JP2004219363A

JP2004219363A - Apparatus for detecting number of rotations

Info

Publication number: JP2004219363A
Application number: JP2003009298A
Authority: JP
Inventors: Hifumi Yokoe; 一二三横江
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for detecting the number of rotations which detects a rotational speed and the number of rotations easily and with high precision. <P>SOLUTION: When a motor 12 is rotated, a detection signal according to a rotational angle is outputted from an encoder 14 which is connected thereto. The detection signal is detected by a detection sensor for the number of rotations 16. The pulse period thereof is determined by a pulse period calculation unit 32. The period for each pulse is determined by a duty ratio calculation unit 36. A reference position detection sensor 18 detects a rotational reference position from a duty ratio value of the detection signal from the encoder 14 and stores the duty ratio value of each pulse in a memory 34 with setting the reference position as a reference. An eccentric direction/eccentric amount detection unit 28 determines eccentric direction and an eccentric amount from a maximum value and an average value of a duty value and feeds them back to a pulse period correction unit 30 so that a pulse period is corrected to stably rotate the motor 12. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転数検出装置に係り、特に、画像処理装置の感光ドラムなどの回転駆動部の回転数を検出する回転数検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー複写機やカラープリンタ等の画像形成装置では、カラープリントなどを鮮明かつ迅速に得ることを可能とするために、高速化及び高画質化が図られている。例えば４色（黒、黄、青、赤）の感光ドラムを備え、各感光ドラムを回転させつつ単色の画像を形成して各単色画像を合成（転写）することで、多色画像が形成されたカラープリントを得る画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置では、４色の各感光ドラムを回転するために、ギアやベルトなどで１つのモータに４つの感光ドラムを連結し、同時回転可能にしていた。ところが、ベルトのたわみやギアのバックラッシ及び機差などで、４色の各感光ドラムの回転を高精度にすることは困難であった。例えば、４色の各感光ドラムの回転精度は、回転むらとして捉えると、０．１％以下の精度が要求されることが多く、この精度で４色の各感光ドラムを回転させるためには、複雑な機構や制御技術が必要であった。
【０００４】
そこで、４色の各感光ドラムを独立して回転させて各感光ドラムを０．１％以下の精度となるように回転駆動制御していた。この回転駆動制御では、モータ自身の回転を正確に検出する必要がある。この検出にはロータリーエンコーダで代表される回転センサが知られており、スリットが同心円上に設けられた回転円盤とフォトインタラプタから構成されている。この回転センサは、回転円盤がモータの回転軸に取り付けられ、モータケースなど非回転部分にフォトインタラプタが取り付けられることで、モータの回転に応じてスリットがフォトインタラプタを横切り、パルス信号を出力する。
【０００５】
しかしながら、回転円盤とモータ回転軸との取り付けが同軸上でなく偏芯している場合、回転円盤上におけるフォトインタラプタの検出位置が中心から偏芯した位置を中心とした円になるので、その検出位置はスリットの半径方向で異なる位置となる。従って、回転円盤の１回転の周期では留守信号のパルス幅が変動することになる。この変動したパルス信号によりモータを回転制御しようとすると、モータに回転むらが生じることになる。
【０００６】
この問題を解決するために、複数のセンサを配置することで回転むらを相殺する回転制御装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この技術では、回転円盤上の対向する位置の各々にセンサを配置し、各々のセンサから出力される位相がずれた信号を用いて、偏芯した回転円盤による回転むらを相殺している。
【０００７】
また、回転むらを排除するために、回転むら専用のセンサを配置する技術も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この技術では、回転体の偏芯量を回転体の回転位置に対応して検出し、その偏芯量及び回転位置から回転速度を一定となるべく調整している。さらに、回転角度を検出してその偏芯成分の補正値でモータ回転数を制御する制御装置が知られている（例えば、特許文献３を参照）。この技術では、回転角度の検出値の偏芯成分の補正値を予め記憶しておき、回転角度に対応する補正値でモータ回転数を制御している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２１５５９３号公報（第１０−１１頁、図１３）
【特許文献２】
特開平１１−１６４５７８号公報（第４−５頁、図２）
【特許文献３】
特開平１０−３３７０７１号公報（第３−４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転を正確に回転するためには、回転センサの回転円板について基準位置を検出する必要があり、そのためにフォトインタラプタを追加すると、配線数の増加や製造工程の複雑化になると共に、信号入力数の増加によってコスト高になる。
【００１０】
