JP2003066660A - 画像形成装置における像担持体の回転速度制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置における感光体や中間転写体な
どの像担持体の回転変動は、画像ジッタやむらなどの原
因となり、また特にカラー機の場合は色ずれの原因とな
るため、変動を出来る限り少なくするような制御をおこ
なう必要がある。 【解決手段】 感光体などの像担持体に、像担持体が円
周長の１／ｎ（ｎ：整数）だけ回転するに要する時間間
隔で露光してパターンを形成し、そのパターンを読み取
ってくし形フィルタで処理して像担持体の周期的な回転
変動データを作成し、その回転変動データの逆位相成分
で像担持体の回転速度を制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
り画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ、そ
れらの複合機などの画像形成装置における、感光体や中
間転写体などの像担持体の回転速度制御方法及び装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式により画像を形成する複写
機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画
像形成装置においては、感光体や、ドラムやベルトで構
成された中間転写体などの像担持体の回転変動が画像ジ
ッタやむらなどの原因となり、また特にカラー機の場合
は色ずれの原因となるため、変動を出来る限り少なくす
るような制御が行われている。

【０００３】こういった像担持体の回転変動成分は機械
的加工精度などで発生し、特徴として１回転を１周期と
して繰り返されることが知られている。またー方で、像
担持体の回転速度を検出した情報には誤差（外乱）が必
ず含まれており、検出した変動成分には、周期的に発生
する回転系の変動成分と、不確定な外乱成分とが混在し
ている。そのため、検出した変動成分は必ずフィルタ処
理し、必要な情報のみを抜き取る必要がある。すなわ
ち、変動成分が１回転を１周期とするならば、変動成分
のスペクトルは像担持体の１周期を基本波とし、その高
次高調波で構成されているから、この基本波と高次高調
波のみを抜き出すことにより、このスペクトル間に存在
する周波数成分の外乱やノイズなどを取り除くことがで
きる。

【０００４】そしてこういった制御は一般的には、像担
持体にロータリーエンコーダなどの回転に伴って信号を
発生する部材を取り付け、得られる信号により変動成分
を検出するようにしているが、これらロータリーエンコ
ーダから得られる信号は離散信号であり、通常こういっ
た離散信号はデジタル信号処理（ＤＳＰ）にてフィルタ
処理するのが一般的である。しかしながら一般的なデジ
タル信号処理（ＤＳＰ）の構成は、フィルタ伝達関数を
表現するフィルタ係数（インパルス応答に等しい）と、
入力信号のコンボリューション処理をするため、次数分
のデータメモリ、係数メモリ、および高速乗算と加算処
理が必要である。そのため、フィルタを構成するのにデ
ジタル信号処理（ＤＳＰ）用の専用アーキテクチャが必
要であり、エンジンコントローラなどで使用するエンジ
ンＣＰＵや、簡単なハードロジックなどでは実現が困難
である。

【０００５】そのため、例えば特開平６−１７５４２７
号公報には、画像形成装置の感光体ドラムにロータリー
エンコーダを取り付けて感光体の駆動系誤差などによる
回転変動を検出し、その変動に対応して感光体ドラムの
駆動用パルスモータのパルス数を増減して回転変動を少
なくするよう制御するにあたり、このロータリーエンコ
ーダ自体の偏心誤差などを取り除くため、ロータリーエ
ンコーダのセンサモジュールを１８０度ずらした位置に
２個設置し、それぞれのセンサからの出力パルス数を加
えて２で除することでロータリーエンコーダの偏心誤差
を相殺し、その値によって感光体ドラムの回転角速度を
算出するようにした感光体の回転角速度変動制御装置が
示されている。

【０００６】また特開平７−７２７７７号公報には、タ
ンデム型画像形成装置におけるウェブの走行に合わせて
各感光体に画像を形成するため、感光体にロータリーエ
ンコーダをとりつけ、エンコーダからの信号を元に後続
の感光体の画像形成時期を制御する遅延信号を発生させ
るようにした装置において、このロータリーエンコーダ
の誤差を吸収するため、ロータリーエンコーダ出力と電
圧制御発振回路からの出力信号との位相比較を行う位相
比較器を設け、その位相比較器の位相差出力によって前
記電圧制御発振器の発信周波数を変化させ、この電圧制
御発振器出力によって前記遅延信号による感光体の画像
形成時期を制御するようにし、正確に画像が重ね合わさ
れるようにした装置が示されている。

