色それぞれの検知パターンをそれぞれのセンサで検知することで1回の動作で４色の計測が可能のため時間短縮となる。また、ベルト幅方向に４箇所の同一色パターン検知データから主走査方向のズレも同時に検知できる。

そして、４つの作像ユニット１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の下方に、潜像形成手段としての露光装置１５が設けられている。また、上記二次転写部の図中上方には、図示しない定着装置が設けられている。この定着装置は、シート上に転写された画像をシートへ定着するための定着処理を行うものである。

このほか、図示はしないが、本画像形成装置には、記録材としてのシートを収納して給紙する給紙部や、給紙されたシートをタイミングをとって二次転写部に送出するレジストローラ、定着後の用紙を排出してスタックする排紙部等が設けられている。さらに、必要に応じて、手差し給紙部や用紙反転部を設けることもできる。

次に、本画像形成装置の画像形成動作について説明する。
本画像形成装置を複写機として用いる場合、まず、原稿を、図示しない原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）の原稿台上にセットするか、原稿自動搬送装置を開いてスキャナ部のコンタクトガラス上にセットして原稿自動搬送装置を閉じてそれで押さえるかする。その後、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置に原稿をセットした場合であれば、その原稿が搬送されてコンタクトガラス上へと移動した後、スキャナ部の走査ユニットが駆動される。コンタクトガラス上に原稿をセットした場合であれば、スキャナ部の走査ユニットが駆動される。走査ユニットが走行すると同時に光源から光が原稿面に照射され、その反射光が結像レンズを通して読取センサによって受光されて原稿内容が読み取られる。そして、読み取った原稿内容に基づく画像情報を用いて以下のように画像形成を行う。

また、本画像形成装置をプリンタとして用いる場合、パソコンやデジタルカメラ等の外部機器から画像情報を受信し、その画像情報を用いて以下のように画像形成を行う。

上述した原稿の読取処理や画像情報の受信処理に並行して、図示しない駆動源である駆動モータで駆動ローラ８を回転駆動する。これにより、中間転写ベルト１０が図中反時計回り方向に走行移動するとともに、この表面移動に伴って他の支持ローラ（従動ローラ）が連れ回り回転する。また、これと同時に、個々の作像ユニット１において感光体ドラム２を回転駆動させる。そして、各感光体ドラム２上に、イエロー，シアン，マゼンタ，黒の色別情報を用いてそれぞれ露光して静電潜像を形成し、これらを各作像ユニットの現像装置でそれぞれ現像することにより単色のトナー画像（単色画像）を形成する。その後、各感光体ドラム２上の単色トナー画像を中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。

このような画像形成に並行して、二次転写部に対して所定のタイミングでシートを搬送する。詳しくは、給紙カセットからシートを繰り出し、分離手段で１枚ずつ分離して送出し、搬送ローラで搬送してレジストローラに突き当てて止める。または、給紙ローラを回転して手差しトレイ上のシートを繰り出し、分離手段で１枚ずつ分離して送出し、同じくレジストローラに突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像が二次転写部に到達するタイミングを合わせてレジストローラを回転し、二次転写部へシートを送り込む。なお、レジストローラは一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加するようにしてもよい。二次転写部では、二次転写ローラ１３に印加される二次転写バイアスの作用によって中間転写ベルト１０上の合成カラー画像がシート上に転写される。画像転写後のシートは、定着装置へ送り込まれ、この定着装置で熱と圧力が加えられて転写画像が定着される。定着後のシートは、図示しない排出ローラから排紙トレイ上に排出されてスタックされる。

なお、本画像形成装置を用いて、単色の画像を形成することもできる。例えば黒の単色画像を形成する場合には、図示しない接離手段により、イエロー，シアン，マゼンタのカラー３色の感光体ドラム２から中間転写ベルト１０を離すようにし、これら３色の感光体ドラム２を一時的に駆動停止にしておくのが好ましい。

本画像形成装置は、給紙から排紙までのシート搬送経路が短く、簡素化されているため、生産性が向上し、紙詰まりの発生確率が低く抑えられている。しかし、シートが二次転写部を下から上へ搬送される経路を実現するために、露光装置１５を各作像ユニット１の下方に設置する必要がある。そのため、露光装置１５の上方に位置する各作像ユニット１や中間転写ベルト１０などの部品から飛散したトナーが露光装置１５に向けて落下する。このような飛散トナーが露光装置１５の内部に侵入するのを防ぐため、本実施形態では、露光装置１５の全体をカバーで覆っている。しかし、各色の書込み光を各感光体ドラム２へ照射する必要があるため、各書込み光が露光装置１５から出射するカバー部分は出射レンズで構成されている。よって、この出射レンズに飛散トナーが堆積し、適正な潜像形成を行うことができないおそれがある。そこで、本実施形態では、この出射レンズにトナーが堆積するのを抑制するために、各書込み光Ｌ（Ｌ_Ｙ，Ｌ_Ｃ，Ｌ_Ｍ，Ｌ_Ｋ）による書込位置が各感光体ドラム２の真下から外れた位置となるように構成している。具体的には、図１において各感光体ドラム２の転写位置（真上位置）と書込位置とのなす角φが１４５°となるように構成している。このような構成とすることで、書込み光の光路を鉛直方向に対して傾斜させることができる結果、その光路に直交するように配置される出射レンズのレンズ面を水平方向に対して傾斜させることができる。これにより、上方から落下してくる飛散トナーが出射レンズに付着してもそのレンズ面の傾斜により飛散トナーが傾斜面下方に向けて滑り落ち、出射レンズに飛散トナーが堆積しにくくなる。

次に、各感光体ドラム２のドラム駆動装置について説明する。
図２は、本実施形態における感光体ドラム２を駆動するドラム駆動装置の一例を示す説明図である。なお、イエロー，シアン，マゼンタ，黒の各感光体ドラムについてのドラム駆動装置は同様の構成である。

本実施形態において、感光体ドラム２の回転軸（ドラム軸）は、画像形成装置本体の図示しないフレームに回転自在に軸支されている。本例のドラム駆動装置は、ステッピングモータやＤＣサーボモータ等からなる駆動モータ３３と、駆動モータ３３のモータ軸に設けられたモータ軸ギヤ３４と、駆動軸上に固着されていてモータ軸ギヤ３４と噛み合うドラム駆動ギヤ３２と、この駆動軸とドラム軸とを連結するカップリング３１とから構成されている。

本実施形態では、減速機構がモータ軸ギヤ３４とドラム駆動ギヤ３２とからなる１段減速機構である。これは、部品点数を少なくし低コスト化を図るためと、ギヤ伝達における歯形誤差や偏心による伝達誤差の要因を少なくするためである。また、このように１段減速機構としたことで、高い減速比を設定すると必然的に感光体ドラム２のドラム軸上にあるドラム駆動ギヤ３２が、感光体ドラム２の径より大きな大口径ギヤとなる。このようにドラム駆動ギヤ３２として大口径ギヤを用いることにより、感光体ドラム２上で換算したドラム駆動ギヤ３２の単一ピッチ誤差が小さくなり、副走査方向の印字濃度ムラ（バンディング）の影響が少なくなる効果も得られる。なお、減速比は、感光体ドラム２の目標回転速度とモータ特性において、高効率で高回転精度が得られる速度領域より決定される。本実施形態におけるモータ軸ギヤ３４とドラム駆動ギヤ３２との間の減速比は１：２０である。

また、駆動モータ３３のモータ軸には、ロータリーエンコーダ３５が取り付けられている。このロータリーエンコーダ３５によって駆動モータ３３の回転状態を検出し、その検出信号をコントローラ３７を介して駆動モータ３３のモータ駆動回路３６にフィードバックし、駆動モータ３３の回転速度が所望の速度となるように制御している。なお、駆動モータ３３として速度センサ又はエンコーダを内蔵したものを用いれば、ロータリーエンコーダ３５を省略することができる。モータ内蔵型の速度センサとしては、例えばプリントコイル式の周波数発電機（ＦＧ）を用いることができ、内蔵型エンコーダとしては、例えばＭＲセンサ等を用いることができる。

