JP2002372903A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光体への書き込みを一定位置にして色ずれ
の少ない高画質の画像を得ることが可能な画像形成装置
を提供する。 【解決手段】 感光体ドラム１の回転軸３を回転駆動す
る駆動モータ１２と、この駆動モータ１２から感光体ド
ラム１の回転軸３に駆動力を伝達するギヤ伝達駆動系２
２とを有する画像形成装置において、感光体回転位置を
検出する回転位置検出器２３と、感光体回転角速度を検
出する回転速度検出器２４と、両検出器の出力に基づい
て、実回転位置と目標回転位置とのずれ、及び実回転角
速度と目標回転角速度とのずれを演算し、補正した回転
制御信号を出力する制御手段２５とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファックス等の画像形成装置に関し、特に感光体の
駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】感光体を用いた画像形成装置において
は、感光体の回転変動が潜像の書き込みや転写に影響を
及ぼして出力画像の濃度むらが発生するため、感光体ド
ラムまたは感光体ベルトの回転軸にフライホイールを取
り付けることにより慣性モーメントを増加させ、感光体
の回転むらを減少させるようにした構成が知られてい
る。一方、偏心や負荷による感光体の回転変動を減少さ
せるために、感光体軸にロータリーエンコーダを取り付
け、ロータリーエンコーダにより感光体の回転角速度を
検出してこの感光体の回転角速度が一定になるようモー
タの回転速度を制御する技術が、例えば、特開平６−１
７５４２７号公報で提案されている。また、感光体の偏
心量を感光体の回転位置に対応させて検出し、検出され
た角速度が一定になるようモータの回転速度を制御する
技術が、例えば、特開平１１−１６４５７８号公報で提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】カラー複写機やカラー
プリンタにおいて、高画質を図るためには、ブラック、
イエロー、マゼンダ、シアンの各色が位置ずれしないよ
う感光体の周速度（線速）を一定にする必要がある。こ
れに対し、特開平６−１７５４２７号公報の従来技術の
場合、感光体の回転角速度が一定になるようにモータの
回転速度を制御しているが、回転角速度が変化した場
合、目標回転角速度になるようモータの回転速度を制御
しても目標位置とはずれが発生する。目標位置とのずれ
が発生すると、各色の書き込み位置が変化するため、適
正な色で印刷されない不具合が発生する。また、前記従
来技術には記載されていないが、この位置ずれを感光体
一周毎に補正した場合、急速な補正を行なうと画像むら
が目立つため、各色の位置合わせに時間を要する問題が
ある。また、特開平１１−１６４５７８号公報の従来技
術の場合、位置精度は感光体一周を分割した分割数（円
周／分割数）により決まり、位置がずれた時の速度精度
も分割数によって決まる。従って、高精度の感光体駆動
制御を行なうためには分割数を多くする必要があり、分
割数が多くなるとデータ数が多くなるため、処理速度が
遅くなる不具合がある。また、分割数を多くすると検知
精度も向上させる必要があるため、コストアップになる
問題がある。また、感光体の回転軸にフライホイールを
取り付ける場合は、感光体駆動系のギヤやプーリの回転
変動及びブレードや現像器による感光体への負荷変動に
対応するため、大きな慣性モーメントが必要になる。慣
性力のある外径の大きなフライホイールを感光体軸に取
り付けると装置が大型化し、重いフライホイールを取り
付けることにより軸や装置の鋼性アップが必要になる。
また、感光体を駆動する歯車の偏心による感光体の回転
変動はフライホイールでは除去できない問題があった。
そこで本発明は、感光体回転位置と感光体角速度の両方
のずれ量を検出し、それぞれのずれ情報から感光体駆動
モータの回転速度を制御することにより、個々の検出に
よるモータ駆動制御より制御精度を向上させ、感光体へ
の書き込みを一定位置にして色ずれの少ない高画質の画
像を得ることが可能な画像形成装置を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、感光体の回転軸を回転駆動す
る駆動モータと、この駆動モータから感光体の回転軸に
駆動力を伝達するギヤ伝達駆動系とを有する画像形成装
置において、感光体回転位置を検出する回転位置検出器
と、感光体回転角速度を検出する回転角速度検出器と、
両検出器の出力に基づいて、実回転位置と目標回転位置
とのずれ、及び実回転角速度と目標回転角速度とのずれ
を演算し、補正した回転制御信号を出力する制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置を最も主要な特
徴とする。請求項２記載の発明では、回転位置検出器
は、感光体の回転軸に取り付けられたロータリーエンコ
ーダの出力パルスを積算することを特徴とする請求項１
記載の画像形成装置を主要な特徴とする。請求項３記載
の発明では、回転角速度検出器は、感光体の回転軸に取
り付けられたロータリーエンコーダから出力されるパル
ス間の時間を積算することを特徴とする請求項１記載の
画像形成装置を主要な特徴とする。請求項４記載の発明
では、回転角速度検出器は、感光体の回転軸に取り付け
られたロータリーエンコーダから出力されるパルス間の
時間を積算することを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置を主要な特徴とする。請求項５記載の発明は、目
標回転位置の比較演算により、目標回転位置にずれがな
い時は目標回転角速度にて駆動モータの回転速度を制御
し、目標回転位置にずれが算出された時のみ駆動モータ
の回転速度を調整することを特徴とする請求項１記載の
画像形成装置を主要な特徴とする。請求項６記載の発明
は、目標回転位置の比較演算により目標回転位置にずれ
が算出された時は、回転角速度の評価データを基に駆動
モータの回転速度を調整する請求項１記載の画像形成装
置を主要な特徴とする。請求項７記載の発明では、制御
手段はＤＳＰにより構成されている請求項１記載の画像
形成装置を主要な特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき説明する。図１は画像形成装置における感光体ド
ラムの駆動系を示す正面図である。同図において、感光
体ドラム１はピン２の係合により回転軸３と一体化さ
れ、回転軸３は右側板４に固定された軸受５と左側板６
に固定された軸受７により回転自在に支持されている。
右側板４の回転軸３右側には従動ギヤ８がピン９係合に
より回転軸３に固定されている。回転軸３を支持する軸
受１０はモータ取付け板１１に固持され、モータ取付け
板１１には感光体ドラム１の駆動を行う、例えばＤＣブ
ラシレスモータのような駆動モータ１２が固定されてい
る。駆動モータ１２の出力軸には一体化されたギヤ１２
ａが固定され、ギヤ１２ａはモータ取付け板１１に固定
されたスタッド１３に回転自在に挿入された中間ギヤ１
４ａを回転駆動する。中間ギヤ１４ａには中間ギヤ１４
ａより小径の中間ギヤ１４ｂが一体化されており、中間
ギヤ１４ｂは感光体ドラム１の回転軸３に固定された従
動ギヤ８に噛み合っている。この従動ギヤ８の回転によ
り感光体ドラム１は回転駆動される。回転軸３の駆動機
構側端部には感光体ドラム１の回転位置と角速度を、後
述する回転位置検出器、回転速度検出器と協働して検出
するロータリーエンコーダ１５が取り付けられている。

