JP2002123146A - 感光体ドラムの定回転速度制御装置 - Google Patents

感光体ドラムの定回転速度制御装置

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JP2002123146A
JP2002123146A JP2000315177A JP2000315177A JP2002123146A JP 2002123146 A JP2002123146 A JP 2002123146A JP 2000315177 A JP2000315177 A JP 2000315177A JP 2000315177 A JP2000315177 A JP 2000315177A JP 2002123146 A JP2002123146 A JP 2002123146A
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photosensitive drum
cycle
drum
image
detecting
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Masaki Sato
正喜 佐藤
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストアップを抑えて高精度に速度を制御す
る感光体ドラムの定回転速度制御装置を得る。 【解決手段】 感光体ドラム100の表面端部を投光器
で照らし、この反射光を画像として画像検出器101が
受光する。この感光体ドラム100の表面端部にドラム
1回転分の凹凸形状が施され、異なる2つの時間に凹凸
形状の1周期分の長さを撮像した2つの画像パターンに
ついて相互相関をとり、1周期内の位相変動を検出す
る。異なる2つの時間内に凹凸形状1周期分を表面端部
を通過する毎に計数することにより、1周期精度での感
光体ドラム100の回転角を回転角検出部106で検出
する。これら2つの検出結果から、より高精度な感光体
ドラム100の回転角を検出する。よって、カウント値
によるおよその回転角と、相関結果による位相変動分と
から、カウント値精度よりもより正確な回転角を得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感光体ドラムの定
回転速度制御装置に関し、例えば、OA機器、FA機器
等へ適用される感光体ドラムの定回転速度制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、感光体ドラムの定回転速度制御装
置は一般に、OA機器、FA機器等へ適用される。これ
らの機器においては、感光体ドラムのより高精度な回転
制御が求められる。高精度な回転角または回転速度情報
を得る先願発明例として、特に、パルスエンコーダの分
解能以上の精度を上げる方法について、以下の出願がな
されている。
【0003】特開平08−140383号公報の「サー
ボモータの制御装置」は、エンコーダパルスを細分化し
て係数し、コストアップを抑えて速度および位置の精度
を上げ、また、精度向上の限界を排することを目的とし
ている。
【0004】特開平10−323067号公報の「モー
タの制御方法及び駆動装置」は、モータを制御し被制御
体をある状態から移動させ等速状態に駆動制御する場合
に、最適な目標値入力により、いわゆる機械系の高域共
振を加振することなく、高速な立ち上がり制御を行うこ
とを課題としている。
【0005】特開平11−187686号公報の「モー
タ制御装置及びコンピュータが実行可能なプログラムを
格納した記録媒体」は、モータを制御し、被制御体をあ
る状態から回転させて等速度状態に駆動制御する場合
に、最適な目標値入力により、いわゆる機械系の高域共
振を加振することなく、高速な立ち上がり制御を行うこ
とが可能なモータ制御装置を提供することを目的として
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の感光体ドラム駆動装置では、可動部の位置精度がパ
ルスエンコーダ等の分解能に依存している。このため、
速度精度を上げようとすると高精度なものに変更する必
要が生じ、コストアップの要因となるという問題点を伴
う。
【0007】本発明は、コストアップを抑えて高精度に
速度を制御する感光体ドラムの定回転速度制御装置を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の感光体ドラムの定回転速度制御装置
は、感光体ドラムの表面端部を照らす投光器と、この表
面端部からの反射光を画像として受光する画像検出器と
が設置され、かつ、表面端部にドラム1回転分の凹凸形
状が施されている感光体ドラムの定回転速度制御装置で
あり、異なる2つの時間に凹凸形状の1周期分の長さを
撮像した2つの画像パターンについて相互相関をとるこ
とによりこの1周期内の位相変動を検出する手段と、異
なる2つの時間内に凹凸形状1周期分を表面端部を通過
する毎に計数することにより1周期精度での感光体ドラ
ムの回転角を検出する手段とを備え、2つの手段からよ
り高精度な感光体ドラムの回転角を検出することを特徴