モータ駆動回路３６は、駆動モータ３３に所定の駆動電流を出力する。ロータリーエンコーダ３５はモータの回転角速度（あるいは回転角変位）を検知し、その検知結果をコントローラ３７に出力する。本実施形態の駆動モータ３３は、ＤＣブラシレスモータであるＤＣサーボモータを採用している。このＤＣサーボモータは、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相スター結線されたコイルとロータとを有する。さらに、ロータの位置検出部として、ロータの磁極を検知する３個のホール素子を備え、それらの出力端子はモータ駆動回路３６に接続されている。また、ＭＲセンサを内蔵したＤＣサーボモータの場合、ロータの周上に着磁した磁気的パターンとＭＲセンサとからなる回転速度検知部（速度情報検知部）を有し、その出力端子をコントローラ３７に接続する。モータ駆動回路３６は、ハイ側トランジスタとロー側トランジスタとを各３個備え、それぞれコイルのＵ，Ｖ，Ｗに接続されている。モータ駆動回路３６はホール素子が発生するロータ位置信号により、ロータの位置を特定し、相切替信号を生成する。相切替信号は、モータ駆動回路３６の各トランジスタをオンオフ制御し、励磁する相を順次切り替えることにより、ロータを回転させる。

また、コントローラ３７は、ロータリーエンコーダ３５（ＭＲセンサ内蔵型の場合には上記回転速度検知部）により検知される回転速度情報と目標回転速度情報とを比較し、検出されたモータ軸の回転速度が目標回転速度となるように、ＰＷＭ信号を生成して出力する。ＰＷＭ信号はアンドゲートによりモータ駆動回路３６の相切替信号とアンドされ、駆動電流のチョッピングを行い、駆動モータ３３の回転速度を制御する。

このようなコントローラ３７は、ロータリーエンコーダ３５又は上記回転速度検知部の出力パルス信号と制御目標値出力部３８の出力パルス信号の位相や周波数を比較する公知のＰＬＬ制御回路系で構成することができる。制御目標値出力部３８は、予め設定された感光体ドラムの一回転周期の回転速度変動成分を補正する目標回転速度に応じて周波数変調したパルス信号を出力する。コントローラ３７は、アナログ回路ではなくデジタル回路でもよい。デジタル処理の場合、ロータリーエンコーダ３５又は上記回転速度検知部の出力波形の周期を計測し、回転角速度を算出する。または、ロータリーエンコーダ３５又は上記回転速度検知部の出力パルス数をカウントし、任意の時間内に計測されたカウント値から回転角速度を算出する。なお、回転角速度ではなく回転角変位を制御する位置制御系を採用する場合、ロータリーエンコーダ３５又は上記回転速度検知部の出力パルス数をカウントし、回転角の変位量を算出する。そして、制御目標値出力部からの目標データとの差分を算出し、その差分が小さくなるように駆動モータ３３を駆動する。一般にＰＩＤ制御器などが組込まれ、制御対象の感光体ドラム２が目標回転速度に対して、偏差やオーバーシュート、発振が無く追従するように調整されてモータ駆動回路３６へＰＷＭ信号が出力される。

次に、各感光体ドラム２の回転駆動制御について説明する。
本実施形態では、各感光体ドラム２を駆動する駆動モータ３３として、ＤＣブラシレスモータであるＤＣサーボモータを用いている。各感光体ドラム２を駆動する場合、次の２つの要因によって各感光体ドラム２の表面移動速度変動が個別に発生し、その結果、各感光体ドラム２上の単色トナー画像を各中間転写ベルト１０上に重なり合うように転写する際にその転写位置が相対的にズレて色ズレが発生する。このような色ズレを発生させる第１の要因は、トルクリップル等によるモータ回転変動が発生することにより感光体ドラム２へ伝達される回転角速度が変動し、これにより各感光体ドラム２の表面移動速度が変動して、各感光体ドラム上のトナーが転写される中間転写ベルト１０上の転写位置が理想位置からベルト表面移動方向（副走査方向）へズレること（以下、単に「位置ズレ」という。）である。第２の要因は、ドラム駆動装置のギヤ（ドラム駆動ギヤ３２を含む）の累積ピッチ誤差やドラム駆動ギヤ３２の回転軸偏心等により感光体ドラム２へ伝達される回転角速度が変動し、これにより各感光体ドラム２の表面移動速度が変動して生じる位置ズレである。

第１の要因に係る感光体ドラム２の表面移動速度変動については、モータ軸に取り付けられたロータリーエンコーダ３５の検出結果を用いた上述のフィードバック制御により十分に抑制することができる。

第２の要因による感光体ドラム２の表面移動速度変動については、検知用パターンの検知結果に基づいて感光体ドラム２の一回転周期で発生する表面移動速度変動特性（速度変動プロファイル）を求め、その結果から駆動モータ３３の回転角速度を制御することにより抑制する。この制御の詳細については後述する。

次に、転写位置調整用パターンの検知方法について説明する。
図３は、各作像ユニット１によって形成された中間転写ベルト１０上の転写位置調整用パターン４４を検出するパターン検出機構を示す説明図である。なお、図３では、便宜上、感光体ドラム２やパターンセンサ４０の配置位置が図１とは異なる位置に示されている。また、中間転写ベルト１０の張設形態も図１とは異なる形態に示されている。

本のパターンセンサ４０は、中間転写ベルト１０の画像領域におけるベルト幅方向両端部分に各々１組ずつ配置された照明用光源のＬＥＤ素子４１と、反射光を受光する受光素子４２と、１対の集光レンズ４３とから構成されている。ＬＥＤ素子４１は、中間転写ベルト１０上の転写位置調整用パターン４４を検出するために必要な反射光を作り出すための光量をもつものである。また、受光素子４２は、中間転写ベルト１０上の転写位置調整用パターン４４で反射した光が集光レンズ４３を通過して入射する位置に配置されており、多数の受光画素を直線状に配列したライン型受光素子としてのＣＣＤから構成されている。

本実施形態のように、パターンセンサ４０を中間転写ベルト１０の画像領域におけるベルト幅方向の両端部分にそれぞれ１つずつ配設することで、主走査方向（感光体ドラム２や中間転写ベルト１０の表面移動方向に対して直交する方向）のレジスト調整、副走査方向（感光体ドラム２や中間転写ベルト１０の表面移動方向）のレジスト調整、主走査方向の倍率誤差の調整、主走査方向に対する走査ラインの傾きの調整等が可能となる。

図４は、転写位置調整用パターン４４の一例を示す説明図である。
この転写位置調整用パターン４４は、図４に示すように、黒、シアン、マゼンタ、イエローの各色トナー像を副走査方向に対して約４５°傾けて所定ピッチで並列させたシェブロンパッチと呼ばれるラインパターンにより構成される。この転写位置調整用パターン４４は、中間転写ベルト１０の画像領域におけるベルト幅方向の両端部分に、それぞれ形成される。このような転写位置調整用パターン４４をパターンセンサ４０で読み取ることで、中間転写ベルト１０の表面移動に応じて基準色である黒と残り３つのカラー色との検知時間差を検出する。具体的には、図中右から順に、イエロー，マゼンタ，シアン，黒，黒，シアン，マゼンタ，イエローの順に形成したラインパターンを、パターンセンサ４０で順次読み取ることで、基準色である黒の検知時刻と残り３つのカラー色との検知時刻との差（検知時間差）ｔｋｙ，ｔｋｍ，ｔｋｃを求める。そして、求めた各検知時間差と理想値との差より、黒に対する各カラー色の副走査レジストのズレ量を求める。また、パターンセンサ４０の検知結果から、同じ色について傾き角の異なる２つのラインパターンの検知時間差ｔｋ，ｔｃ，ｔｍ，ｔｙを求め、求めた各検知時間差と理想値との差より、各色の主走査レジストのズレ量を求める。

走査ラインの傾き量は、ベルト幅方向両端部分にそれぞれ形成した１組の検知用パターン４４間における副走査レジスト差から求めることができる。このように求めた走査ラインの傾き量に基づいて、露光装置１５のトロイダルレンズの傾き調整手段を駆動して走査ラインの傾きを補正する。

副走査レジストを補正する場合、各検出値の平均から副走査レジストのズレ量を求め、ポリゴンミラー１面おき、つまり一走査ラインピッチを単位として副走査方向における書出しタイミングを合わせる。または、感光体ドラム２の駆動モータ３３の平均回転角速度を調整し、感光体ドラム２の表面上における書込位置と転写位置との間のドラム回転所要時間を調整することで補正する。