本発明は、上記事実を考慮して、単純な構成で容易かつ高精度に回転速度や回転数を検出することができる回転数検出装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の回転数検出装置は、予め定めた中心位置から半径方向の所定範囲内に放射状に設けられたスリットが略等間隔に複数配置されかつ前記複数のスリットのうち何れか１つのスリットの大きさを他のスリットと変化させて設けられた回転体と、前記回転体と相対的に移動可能に設けられかつ前記スリットへ光を照射して前記スリットを介した前記照射光の光量変動を検出してスリット信号として出力する検出手段と、を有する回転センサと、前記回転センサから出力されるスリット信号から前記他のスリットと大きさが変化したスリットを検出し、該スリットを基準位置を表す基準スリットとして定め、前記基準スリットの基準信号を出力する基準位置検出手段と、前記回転センサから出力されるスリット信号を検出信号として出力すると共に、前記基準信号による基準スリットに対応するスリット信号を他のスリットによるスリット信号に置き換えた検出信号を出力する回転数検出手段と、前記検出信号及び前記基準信号に基づいて回転数を出力する回転数出力手段と、を備えている。
【００１２】
回転センサは、回転体と検出手段とが相対的に回転されることにより、スリット信号を出力する。すなわち、回転センサの回転体は、中心位置から半径方向の所定範囲内に放射状に複数配置されたスリットを有しており、そのスリットのうち何れか１つのスリットは、他のスリットと大きさに差異が設けられている。この回転体と相対的に移動可能に設けられた検出手段は、スリットへの照射光の光量変動を検出して検出して、スリットのセンサ信号を出力する。
【００１３】
基準位置検出手段は、スリット信号から大きさが変化したスリットを検出して、そのスリットを、基準位置を表す基準スリットとして定める。そして基準位置検出手段は、検出したスリットを基準スリットとして、基準信号を出力する。これにより、１スリットの大きさを変化させるのみで、基準スリットに対応させることができ、基準スリットを設けて、専用のセンサを回転センサに設ける必要はない。
【００１４】
回転数検出手段は、回転センサから出力されるスリット信号を検出信号として出力する。この回転数検出手段では、基準信号による基準スリットに対応するスリット信号を他のスリットによるスリット信号に置き換えた検出信号を出力する。これによって、検出信号は、回転体上に設けられたスリットの各々に対応する信号を出力することができる。回転数出力手段は、検出信号及び基準信号に基づいて回転数を出力する。すなわち、検出信号は、基準位置からのスリットを把握することが回転角度を把握することに対応し、単位時間に対応するスリット数を把握することにより、回転数を検出することができる。
【００１５】
従って、回転センサの回転体に、基準位置専用のスリットを通常のスリット以外に設ける必要はなく、また専用の検出器を回転センサ内に設ける必要はない。これにより、専用のセンサを不要とした単純な構成で容易かつ高精度に回転速度や回転数を検出することができる。
【００１６】
前記基準位置検出手段は、前記スリット信号のデューティが前記他のスリットが許容される予め定めたデューティの許容値外のときに前記基準スリットとして検出することを特徴とする。
【００１７】
スリットの大きさは、安定的に検出を可能とするために、略同一形状であることが好ましい。そこで、１スリットの大きさについて、スリット信号のデューティが大きくなったり小さくなったりの何れかの状態にする形状に構成することで、他のスリットが許容される予め定めたデューティの許容値外のときに基準スリットとして容易に検出することことができる。
【００１８】
前記回転数検出手段は、前記基準スリットの直前及び直後のスリットの少なくとも一方の大きさから検出信号を生成することを特徴とする。
【００１９】
基準スリットに対応するスリットは、その大きさが変化されており、他のスリットのスリット信号と、異なる信号になる。そこで、基準スリットの直前及び直後のスリットの少なくとも一方の大きさから検出信号を生成することで、大きさが変化されたスリットであっても、そのスリット信号について他のスリットと同様の検出信号として出力できる。
【００２０】
回転数出力手段は、前記基準信号及び前記検出信号から前記スリットの各々に対応する検出信号のデューティを求めるデューティ演算手段と、前記回転センサの回転体が１回転したときの前記デューティの最大値及び最小値に基づいて前記中心位置から前記回転体の回転軸までの偏芯量及び偏芯方向を求める偏芯演算手段と、前記スリットの各々に対応する検出信号を偏芯量及び偏芯方向が相殺されるように補正する補正手段と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
デューティ演算手段は、基準信号による基準スリットを基準とした位置に対応するスリットの各々に対応する検出信号のデューティを求める。このデューティは、回転体の回転中心と前記中心位置とが離間（偏芯）した場合に変動する。すなわち、スリットは放射状に形成されているので、偏芯されたときの回転角度に応じてデューティが変動し、回転中心と中心位置を結ぶ直線上に位置するスリットで、デューティが最大または最小になる。また、基準スリットと最大または最小のデューティであるスリットとの位置関係から偏芯方向を特定できる。
【００２２】
そこで、偏芯演算手段は、回転センサの回転体が１回転したときのデューティの最大値及び最小値から中心位置から回転体の回転軸までの偏芯量及び偏芯方向を求める。求めた偏芯量及び偏芯方向が相殺されるように、補正手段は、スリットの各々に対応する検出信号を補正する。この補正では、偏芯量及び偏芯方向により変動するデューティを、回転体の回転中心と前記中心位置とが一致したときに得られるべきデューティに補正する。すなわち、偏芯量及び偏芯方向が定まれば、そのスリットに対応する検出信号の本来の検出信号を得ることができるので、この検出信号のデューティに変更する。
【００２３】
従って、回転センサが、回転体の回転中心とスリットの中心位置とが離間して偏芯した場合であっても、正規の位置すなわち回転体の回転中心とスリットの中心位置とが一致したときに出力されるべき検出信号を得ることができる。
【００２４】
前記偏芯演算手段は、前記回転センサの回転体が１回転したときの前記デューティの変動量から偏芯量を求める偏芯量演算手段と、前記最大値または最小値に対応するスリットの位置から偏芯方向を求める偏芯方向演算手段とから構成したことを特徴とする。
【００２５】
偏芯量は、回転センサの回転体が１回転したときデューティの変動量に対応する。この偏芯量に対応する変動量は、デューティの最大値と最小値の差分値の半値、デューティの平均値から最大値または最小値までの差分値が対応される。すなわち、デューティの最大値と最小値の中間、または平均が中心に対応する。これらの値を偏芯量演算手段で求め、最大値または最小値に対応するスリットの位置から偏芯方向として偏芯方向演算手段で求めれば、偏芯量及び偏芯方向を容易に求めることができる。
【００２６】
前記偏芯演算手段は、前記回転センサの回転体が１回転したときの前記デューティの各演算値から１回転のデューティ変動周期を求めて該デューティ変動周期の最大値を前記デューティの最大値とすることを特徴とする。
【００２７】
回転センサは、回転体の１回転毎にほぼ同一の検出信号を出力する。そこで、前記回転センサの回転体が１回転したときの前記デューティの各演算値から１回転のデューティ変動周期を求めて、デューティ変動周期の最大値をデューティの最大値とする。このデューティ変動周期を求めるのには、デューティの各演算値と、相関関係が高い正弦波の周期を求め、求めた周期の正弦波の最大値を、デューティの最大値とすることができる。これによって、高精度の偏芯量及び偏芯方向を容易に求めることができる。
【００２８】