【０００６】図２は本発明の実施の形態に係る感光体ド
ラムの駆動制御系とフィードバック制御系の構成とを示
すブロック図である。モータドライバ２１からの印加電
圧により駆動モータ１２が回転する。駆動モータ１２が
回転すると、図１に示す一連のギヤ列からなるギヤ伝達
駆動系（一点鎖線）２２により感光体ドラム１が回転す
る。感光体ドラム１が回転すると、感光体ドラム１の軸
上に設けられたロータリーエンコーダ１５から、感光体
ドラム１の１回転を分割した数のパルスが出力される。
出力されたパルスは回転位置検出器２３と回転速度（回
転角速度）検出器２４に入力される。回転位置検出器２
３はエンコーダ出力をデジタル変換し、カウントしたエ
ンコーダパルスの出力数を回転位置検出データとしてＤ
ＳＰ２５に供給する。一方、回転速度検出器２４はパル
ス間の時間をタイマーで測定し、回転角速度データとし
てＤＳＰ２５に供給する。ＤＳＰ２５は目標回転位置と
モータ駆動による実回転位置の差、及び目標回転角速度
とモータ駆動による実回転角速度の差を算出する。目標
回転位置と実回転位置が合っている時は、予め定められ
た回転制御信号をモータドライバ２１に内蔵のＤＡコン
バータ２１ａに供給する。目標回転位置と実回転位置に
差がある時は、目標回転角速度と実回転角速度の差から
補正する駆動モータ１２の回転速度を算出し、補正した
回転制御信号をＤＡコンバータ２１ａに供給する。ＤＡ
コンバータ２１ａは供給された回転制御信号をアナログ
変換し、モータドライバ２１により駆動モータ１２を駆
動する。