としている。
【0009】請求項2記載の感光体ドラムの定回転速度
制御装置は、感光体ドラムの表面端部を照らす投光器
と、この表面端部からの反射光を画像として受光する画
像検出器とが設置され、かつ、表面端部にドラム1回転
分の縞模様が施されている感光体ドラムの定回転速度制
御装置であり、異なる2つの時間に縞模様の1周期分の
長さを撮像した2つの画像パターンについて相互相関を
とることによりこの1周期内の位相変動を検出する手段
と、異なる2つの時間内に縞模様1周期分を表面端部を
通過する毎に計数することにより1周期精度での感光体
ドラムの回転角を検出する手段とを備え、2つの手段か
らより高精度な感光体ドラムの回転角を検出することを
特徴としている。
【0010】請求項3記載の感光体ドラムの定回転速度
制御装置は、感光体ドラムの側面円周部を照らす投光器
と、この側面円周部からの反射光を画像として受光する
画像検出器とが設置され、かつ、側面円周部にドラム1
回転分の凹凸形状が施されている感光体ドラムの定回転
速度制御装置であり、異なる2つの時間に凹凸形状の1
周期分の長さを撮像した2つの画像パターンについて相
互相関をとることによりこの1周期内の位相変動を検出
する手段と、異なる2つの時間内に凹凸形状1周期分を
側面円周部を通過する毎に計数することにより1周期精
度での感光体ドラムの回転角を検出する手段とを備え、
2つの手段からより高精度な感光体ドラムの回転角を検
出することを特徴としている。
【0011】請求項4記載の感光体ドラムの定回転速度
制御装置は、感光体ドラムの側面円周部を照らす投光器
と、この側面円周部からの反射光を画像として受光する
画像検出器とが設置され、かつ、側面円周部にドラム1
回転分の縞模様が施されている感光体ドラムの定回転速
度制御装置であり、異なる2つの時間に縞模様の1周期
分の長さを撮像した2つの画像パターンについて相互相
関をとることによりこの1周期内の位相変動を検出する
手段と、異なる2つの時間内に縞模様1周期分を表面端
部を通過する毎に計数することにより1周期精度での感
光体ドラムの回転角を検出する手段とを備え、2つの手
段からより高精度な感光体ドラムの回転角を検出するこ
とを特徴としている。
【0012】請求項5記載の発明は、請求項1から4の
何れかに記載の感光体ドラムの定回転速度制御装置にお
いて、上記手段の画像検出器として1次元イメージセン
サを用いることを特徴とする。
【0013】請求項6記載の発明は、請求項1から4の
何れかに記載の感光体ドラムの定回転速度制御装置にお
いて、投光器および画像検出器を、レーザー書き込みが
行われる感光体ドラムの角度にあたる位置の近傍に設置
したことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる感光体ドラムの定回転速度制御装置の実施の形態を
詳細に説明する。図1から図5を参照すると本発明の感
光体ドラムの定回転速度制御装置の一実施形態が示され
ている。
【0015】図1に本発明の全体図を示す。本図1にお
いて、感光体ドラム100の表面端部あるいは側面円周
部に凹凸形状あるいは縞模様を施しておき、その近傍に
投光器および画像検出器101を配置する。
【0016】この図1では、側面円周部に投光器と画像
検出器101を配置した場合を示しており、駆動源とな
るサーボモータ105の駆動力はプーリ104やベルト
103を経由して感光体ドラム100に伝達される。
【0017】速度制御系全体としては、これら投光器+
画像検出器101を含んだ回転角検出部106、目標速
度に対して常に追従するように制御を行う速度制御部1
07、モータにより感光体ドラムを駆動するドラム駆動
部108、から構成されている。なお、回転角から速度
への変換部は107に含む。
【0018】また図2に示すように、本発明にあたる回
転角検出部106では、感光体ドラム周りの投光器や画
像検出器の他に、1次元画像データを一時記憶するメモ
リ201、相互相関器202、相関係数を一時記憶する
メモリ203およびピーク検出器204、それに凹凸形
状または縞模様の1周期毎に計数するパルスカウンタ2
05、1周期内の位相変動分とパルスカウント値を加算
する加算器206から構成される。
【0019】なお、画像検出器としては、感光体ドラム
の回転方向の1次元画像の検出でよいため、1次元イメ
ージセンサが適している。また、投光器および画像検出
器の設置位置としては、高精度な定速度回転が要求され
るレーザ書き込み位置(回転角)102が適している。
【0020】(動作例)第1の実施例としては、感光体
ドラム100の表面端部近傍(図3A)に設置された投
光器101から発せられる光は、このドラム100の表
面端部で反射し、その一部は画像検出器101に受光さ
れる。また、表面端部には凹凸形状(図3Aの塗り潰し
部分と図4A)が施されているものとする。このとき、
2つの隣接する時刻で撮像した各画像201について相
互相関202をとることにより、相関係数203のピー
クの位置204から、その時刻間での凹凸形状1周期内
の位相変動分を得ることができる。
【0021】また、2つの隣接する時刻間に、上記の表
面端部を通過する凹凸形状1周期分を1パルスとしてカ