【０００７】また特開平７−１６９１５４号公報には、
ビデオテープレコーダーにおけるドラムの回転変動を制
御するため、ドラムの着磁数に該当するＦＧパルスを検
出する回転検出器からのＦＧパルスで回転速度エラーデ
ータを検出する回転速度エラー検出部、このエラー検出
部の出力するエラーデータで特定周波数、及び特定周波
数の数倍に該当する周波数を遮断するくし形フィルタ、
ドラムの１回転毎に発生するＰＧ信号を検出するＰＧ検
出部などを備え、くし形フィルタで外乱を除いてドラム
のモータの回転速度を制御する回路が示されている。す
なわち、ドラムの１周期を繰り返すくし型フィルタなど
を用いることで、前記したように基本波と高次高調波の
みを抜き出すことができ、外乱やノイズなどを取り除い
て必要な情報が得られることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれら特
開平６−１７５４２７号公報、特開平７−７２７７７号
公報、特開平７−１６９１５４号公報に示された制御装
置は、いずれもロータリーエンコーダ、またはそれに類
する装置を使用しており、高精度な制御をおこなうため
には高精細なロータリーエンコーダを使用せねばなら
ず、高価にならざるを得ない。また、特開平６−１７５
４２７号公報に示された装置では、ロータリーエンコー
ダの誤差を検出するためセンサモジュールを２個使用
し、特開平７−１６９１５４号公報に示された装置で
は、着磁ドラムの着磁を検出する装置などが用いられて
いてそれだけ高価になる。また、特開平７−７２７７７
号公報に示された装置は、タンデム型画像形成装置にお
ける各色の感光体への画像形成タイミングをウェブの走
行と同期するようにすることが目的であり、感光体その
ものの回転変動を補正することについては言及していな
い。

【０００９】そのため本願においては、画像形成装置に
おける感光体や中間転写体などの像担持体の回転速度
を、簡単で安価な構成で制御する方法及び装置を提供す
ることが課題である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明においては、感光体などの像担持体に、像担持体
が円周長の１／ｎ（ｎ：整数）だけ回転するに要する時
間間隔で露光してパターンを形成し、そのパターンを読
み取ってくし形フィルタで処理して像担持体の周期的な
回転変動データ、或いは回転変動データの逆位相データ
を記憶し、（その）記憶した回転変動データ、或いは逆
位相データで前記像担持体の回転速度を制御して像担持
体の回転速度を制御するようにした。

【００１１】このようにすることにより、等間隔パター
ンは像担持体上に画像形成装置の機構をそのまま利用し
て形成することができ、簡単で安価な構成で画像形成装
置の像担持体の回転変動を制御することができる。

【００１２】そして、請求項１は方法発明であって、電
子写真方式により画像を形成する画像形成装置における
感光体や中間転写体などの像担持体に所定時間間隔でパ
ターンを形成し、該パターンを読み取ってその時間間隔
から像担持体の回転変動を抽出して像担持体の回転速度
を制御するようにしたことを特徴とする。

【００１３】このように感光体や中間転写体などの像担
持体に等時間間隔でパターンを形成することにより、画
像形成装置の機構をそのまま利用した回転変動制御方法
を提供でき、安価な回転速度制御方法を提供することが
できる。

【００１４】そして、感光体などの像担持体に所定時間
間隔で形成するパターンは、請求項２に記載したように
前記像担持体にパターンを形成する時間間隔を、像担持
体が円周長の１／ｎ（ｎ：整数）だけ回転するに要する
時間間隔とし、また請求項５に記載したように、前記像
担持体上に形成したパターンの読み取り出力をくし形フ
ィルタで処理して作成した像担持体の周期的な回転変動
データ、或いは回転変動データの逆位相データを記憶
し、該記憶した回転変動データ、或いは逆位相データで
前記像担持体の回転速度を制御することで、従来のよう
にロータリーエンコーダなどの高価な部品を使用するこ
となく、またデジタル信号処理（ＤＳＰ）におけるフィ
ルタ伝達関数を表現するフィルタ係数（インパルス応答
に等しい）と、入力信号のコンボリューション処理をす
るための次数分のデータメモリ、係数メモリ、および高
速乗算と加算処理などを使用する専用アーキテクチャな
どを用いない、安価な回転速度制御方法を提供すること
ができる。すなわちくし形フィルタを用いることによ
り、遅延段数によってサンプリング周波数の整数分の１
の周波数で振幅特性が繰り返され、厳密な振幅特性を要
求しないのであれば、数段のデータ遅延と２進数の係数
乗算、加算処理でこの誤差、外乱要因を取り除くことが
でき、一般的なＣＰＵやハードロジックで十分実現可能
であり、回転速度制御装置を安価に構成することが可能
となる。

【００１５】そしてさらに本発明においては、請求項３
に記載したように、前記パターンを形成する像担持体が
感光体であり、該感光体上に形成されたパターンを中間
転写体に転写し、該転写したパターンを読み取って前記
感光体の回転変動を検出し、感光体の回転速度を制御す
るようにしたことを特徴とする。