図５は、上述した第２の要因による感光体ドラム２の表面移動速度変動を抑制するために用いる検知用パターン４５の一例を示す説明図である。
この検知用パターン４５は、黒，シアン，マゼンタ，イエローのうち１色のトナー像を主走査方向に長尺なパターンを副走査方向に沿って所定ピッチで並列させたパターンにより構成される。この検知用パターン４５を構成する各パターンを、形成されたパターン順にパターンセンサ４０で順次検知していき、任意の基準タイミングからの検知時間ｔｋ０１，ｔｋ０２，ｔｋ０３，・・・を求める。これを、各色ごとに行う。本実施形態では、中間転写ベルト１０の幅方向両端部分に互いに異なる２つの色の検知用パターンをそれぞれ形成することで、同時に２つの色についてパターンセンサ４０による検知が可能である。すなわち、本実施形態の場合、検知動作を２回繰り返すことで、４色すべての検知を完了することができ、検知時間の短縮化が図れる。また、本実施形態においては、検知用パターン４５が単色のパターンで構成されているため、そのパターン間隔を非常に短くすることができる。その結果、より高精度な検知が可能となる。

図６は、ドラム駆動装置の電気的なハードウエア構成を示すブロック図である。
図３に示したパターンセンサ４０を含む検知センサ部５１で得られた信号は、ＡＭＰ５２によって増幅された後、図４に示した転写位置調整用パターン４４や図５に示した検知用パターン４５の信号成分のみがフィルタ５３を通過する。フィルタ５３を通過した信号は、Ａ／Ｄ変換器５４によってアナログデータからデジタルデータへと変換される。データのサンプリングは、サンプリング制御部５６によって制御され、サンプリングされたデータはＦＩＦＯ（First-In-First-Out）メモリ５５に格納される。検知用パターン４５の検知が終了した後、格納されたデータはＩ／Ｏポート５７を介してデータバス６３によりＣＰＵ５８及びＲＡＭ６０にロードされ、ＣＰＵ５８で上述した種々のズレ量を算出するための演算処理を行う。

まず、ＣＰＵ５８は、図４に示した転写位置調整用パターン４４の検知信号から求めた各種補正量に基づき、スキュー補正、主走査レジストの変更、副走査レジストの変更及び倍率誤差に基づく画像周波数の変更を実行すべく、中間転写ベルト１０の駆動源である図示しないステッピングモータの駆動及び書込制御に対してその設定変更を行う。書込制御は、主走査レジスト及び副走査レジストの制御と共に、出力周波数を非常に細かく設定できるデバイス、例えばＶＣＯ（voltage controlled oscillator）を利用したクロックジェネレータ等を各色について備えている。本実施形態の画像形成装置では、その出力を画像クロックとして用いている。

本実施形態においては、図５に示した検知用パターン４５の検知信号から求めた補正値で、感光体ドラム一回転周期で発生する位置ズレ量が小さくなるように駆動モータ３３の駆動制御値を補正し、その補正後の駆動制御値を制御目標値出力部３８に設定する。制御目標値出力部３８は、各感光体ドラム２のコントローラ３７（図２）に回転速度目標信号（デジタルデータ又はパルス列信号）を出力する。

また、ＣＰＵ５８は、検知センサ部５１からの検知信号を適当なタイミングでモニタしており、中間転写ベルト１０及び検知センサ部５１のＬＥＤ素子４１の劣化等が起こっても、検知用パターン４５を確実に検知することができるように、発光量制御部６４によって発光量を制御し、これにより、検知センサ部５１の受光素子４２からの受光信号のレベルが常に一定となるようにしている。

また、ＲＯＭ５９には、種々のズレ量を演算するためのプログラムを始め、各種のプログラムが格納してある。また、アドレスバス６１によって、ＲＯＭアドレス、ＲＡＭアドレス、各種入出力機器の指定を行っている。

次に、本発明の特徴部分である、上述した第２の要因による感光体ドラム２の表面移動速度変動を抑制するための構成及び動作について説明する。
本実施形態においては、上述した第２の要因による感光体ドラム２の表面移動速度変動を抑制するためのパターンとして、図５に示した専用の検知用パターン４５を用いる。各色の検知用パターン４５は、それぞれ、中間転写ベルト１０の表面移動方向に沿って多数連続して（例えば、感光体ドラム複数回転分）形成され、サンプリングされる。なお、検知用パターン４５をそれぞれ単色パターンとしたのは、多色の多重転写による検知用パターンの劣化（逆転写によるトナー像の崩れ）を避けて、高精度にパターン検知を行うためである。多重転写によるパターン劣化が問題とならない場合、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの４色のパターンを、副走査方向に沿って互いに平行に交互に形成しても良い。

また、図５に示すように、中間転写ベルト１０の表面移動方向におけるサンプリングパターン長Ｐａは、感光体ドラム２の１周回転以上であればよい。しかし、高精度に検出するために感光体ドラム２の複数回転分の長さに設定されている。パターン長の設定においては、中間転写ベルト上に検知用パターン４５を形成及び検出する際に発生する他の周期的な回転変動も考慮する必要がある。ここでいう他の周期変動としては、中間転写ベルト１０の駆動ローラの回転周期、それらを駆動伝達する歯車のピッチ誤差や偏心成分、さらには中間転写ベルト１０の蛇行、中間転写ベルト１０の周方向にわたる厚み偏差分布等、様々な周波数成分にわたる。検知データには、これらの周波数すべてが重畳されており、その中から、感光体ドラム一回転周期をもつ変動プロファイルを高精度に検出する必要がある。パターン個々の間隔Ｐｓは等間隔になるように設定されている。高精度な検出を実現するには、間隔Ｐｓを短く設定し、密なパターン群が必要になる。しかし、実際には形成可能なパターン幅や演算時間等の関係から、パターン間隔Ｐｓが決定される。

例えば、感光体ドラム一回転周期の変動成分の他に、駆動ローラ８の回転周期の変動成分がパターンの位置ズレに大きく影響する場合、駆動ローラ８の回転周期も考慮してサンプリングパターン長Ｐａを設定する。本実施形態の感光体ドラム２の直径が４０ｍｍ、駆動ローラ８の直径が３０ｍｍであるとすると、中間転写ベルトの表面移動距離に換算した感光体ドラムと駆動ローラの回転周期は、それぞれ、１２５．７ｍｍと９４．２ｍｍとなる。この両数値の公倍数をサンプリングパターン長Ｐａに設定する。ここでは、最小公倍数となる３７７ｍｍをパターン長Ｐａと設定した。このパターン長Ｐａに対して等間隔になるようにパターン間隔Ｐｓが設定される。これによって、後述する感光体ドラム一回転周期の変動プロファイルの算出で、駆動ローラ８の変動成分の影響を受けずに高精度に検出することができる。これは、後述する変動プロファイルの算出において、駆動ローラ８の変動成分が互いに打消しあうように複数の演算結果を加算平均することが可能であるためである。同様に、中間転写ベルト１０の周方向の厚み偏差分布により回転周期変動が発生するときには、感光体ドラム回転周期の整数倍で、ベルト一周に最も近いパターン長を設定することで、中間転写ベルト１０の周期変動の影響を低減することができる。

また、駆動ローラ８の駆動源であるモータ回転周期の変動成分のように、感光体ドラム一回転周期と１０倍以上と大きく離れている変動成分については、検知データのデジタル処理において、ローパスフィルタで除去することが可能となる。

また、中間転写ベルト駆動系においてフィードバック制御を搭載することは、上記感光体ドラム一回転周期をもつ変動成分の検出精度を高める上で有効な手段である。例えば、中間転写ベルト１０の表面移動に伴って回転する支持ローラ１２の回転軸にロータリーエンコーダを設置する。このロータリエンコーダから出力される回転情報を基に、ロータリーエンコーダからの出力（回転角速度）が一定となるように中間転写ベルト１０の図示しない駆動モータの回転を制御する。これにより、駆動ローラ８や駆動伝達系の誤差、駆動ローラ８と中間転写ベルト１０の裏面との間のすべりによるベルト速度変動が大幅に抑制される。よって、上述した残存する他の周期変動としては、支持ローラ１２の回転周期によるものとなる。これは、主に、支持ローラ１２の偏心やエンコーダの取付け偏心によって発生する。したがって、サンプリングパターン長Ｐａを支持ローラ１２の回転周期と感光体ドラム一回転周期の公倍数周期にすることで高精度な検出が可能となる。