ウントすることにより、この時刻間に回転したドラムの
およその回転角を得ることができる。すなわち、カウン
ト値によるおよその回転角と、相関結果による位相変動
分とから、カウント値精度よりもより正確な回転角を得
ることができる。
【0022】第2の実施例としては、感光体ドラム10
0の表面端部近傍(図3A)に設置された投光器101
から発せられる光は、このドラム100の表面端部で反
射し、その一部は画像検出器101に受光される。ま
た、表面端部には縞模様(図3Aの塗り潰し部分と図4
B)が施されているものとする。このとき、2つの隣接
する時刻で撮像した各画像201について相互相関20
2をとることにより、相関係数203のピークの位置2
04から、その時刻間での縞模様1周期内の位相変動分
を得ることができる。
【0023】また、2つの隣接する時刻間に、上記の表
面端部を通過する縞模様1周期分を1パルスとしてカウ
ントすることにより、この時刻間に回転したドラムのお
よその回転角を得ることができる。すなわち、カウント
値によるおよその回転角と、相関結果による位相変動分
とから、カウント値精度よりもより正確な回転角を得る
ことができる。
【0024】第3の実施例としては、感光体ドラム10
0の側面円周部近傍(図3B)に設置された投光器10
1から発せられる光は、このドラム100の側面円周部
で反射し、その一部は画像検出器101に受光される。
また、側面円周部には凹凸形状(図3Bの塗り潰し部分
と図4A)が施されているものとする。このとき、2つ
の隣接する時刻で撮像した各画像201について相互相
関202をとることにより、相関係数203のピークの
位置204から、その時刻間での凹凸形状1周期内の位
相変動分を得ることができる。
【0025】また、2つの隣接する時刻間に、上記の側
面円周部を通過する凹凸形状1周期分を1パルスとして
カウントすることにより、この時刻間に回転したドラム
のおよその回転角を得ることができる。すなわち、カウ
ント値によるおよその回転角と、相関結果による位相変
動分とから、カウント値精度よりもより正確な回転角を
得ることができる。
【0026】第4の実施例としては、感光体ドラム10
0の側面円周部近傍(図3B)に設置された投光器10
1から発せられる光は、このドラム100の側面円周部
で反射し、その一部は画像検出器101に受光される。
また、側面円周部には縞模様(図3Bの塗り潰し部分と
図4B)が施されているものとする。このとき、2つの
隣接する時刻で撮像した各画像201について相互相関
202をとることにより、相関係数203のピークの位
置204から、その時刻間での縞模様1周期内の位相変
動分を得ることができる。
【0027】また、2つの隣接する時刻間に、上記の側
面円周部を通過する縞模様1周期分を1パルスとしてカ
ウントすることにより、この時刻間に回転したドラムの
およその回転角を得ることができる。すなわち、カウン
ト値によるおよその回転角と、相関結果による位相変動
分とから、カウント値精度よりもより正確な回転角を得
ることができる。
【0028】なお相互相関をとる方法の一例としてFF
Tによる実現方法がある。図5に示すように、画像デー
タ2組(図5Aと図5B)から相互相関係数(図5C)
を求める演算を行うが、これを空間領域で直接演算する
場合には、多量の積和演算を必要とし、時間がかかるこ
とが懸念される。各画像データを各々f(u) 、g
(u) とし、相互相関係数をh(u) とすると、下記の
関係となる。
【0029】h(u) = f(u) ★ g(u) 但し、記号★は相関演算記号
【0030】このような場合、周波数領域での乗算に置
き換えることによって、大幅に演算回数を減らすことが
できる。そこで画像データについて1次元フーリエ変換
(実際には高速フーリエ変換FFTを行う)をそれぞれ
行い、周波数領域のデータをF(U) 、G(U) 、周波
数領域の相互相関係数をH(U) とすると、下記の関係
となる。
【0031】H(U) = F(U) × G(U)*
【0032】この結果を今度は、1次元逆フーリエ変換
(実際には高速逆フーリエ変換IFFTを行う)するこ
とにより、少ない演算回数で相互相関係数h(u) が得
られる。なお、符号G(U)* はG(U) の複素共役で
ある。
【0033】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
1から4に記載の感光体ドラムの定回転速度制御装置
は、市販されている高分解能のロータリーエンコーダを
用いないため、コストアップを抑えて、かつ、高精度な
ドラム回転角の値を得ることができる。
【0034】請求項5に記載の感光体ドラムの定回転速
度制御装置は、1次元イメージセンサを用いることで、
2次元イメージセンサよりもコストを抑えることができ
る。
【0035】請求項6に記載の感光体ドラムの定回転速
度制御装置は、投光器および画像検出器を、レーザー書
き込みが行われる感光体ドラムの角度にあたる位置近傍
に設置することにより、それ以外の位置に設置した場合
よりも、レーザー書き込みピッチをより高精度に揃える