【００１６】このようにすることで、感光体と中間転写
体の両方の回転変動が混在した変動成分を得ることがで
き、両者を一定速度で回転させることのできる制御方法
を提供できる。

【００１７】そしてさらに請求項４に記載したように、
前記中間転写体に転写したパターンを読み取った信号か
ら前記感光体及び中間転写体の回転変動を検出すること
で、前記感光体と中間転写体の各々における回転速度を
制御する制御方法を提供できる。

【００１８】そして、このような方法発明を実施するた
めの装置発明である請求項６は、電子写真方式により画
像を形成する感光体や、該画像を転写して担持する中間
転写体等の像担持体と、該像担持体の回転変動を検出し
て像担持体の回転変動データを作成する回転変動検出手
段と、該回転変動検出手段の検出した回転変動データに
よって前記像担持体の回転速度を制御する像担持体駆動
手段とを有した画像形成装置における像担持体の回転速
度制御装置において前記像担持体の回転変動検出手段
は、前記像担持体駆動手段に与える予め設定されている
像担持体の回転速度によって像担持体の周長の１／ｎ
（ｎ：整数）だけ回転する時間間隔を算出して該時間間
隔でパターンを前記感光体に形成するパターン形成手段
と、該パターン形成手段によって形成したパターンを読
み取って像担持体の周期的な回転変動成分を生成するデ
ジタル処理手段と、該デジタル処理手段出力を前記像担
持体の少なくとも１回転分記憶する記憶手段とで構成さ
れ、像担持体の周長の１／ｎ（ｎ：整数）の回転に要す
る時間間隔で像担持体にパターンを形成することで、像
担持体の周期的な回転変動を抽出して回転変動を制御す
るようにしたことを特徴とする。

【００１９】このように画像形成装置における像担持体
の回転速度制御装置を構成することにより、前記請求項
１から４において説明した効果、すなわち、画像形成装
置の機構をそのまま利用した安価な回転速度制御装置を
提供でき、感光体と中間転写体の両方に回転変動が混在
した場合でも、両者を一定速度で回転させることのでき
る制御を実施することができる。

【００２０】そしてこのように構成した回転速度制御装
置において、パターン形成手段によって形成したパター
ンを読み取って像担持体の周期的な回転変動を含んだ出
力を生成するデジタル処理手段は、請求項７に記載した
ように、くし形フィルタであることが好ましい。すなわ
ちくし形フィルタを用いることにより、遅延段数によっ
てサンプリング周波数の整数分の１の周波数で振幅特性
が繰り返され、厳密な振幅特性を要求しないのであれ
ば、数段のデータ遅延と２進数の係数乗算、加算処理で
この誤差、外乱要因を取り除くことができ、一般的なＣ
ＰＵやハードロジックで十分実現可能であり、回転速度
制御装置を安価に構成することが可能となる。

【００２１】そして前記パターン読み取り手段は、請求
項８から１０に記載したように、前記像担持体に対面配
置し、現像されたトナー像、または転写されたトナー像
を読み取る光学センサ、前記像担持体に対面配置し、感
光体などの像担持体上に形成された潜像の電位を検出す
る表面電位センサ、前記像担持体に対面配置して像担持
体上に形成されたトナー像の濃度を検出する濃度センサ
などであることが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例に過ぎない。

【００２３】図１は本発明の実施の形態を示した装置の
概略ブロック図、図２は像担持体上に形成するパターン
の時間間隔とその形成されたパターンを検出した信号の
関係を示したタイムチャート、図３は本発明の回転速度
制御方法のフロー図、図４は像担持体の回転変動成分の
時間変化を示したグラフ、図５は図４に示した回転変動
成分の時間変化のスペクトル（周波数分析）、図６は本
発明で用いるくし形フィルタの周波数応答を示したグラ
フ、図７は本発明の回転速度制御装置をタンデム型画像
形成装置に応用したときの説明図である。

【００２４】図１において、１は画像形成装置における
感光体などの像担持体、２は感光体１などの像担持体上
に形成された潜像の現像器、３は感光体１などの像担持
体上に形成されたパターンを読み取るセンサで、これ
は、光学センサや感光体上に形成されたパターンの潜像
を検出する表面電位センサ、及び現像後に形成されたト
ナー像の濃度を検出する濃度センサなどを用いることが
できる。５は感光体１などの像担持体上に形成されたパ
ターンを転写する記録媒体、６はセンサ３の検出した信
号を増幅成形して量子化し、周期的な変動成分Ｔｐ＋δ
Ｔｐ（ｉＴｐ）と非周期的な誤差成分β（ｉＴｐ）を含
んだ信号を生成する同期カウンタなどで構成した量子化
器、７は回転変動を抽出するためのデジタル処理手段と
してのくし形フィルタで、ｎ個の遅延器Ｚ^−ｎ１０１と
加算器１０２、乗算器１０３で構成され、前記誤差成分
β（ｉＴｐ）を除いた感光体１の変動成分データδｗ
（ｉ）を抽出する。