本実施形態では、初期時から存在する位置ズレだけでなく、初期時以後に生じる位置ズレによる画質劣化を抑制することが可能になっている。
すなわち、画像形成装置においては、機内温度の変化や画像形成装置に外力が加わることにより、各作像ユニット自身の位置や大きさ、さらには各作像ユニット内の部品の位置や大きさが微妙に変化することがある。このうち、機内温度の変化や外力は避けられないものであり、例えば、紙詰まりの復帰、メインテナンス（保守点検作業）による部品交換、画像形成装置の移動などの日常的な作業が、画像形成装置へ外力を加えることとなる。そして、画像形成装置に機内温度の変化や外力が作用すると、各色の作像ユニットで形成される画像の位置合わせ具合が悪化し、初期時以後の要因によって位置ズレが発生して高画質を維持することが困難となる。

そこで、本画像形成装置では、装置の電源投入時や紙詰まりの復帰動作後、その他所定のタイミングで、画像形成モード（プリントモード）の開始前や画像形成モード間等に、必要に応じて検知用パターン４５のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作を実施する。本実施形態では、装置の電源投入直後（又は保守点検作業後）に１回だけ検知用パターン４５のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作を実行するように設定されている。これは、感光体ドラム一回転周期で発生する位置ズレの変動成分は、感光体ドラム、駆動伝達歯車、カップリングの部品精度及び組付け精度に起因するもので、電源投入後の環境や経時変化に伴う非定常的な位置ズレの変動成分の変化は少ないことから、頻繁に実施する必要がないためである。なお、検知用パターン４５のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作は、その検出精度を高めるために、図４に示した転写位置調整用パターン４４のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作の後に行うのが望ましい。

各感光体ドラム２に関する検知用パターン４５のサンプリング動作およびこれに基づく補正動作を行う場合、図６に示すＣＰＵ５８によって、図１に示したマーキング４をドラムポジションセンサ２０が検知した時などの所定タイミングで各部に指令が出され、ＲＯＭ５９に設定されている各感光体ドラム２の検知用パターン４５の画像データを各々対応する作像ユニット１に順次出力し始める。このとき、通常の画像形成モード（プリントモード）と全く同じ動作で実行される。これにより、各作像ユニット１は、この検知用パターンの画像データに基づいて各々検知用パターンを形成し、中間転写ベルト１０に順次転写して、中間転写ベルト１０上にパターン群を形成する。そして、検知用パターンの検知センサ部５１による検知結果は、上述したようにサンプリング制御部５６に設定された所定のサンプリング周期で、ＡＤ変換器５４で変換された離散データとして、ＦＩＦＯ５５に格納される。ＦＩＦＯ５５に格納されたデータは、受光素子のパターン反射光量に応じた出力信号の数値である。この数値は、トナー色やパターンのトナー濃度により変化する。本実施形態では、検知用パターンの通過検知タイミングを精度良く認識することが望まれる。そこで、予め設定した閾値によるパターン検知の判別ではなく、数値のピーク認識によるパターン通過検知を行う。これによって、特に本実施形態の特徴である位置ズレ量をより高精度に検出することができる。その理由は、感光体ドラムの表面移動速度変動による検知用パターンの崩れによる影響を受けにくいからである。以下にその詳細を述べる。

図７（ａ）〜（ｄ）は、感光体ドラム２の表面移動速度と中間転写ベルト１０上に転写した検知用パターン４５のトナー濃度分布との関係を示す説明図である。
図７（ａ）は、感光体ドラム２と中間転写ベルト１０との転写部の模式図である。感光体ドラム２と中間転写ベルト１０との接触面において、感光体ドラム２と中間転写ベルト１０とは互いに接触しながらも、トナーやベルト又は感光体表層の潤滑剤、潤滑層の影響でスリップしながら、それぞれ独立した速度Ｖｏ，Ｖｂで移動している。図７（ｂ）は、感光体ドラム２上に形成した検知用パターンにおいて、横軸に各パターンの間隔（距離）をとり、縦軸にトナー濃度をとったグラフである。本実施形態では、一定のトナー濃度で、パターン間隔ＰａＮでパターン像が形成される。

ここで、感光体ドラム２の表面移動速度Ｖｏが中間転写ベルト１０の表面移動速度Ｖｂに対して速い場合（Ｖｏ＞Ｖｂ）、図７（ｂ）に示した検知用パターンを中間転写ベルト１０上に転写した後の検知用パターンは、図７（ｃ）に示すようになる。この場合、転写部において感光体ドラム２の表面が中間転写ベルト１０の表面を追い越すようになるため、中間転写ベルト１０上におけるパターン間隔ＰａＨは、感光体ドラム上におけるパターン間隔ＰａＮよりも短くなる。また、図中Ｔｗで示したパターン濃度の広がり部分は、感光体ドラム２と中間転写ベルト１０との速度差によるパターン崩れによる濃度分布を示している。これは、転写部において、感光体ドラム２と中間転写ベルト１０とが高いトナー転写率を確保するために２ｍｍ近くのニップ部を有しているため、トナー像が両者にこすれるように転写し、速度差に応じて集積しているトナーが崩されるためである。

一方、感光体ドラム２の表面移動速度Ｖｏが中間転写ベルト１０の表面移動速度Ｖｂに対して遅い場合（Ｖｏ＜Ｖｂ）、図７（ｂ）に示した検知用パターンを中間転写ベルト１０上に転写した後の検知用パターンは、図７（ｄ）に示すようになる。この場合、中間転写ベルト１０上におけるパターン間隔ＰａＬは、感光体ドラム２上におけるパターン間隔ＰａＮよりも長くなる。また、図７（ｃ）に示した場合と同様に、Ｔｗで示したパターン濃度の広がり部分も発生する。

本実施形態では、感光体ドラム２の表面移動速度変動により変動するパターン間隔ＰａＨ，ＰａＬを高精度に検知することが望まれる。上述したように感光体ドラム２の表面移動速度変動により、中間転写ベルト１０との速度差が周期的に変化し、検知用パターンの濃度分布の広がりも周期的に変化する。ここで、閾値を設定してパターン端部を認識する手法では、パターン崩れの影響で、端部でない部分を検知してしまうという問題や、パターン濃度が閾値を超えず認識できないという問題が発生する。そこで、本実施形態では、パターン濃度のピーク値をパターン検知タイミングとする。具体的には、ＣＰＵ５８は、既定のサンプリング周期で格納されたトナー濃度と相関の高いＦＩＦＯ５５の信号データ群からパターン濃度のピークを認識して、そのタイミング（データ番号）データをＲＡＭ６０に格納する。これによって、より正確なパターン間隔ＰａＨ，ＰａＬを認識することができる。

このようにして認識したパターン間隔の検知データ（以下、「パターン検知データ」という）は、ＲＡＭ６０に格納される。このパターン検知データは、感光体ドラム２の回転周期で変動したものとなる。本実施形態では、パターン検知データに含まれる他の周期成分を除去して、感光体ドラム２の変動成分（変動プロファイル）を抽出する。

上述したパターン検知データは、形成されたパターン順に任意の基準タイミングから検知した時刻までの経過時間（ｔｋ０１，ｔｋ０２，ｔｋ０３，・・・）に基づくデータである。よって、パターン検知データは、変動成分が重畳している単調増加のデータ群となる。そこで、このパターン検知データから増加傾向（傾き）分を除いてパターン変動データとする。増加傾向（傾き）分は、データ群から最小二乗法により求めることができ、倍率補正数値として扱われる。

また、感光体ドラム２の回転周期に対し、比較的高周波（１０倍程度以上）の他の周期変動は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）で除去する。本実施形態においては、感光体ドラム２の回転周期が動作モードで幅を持つものの数Ｈｚであるため、カットオフ周波数が数十ＨｚのＬＰＦを設計している。これによって、モータ回転周期やギヤの噛合い周期変動等の高周波変動が除去され、感光体ドラム２等の低周波帯域の信号のみが抽出される。

このように検出された感光体ドラム一回転周期の変動プロファイルのデータを基に、ＣＰＵ５８は各感光体ドラム２の駆動制御補正値を算出し、制御目標値出力部３８に送信する。この駆動制御補正値は、この変動成分に相当する感光体ドラムの表面移動速度変動を打消すように、各感光体ドラム２の回転角速度を個別に微調整する値である。つまり、図７に示したように、感光体ドラム２の表面移動速度が速くて平均より短いパターン間隔ＰａＨが検出されたタイミングでは感光体ドラム２の駆動速度を遅くなるように補正し、感光体ドラムが遅くて長いパターン間隔ＰａＬが検出されたタイミングでは感光体ドラム２の駆動速度を速くするように補正する。