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の感光体ドラムの定回転速度制御装置の
実施形態を示す全体的構成図である。
【図2】図1の回転検出装置106のより詳細な構成例
を示すブロック図である。
【図3】感光体ドラムと投光器との動作の関連を説明す
るための図である。
【図4】図3との動作のタイミングを説明するための図
である。
【図5】画像データ2組から相互相関係数を求める手順
を説明するための図である。
【符号の説明】
100 感光体ドラム 101 投光器+画像検出器 102 レーザ書き込み位置(回転角) 103 ベルト 104 プ−リ 105 サーボモータ 106 回転角検出部 107 速度制御部 108 ドラム駆動部 201 メモリ(1次元画像) 202 相互相関器 203 メモリ(相関係数) 204 ピーク検出器 205 パルスカウンタ 206 加算器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体ドラムの表面端部を照らす投光器
    と、該表面端部からの反射光を画像として受光する画像
    検出器とが設置され、かつ、前記表面端部にドラム1回
    転分の凹凸形状が施されている感光体ドラムの定回転速
    度制御装置において、 異なる2つの時間に前記凹凸形状の1周期分の長さを撮
    像した2つの画像パターンについて相互相関をとること
    により該1周期内の位相変動を検出する手段と、 前記異なる2つの時間内に前記凹凸形状1周期分を前記
    表面端部を通過する毎に計数することにより1周期精度
    での感光体ドラムの回転角を検出する手段とを備え、 前記2つの手段からより高精度な感光体ドラムの回転角
    を検出することを特徴とする感光体ドラムの定回転速度
    制御装置。
  2. 【請求項2】 感光体ドラムの表面端部を照らす投光器
    と、該表面端部からの反射光を画像として受光する画像
    検出器とが設置され、かつ、前記表面端部にドラム1回
    転分の縞模様が施されている感光体ドラムの定回転速度
    制御装置において、 異なる2つの時間に前記縞模様の1周期分の長さを撮像
    した2つの画像パターンについて相互相関をとることに
    より該1周期内の位相変動を検出する手段と、 前記異なる2つの時間内に前記縞模様1周期分を前記表
    面端部を通過する毎に計数することにより1周期精度で
    の感光体ドラムの回転角を検出する手段とを備え、 前記2つの手段からより高精度な感光体ドラムの回転角
    を検出することを特徴とする感光体ドラムの定回転速度
    制御装置。
  3. 【請求項3】 感光体ドラムの側面円周部を照らす投光
    器と、該側面円周部からの反射光を画像として受光する
    画像検出器とが設置され、かつ、前記側面円周部にドラ
    ム1回転分の凹凸形状が施されている感光体ドラムの定
    回転速度制御装置において、 異なる2つの時間に前記凹凸形状の1周期分の長さを撮
    像した2つの画像パターンについて相互相関をとること
    により該1周期内の位相変動を検出する手段と、 前記異なる2つの時間内に前記凹凸形状1周期分を前記
    側面円周部を通過する毎に計数することにより1周期精
    度での感光体ドラムの回転角を検出する手段とを備え、 前記2つの手段からより高精度な感光体ドラムの回転角
    を検出することを特徴とする感光体ドラムの定回転速度
    制御装置。
  4. 【請求項4】 感光体ドラムの側面円周部を照らす投光
    器と、該側面円周部からの反射光を画像として受光する
    画像検出器とが設置され、かつ、前記側面円周部にドラ
    ム1回転分の縞模様が施されている感光体ドラムの定回
    転速度制御装置において、 異なる2つの時間に前記縞模様の1周期分の長さを撮像
    した2つの画像パターンについて相互相関をとることに
    より該1周期内の位相変動を検出する手段と、 前記異なる2つの時間内に前記縞模様1周期分を前記表
    面端部を通過する毎に計数することにより1周期精度で
    の感光体ドラムの回転角を検出する手段とを備え、 前記2つの手段からより高精度な感光体ドラムの回転角
    を検出することを特徴とする感光体ドラムの定回転速度
    制御装置。
  5. 【請求項5】 前記手段の画像検出器として1次元イメ
    ージセンサを用いることを特徴とする請求項1から4の
    何れかに記載の感光体ドラムの定回転速度制御装置。
  6. 【請求項6】 前記投光器および画像検出器を、レーザ
    ー書き込みが行われる感光体ドラムの角度にあたる位置
    の近傍に設置したことを特徴とする請求項1から4の何
    れかに記載の感光体ドラムの定回転速度制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006170947A (ja) * 2004-12-20 2006-06-29 Ricoh Co Ltd ドラム位置検出装置

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