【００２５】８はこのくし形フィルタ７が抽出した回転
変動成分データδｗ（ｉ）を像担持体の１回転分毎に積
算して平均化する平均化回路、９はこのＴｐ＋δＴｐ
（ｉＴｐ）毎の回転変動成分データδｗ（ｉ）の平均化
結果をＴｐ＋δＴｐ（ｉＴｐ）毎に像担持体の１回転分
記憶する記憶装置、１０はこの平均化回路８における像
担持体の１回転分毎のの平均化、及び記憶装置９におけ
るＴｐ＋δＴｐ（ｉＴｐ）毎の記憶の同期を管理する同
期管理回路、１１は記憶装置９に記憶された回転変動成
分データδｗ（ｉ）の平均化結果を位相反転する位相反
転回路、１２はこの位相反転回路１１からの信号で感光
体１等の像担持体を駆動するモータの回転速度を制御す
る像担持体駆動手段としてのモータ駆動回路である。

【００２６】１３は画像形成装置において形成された画
像信号を露光制御回路１５に送ったり、モータ駆動回路
１２に感光体１等の像担持体の回転速度を指示したりす
る制御回路、１４は、制御回路１３がモータ駆動回路１
２に指示した感光体１等の像担持体の回転速度を元に、
この像担持体が１／ｎ（ｎ：正数）だけ回転するに要す
る時間間隔で形成するパターンの信号を生成するパター
ン生成回路、１５は画像形成装置の制御回路１３やパタ
ーン生成回路１４からの信号を受けて露光器１６に信号
を送り、画像を形成したり、像担持体が１／ｎ（ｎ：正
数）だけ回転するに要する時間間隔のパターンを露光さ
せるための露光制御回路、１６は露光器である。

【００２７】図２のタイムチャートにおいて（Ａ）は感
光体１などの像担持体の周期Ｔｄ（１回転）を示し、
（Ｂ）はこの像担持体が１／ｎ（ｎ：正数）だけ回転す
るに要する時間間隔で露光するパターンの間隔Ｔｐを示
したもの、（Ｃ）はこの像担持体上に時間間隔Ｔｐで露
光したパターンを現像して読み取った信号で、毎回転毎
にほぼ同じように生じるδＴｐ（ｉＴｐ）だけの回転変
動と、そのつど生じる誤差、外乱要因からなる誤差成分
β（ｉＴｐ）が加算されたものである。

【００２８】最初に本発明の原理について説明すると、
図４は図１に１で示した感光体などの像担持体における
回転変動成分の時間変化を示したもので、一般に像担持
体の回転変動成分δｗ（ｔ）は、周期Ｔｄで繰り返す周
期関数として表され、像担持体の直径をｄ、基本角速度
をｗとすると、周期Ｔｄは Ｔｄ＝πｄ／ｗ …… （１） となる。そしてこのＴｄで繰り返す変動成分のスペクト
ル（周波数分析）は、 ｆｄ＝１／Ｔｄ …… （２） とすると、図５のようになる。ここで ｍｆｄ＝ｍ×（１／Ｔｄ）（ｍ＝１、２、３、……） …… （３） であり、ｍｆｄ以外の成分は誤差、外乱要因であるから
取り除かなければならない。

【００２９】そのため本発明においては、この誤差、外
乱要因を取り除くためにくし形フィルタ７を用いた。す
なわちくし形フィルタは、遅延段数によってサンプリン
グ周波数の整数分の１の周波数で振幅特性が繰り返さ
れ、厳密な振幅特性を要求しないのであれば、数段のデ
ータ遅延と２進数の係数乗算、加算処理でこの誤差、外
乱要因を取り除くことができ、一般的なＣＰＵやハード
ロジックで十分実現可能である。

【００３０】今、画像形成装置における感光体１等の像
担持体上に、図２（Ｂ）に示したように時間間隔Ｔｐの
パターンを形成し、そのパターンをセンサ３で読み取る
と、誤差成分β（ｉＴｐ）を含んだ変動成分δｗ（ｔ）
は、δＴｐの時間間隔の変動として検出できる。この場
合、この図２（Ｃ）のδＴｐ（ｉＴｐ）（ｉ＝…−２、
−１、０、１、２…）は、Ｔｐ周期でサンプリングした
離散信号であり、サンプリング周波数ｆｓは、 ｆｓ＝１／Ｔｐ …… （４） である。そして、図１における７で示したくし形フィル
タは、サンプリング周波数ｆｓでもっとも簡単に構成で
きるフィルタの１例であり、この場合ｎ段の遅延器Ｚ
^−ｎ１０１と、加算器１０２、及び係数乗算器１０３の
みで構成できる。