ここで、上述したパターン変動データから算出された感光体ドラム一回転周期の変動プロファイルのデータは、感光体ドラムの露光ポイントＳＰにおける感光体ドラムの表面移動速度変動と、感光体ドラム２の表面上における転写位置である転写ポイントＴＰにおける感光体ドラムの表面移動速度変動の２つの影響が重畳して表れる中間転写ベルト１０上のパターン間隔の変動に基づいて得られるものである。

そこで、図８に示すような、任意に設定された感光体ドラム２上の露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの間の位相差角度φを持つ構成において、感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの表面移動速度変動を引き起こす感光体ドラム２の回転角速度変動と、中間転写ベルト１０上のパターン間隔との関係を示し、上述したパターン検知データに基づくパターン変動データから、適切な駆動制御補正値を導出する手法について説明する。

ドラムポジションセンサ２０がマーキング４（図１参照）を検知したタイミングを基準に、一定時間間隔で感光体ドラム２上の露光ポイントＳＰに検知用パターンの潜像を書き込む。このとき、感光体ドラム回転角速度ωが下記の式（１）であったとする。

上記式（１）において、右辺第２項のｆ（ω₀ｔ₀＋α）は、ドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングを基準に、任意の時間ｔ₀における感光体ドラム一回転周期と同じ周期をもつ回転角速度変動分を示している。具体的には、主として、感光体ドラム２の軸に設置されたドラム駆動ギヤ３２の偏心等に起因する回転変動分を示している。αはドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングを基準とした周期変動の位相を示す。このときの感光体ドラム２の表面移動速度Ｖ_ＳＰは、感光体ドラムの半径をＲとすると、下記の式（２）となる。

また、露光ポイントＳＰで、一定間隔の微小時間δｔにて形成される任意の２パターンのパターン間隔δＰ₀は、下記の式（３）となる。

これらの検知用パターンは、感光体ドラム２が角度φだけ回転するのに要する時間Ｔφが経過した後に中間転写ベルト１０上に転写される。ここでいう角度φは、図８に示すように、感光体ドラム回転中心と露光ポイントＳＰとを結ぶ仮想線と、感光体ドラム回転中心と転写ポイントＴＰとを結ぶ仮想線とのなす角である。

検知用パターンが中間転写ベルト１０へ転写されるときの感光体ドラムの角速度ωφは、下記の式（４）となる。

式（４）の右辺第２項は、検知用パターンの転写時における感光体ドラム一回転周期の変動成分であるから、潜像書込時からＴφ時間後を示す位相差はφとなる。このときの感光体ドラム２の表面移動速度Ｖ_ＴＲは、下記の式（５）となる。

また、中間転写ベルト１０の表面移動速度は、感光体ドラム２の平均表面移動速度と一致しているとし、Ｖｂ＝Ｒω₀とすると、感光体ドラム２上のパターン間隔は、感光体ドラムの表面移動速度が中間転写ベルト１０の表面移動速度よりも速いと短くなり、遅いと長くなる。したがって、中間転写ベルト１０上に転写されたパターン間隔δＰは、下記の式（６）となる。

ただし、Ｐ_ｎ＝Ｒω₀δｔである。

上記式（６）はスリップトランスファーを前提とした式である。しかし、転写条件によっては、タックトランスファーの傾向がある。スリップトランスファーとは、先述した図７で示したモデルのように感光体ドラムと転写ベルトが接触面において滑りながら、それぞれ独立した速度で移動しながらトナー像を転写することを言う。これによって、感光体ドラムの速度変動によってトナー像の転写位置が変動する。一方、タックトランスファーとは、感光体ドラムと転写ベルトが接触部分において滑ることなく密着して、両者同一の速度で移動しながらトナー像を転写することを言う。このとき、感光体ドラムの速度変動が発生しても転写ベルトの速度がそれに伴って移動するため転写位置は変動しない。したがって、スリップトランスファーとタックトランスファーの転写プロセスの違いでトナーパターン間隔は大きく異なる。

そこで、式（６）に転写係数κを導入する。κ＝１のとき、トナー像の転写プロセスはスリップトランスファーとなっている。一方、κ＝０のとき、トナー像の転写プロセスはタックトランスファーとなっている。実際には、転写プロセスはスリップトランスファーとタックトランスファーが共存するような状態で、転写条件（転写電圧）による感光体ドラムと転写ベルトの密着度やトナー特性や潤滑剤の量で変化する。よって、κは０から１の値をとる。式（６）は以下のようになる。

ここで、変動成分ｆは、平均角速度ω₀に対して十分小さいことから、上記式（７）は下記の式（８）に近似することができる。

式（８）は、一定間隔の微小時間δｔに形成された２つのパターンが中間転写ベルト１０上に転写された後のパターン間隔を示している。

検知用パターンの潜像形成タイミングが実際の一定時間間隔である場合、露光ポイントＳＰにて微小時間δｔでない一定時間間隔Ｔｅにてパターン書込みを行い、転写後に中間転写ベルトに対向する受光素子４２で検知用パターンの通過タイミングを検知して、中間転写ベルト１０上のパターン検知タイミングを認識する。ここまで、ドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングを基準としている。そのタイミングに書き込まれた検知用パターンが受光素子４２で検知される位置を基準（０）として、時間ＴｅＮ（Ｎ：自然数）に書き込まれたＮ番目のパターンまでの間隔Ｐ_Ｎは、下記の式（９）となる。

この式（９）から下記の式（１０）が得られる。

ただし、式（１０）中のＦは任意の周期関数ｆを積分した関数である。またＣは、積分定数である。

このように、一定時間間隔Ｔｅにて書き込まれたパターン群は、中間転写ベルト上にて、式（１０）にて示されるパターン間隔となり、受光素子で検知される。上述したＲＡＭ６０に格納されるパターン検知データ（時間データ）は、中間転写ベルト１０の表面移動速度情報から中間転写ベルト上の位置情報に換算される。式（１０）中の右辺第１項は、パターン検知データの傾きに相当し、倍率誤差の検出に用いられる。パターン変動データは、上述したフィルタ処理を用いて感光体ドラム一回転周期で発生する変動成分（変動プロファイル）が算出される。この変動成分は、式（１０）中の右辺第２項と第３項に相当する。なお、式（１０）中の右辺第４項である積分定数Ｃは、定常偏差であり、フィルタ処理によって算出される変動成分には影響しない。

ここで、フィルタ処理でパターン検知データの傾き成分と、定常偏差分を除去して得られた感光体ドラム一回転周期の変動成分は式（１１）となる。これは、上述した式（１）中の第２項で示される感光体ドラム２の回転角速度変動に起因するものである。しかし、得られた変動成分は、感光体ベルト上書込み時の回転角速度変動分（（１１）式第１項）と転写ベルトへの転写時の回転角速度変動分（（１１）式第２項）が重畳された結果である。

よって、この感光体ドラムの回転角速度変動を補正する駆動制御補正数値としては、まず、フィルタ処理後の式（１１）の感光体ドラム一回転周期の変動成分を算出する。次に、その変動成分から式（１１）の第１項または、第２項のみを抽出する。抽出した関数Ｆは感光体ドラム１回転の回転角変動を示すので、その変動分を打消すように反転した数値を算出する。この駆動制御補正数値としては、回転角変動を示す関数Ｆを利用するか、またはそれを微分して、回転角速度変動を示す関数ｆのどちらを利用してもよい。

次に、式（１１）のフィルタ処理後の変動成分から、第１項または、第２項のみを抽出する手法、つまり、２つの感光体ドラム一回転周期の任意周期関数Ｆが重畳されたデータから、関数Ｆを算出する手法を説明する。説明の便宜上、式（１１）を式（１２）に置き換える。ここで、Ｒ＝１、ω_０ｔ_０＋α＝ｘとする。また、図１に示した位相差角度φの反対の角度をφ’として第２項をφ’の位相遅れとして表す。