前記スリットの各々は、前記中心位置を通過する直線上に縁部が形成された扇型形状から前記縁部を半径方向の中心位置側が接近するように傾けた扇型形状に形成したことを特徴とする。
【００２９】
スリットは、中心位置を通過する直線上に縁部が形成された扇型形状に形成されることで、中心位置を回転軸として回転体が回転されたとき、照射光の位置が中心位置からの距離に影響されることがない安定的なデューティの検出信号が得られる。ところが、偏芯した場合には、その偏芯量に対するデューティの変動量が小さい。そこで、スリットの各々を、中心位置を通過する直線上に縁部が形成された扇型形状から縁部を半径方向の中心位置側が接近するように傾けた扇型形状に形成することで、偏芯量に対するデューティの変動量が顕著に現れることとなり、高精度で偏芯量を求めることができる。
【００３０】
前記スリットは、光の透過量が異なる第１透過部位と第２透過部位が隣接して繰り返し配置された明暗パターンであることを特徴とする。
【００３１】
スリットは、光量変動が得られるものであればよく、開口に限定されない。すなわち、ガラス材などの透明媒体に所定透過光量のスリット領域を設けた明暗パターンを用いてもよい。また、光学板などの所定の透過光量の媒体にその所定光量と異なる透過光量のスリット領域を設けた明暗パターンを用いてもよい。さらに、透明媒体や所定透過光量の媒体に、これらと異なる第１透過光量の第１透過部位と第２透過光量の第２透過部位が隣接して繰り返し配置された明暗パターンを用いてもよい。
【００３２】
前記明暗パターンは、光の反射量が異なる第１反射部位と第２反射部位が隣接して繰り返し配置されたことを特徴とする。
【００３３】
また、スリットは、光を透過するものに限定されない。すなわち、ガラス材などの透明媒体に所定反射光量のスリット領域を設けた明暗パターンを用いてもよい。また、光学板などの所定の反射光量の媒体にその反射光量と異なる反射光量のスリット領域を設けた明暗パターンを用いてもよい。さらに、透明媒体や所定反射光量の媒体に、これらと異なる第１反射光量の第１反射部位と第２反射光量の第２反射部位が隣接して繰り返し配置された明暗パターンを用いてもよい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は、４色の感光ドラムを備えて各感光ドラムを独立して回転させることでカラー画像を形成するカラー複写機やカラープリンタ等の画像形成装置の駆動装置に本発明を適用したものである。
【００３５】
〔第１実施の形態〕
図２に示すように、本発明の実施の形態に係る画像形成装置は、赤、青、黄、黒に対応した４つの感光ドラム４０、４２、４４、４６を備えている。各感光ドラム４０、４２、４４、４６は、軸心廻りに回転することで、それぞれ形成された各色に対応したトナー像を転写体に転写するようになっている。
【００３６】
各感光ドラム４０、４２、４４、４６には、それぞれモータ１２が接続されている。具体的には、モータ１２の出力軸５０が各感光ドラム４０、４２、４４、４６の回転軸に直結されている。
【００３７】
各モータ１２は、それぞれステータハウジング５２が画像処理装置の筐体５４に固定されており、通電により出力軸５０が所定方向に回転されて各感光ドラム４０、４２、４４、４６を回転駆動する構成である。このモータ１２を小型で高トルクに構成することで、モータ１２を感光ドラム４０等に直結すると、ギヤやベルト等を介して感光ドラム７０等を回転駆動する必要がないため、感光ドラム等の回転むらが抑止され、画質が向上する。すなわち、画像処理装置の高精度化が図られる。
【００３８】
各感光ドラムに直結されたモータ１２にはエンコーダ１４が連結されており、これらのモータ１２及びエンコーダ１４の各々は、駆動装置１０に接続されている。
【００３９】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の駆動装置１０は、図示を省略したＣＰＵ等を有するコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵからのモータ１２の目標回転数の指示値を入力するための入力部３８を備えている。入力部３８は、補正値合成部２２を介して回転数制御部２４に接続されている。回転数制御部２４は、モータ１２へ電力を供給するためのモータ駆動回路２６を介してモータ１２に接続されている。
【００４０】
回転数制御部２４は、後述するパルス周期補正部３０からの補正値と入力部３８からの指示値を合成して回転すべき回転数値を出力するものであり、回転数制御部２４は入力された回転数に対する駆動値を出力するものである。この回転数制御部２４からの出力によりモータ駆動回路２６は、モータ１２へ電力を供給する。
【００４１】
モータ１２にはエンコーダ１４が連結されており、モータ１２の回転数に応じた出力信号がエンコーダ１４から出力される。エンコーダ１４は回転数検出センサ１６を備えている。回転数検出センサ１６はパルス周期計算部３２を介してパルス周期補正部３０に接続されると共に、デューティ値計算部３６を介して１周期のデューティ値を記憶したメモリ３４に接続されている。また、エンコーダ１４に内蔵された回転数検出センサ１６は、電気回路で構成された基準位置検出センサ１８を介してメモリ３４に接続されている。また、基準位置検出センサ１８は、モータ駆動回路２６及びデューティ値計算部３６にも接続されている。このメモリ３４の出力側は、偏芯方向＆偏芯量検出部２８を介してパルス周期補正部３０に接続されている。
【００４２】
パルス周期計算部３２は、回転数検出センサ１６から出力される検出信号により、スリット６２毎のパルス信号の周期を計算するものであり、デューティ値計算部３６は、回転数検出センサ１６から出力される検出信号により、スリット６２毎のパルス信号のデューティを計算する。このデューティ値計算部３６には基準位置検出センサ１８も接続されており、詳細は後述するが、デューティ値計算部３６では、基準位置検出センサ１８から基準スリット６４であることが指示されると、基準スリット６４に対応するデューティを他のスリット６２と同様のデューティ値に補正して出力する。
【００４３】
基準位置検出センサ１８は、回転数検出センサ１６から出力される検出信号に含まれる基準スリット６４の信号を抽出するものである。本実施の形態では、検出信号のデューティがスリット６２毎のパルス信号のデューティに対する差異（大きいか小さいか）を判別する。その判別結果で、所定デューティに対して大きいまたは小さいときに、基準スリット６４を検出したものとして基準信号を出力する。
【００４４】
メモリ３４は、デューティ値計算部３６から出力されるスリット６２毎のパルス信号のデューティ値を、基準スリット６４の基準位置からの順番でメモリに記憶するものである。偏芯方向＆偏芯量検出部２８は、メモリ３４に記憶されたデューティ値を用いて後述するようにして偏芯方向及び偏芯量を求めて、パルス周期補正部３０へ出力する。
【００４５】
パルス周期補正部３０では、パルス周期計算部３２から入力されたパルス周期を、偏芯方向＆偏芯量検出部２８から出力される偏芯方向及び偏芯量を用いて補正し、補正値合成部２２へ出力する。補正値合成部２２では、まず、入力部３８から入力される指示値とパルス周期補正部３０から出力される補正値の差分を求め、出力する。すなわち、モータ１２の目標回転数の指示値に対応する周期と、パルス周期補正部３０から出力される補正値である実測の周期との差分が回転数を制御するための値であるので、この差分値を回転数制御部２４へ出力する。そして、回転数制御部２４は入力された回転数（指示値と実測値との増減分）に対する駆動値を、モータ駆動回路２６へ出力し、モータ駆動回路２６によりモータ１２へ電力を供給する。