【００３１】このくし形フィルタ７のシステム関数は、 Ｈ（ｚ）＝（１＋Ｚ^−ｎ）／２（ｎ＝１、２、…）…… （５） であり、また振幅特性は、 ｜Ｈ（ｅ^ｊΩ）｜＝（１＋ｅ^―ｊΩ）／２ ＝｜ｃｏｓ（ｎ／２・Ω）｜ …… （６） となる。ただし、ｆ＝Ω／（２π）・ｆｓである。そし
て振幅特性が最大となるのは、 ｃｏｓ^−１（１，−１）＝ｎ／２・Ω ｎ／２・Ω＝πｋ （ｋ＝０、１、…） Ω＝２πｋ／ｎ であり、式（６）を用いて、 ｆ＝ｋ／ｎ・ｆｓ となる。このときのこのくし形フィルタ７の周波数応答
は図６のようになり、この図から最大振幅はｆ＝ｋ／ｎ
・ｆｓで繰り返す特性をもつことが解る。

【００３２】このくし形フィルタ７を用いて、像担持体
の変動成分を抽出するには、図５と図６から、像担持体
の変動成分ｍ・ｆｄとフィルタの最大振幅ｋ／ｎ・ｆｓ
が一致すればよいから、次の（７）式が成り立つ。 ｍ・ｆｄ＝ｋ／ｎ・ｆｓ …… （７） また、ｍ＝１の基本波ｆｄは、ｋ＝１すなわち１／ｎ・
ｆｓに等しいから、 ｋ＝ｍ …… （８） であり、そのため（２）、（４）、（８）式より（７）
式は、 ｍ・ｆｄ＝ｋ／ｎ・ｆｓ ｋ＝ｍ ｆｓ＝１／Ｔｐ ｆｄ＝１／Ｔｄ から、 Ｔｐ＝１／ｎ・Ｔｄ（ｎ＝１、２、…） …… （９） を満たす事が条件となる。ところで（１）式より、 Ｔｐ＝１／ｎπｄ／ｗ であり、πｄは像担持体の円周長、πｄ／ｗは像担持体
の１周期であるから、（９）式を満たすには、像担持体
の円周長と周速から計算し、パターンの間隔Ｔｐを円周
長の１／ｎ（ｎ＝１、２、３、…整数）とすればよいこ
とがわかる。

【００３３】そのため本発明においては、画像形成装置
における感光体１等の像担持体上に、像担持体が円周長
の１／ｎ（ｎ：整数）だけ回転するに要する時間間隔で
パターンを潜像し、現像して、感光体に向けて配置した
センサ３等でその時間間隔を測定し、くし形フィルタ７
で処理することで、時間変動を回転変動成分として検出
するようにした。すなわちこのようにすると、サンプリ
ング周波数は感光体等の像担持体へのパターンの書き込
み周期（の逆数）となり、このようなシステムを用いれ
ば、ロータリーエンコーダ等が不要で、画像形成装置の
構成要素とセンサのみで変動成分が検出可能であり、こ
の変動成分からその逆位相成分を算出してモータ駆動回
路１２を制御すれば、機械精度も含めた状態での定速回
転が得られ、簡単で安価な構成で画像形成装置の像担持
体の回転変動を制御することができると共に、画像むら
等のない良好な画像が得られる。

【００３４】以下本発明を、図１に示したブロック図と
図３に示したフロー図を用いて詳細に説明する。パター
ン生成回路１４は、まず図３のステップＳ１で、制御回
路１３がモータ駆動回路１２に指示した感光体１等の像
担持体の回転速度からこの像担持体が１／ｎ（ｎ：整
数）だけ回転するに要する時間を算出し、この時間間隔
で所定のパターン（パターン形状は任意でよい）を露光
するよう露光制御回路１５に指示し、露光制御回路１５
は露光器１６に信号を送ってステップＳ２で感光体１に
潜像を形成する。そしてその潜像を現像器２で現像する
とステップＳ３でセンサ３がこれを検出し、その信号は
量子化器６で増幅、成形されて量子化され、周期的な変
動成分Ｔｐ＋δＴｐ（ｉＴｐ）と非周期的な誤差成分β
（ｉＴｐ）を含んだ信号が生成されてくし形フィルタ７
に送られる。そして図３におけるステップＳ４におい
て、このくし形フィルタ７で、前記したように感光体１
などの像担持体の回転誤差、外乱要因β（ｉＴｐ）を取
り除いた回転変動成分データδｗ（ｉ）を抽出し、その
信号を平均化回路８に送って同期管理回路１０の指示で
Ｔｐ＋δＴｐ（ｉＴｐ）毎（ｉ＝１、２、３、……）の
データを、像担持体の１回転分毎に積算して平均化し、
さらにこの平均化結果を同期管理回路１０の指示で記憶
装置９にＴｐ＋δＴｐ（ｉＴｐ）毎に感光体１などの像
担持体の１回転分記憶する。