式（１２）のフィルタ処理後の変動成分は、感光体ドラム一回転分、または複数回転分のデータ列である。ここで、この変動成分データ列を用いて、位相差角度φ’、２φ’、３φ’・・・（ｎ−１）φ’分の位相を遅らせた同じ変動成分を用いて以下の式（１３）のようにｎ個のデータ列を作成する。個数ｎは任意で、多い方がよい。また、最適値に関しては後で説明する。

式（１３）の［１］はフィルタ処理後の変動成分である。［２］は元の変動成分に位相差角度φだけ位相を遅らせた同じ変動成分を加算している。［３］は［２］のデータに、元の変動成分を２φ’だけ位相を遅らせたデータを加算している。［ｎ］は、［ｎ−１］のデータに、元の変動成分を（ｎ−１）φ’だけ位相を遅らせたデータを加算している。このようにｎ個のデータ列を作成している。これらｎ個のデータ列を計算すると式（１４）となる。

これらｎ個のデータ列の和Ｓｕｍを求めると式（１５）となる。

ここで、式（１５）の第１項の関数Ｆ（ｘ）はｎ倍されているのに対し、他項の関数Ｆ（ｘ）は位相が異なり分散されている。また、０から１の値をとる転写係数κが係数となっていることがわかる。よって、第１項の関数Ｆ（ｘ）が他項と相対的に大きいことから、式（１５）の和Ｓｕｍをｎで除算することで、関数Ｆ（ｘ）が導出される。

このような演算処理でフィルタ処理後の変動成分から関数Ｆ（ｘ）が導出される。

図９に上記演算処理をブロック線図で示す。図９（ａ）が上記演算処理ブロックである。図９（ｂ）は、ＦＩＦＯとゲインで構成される図９（ａ）のブロック１２１の内部処理を示している（以下、ＦＩＦＯシステムという）。

ＦＩＦＯシステムは、入力データ１２７に対し転写係数κとの積を求める（図９（ｂ）１２９）。次に、図９（ｂ）１３０で感光体ドラムの回転角度φ’分の位相遅れが与えられる。実際には、位相遅れに相当する時間だけ過去の入力データを出力する。入力データは離散データであるためｚ変換を表す演算子記号Ｚで示す。入力データは、先述のように時間ＴｅＮ（Ｎ：自然数）に書き込まれたＮ番目のパターンの間隔Ｐ_Ｎに関するデータである。ブロック１３０は、角度φ’分のＦＩＦＯメモリである。つまり、回転中心角度φ’内で感光体ドラム表面上に形成されたトナーパターン数φ’ｄ分のデータを記憶するメモリである。入力されたデータを記憶し、φ’ｄ分過去のデータを出力する（図９（ｂ）１２８）。

図９（ａ）の入力データ１２０は、式（１２）で表されるフィルタ処理後の変動成分である。この入力データは、ＦＩＦＯシステム１２１と加算器１２３及び加算器１２４へ送られる。ＦＩＦＯシステム１２１では先に説明した遅延処理が行われ、加算器１２３にて、遅延処理後の入力データと元の入力データが加算される。加算器１２３の演算は、式（１３）の［２］の演算に相当し、その結果１３２は、式（１４）の［２］と等しい。ＦＩＦＯシステム１２１と加算器１２３を含む図中破線枠で示すシステムがｎ−１個並列接続されており、各システムで計算された結果が加算器１２４へ送られる。ちなみに、加算結果１３３は式（１４）の［３］となり、加算結果１３４は式（１４）の［ｎ］と等しい。加算器１２４では、式（１５）の加算演算が行われ、ゲイン１２５では１／ｎとの積を求める式（１６）に示す演算が行われる。この演算結果１２６は、先述したように関数ｆ（ｘ）である。

ＦＩＦＯシステムにて位相角度φ’分ずつ位相遅延して作成されるデータ列の個数ｎについて説明する。式（１６）では、導出したいＦ（ｘ）成分は同位相で加算されるのに対し、除去したいＦ（ｘ）以外の項（Ｆ（ｘ−φ’）など）は位相が異なり分散されることを利用してＦ（ｘ）を導出している。そのため、Ｆ（ｘ）以外の項は感光体ドラム１回転（２π）内に均等分散することが望ましい。つまり、Ｆ（ｘ）以外の項の位相差、−φ’、−２φ’、・・・、ｎφ’が感光体ドラム一回転（２π）において均等に配置されるように設定する。よって、式（１７）が成立するｎを導出して設定するのが望ましい。

ただし、ｍは自然数である。例えば、図１に示した位相差角度がφ’が２１６°（φ’＝３．７７rad）であったとき、式（１７）はｎ＝１０、ｍ＝６で成立する。図９（ａ）では９個の破線枠システムが並列接続された演算処理が行われる。その結果、均等分散の効果でＦ（ｘ）の導出精度は向上する。

上記例のようにｎ＝１０で、図９（ａ）において９個の破線枠システムが並列接続した場合、９個目のＦＩＦＯシステムからデータが出力するための合計の遅延処理は９φ’となる。データ入力１２０から９φ’分より多くのデータが入力されると、最後に接続されたＦＩＦＯシステムから数値が出力される。そして、加算器１２４、ゲイン１２５の処理を行った後、出力データ１２６が得られる。この出力データを少なくとも感光体ドラム一回転分以上算出することで、感光体ドラム回転角変動Ｆ（ｘ）が得られる。したがって、データ入力１２０は、少なくとも感光体ドラム回転角９φ’＋２π分のデータを送る必要がある。データ入力１２０には、感光体ドラム一回転または整数回転分の検知パターン数の変動データ列が保持されている。この変動データ数は、先の遅延処理の合計と感光体ドラム一回転の和に相当するデータ数よりも少ない。そこで、データ入力１２０は、保持されている変動データを繰返し送るように設定されている。変動データを繰返し送信することで、感光体ドラム回転角９φ’＋２π分のデータを入力する。出力データ１２６が９φ’分のデータ処理後、感光体ドラム一回転分のデータ数に到達すると感光体ドラム回転角変動Ｆ（ｘ）とする。また、データ入力１２０に感光体複数回転分の変動データが保持されている場合は、出力データ１２６が、その感光体ドラム回転数分のデータ数に到達すると、感光体ドラム複数回転分のデータを同期加算して感光体ドラム一回転分の回転角変動Ｆ（ｘ）とする。

検知パターンは時間Ｔｅ間隔で形成され、その検知データが得られる。この時間的に離散したデータに対し先述した図９に示す演算処理が行われるが、ＦＩＦＯシステムから遅延処理され出力するタイミングと検知データが入力されるタイミングが一致して加算器１２３で処理されると、時間的離散化による誤差の影響が少ない。よって、回転角度φ’分の位相角において検知パターンが等間隔であることが望ましい。また、この演算処理で最終的に得られた感光体ドラム複数回転分のデータを同期加算平均する場合においては、感光体ドラム一周長において検知パターンが等間隔であれば、離散化による誤差が無く、平均値が導出できる。よって、検知タイミングは、回転角度φ’分の位相角、感光体ドラム一周（２π）において等間隔であることが望ましい。

ここまでは、ドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングを基準として検知用パターンを書込み、その後、この検知用パターンが中間転写ベルト１０に転写された後に受光素子４２で検知される位置を基準として、その検知用パターンの通過タイミングを検知した。しかし、中間転写ベルト１０の表面移動速度が不安定であったり、温度変化による駆動ローラ径の膨張、収縮等が原因で平均表面移動速度が不確定であったりする場合、パターン検知基準の認識に誤差が生じてしまう。そこで、別途、基準となるホームトナーマークを検知パターン群とは別に形成するとよい。このホームトナーマークを基準に中間転写ベルト１０上の検知用パターンの通過タイミングを検知する。この場合、ホームトナーマークの書込みタイミングと、ドラムポジションセンサ２０がマーキング４を検知したタイミングとの位相関係を認識しておき、駆動制御補正時の位相値に反映させる必要がある。

本実施形態によれば、感光体ドラム２上の露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位置関係（露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差回転角φ）がどのような関係であっても、中間転写ベルト１０上にて検出されたパターン検知データから、感光体ドラム２の表面移動速度変動を補正する駆動制御補正値を高精度に求めることができる。