【０００７】図３は回転位置検出器における位置検出
と、回転速度検出器における角速度検出の概略説明図、
図４は位置検出における目標値との誤差算出説明図、図
５は角速度検出における目標値との誤差算出説明図であ
る。図３においてｓｉｇｎａｌはロータリーエンコーダ
１５から出力されたパルスをデジタル変換した波形、位
置検出は回転位置検出器２３による位置検出例、角速度
検出は回転速度検出器２４による角速度検出例である。
図３と図４において、図２の回転位置検出器２３はタイ
マとカウンターにより、パルス幅ｅの半分であるａ時間
遅れで、所定時間内（ｔ１間隔毎）の立ち上がりと立ち
下がりを含めたパルス数をカウントする。位置検出は、
検出開始位置を基準に、所定時間内で発生するカウント
値をＤＳＰ２５で積算することで行なわれる。積算され
た時間変化（ｔ１、ｔ２ … ｔｎ）のカウント数と、
図４による目標カウント数（ｎ１、ｎ２、…ｎｎ）との
差を比較することにより、各時間における位置ずれ量が
算出される。図３と図５において、図２の回転速度検出
器２４は一定パルス間（ｓ１）における時間をタイマー
で測定する。ＤＳＰ２５は回転速度検出器２４で測定し
たパルス間の時間とカウント数相当の感光体ドラム１表
面移動距離から角速度を算出し、目標角速度と比較して
各時間（ｔ１、ｔ２ … ｔｎ）におけるによる角速度
差を算出する。角速度の測定は毎回リセットされ、位置
検出とほぼ同時に回転速度差が算出される。

【０００８】図４と図５において、例えば、図４におけ
る所定時間（ｔ２）のカウント数（ｎ２）が目標カウン
ト数であれば， 図５における所定時間（ｔ２）の角速
度測定値に関係なく回転速度は基準値を設定する。所定
時間（ｔ２）のカウント数（ｎ２）が目標カウント数と
合わない場合は、目標カウント数との差（目標カウント
数−測定カウント数）と角速度のずれ量（目標値−Ａ
（測定値））を測定し、カウント数が目標値より少なく
角速度が遅い時は角速度のずれ量に応じて回転速度を早
くするが、角速度が早い時は現状の回転速度又は微調整
を行なう。カウント数が目標より多い時も同様に、角速
度のずれ量に応じて回転速度を調整する。図３では、角
速度の測定を位置検出時間に対応したパルス間で説明し
たが、位置検出直前の少ないパルス間における距離と時
間から算出しても良い。この様に、ロータリーエンコー
ダ１５から出力されたパルス数のカウント積算値は感光
体ドラム１の回転位置に対応している。上述の様に、感
光体ドラム１の円周上における各色の書き込み位置が常
に一定であるため、色ずれを無くすことができる。ま
た、モータ駆動速度を、１パルス間の位置誤差（ｅ）が
発生するパルス数の変化量ではなく、感光体ドラム１の
回転角速度の変化量から算出することにより、精度の高
い位置補正制御ができる。