【００４６】
上記エンコーダ１４は、本発明の回転センサに相当し、回転数検出センサ１６は、回転数検出手段に相当し、基準位置検出センサ１８は、基準位置検出手段に相当する。また、偏芯方向＆偏芯量検出部２８、パルス周期補正部３０、パルス周期計算部３２、メモリ３４、デューティ値計算部３６は、本発明の回転数出力手段に相当する。さらに、デューティ値計算部３６は本発明のデューティ演算手段に相当する。また、偏芯方向＆偏芯量検出部２８は本発明の偏芯演算手段に相当し、パルス周期補正部３０は本発明の補正手段に相当する。
【００４７】
図３に示すように、エンコーダ１４は、スリット円板６０を備えており、スリット円板６０は、その中心部から放射状に外方へ延出された複数のスリット６２と、そのスリット６２のうちの何れか予め定めた基準位置のスリットを基準スリット６４として形成している（後述）。スリット円板６０の中心部付近には、モータ１２の出力軸５０に連結するための回転出力軸６６が取り付けられている。このように、スリット円板６０は、回転出力軸６６に軸支されており、回転出力軸６６の回転によりスリット円板６０が回転される。
【００４８】
すなわち、複数のスリット６２が、周方向に沿って等間隔に設けられている。各スリット６２は、各々スリット円板６０の中心付近を基端及び外周付近を終端とした扇形状に構成されている。各スリット６２は、スリット円板６０のスリット６２以外の領域と、反射率または透過率に差異が設けられており、スリット円板６０が回転することにより、スリット６２が通過した位置の透過光量または反射光量が変動するように構成された明暗パターンとなるように形成されている。
【００４９】
本実施の形態では、スリット円板６０の一方側でスリット６２に対応する位置にフォトインタラプタ等の回転数検出センサ１６を設けて、この回転数検出センサ１６がスリット６２を通過するときの光量変動を検出して検出信号を出力する。
【００５０】
ここで、スリット円板６０に形成されたスリット６２を検出することにより、回転基準位置を検出する点を説明する。
【００５１】
図１５に示すように、本実施の形態では、明部及び暗部がほぼ均等に形成されて繰り返す（デューティが５０％となる）所定幅（図１５では角度φ）の明暗パターンをスリット６２として形成する。このスリット６２のうちの１つのスリットについて、その幅を変更（図１５では角度φから角度θａに変更：例えばデューティが２０％になるように変更）して基準スリット６４として形成している。
【００５２】
これにより、基準スリット６４を検出するためのセンサを新規に設けることなく、回転数検出センサ１６の出力信号に、基準スリット６４の検出信号が含まれることになる。
【００５３】
図１６に示すように、回転数検出センサ１６から出力される信号は、本実施の形態では、デューティが５０％となるように明暗パターンが設けられているので、そのスリット６２に応じて、ハイレベル信号とローレベル信号とが交互に連続する信号になる。このとき、１スリット６２では、周期ｕ、パルス幅ｖのパルス信号になる。そして、基準スリット６４に対応するスリット６２（本実施の形態では、デューティが２０％となるようにスリット６２が設けられている）からは、周期ｕ、パルス幅ｖａのパルス信号になる。
【００５４】
従って、基準位置検出センサ１８では、パルス幅ｖを透過するフィルタ回路例えば比較回路を設けて、テューティが５０％を大きく越えたり、極端に小さくなったときに基準信号を出力する構成になっている。
【００５５】
ところで、基準スリット６４のとき、デューティが２０％、すなわち周期ｕ、パルス幅ｖａのパルス信号になるので、そのままテューティ値を求めると、極端に小さくなる。そこで、本実施の形態では、デューティ値計算部３６では、基準位置検出センサ１８から基準信号が入力されたときには、他のスリット６２のデューティ値を出力するようにする。
【００５６】
なお、基準スリット６４のデューティ値は、直前または直後の何れかのスリット６２のデューティ値を置き換えて出力するようにしてもよい。また、直前及び直後の複数のスリット６２のデューティ値から補間したデューティ値を出力するようにしてもよい。
【００５７】
従って、基準位置検出センサ１８からは、スリット円板６０の基準位置に相当する基準信号が出力され、そのときのデューティ値は、デューティ値計算部３６から出力される。
【００５８】
次に、スリット６２が回転出力軸６６に対して偏芯した場合における、スリット円板６０と回転数検出センサ１６との関係を説明する。
【００５９】
スリット６２が回転出力軸６６に対して偏芯して取り付けられると、回転数検出センサ１６を基準としたスリット６２の挙動は楕円軌道となる。このとき、回転数検出センサ１６が出力するパルス信号である検出信号は、１回転で１周期の変動が生じる。このときに、モータ１２の回転数を指示値に制御しようとすると、すなわち回転数検出センサ１６の検出信号（パルス信号）を常時同一周期に制御しようとすると、１回転で１周期の回転むらが生じることになる。
【００６０】
図４に示すように、スリット円板６０の中心位置と回転数検出センサ１６がスリット６２を通過する位置との距離は、スリット円板６０の回転角度に応じて変動する。この場合、回転数検出センサ１６において検出されるスリット６２の通過速度が変動することに相当する。
【００６１】
図５に示すように、スリット円板６０の中心位置と回転中心位置とが、０．１％偏芯した場合を想定する。この場合、スリット６２の移動距離は０．１％増減する。
【００６２】
すなわち、回転角度をθ、スリット円板６０の中心位置から回転数検出センサ１６がスリット６２を通過する位置とまでの距離をＬ，回転角度θによる正規のスリット６２の移動距離をＡとすると、ｔａｎθ＝Ａ／Ｌ、が成立するため、距離Ｌが０．１％増加すると回転速度が０．１％速くなる。一方、距離Ｌが０．１％減少すると回転速度が０．１％遅くなる。従って、スリット円板６０の中心位置と回転中心位置とが、０．１％偏芯すると、１回転の速度変動が±０．１％変動する。この変動は、回転むらとなる、画質精度の悪化を招くことになる。
【００６３】
そこで、本実施の形態では、スリット円板６０の偏芯量及び偏芯方向を検出し、その検出値から回転速度を補正するものである。このスリット円板６０の偏芯量及び偏芯方向を高精度に検出する検出原理、及び補正原理を説明する。
【００６４】
図６に示すように、通常、スリット円板６０におけるスリット６２の形状は、回転中心Ｏｃ（基点Ｏｓ）からの放射状の延長線上を縁とした扇型の形状に形成する。扇の基点Ｏｓと回転中心Ｏｃとが一致している。これにより、スリット円板６０の回転による回転数検出センサ１６からの出力である検出信号は、スリット６２の何れの位置を通過するように取り付けても、すなわち位置Ａ及び位置Ｂで同一の周期（Ｔａ＝Ｔｂ）のパルス信号になる。ところが、上述のように偏芯した場合には、パルス信号の周期が変動する。
【００６５】
図７に示すように、扇の基点Ｏｓと回転中心Ｏｃとが離間した場合、位置Ａにおけるパルス信号の周期Ｔａに対して、位置Ｂにおけるパルス信号の周期Ｔｂは、小さくなる（Ｔａ＞Ｔｃ）。従って、周期が変動することになる。
【００６６】
そこで、まず、図８に示すように、本実施の形態のスリット円板６０におけるスリット６２の形状は、偏芯量を高精度で検出するために、図７に示す形状に対して（図８では点線で示した）、基点Ｏｓからの放射状の延長線上から傾斜した扇型の形状（図８では実線で示した）に形成する。
【００６７】
なお、上記の傾斜該当縁は、スリット６２の何れか一方の縁または双方の縁でもよい。また、傾斜量は、回転数検出センサ１６が読み取り可能な最小幅までに形成すればよい。