【００３５】こうして感光体１などの像担持体における
１回転分のＴｐ＋δＴｐ（ｉＴｐ）毎の回転変動成分デ
ータδｗ（ｉ）が記憶装置９に記憶されると、その記憶
結果は感光体１などの像担持体における次の１回転のＴ
ｐ＋δＴｐ（ｉＴｐ）毎に同期管理回路１０の指示でこ
の記憶装置９から読み出され、ステップＳ５で、位相反
転回路１１によってこの平均化された回転変動成分デー
タδｗ（ｉ）の位相が反転され、ステップＳ６でその信
号がモータ駆動回路１５に送られ、感光体１等の像担持
体における回転速度の変動が打ち消される。

【００３６】このように画像形成装置における像担持体
の回転速度制御装置を構成することにより、前記したよ
うに画像形成装置の機構をそのまま利用した簡単で安価
な構成の像担持体の回転変動制御装置を提供でき、従来
のようにロータリーエンコーダなどの高価な部品を使用
することなく、また一般的なデジタル信号処理（ＤＳ
Ｐ）におけるフィルタ伝達関数を表現するフィルタ係数
（インパルス応答に等しい）と、入力信号のコンボリュ
ーション処理をするための次数分のデータメモリ、係数
メモリ、および高速乗算と加算処理などを使用する専用
アーキテクチャなどが不要となる。

【００３７】なお以上の説明では、像担持体の１回転毎
にＴｐ＋δＴｐ（ｉＴｐ）毎の回転変動成分データδｗ
（ｉ）を平均化回路８で積算演算して記憶回路９に記憶
したが、この平均化回路８を省いてデータを積算せずに
記憶するようにしてもよい。また、この変動成分を毎回
平均化回路８で演算、記憶するのではなく、例えば画像
形成の行われていない時に変動成分を演算、記憶し、画
像形成中はこの記憶した値で像担持体を駆動するように
しても良い。さらに、変動成分を記憶装置９に記憶した
後位相反転回路１１で位相反転するよう説明したが、こ
れも位相反転した後で記憶するようにしても良い。

【００３８】以上の説明では、同期管理回路１０はＴｐ
＋δＴｐ（ｉＴｐ）毎つまり変動成分を含んだ状態で各
回路の同期を制御しているが、量子化器６やフィルタ７
で変動成分を抽出した後は、Ｔｐ毎で同期管理するよう
にしても良い。

【００３９】また以上の説明では、感光体１などの像担
持体の回転速度を制御回路１３が指示した回転速度によ
って取得するよう説明したが、センサ３で検出した変動
成分を含んだデータから、ローパスフィルタ、或いはＰ
ＬＬ（フェーズ・ロック・ループ）等で超低域成分のみ
を取り出し、これを用いて像担持体の１／ｎとなる時間
間隔を算出し、基準信号としてパターンの時間間隔を発
生するようにしても良い。

【００４０】さらに以上の説明では、感光体１のみを用
いる画像形成装置の場合を例にとって説明してきたが、
カラー画像形成装置においては、一般的に複数色の画像
を重ね合わせるため、中間転写ドラムや中間転写ベルト
などの像担持体が使われており、これらの回転変動も色
ずれの原因となるため変動を出来る限り少なくするよう
制御する必要があり、こういった場合にも本発明は応用
できる。

【００４１】図７は、一例としてタンデム型カラー画像
形成装置における構成を示したもので、この例では、イ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの複数の色に
対応したプロセスユニット７０が転写ベルト７１に沿っ
て配置され、各プロセスユニット７０で形成された各色
の画像が転写ベルト７１に順次転写された後記録媒体７
２に転写され、定着装置７３で定着されて排出されるよ
うになっている。各プロセスユニット７０は、感光体な
どの像担持体７４と、露光器７５、現像器７６を持ち、
最初のプロセスユニットで形成されて転写ベルト７１に
転写された画像と、それに続くプロセスユニットで形成
された画像が常時ピッタリ一致するよう制御する必要が
ある。そのためには、転写ベルト７１を一定速度で移動
させると共に、感光体７４を一定の角速度で回転させる
必要がある。