なお、上記特許文献１に記載された従来技術のように、露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度を実際のφ’とは異なる１８０°に設定して駆動制御補正数値を算出して制御する場合の誤差は、式（１６）にそれぞれφ’と１８０°とを代入して得られるパターン変動値の差分から求めることができる。具体例として、感光体ドラム半径Ｒを２０ｍｍとし、回転角速度の変動を変動率（Δω／ωo）０．１％の振幅を持つベルト一回転周期の正弦波状とし、αを０とした場合、位相差角度φとして２．５３ｒａｄ（１４５°）と３．１４ｒａｄ（１８０°）とを代入したときのグラフは、図１０に示すとおりである。このグラフには、これらの差分（ＥＲＲＯＲ）も示してある。このように、露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度が３５°だけ異なる場合、回転角速度の変動率が０．１％という小さいものであっても最大で約１２μｍのパターン変動量の差が発生することがわかる。この差が従来技術の手法を用いた場合の制御補正誤差となる。本実施形態によれば、このような誤差が発生することがなく、高精度に制御補正することができる。

また、ここまでは、感光体ドラム一回転周期をもつ感光体ドラムの回転角速度変動成分に起因する感光体ドラム表面移動速度変動に関して説明したが、その他の原因に起因する感光体ドラムの表面移動速度変動に対しても、同様に駆動制御補正数値を求めることができる。例えば、駆動モータ軸プーリと感光体ドラム軸プーリとの間にタイミングベルトが張架された駆動伝達機構の場合、そのタイミングベルトの回転周期ωtbと、露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度φをタイミングベルトの回転周期に換算したφtbとを代入して上述と同様の処理をすればよい。この場合、タイミングベルト上にマーキングとドラムポジションセンサが必要であるが、感光体ドラム軸プーリとタイミングベルトとの間にすべりが無ければ、ドラム軸プーリに設置されたマーキングの検知タイミングからタイミングベルトの回転の基準タイミングを設定してもよい。

次に、作像ユニット（画像形成ユニット）の構成が異なる一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という）について図１１を参照して説明する。
近年では、作像ユニットの高耐久化と小型化の両立が求められている。本変形例１の画像形成装置では、感光体ドラム８５を従来よりも大口径とし、感光体ドラムの感光層の高耐久化を実現している。また、感光体ドラム８５の周囲に配置されるクリーニング部８１、電荷チャージ部８２、ラインＬＥＤ露光部８３、現像部８４を感光体ドラム８５に対して図中左側（感光体ドラム８５の一方側で感光体ドラム８５に接触し且つ中間転写ベルト８６の移動方向に直交する仮想平面ＶＰよりも他方側）に配置することで、画像形成ユニット間隔ＬＳＴを短くしている。これによって、画像形成装置の横方向（図中左右方向）の寸法が小さくなる。このような画像形成装置では、露光ポイントＳＰから転写ポイントＴＰまでの位相差角度φ_１が１８０°から大きくズレた角度になる。本変形例１ではφ_１は１２０°である。このような画像形成装置においても、上述した実施形態と同様の補正動作を行うことで、高精度な駆動制御補正数値を求めることができる。

なお、図１１では、中間転写ベルト８６上に並ぶ２つの作像ユニット８０，８０を図示しているが、図１の構成と同様、４つの作像ユニットを並設してフルカラー画像の形成が可能である。また、３つの作像ユニットを用いてフルカラー画像を形成する構成も可能である。また、図１１では、中間転写ベルト８６の上側に作像ユニット８０を配置しているが、図１の構成と同様に、中間転写ベルト８６の下側に作像ユニット８０を配置する構成も可能である。

次に、黒色（ブラック）用の作像ユニットを他の作像ユニットよりも大口径とした他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という）について図１２を参照して説明する。

本変形例２においては、中間転写ベルト９６上に並列配置された複数の画像形成ユニット間で、露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度が互いに異なっている。一般に、カラー画像形成装置の全画像出力において、モノクロ画像出力の占める割合は、カラー画像に対して高い場合が多い。本変形例２の画像形成装置では、使用頻度の高いブラック作像ユニット９０Ｋの感光体ドラム９２を他色の作像ユニット９０の感光体ドラム９１に対して大口径とすることで、高耐久化を実現している。本変形例２においても、上記変形例１の場合と同様に、大口径である黒の感光体ドラム９２についてはその周辺装置を感光体ドラム９２に対して図中左側に配置し、小型化を実現している。また、感光層部の材料の共通化に伴い、感光層内の電荷移動現象、トナーの転写現象を同様にするため、露光、現像、転写部間距離を他の画像形成ユニットと一致させるため、黒の感光体ドラム９２における露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとの位相差角度φ_３は、他色の位相差角度φ_２とは異なるように設定されている。上述した実施形態における補正動作は、個々の画像形成ユニットごとに個別に行うことができるので、このような画像形成装置においても、上述した実施形態と同様の補正動作を行うことで、高精度な駆動制御補正数値を求めることができる。

なお、図１２では、他色の作像ユニット９０を一つのみ図示しているが、図１の構成と同様、３つの作像ユニット９０とブラック作像ユニット９０Ｋで合計４つの作像ユニットを並設してフルカラー画像の形成が可能である。また、２つの他色の作像ユニット９０とブラック作像ユニット９０Ｋで合計３つの作像ユニットを用いてフルカラー画像を形成する構成も可能である。また、図１２では、中間転写ベルト９６の上側に作像ユニット９０，９０Ｋを配置しているが、図１の構成と同様に、中間転写ベルト９６の下側に作像ユニットを配置する構成も可能である。

次に、潜像担持体としてベルト状感光体を用いた更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という）について図１３を参照して説明する。
上記実施形態や上記変形例１及び２では、潜像担持体がドラム形状の感光体である場合を例示して説明したが、本発明は、潜像担持体が露光ポイントＳＰと転写ポイントＴＰとをもつ表面移動部材であれば適用可能である。よって、例えば、本変形例３のように、無端状ベルト形状の感光体であっても適用できる。

本変形例３における感光体ベルト１０３は、３つの支持ローラに張架され、そのうちの１つである駆動ローラによって、中間転写ベルト１０５と同一方向で無端走行されるようになっている。また、感光体ベルト１０３は最も下方に位置したローラ部分で中間転写ベルト１０５に接触している。感光体ベルト１０３の周囲には、感光体ベルト１０３を所定の電位に帯電させる帯電チャージャ１０２、帯電されたベルト表面を画像信号に基づき書込み光１０１で露光して静電潜像を形成する図示しない露光装置、静電潜像に帯電したトナーを供給して現像する現像装置１００、及び、トナー像を中間転写ベルト１０５上に転写する転写ローラ１０４が順に配設されている。なお、転写ローラ１０４は、中間転写ベルト１０５の内側に配置され、感光体ベルト１０３の最下端のローラに対向した位置に設けられている。また、中間転写ベルト１０５上に形成された検知用パターンはパターンセンサ１０６にて検知用パターンの通過が検知される。このような感光体ベルト１０３においては、駆動ローラの偏心や感光体ベルト１０３の厚み偏差分布により感光体ベルト１０３の表面移動速度変動が発生する。ここでも同様に感光体ベルト一回転周期の表面移動速度変動を補正したい場合には、感光体ベルト１０３の回転角速度ωobと感光体ベルト一回転周期に対する書込み光１０１の露光ポイントＳＰと中間転写ベルト１０５が接している転写ポイントＴＰとの位相差回転角φobとから、駆動制御補正値を求めることができる。ちなみに、上述した感光体ドラムの半径Ｒ及び回転角速度ωに相当するパラメータは、感光体ベルト１０３の周長と表面移動速度とから設定することができる。

以上のように、本実施形態（上述した各変形例を含む。）では、露光ポイントＳＰから転写ポイントＴＰまでの位相差角度φがどのような角度であっても、高精度な駆動制御補正数値を求めることができる。したがって、位相差角度φを１８０°から大きく外れた角度となるように感光体ドラム回りのレイアウトを決めることができる。この効果は、次の点で大きなメリットである。

すなわち、上記特許文献１に記載の画像形成装置のように位相差角度φが１８０°である構成は、環境、経時による部品変化やパターン検知誤差などを含めて、発生する感光体ドラム表面移動速度変動に対して最も位置ズレが発生しやすい構成である。例えば、感光体ドラム上の露光ポイントＳＰにおける感光体ドラム一回転周期の回転角速度変動が最大であった場合、その付近に形成される検知用パターンのパターン間隔は理想間隔よりも広がる。そして、この検知用パターンが転写ポイントＴＰに到達する時には、位相差角度φが１８０°であることから、感光体ドラムの回転角速度変動は最小となる。よって、中間転写ベルト１０の表面移動速度に対して感光体ドラム２の表面移動速度が最も遅い状態で転写が行われることになり、中間転写ベルト１０上における当該パターン間隔は、理想よりもさらに広がることになる。これに対し、位相差角度φが１８０°から離れるほど位置ズレが小さくなる。よって、本実施形態によれば、位相差角度φを１８０°から大きく外れた角度となるように構成できることにより、位相差角度φが１８０°である場合に比べてそもそもの位置ズレ量が少なくできるというメリットがある。