【００６８】
一例として、回転中心Ｏｃからの距離に対して０．１％に相当するスリット６２の半径方向の長さについて、この間にデューティが１％の差が生じるように傾斜を付与するものとする。これにより、スリット円板６０が回転中心Ｏｃに対して０．１％の偏芯があるとき、パルス周期の変動は、±０．１％であっても、デューティ変動が±１％に拡大されて検出することができる。
【００６９】
そして、デューティの変動は、スリット６２と回転数検出センサ１６との位置関係にのみ関係し、回転数の変動には関係しない。これは、回転変動が生じても、パルス周期は変動するが、デューティが変動しないからである。これにより、回転ムラの影響を受けずに高精度の検出が可能となる。
【００７０】
より具体的には、図１０（Ａ）に示すように、半径２５ｍｍのスリット円板６０に１０００個のスリット６２を設けた場合、半径２０ｍｍから半径２５ｍｍまでの間にスリット６２を設ける。この場合、スリット６２
内周側の長さＡは０．０６２８ｍｍ｛＝ｔａｎ（３６０度／２０００）・２０｝であり、外周側の長さＢは０．０７８５ｍｍ｛＝ｔａｎ（３６０度／２０００）・２５｝である。
【００７１】
スリット円板６０の半径に対して０．１％の偏芯が生じているとき、回転数検出センサ１６の検出位置（スリット６２の通過位置）は、図１０（Ｂ）に示すように、位置Ｃであったものから位置Ｄへ移動する。このため、スリット６２を通過するスリット幅は、０．０００１ｍｍ減少する。スリット間の幅が０．１４１４ｍｍであることから約０．１％幅が狭くなる。このことは、図１０（Ｂ）に細線で示した。
【００７２】
そこで、スリット６２の１辺Ａの長さを０．０６２８ｍｍから０．０３１４ｍｍに短く形成した扇型を強くすると、０．１％の偏芯に対してスリット幅は０．０００３ｍｍ減少する。このことは、図１０（Ｂ）に実線で示した。このとき、スリット６２の幅は約０．３％狭くなることに相当する。このように、扇型の辺の傾斜を２倍にすると、デューティの変動率が３倍になり、偏芯量の検出感度が３倍になることになる。
【００７３】
次に、デューティ変動から偏芯量及び偏芯方向を求める計算について説明する。
【００７４】
まず、予めモータ１２の１回転について、基準スリット６４を読み取ると共に、各スリット６２のデューティ値を読み取り、基準スリット６４を基準としたスリット６２の順序で、各スリット６２のデューティ値を記憶する。これにより、スリット円板６０の回転角と、その位置のスリット６２のデューティ値を得ることができる。
【００７５】
次に、記憶したデューティ値の最大値とその位置、全スリット６２のデューティの平均値を求める。例えば、スリット円板６０に１０００個のスリット６２が設けられた場合、１スリット６２の回転角度は、０．３６度（＝３６０度／１０００）である。従って、デューティ値の最大値を記憶したメモリの位置が５０番目であるときは、回転角度が１８度（＝０．３６・５０）である。
【００７６】
ここで、デューティ値が最大である回転角度では、回転中心Ｏｃと基点Ｏｓとか最も離間しているので、デューティの最大値が平均値に対して１％の差があるとき、ずれ量すなわち偏芯量は０．１％である。これを一般化すると次の（１）式で表すことができる。
【００７７】
Ｚ＝Ｄｔ／Ｊ・・・（１）
ただし、偏芯量（％）をＺ、デューティ値の最大値と平均値との差（％）をＤｔ、スリット６２の傾斜量による検出倍率をＪと表記している。
【００７８】
図９に示すように、記憶したデューティ値の分布は、正弦波形となる。ここで、デューティ値の最大値を記憶したメモリの位置が５０番目であり、このスリット６２から得られるパルス周期を補正するのには、検出したデューティ値に偏芯量の比率を与えればよい。従って、補正パルス周期は、次の（２）式で求めることができる。
【００７９】
Ｔｓ＝Ｔｘ・（１−０．０００１）・・・（２）
ただし、Ｔｓは補正パルス周期、Ｔｘは検出パルス周期である。
【００８０】
任意の回転角度における補正パルス周期を求めるのには、余弦成分を考慮すればよいため、次の（３）式で表すことができる。
【００８１】
Ｔｓ＝Ｔｘ・｛１−０．０００１・ｃｏｓ（ｎ・０．３６−１８）｝…（３）
ただし、ｎはスリット６２の位置（記憶位置）を表す値である。
【００８２】
以上のことにより、補正パルス周期を一般化すると、次の（４）式で表すことができる。
【００８３】
Ｔｓ＝Ｔｘ・｛１−ｗ・ｃｏｓ（ｎ・Ｃｐ−Ｄｍ・Ｃｐ）｝ …（４）
ただし、ｗはずれ量（Ｚ／１００）、Ｄｍは最大デューティの位置を表す序列値、Ｃｐは１スリット６２による回転角度（３６０度／総スリット数）である。
【００８４】
なお、上記（３）式や（４）式における演算を予め実行し、テーブルとしてメモリに記憶することで、そのテーブルを参照することにより、補正パルス周期を容易に導出することができる。
【００８５】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００８６】
まず、駆動装置１０では、モータ１２を予め定めた回転数による一定回転させるための指示値によって、モータ１２を自立回転させる。これは、電源投入直後など、画像形成装置において印刷処理を実施していない時期にモータ１２を回転させることに相当する。この回転動作時に図１１及び図１２に示す処理が実行される。
【００８７】
まず、図１１のステップ１０２では基準スリット６４が検出されるまで否定判断を繰り返し、肯定されると、ステップ１０４において回転数検出センサ１６からの検出信号であるパルス信号を検出する。次のステップ１０６では、検出したパルス信号のデューティ値を算出し、次のステップ１０８において、メモリ３４に格納する。スリット円板６０上の全スリット６２（１回転分のスリット６２）について終了すると（ステップ１１０で肯定判断）、ステップ１１２においてデューティ値の最大値を求め、次のステップ１１４において記憶済みの全デューティ値の平均値を求める。
【００８８】
なお、ステップ１０４において回転数検出センサ１６からの検出信号には、基準スリット６４の成分が含まれているため、基準位置検出センサ１８においてそれを抽出し、検出信号として出力する。また、ステップ１０６では、検出したパルス信号のデューティ値を算出するとき、基準スリット６４に対応するスリット６２のデューチｈ値を、その前後のスリット６２のデューティ値または補間計算結果のデューティ値を求める。
【００８９】
次のステップ１１６では、求めたデューティ値の最大値と平均値とから図１２に示す処理に従って、補正パルス周期を求めたのちに本ルーチンを終了する。
【００９０】
図１２のステップ１２２では、上記説明したように、デューティの最大値及び平均値からズレ量である偏芯量を求め、次のステップ１２４において、カウンタ変数ｎをリセット（ｎ＝０）する。次のステップ１２６では、カウンタ変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）し、次のステップ１２８においてｎ番目のスリット６２についての検出パルス周期Ｔｘを求める。この検出パルス周期Ｔｘは、デューティ値を読み取って、そのデューティ値から求めることができる。
【００９１】
次のステップ１３０では、上述の（３）式、または（４）式を用いて補正パルス周期を求める。次のステップ１３２では、記憶したデューティ値の全てについて上記処理が終了したか否かを判断し、否定されるとステップ１２６へ戻り、肯定されると本ルーチンを終了する。すなわち、ステップ１３２の判断は、カウンタ変数ｎの値が全スリット数を越えたか否かを基準に採用することができる。
【００９２】