【００４２】そのため、こういった中間転写ベルト７１
や中間転写ドラムを用いた画像形成装置においても、前
記図１におけるパターンを検出するセンサ３を、これら
中間転写ベルト７１や中間転写ドラムに向けて７７のよ
うに配置し、感光体７４が円周長の１／ｎ（ｎ：整数）
だけ回転するに要する時間間隔でパターンを形成すると
共に、現像したパターンをこれら中間転写ベルト７１や
中間転写ドラムに転写した後検出することで、感光体７
４と中間転写ドラムやベルト７１などの回転変動の混在
した変動成分が得られることになる。そのため、この変
動成分を前記図１に示したくし形フィルタ７で処理する
ことにより、図１の場合と同様感光体７４と中間転写ド
ラムやベルト７１などの回転変動を制御する信号が得ら
れ、感光体７４と中間転写ドラムやベルト７１などを一
定速度で回転させることができる。

【００４３】なおこの場合、くし形フィルタの最大振幅
（振幅特性のピーク）の繰り返し周期を感光体７４など
の像担持体にあわせれば、感光体７４のみの変動成分が
得られ、くし形フィルタの最大減衰（ディップ）の繰り
返し周期を感光体７４の周期にあわせれば、感光体７４
の変動成分は取り除かれ、その他の成分、すなわち中間
転写ドラムやベルト７１の成分が得られる。つまり、く
し形フィルタを２種類（ピーク型とディップ型）用意し
てやれば、同じセンサの出力から、感光体７４と中間転
写ドラムやベルト７１の両方の変動成分が得られる。ま
たこの場合、感光体７４に形成するパターンの時間間隔
を、これら中間転写ドラムやベルト７１などの周長の１
／ｎとし、くし形フィルタ７の設定をこれら中間転写ド
ラムやベルト７１の周期にあわせれば、これら中間転写
ドラムやベルト７１の変動成分を得る事ができる。

【００４４】また以上の説明では、像担持体の周期的な
回転変動を含んだ出力を生成するデジタル処理手段とし
てくし形フィルタを用いた場合を例に説明したが、この
デジタル処理手段としては、例えば感光体１などの像担
持体上に形成するパターンの数だけのメモリを用意し、
このメモリにセンサ３が検出した像担持体上のパターン
の時間間隔を繰り返し加算して平均化処理し、その値と
パターン感光体１上に形成する時間間隔とを比較して変
動成分を抽出して制御するようにしたり、画像形成装置
のスタート時や非画像形成期間に感光体などの像担持体
をアイドリング回転させ、そのときに得られた変動成分
を前記メモリに記憶して制御するようにすることもでき
る。

【００４５】

【発明の効果】以上、種々述べてきたように本発明によ
れば、画像形成装置の機構をそのまま利用し、像担持体
が円周長の１／ｎ（ｎ：整数）だけ回転するに要する時
間間隔でパターンを感光体などの像担持体に形成するこ
とで、遅延段数によってサンプリング周波数の整数分の
１の周波数で振幅特性が繰り返されるくし形フィルタを
用いて像担持体の誤差、外乱要因を取り除くことができ
る。従って、従来のようにロータリーエンコーダなどの
高価な部品を使用することなく、またデジタル信号処理
（ＤＳＰ）におけるフィルタ伝達関数を表現するフィル
タ係数（インパルス応答に等しい）と、入力信号のコン
ボリューション処理をするための次数分のデータメモ
リ、係数メモリ、および高速乗算と加算処理などを使用
する専用アーキテクチャなどを用いることなく、一般的
なＣＰＵやハードロジックを用いて像担持体の回転速度
制御方法及び装置を構成することができ、回転速度制御
方法及び装置を安価に提供することができると共に、感
光体や、ドラムやベルトで構成された中間転写体などの
像担持体の回転変動に起因する画像ジッタやむらなど
や、カラー機の場合の色ずれ等を防止し、良好な画像が
得られる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】

【図１】 本発明になる画像形成装置における像担持体
の回転速度制御装置の一実施例ブロック図である。

【図２】 像担持体上に形成するパターンの時間間隔と
その形成されたパターンを検出した信号の関係を示した
タイムチャートである。

【図３】 本発明になる画像形成装置における像担持体
の回転速度制御方法のフロー図である。

【図４】 像担持体の回転変動成分の時間変化を示した
グラフである。

【図５】 回転変動成分の時間変化のスペクトル（周波
数分析）を示したグラフである。

【図６】 本発明で用いるくし形フィルタの周波数応答
を示したグラフである。

【図７】 本発明の回転速度制御装置をタンデム型画像
形成装置に応用したときの説明図である。

【符号の説明】

１ 感光体などの像担持体 ２ 現像器 ３ パターンを読み取るセンサ ５ 記録媒体 ６ 量子化器 ７ くし形フィルタ ８ 平均化回路 ９ 記憶装置 １０ 同期管理回路 １１ 位相反転回路 １２ モータ駆動回路 １３ 制御回路 １４ パターン生成回路 １５ 露光制御回路 １６ 露光器 １０１ 遅延器 １０２ 加算器 １０３ 乗算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA02 DA10 DA17 DA38 DE02 DE05 DE07 DE09 EA02 EB04 EC03 EC06 EC09 EC20 ED02 ED24 EE01 EE03 EE04 EE07 EE08