【０００９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、感光体の
回転駆動制御に際し、感光体回転位置と感光体角速度の
両方のずれ量を検出し、それぞれのずれ情報から感光体
駆動モータの回転速度を制御することにより、個々の検
出によるモータ駆動制御に比較して制御精度を向上させ
ることができる。請求項２記載の発明によれば、感光体
軸に固定したロータリーエンコーダを使用し、ロータリ
ーエンコーダの出力パルスを積算して位置情報を検出す
ることにより、感光体円周上の位置とロータリーエンコ
ーダの分割位置が合うため、位置精度を向上させること
ができる。請求項３記載の発明によれば、感光体軸に固
定したロータリーエンコーダを使用し、ロータリーエン
コーダの出力パルス間の時間を積算して回転角速度情報
を検出することにより、回転角精度を向上させることが
できる。請求項４記載の発明によれば、感光体回転位置
と感光体回転角速度のずれを比較評価する演算データと
して、同じロータリーエンコーダによる出力値を使用す
ることにより、測定誤差が無くなる。また、ロータリー
エンコーダが１個で良いため、装置が小型になると共
に、コストダウンを図ることができる。請求項５記載の
発明によれば、目標回転位置にずれがない時は現状の回
転角速度に関係なく目標駆動角速度にて制御し、目標回
転位置にずれが算出された時のみ駆動モータの回転速度
を制御する（感光体の回転位置を基準に制御する）こと
により、位置ずれのない安定した速度制御ができ、感光
体へのレーザ光書き込み位置が常に一定になる。感光体
へのレーザ光書き込み位置が常に一定になることによ
り、４色を同一位置に書き込むカラー画像において、色
ずれを少なくすることができる。請求項６記載の発明に
よれば、目標回転位置にずれが発生した時、現状の回転
角速度を算出し、回転角速度にて算出したデータから駆
動モータの回転速度を調整することにより、回転位置検
出による角速度算出誤差が発生しない、高精度の速度制
御ができる。請求項７記載の発明によれば、感光体回転
位置と目標回転位置とのずれを比較する演算と、感光体
回転角速度を算出し目標回転角速度とのずれを比較する
演算をＤＳＰで平行処理することにより、高速なフィー
ドバック制御ができる。また、ＤＳＰを信号処理の演算
手段として使用することにより、高性能のＣＰＵより低
価格で低エネルギーの処理を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置における感光体ドラムの駆動系を
示す正面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る感光体ドラムの駆動
制御系を示すブロック図である。

【図３】回転位置検出器における位置検出と、回転速度
検出器における角速度検出の概略説明図である。

【図４】位置検出における目標値との誤差算出説明図で
ある。

【図５】角速度検出における目標値との誤差算出説明図
である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム、３ 回転軸、１２ 駆動モータ、１
５ ロータリーエンコーダ、２２ ギヤ伝達駆動系、２
３回転位置検出器、２４ 回転速度検出器、２５ ＤＳ
Ｐ（制御手段）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体の回転軸を回転駆動する駆動モー
   タと、この駆動モータから感光体の回転軸に駆動力を伝
   達するギヤ伝達駆動系とを有する画像形成装置におい
   て、感光体回転位置を検出する回転位置検出器と、感光
   体回転角速度を検出する回転角速度検出器と、両検出器
   の出力に基づいて、実回転位置と目標回転位置とのず
   れ、及び実回転角速度と目標回転角速度とのずれを演算
   し、補正した回転制御信号を出力する制御手段とを備え
   たことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 回転位置検出器は、感光体の回転軸に取
   り付けられたロータリーエンコーダの出力パルスを積算
   することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 回転角速度検出器は、感光体の回転軸に
   取り付けられたロータリーエンコーダから出力されるパ
   ルス間の時間を積算することを特徴とする請求項１記載
   の画像形成装置。
4. 【請求項４】 感光体回転位置における目標値とのずれ
   を比較するデータと、感光体回転角速度における目標値
   とのずれを比較するデータとして、同じロータリーエン
   コーダから出力されるパルスを使用することを特徴とす
   る請求項２及び３記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 目標回転位置の比較演算により、目標回
   転位置にずれがない時は目標回転角速度にて駆動モータ
   の回転速度を制御し、目標回転位置にずれが算出された
   時のみ駆動モータの回転速度を調整することを特徴とす
   る請求項１記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 目標回転位置の比較演算により目標回転
   位置にずれが算出された時は、回転角速度の評価データ
   を基に駆動モータの回転速度を調整することを特徴とす
   る請求項１記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 制御手段はＤＳＰにより構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。