なお、上記ステップ１３０の演算結果をメモリに記憶して、実回転時に読み出すようにしてもよい。また、実回転時に上記ステップ１２８及びステップ１３０を実行するようにしてもよい。
【００９３】
従って、上記ステップ１０２における基準スリット６４の検出が基準位置検出センサ１８の作動に相当し、ステップ１０４のパルス検出が回転数検出センサ１６の作動に相当する。また、ステップ１０６の処理は、デューティ値計算部３６の作動に相当し、ステップ１０８の処理は、メモリ３４にデューティ値を記憶することに相当する。ステップ１１２、１１４、１２２の処理は、偏芯方向＆偏芯量検出部２８の作動に相当する。さらに、ステップ１２８の処理は、パルス周期計算部３２の作動に相当し、ステップ１３０の処理はパルス周期補正部３０の処理に相当する。
【００９４】
このように、本実施の形態では、スリット６２のデューティから、スリット６２に含まれる基準スリット６４を抽出して、検出されたときに検出信号を出力するようにしたので、回転角度や回転数を検出するためのスリット６２の検出に用いた１つのフォトインタラプタを基準スリット６４を検出するためのセンサとして兼用して用いることができる。これにより、不品数を減少することができ、センサ構成を簡略化することができる。
【００９５】
また、スリットの形状を変更したことによりその検出信号のデューティが変化し、それを検出するという、簡易な構成で、基準位置を容易に検出することができる。
【００９６】
また、本実施の形態では、スリット６２のデューティから偏芯量及びデューティの最大値から偏芯方向を検出する。そして、検出した偏芯量及び偏芯方向から回転速度の検出値を補正するので、回転ムラを抑制してモータ１２を回転させることができる。
【００９７】
また、スリット円板６０に形成するスリット６２の形状を２辺による角度を鋭角に形成することで、偏芯量を増幅して検出することができ、より高精度に偏芯量を検出することができる。
【００９８】
なお、回転数検出センサ１６や基準位置検出センサ１８に採用するフォトインタラプタの読み取り誤差やスリットの印刷誤差（形成誤差）によって検出するデューティ値に変動が生じる場合がある。この場合には、最大値を誤って求めることにつながる。そこで、最大値を検出する以前に１０パルス程度の移動平均などのフィルタリング処理を行うことで、上記誤差に起因する精度低下を抑制することができる。
【００９９】
また、上記実施の形態では、１回転分のデューティ値を記憶した場合を説明したが、２回転以上すなわち複数回転のデューティ値を各スリット毎に平均した平均値を記憶するようにしてもよい。
【０１００】
〔第２実施の形態〕
上記実施の形態ではデューティ値の大小を比較することで、デューティの最大値を検出する場合を説明したが、最大値の読み取り誤差は、動作不良（回転ムラ等）に至る。そこで、本実施の形態では、回転数検出センサ１６や基準位置検出センサ１８に採用するフォトインタラプタの読み取り誤差やスリットの印刷誤差（形成誤差）によって検出するデューティ値に変動が生じる場合であっても、正確に最大値を検出するものである。
【０１０１】
なお、本実施の形態は、上記実施の形態と同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０２】
図１３に示すように、スリット６２の形状等にばらつきがある場合にスリット円板６０の１回転分のデューティ値の分布は、そのスリット６２毎に変動するものの（図１３では実線で示した）、交流成分としては正弦波形（図１３では点線で示した）となる。すなわち、デューティ値にばらつきがあっても、１回転の全てのデューティ値にはスリット６２の形状等にばらつきに関与しない偏芯についてのみの正弦波形の成分が内在されている。そこで、本実施の形態では、この内在した正弦波形成分を特定し、利用するものである。
【０１０３】
ここで、誤差に影響されずにスリット円板６０の偏芯量及び偏芯方向を高精度に検出する検出原理を説明する。
【０１０４】
まず、１回転のデータ数が所定値（本実施の形態では、１０００個）であり、これを１周期とする基準の正弦波形を想定する。この基準の正弦波形と、実測したデューティ値による検出波形との相関関係を求める。この関係は、実際の１回転のデューティ値のデータをＸ（ｎ）｛ｎ＝１〜１０００｝とし、１回転のデータ数が１周期である正弦波形の特性をＹ（ｍ）｛ｍ＝１〜２０００｝とすると、正弦波形Ｙの振幅は、任意の測定器でデューティを測定した検出波形Ｘ（ｎ）の振幅の平均値とほぼ一致する。この場合の相関関係Ｃ（ｔ）は、次の（５）式で表すことができる。
【０１０５】
Ｃ（ｔ）＝ΣＸ（ｎ）・Ｙ（ｎ＋ｔ）・・・（５）
ただし、ｎ＝１〜１０００、ｔ＝０〜９９９の間で変動するものとする。
【０１０６】
相関関係Ｃ（ｔ）は、エンコーダ１４の中心が偏芯、すなわち基点Ｏｓと回転中心Ｏｃとがずれている場合、１回転のデータ中に必ずピーク（最大値及び最小値）を有する。そのピークに対応する正弦波形Ｙの位置からの範囲が実測したデューティ値による検出波形Ｘに相関が高い。
【０１０７】
図１４に示すように、相関関係Ｃ（０）は、検出波形Ｘ（ｎ）の全てのデータと矢印▲１▼から矢印▲２▼で示した正弦波形Ｙ（ｍ）の範囲のデータを上記（５）式に従って計算して求めたものである。相関関係Ｃ（ａ）は、同様に検出波形Ｘ（ｎ）の全てのデータと矢印▲３▼と矢印▲４▼で示した正弦波形Ｙ（ｍ）の範囲のデータを上記（５）式に従って計算して求めたものである。相関関係Ｃ（ｔ）が、ｔ＝ａにおいて最大値を有するということは、検出波形Ｘ（ｎ）に含まれる正弦波が、正弦波形Ｙ（ｍ）についてｍ＝ａ〜ａ＋１０００の範囲の正弦波に最も一致することを示している。このように、任意の周期の正弦波との相関関係を求めることは、その周期の周波数成分を抽出するきわめて感度が高いフィルタ効果を期待できるということである。
【０１０８】
検出波形Ｘ（ｎ）が正弦波形Ｙ（ａ）〜Ｙ（ａ＋１０００）の正弦波に最も高い相関関係を示すということは、正弦波形Ｙ（ｍ）の最大値と同位置に検出波形Ｘ（ｎ）が最大値を有することに相当する。正弦波形Ｙ（ｍ）は、ｍ＝ａ〜ａ＋１０００においてｍ＝１０００のときに最大になる。従って、検出波形Ｘ（ｎ）については、ｎ＝１０００−ａにおいて最大になる。
【０１０９】
これにより、ｎ＝０が基準スリットの位置であるので、１０００−ａ番目のスリットの位置の角度で、回転中心が回転数検出センサ１６のあるスリット６２から離れる方向にずれていることになる。こズレ量の計算は次のようになる。
【０１１０】
まず、正弦波形Ｙ（ｍ）のｍ＝ａ〜ａ＋１０００の範囲のデータ列について次の相関Ｐ（ｋ）を求める。なお、正弦波形Ｙ（ｍ）の振幅をｋとして、その振幅ｋを所定範囲において相関Ｐを求めるものとする。
【０１１１】
Ｐ（ｋ）＝ΣＹ（ａ＋ｎ）・Ｘ（ｎ）・・・（６）
ただし、ｎ＝０〜１０００の範囲で計算を実施する。
【０１１２】
（６）式による相関Ｐ（ｋ）は、任意の振幅ｋにおいて最大値を有する。この場合の振幅ｋの値がデューティ値の検出波形Ｘ（ｎ）における最大値である。従って、ズレ量Ｓは次の（７）式で表すことができる。
【０１１３】
Ｓ＝Ｒ・ｋ／｛Ｘ（ｎ）の平均値｝・・・（７）
ただし、Ｒはスリット６２の形状により定まる係数である。例えば、スリット６２の回転半径の０．１％ずれて取り付けられたとき、スリット６２の辺の傾斜によりデューティが０．５％変化した場合には、Ｒ＝０．２となる。
【０１１４】
これによって、モータ１２の回転中におけるパルス検出毎の中心位置からのずれを補正するための演算式は、次の（８）式で表すことができる。
【０１１５】
Ｔｓ＝Ｔｘ・｛１−Ｓ・ｃｏｓ（ｎ・０．３６−（１０００−ａ）・０．３６）｝…（８）