また、他のメリットしては、次のようなメリットが挙げられる。
図１に示した画像形成装置を例に挙げて説明すると、この画像形成装置では、装置下部（露光装置１５の下方）に積層したシートを最短経路で装置上部に排出するシート搬送経路中に二次転写部を設けることにより小型化やプリント速度の高速化を実現している。このレイアウトの場合、上述したように、露光装置１５を各作像ユニット１の下方に設置する必要があるが、位相差角度が１８０°であると出射レンズに飛散トナーが堆積し、適正な潜像形成を行うことができないおそれがある。これに対し、図１に示した本実施形態の画像形成装置では、位相差角度φが１４５°であるため、出射レンズのレンズ面が水平方向に対して傾斜する。よって、出射レンズに飛散トナーが堆積しにくくなり、適正な潜像形成を安定して維持できるというメリットがある。この他にも、上述した各変形例で説明したメリットもある。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図示例の中間転写方式のタンデム型画像形成装置に限らず、直接転写方式のタンデム型画像形成装置にも本発明を適用可能である。直接転写方式の場合、記録材は転写ベルト等の搬送部材（表面移動部材）により搬送され、検知用パターンは上記搬送部材（表面移動部材）の表面に転写させたものを、パターン検知手段で検知してやればよい。なお、タンデム型画像形成装置においては、各色作像ユニットの配置順などは任意である。また、感光体ドラム等の潜像担持体を１つのみ備えるモノクロ画像形成装置にも本発明は適用可能である。さらに、画像形成装置においては、現像装置や露光装置等の各機器も適宜な構成のものを採用可能である。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

本発明を適用する画像形成装置の主要構成を示す概略構成図である。 感光体ドラムを駆動するドラム駆動装置の一例を示す説明図である。 中間転写ベルト上の転写位置調整用パターンをパターン検出機構で検出する様子を示す模式図である。 転写位置調整用パターンの一例を示す説明図である。 感光体ドラムの表面移動速度変動を抑制するために用いる検知用パターンの一例を示す説明図である。 ドラム駆動装置の電気的なハードウエア構成を示すブロック図である。 感光体ドラムの表面移動速度と中間転写ベルト上に転写した検知用パターンのトナー濃度分布との関係を示す説明図である。 感光体ドラム上の露光位置と転写位置間の位相差角度φを示す模式図である。 感光体ドラムの変動成分から導出される関数を得るための演算処理を示すブロック線図である。 特許文献１に記載された従来技術を用いて補正値を求めた結果を示すグラフである。 作像ユニットの構成が異なる変形例を示す断面図である。 作像ユニットの構成が異なる他の変形例を示す断面図である。 ベルト状感光体を用いた更に他の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） 作像ユニット
２，８５，９１，９２ 感光体ドラム（潜像担持体）
４ マーキング
１０，１０５ 中間転写ベルト（表面移動部材）
１３ 二次転写ローラ
１５ 露光装置
２０ ドラムポジションセンサ
３２ ドラム駆動ギヤ
３３ 駆動モータ
３５ ロータリーエンコーダ
３７ コントローラ
３８ 制御目標値出力部
４０ パターンセンサ
４４ 転写位置調整用パターン
４５ 検知用パターン
１０３ 感光体ベルト（潜像担持体）
ＳＰ 露光ポイント
ＴＰ 可視像転写ポイント

Claims (11)

1. 潜像担持体上に潜像を形成した後、該潜像を可視化して得た可視像を表面移動部材としての搬送部材により搬送される記録材に直接または表面移動部材としての中間転写体を介して記録材に転写する画像形成装置において、
   前記潜像担持体の回転角速度が目標回転角変位又は角速度と一致するように前記潜像担持体の駆動制御を行う駆動制御手段と、
   前記潜像担持体から前記表面移動部材に転写させた、前記表面移動部材の表面移動方向に沿って配列される複数の検知用パターンを検知するパターン検知手段と、
   該パターン検知手段が検知した検知データから前記潜像担持体の周期的な表面移動速度変動を示すパターン間隔変動成分を抽出した後、この抽出した変動成分を、前記潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で潜像担持体表面における潜像書込位置及び可視像転写位置と潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度（ただし、潜像書込位置を基準点とする前記潜像担持体回転方向と反対方向の角度）を示す前記変動成分の位相差に基づいて補正することにより、前記潜像担持体１周期の回転角変動量又は回転角速度変動を認識し、該回転角変動量又は回転角速度変動を打消す反転値を補正値とし、該補正値を補正前の上記目標回転角変位又は角速度に重畳させることにより前記駆動制御手段が用いる目標回転角変位又は角速度を補正する補正手段と
   を有し、
   前記補正手段は、前記抽出した変動成分に対し、該変動成分の位相差と前記潜像担持体と前記表面移動部材との転写状態に基づく処理をＮ−１回繰返し行い、各回の処理で得られた変動成分の平均値を前記潜像担持体１周期の回転角変動量又は回転角速度変動とし、
   該変動成分の位相差のＮ倍が前記潜像担時体１回転の整数倍であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正手段は、前記抽出した変動成分を、前記潜像担持体の回転軸に直交する仮想平面上で潜像担持体表面における潜像書込位置及び可視像転写位置と潜像担持体の回転中心とをそれぞれ結んで得られる２つの仮想線のなす角度（ただし、潜像書込位置を基準点とする前記潜像担持体回転方向と反対方向の角度）を示す前記変動成分の位相差と、前記潜像担持体と前記表面移動部材との転写状態に基づいて補正することにより、前記潜像担持体１周期の回転角変動量又は回転角速度変動を認識することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補正手段は、前記抽出した変動成分に対し、該変動成分の位相差と前記潜像担持体と前記表面移動部材との転写状態に基づく処理を複数回繰返し行い、各回の処理で得られた変動成分の平均値を前記潜像担持体１周期の回転角変動量又は回転角速度変動とすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記検知用パターンは、前記潜像担持体の１周長の範囲、及び、前記変動成分の位相差角度の範囲にわたって前記潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を可視化して前記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからなることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記検知用パターンは、回転変動が該検知用パターンのパターン間隔の変動に寄与する少なくとも１つの回転体の周長と前記潜像担持体の周長との公倍数の範囲にわたって前記潜像担持体の表面上に等時間間隔で形成した潜像を可視化して前記表面移動部材の表面に転写することにより得られるパターンからなることを特徴とする、請求項１又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記表面移動部材は、駆動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状ベルトで構成されており、
   前記複数の支持回転体のうちの少なくとも１つの回転情報に基づき、前記表面移動部材が等速で表面移動するように前記駆動支持回転体の駆動を制御する表面移動部材駆動制御手段を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記潜像担持体は、駆動支持回転体を含む複数の支持回転体に掛け渡された無端状ベルトで構成されており、
   前記補正手段は、前記潜像担持体の回転角速度平均値ω0及び回転半径Ｒとして、無端状ベルトで構成された当該潜像担持体のベルト周長及び当該潜像担持体の平均表面移動速度を用いて当該潜像担持体を円柱形状のものに換算したときの回転角速度平均値及び回転半径を用いることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記潜像担持体が円柱形状であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記潜像担持体を前記表面移動部材の表面移動方向に沿って複数備え、
   個々の前記潜像担持体において可視像を形成するための各部品は、前記潜像担持体の一方側で潜像担持体表面に接触し且つ前記表面移動部材の表面移動方向に直交する仮想平面よりも他方側に位置するよう、配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記潜像担持体を前記表面移動部材の表面移動方向に沿って複数備え、
    該複数の潜像担持体のうちの少なくとも１つの潜像担持体は、その周長が他の潜像担持体の周長と異なっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記潜像担持体の表面上に潜像を書き込む潜像書込手段は、前記潜像担持体の斜め下方から光を照射して潜像を書き込むように構成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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