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真方式により画像を形成する画像
   形成装置における感光体や中間転写体などの像担持体に
   所定時間間隔でパターンを形成し、該パターンを読み取
   ってその時間間隔から像担持体の回転変動を抽出して像
   担持体の回転速度を制御するようにしたことを特徴とす
   る画像形成装置における像担持体の回転速度制御方法。
2. 【請求項２】 前記像担持体にパターンを形成する時間
   間隔を、像担持体が円周長の１／ｎ（ｎ：整数）だけ回
   転するに要する時間間隔としたことを特徴とする請求項
   １に記載した画像形成装置における像担持体の回転速度
   制御方法。
3. 【請求項３】 前記パターンを形成する像担持体が感光
   体であり、該感光体上に形成されたパターンを中間転写
   体に転写し、該転写したパターンを読み取って前記感光
   体の回転変動を検出し、感光体の回転速度を制御するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１、または２に記載し
   た画像形成装置における像担持体の回転速度制御方法。
4. 【請求項４】 前記中間転写体に転写したパターンを読
   み取った信号から前記感光体及び中間転写体の回転変動
   を検出し、前記感光体と中間転写体の各々における回転
   速度を制御するようにしたことを特徴とする請求項３に
   記載した画像形成装置における像担持体の回転速度制御
   方法。
5. 【請求項５】 前記像担持体上に形成したパターンの読
   み取り出力をくし形フィルタで処理して作成した像担持
   体の周期的な回転変動データ、或いは回転変動データの
   逆位相データを記憶し、該記憶した回転変動データ、或
   いは逆位相データで前記像担持体の回転速度を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した
   画像形成装置における像担持体の回転速度制御方法。
6. 【請求項６】 電子写真方式により画像を形成する感光
   体や、該画像を転写して担持する中間転写体等の像担持
   体と、該像担持体の回転変動を検出して像担持体の回転
   変動データを作成する回転変動検出手段と、該回転変動
   検出手段の検出した回転変動データによって前記像担持
   体の回転速度を制御する像担持体駆動手段とを有した画
   像形成装置における像担持体の回転速度制御装置におい
   て、 前記像担持体の回転変動検出手段は、前記像担持体駆動
   手段に与える予め設定されている像担持体の回転速度に
   よって像担持体の周長の１／ｎ（ｎ：整数）だけ回転す
   る時間間隔を算出して該時間間隔でパターンを前記感光
   体に形成するパターン形成手段と、該パターン形成手段
   によって形成したパターンを読み取って像担持体の周期
   的な回転変動成分を生成するデジタル処理手段と、該デ
   ジタル処理手段出力を前記像担持体の少なくとも１回転
   分記憶する記憶手段とで構成され、 像担持体の周長の１／ｎ（ｎ：整数）の回転に要する時
   間間隔で像担持体にパターンを形成することで、像担持
   体の周期的な回転変動を抽出して回転変動を制御するよ
   うにしたことを特徴とする画像形成装置における像担持
   体の回転速度制御装置。
7. 【請求項７】 前記像担持体の周期的な回転変動を含ん
   だ出力を生成するデジタル処理手段は、くし形フィルタ
   であることを特徴とする請求項６に記載した画像形成装
   置における像担持体の回転速度制御装置。
8. 【請求項８】 前記パターン読み取り手段は、前記像担
   持体に対面配置し、現像されたトナー像、または転写さ
   れたトナー像を読み取る光学センサであることを特徴と
   する請求項６に記載した画像形成装置における像担持体
   の回転速度制御装置。
9. 【請求項９】 前記パターン読み取り手段は、前記像担
   持体に対面配置した表面電位センサであり、感光体など
   の像担持体上に形成された潜像の電位を検出することを
   特徴とする請求項６に記載した画像形成装置における像
   担持体の回転速度制御装置。
10. 【請求項１０】 前記パターン読み取り手段は、前記像
    担持体に対面配置して像担持体上に形成されたトナー像
    の濃度を検出する濃度センサであることを特徴とする請
    求項６に記載した画像形成装置における像担持体の回転
    速度制御装置。