ただし、Ｓはずれ量、Ｔｓは補正パルス周期、Ｔｘは検出パルス周期である。ｎは基準パルスからのスリット６２の位置を表す値である。
【０１１６】
以上のことにより、補正パルス周期を一般化すると、次の（９）式で表すことができる。
【０１１７】
Ｔｓ＝Ｔｘ・｛１−Ｓ・ｃｏｓ（ｎ・Ｃｐ−Ｄｍ・Ｃｐ）｝ …（９）
ただし、Ｄｍは最大デューティの位置を表す序列値（ここでは、１０００−ａ）、Ｃｐは１スリット６２による回転角度（３６０度／総スリット数）である。
【０１１８】
このように、本実施の形態では、１回転分の全てのデータを用いて正弦波形と相関を求めることで、特定の周波数の信号を検出するフィルタ処理に相当する処理を行うことができるので、高精度でデューティ値の最大値を導出することができる。
【０１１９】
なお、相関関係Ｃ（ａ）の最大値が、予め定めた所定値より小さく、検出波形Ｘ（ｎ）と十分な相関を得ることができない場合がある。この場合、偏芯量が十分に小さく補正が不要であることを示すことになるので、印刷実行中（モータ１２の回転中）に補正計算を不要とする処理を付加することができる。
【０１２０】
上記実施の形態では、回転数検出センサ１６及び基準位置検出センサ１８として反射型センサや透過型センサの何れを採用することも可能である。また、スリット円板６０にスリット６２を形成するのには、スリット孔、切り欠きなどの穴でもよく、蒸着による反射部分と透過部分を繰り返し設ける明暗パターンでもよい。
【０１２１】
また、上記実施の形態では、基準位置を検出するためにフォトインタラプタなどのセンサを独立して設けずに、スリット６２のセンサで代用する場合を説明した。この場合に、スリット円板６０に形成するスリット６２のうち、１つのスリット６２を基準スリット６４として形成する場合を説明したが、１つに限定するものではなく、複数設けてもよい。複数の基準スリット６４が設けられた場合には、その複数の基準スリット６４から基準位置を計算で求めたり、何れか１つを予め設定しておいたりすればよい。
【０１２２】
また、基準スリット６４は、スリット６２のデューティに対して極端に大きいか小さいかの何れかの場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリット６２自体を非形成としたり、前後のスリット６２が連続するようにしたりしてもよい。
【０１２３】
なお、上記実施の形態では、エンコーダ１４の出力信号をモータ１２の回転数を検出するためのセンサとして利用した場合を説明したが、他の利用方法として、励磁方式などのモータ１２の通電切替信号に用いたり、回転角度検出信号に用いたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム周辺構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るエンコーダの概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るエンコーダにおいてスリット円板が偏芯して回転することを説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態のエンコーダにおいてスリット円板が偏芯して回転するときにスリットの通過距離を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施の形態のエンコーダにおいてスリット円板に形成されたスリットの通過距離説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施の形態のエンコーダにおいてスリット円板が偏芯して回転するときの１スリットの通過距離を説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施の形態のエンコーダにおいてスリット円板が偏芯して回転するときの１スリットのデューティを説明するための説明図である。
【図９】本発明の第１実施の形態のエンコーダにおいてスリット円板が偏芯して１回転するときのデューティ分布を示す特性図である。
【図１０】本発明の実施の形態のエンコーダにおいてスリット形状を変更したときの作動を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る駆動装置で実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１１のステップ１１６の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施の形態のエンコーダにおいてスリット円板が偏芯して１回転するときのデューティ分布を示す特性図である。
【図１４】本発明の第２実施の形態においてデューティの最大値を求める過程を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係るエンコーダのスリット円板に形成された基準位置検出のためのスリットを含むスリットを説明するための説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係るエンコーダ（または回転数検出センサ）の出力信号を示す特性図である。
【符号の説明】
Ｏｓ…基点、Ｏｃ…回転中心、１０…駆動装置、１２…モータ、１４…エンコーダ、１６…回転数検出センサ、１８…基準位置検出センサ、２４…回転数制御部２６…モータ駆動回路、２８…偏芯方向＆偏芯量検出部、３０…パルス周期補正部、３２…パルス周期計算部、３４…メモリ、３６…デューティ値計算部、３８…入力部、６０…スリット円板、６２…スリット、６４…基準スリット、６６…回転出力軸[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation speed detection device, and more particularly, to a rotation speed detection device that detects a rotation speed of a rotation drive unit such as a photosensitive drum of an image processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in an image forming apparatus such as a color copying machine or a color printer, high speed and high image quality have been achieved in order to be able to obtain a color print or the like clearly and quickly. For example, a multicolor image is formed by providing photosensitive drums of four colors (black, yellow, blue, and red), forming a single color image while rotating each photosensitive drum, and synthesizing (transferring) each single color image. Image forming apparatuses for obtaining color prints are known.
[0003]
In such an image forming apparatus, in order to rotate each photosensitive drum of four colors, four photosensitive drums are connected to one motor by a gear, a belt, or the like so as to be able to rotate simultaneously. However, it was difficult to make the rotation of each of the four photosensitive drums highly accurate due to belt deflection, gear backlash, and machine differences. For example, the rotation accuracy of each photosensitive drum of four colors is often required to be 0.1% or less when viewed as uneven rotation. In order to rotate each photosensitive drum of four colors with this accuracy, Complex mechanisms and control techniques were required.
[0004]
Therefore, each of the four photosensitive drums is independently rotated, and the rotational drive of each photosensitive drum is controlled so as to have an accuracy of 0.1% or less. In this rotation drive control, it is necessary to accurately detect the rotation of the motor itself. For this detection, a rotation sensor represented by a rotary encoder is known, which is constituted by a rotating disk provided with concentric slits and a photo interrupter. In this rotation sensor, a rotating disk is attached to a rotating shaft of a motor, and a photo interrupter is attached to a non-rotating portion such as a motor case, so that a slit crosses the photo interrupter according to rotation of the motor, and outputs a pulse signal.
[0005]
However, if the mounting of the rotating disk and the motor rotating shaft is not coaxial but eccentric, the detection position of the photo interrupter on the rotating disk is a circle centered on the position eccentric from the center. The positions are different in the radial direction of the slit. Therefore, the pulse width of the answering signal fluctuates in the cycle of one rotation of the rotating disk. If it is attempted to control the rotation of the motor with this fluctuating pulse signal, the motor will have uneven rotation.
[0006]
In order to solve this problem, there has been proposed a rotation control device that offsets rotation unevenness by arranging a plurality of sensors (for example, see Patent Document 1). In this technique, a sensor is arranged at each of opposing positions on a rotating disk, and the unevenness of rotation due to the eccentric rotating disk is canceled by using a signal output from each sensor having a shifted phase.
[0007]
In addition, a technique of arranging a sensor dedicated to uneven rotation in order to eliminate uneven rotation has been proposed (for example, see Patent Document 2). In this technique, the amount of eccentricity of the rotating body is detected corresponding to the rotational position of the rotating body, and the rotational speed is adjusted to be constant from the amount of eccentricity and the rotating position. Further, a control device that detects a rotation angle and controls the motor rotation speed with a correction value of the eccentric component is known (for example, see Patent Document 3). In this technique, a correction value of an eccentric component of a detection value of a rotation angle is stored in advance, and the motor rotation speed is controlled by a correction value corresponding to the rotation angle.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-10-215593 (pages 10-11, FIG. 13)
[Patent Document 2]
JP-A-11-164578 (page 4-5, FIG. 2)
[Patent Document 3]
JP-A-10-337071 (page 3-4, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to rotate the rotation accurately, it is necessary to detect the reference position with respect to the rotating disk of the rotation sensor, and adding a photo interrupter increases the number of wirings and complicates the manufacturing process. The cost increases due to the increase in the number of signal inputs.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a rotation speed detection device that can easily and accurately detect a rotation speed and a rotation speed with a simple configuration.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the rotation number detecting device of the present invention is arranged such that a plurality of slits radially provided within a predetermined range in a radial direction from a predetermined center position are arranged at substantially equal intervals, and among the plurality of slits, A rotating body provided by changing the size of any one slit from the other slit, and the rotating body is provided so as to be movable relative to the rotating body and irradiates light to the slit through the slit. A rotation sensor having detection means for detecting a variation in the amount of irradiation light and outputting the slit signal as a slit signal, and detecting a slit whose size has changed from the other slits from a slit signal output from the rotation sensor; A reference position detecting unit that determines a slit as a reference slit representing a reference position and outputs a reference signal of the reference slit; and a slit signal output from the rotation sensor. Rotation number detecting means for outputting a detection signal and outputting a detection signal obtained by replacing a slit signal corresponding to a reference slit by the reference signal with a slit signal by another slit, and rotating based on the detection signal and the reference signal. Rotation number output means for outputting a number.
[0012]
The rotation sensor outputs a slit signal when the rotating body and the detection unit are relatively rotated. That is, the rotating body of the rotation sensor has a plurality of slits radially arranged within a predetermined range in the radial direction from the center position, and any one of the slits is the same size as the other slits. Differences are provided. A detecting means movably provided relative to the rotating body detects and detects a change in the amount of light emitted to the slit, and outputs a sensor signal of the slit.
[0013]
The reference position detecting means detects a slit whose size has changed from the slit signal, and determines the slit as a reference slit representing a reference position. Then, the reference position detection means outputs a reference signal using the detected slit as a reference slit. Thus, it is possible to correspond to the reference slit only by changing the size of one slit, and it is not necessary to provide a reference slit and provide a dedicated sensor in the rotation sensor.
[0014]
The rotation number detecting means outputs a slit signal output from the rotation sensor as a detection signal. The rotation number detecting means outputs a detection signal obtained by replacing a slit signal corresponding to a reference slit by the reference signal with a slit signal by another slit. Thereby, the detection signal can output a signal corresponding to each of the slits provided on the rotating body. The rotation speed output means outputs a rotation speed based on the detection signal and the reference signal. That is, in the detection signal, grasping the slit from the reference position corresponds to grasping the rotation angle, and grasping the number of slits corresponding to a unit time allows the rotation number to be detected.
[0015]
Therefore, it is not necessary to provide a slit dedicated to the reference position on the rotating body of the rotation sensor other than the normal slit, and it is not necessary to provide a dedicated detector in the rotation sensor. This makes it possible to easily and accurately detect the rotation speed and the number of rotations with a simple configuration that does not require a dedicated sensor.
[0016]
The reference position detection means detects the slit as the reference slit when the duty of the slit signal is out of a predetermined allowable value of the duty in which the other slit is allowed.
[0017]
The size of the slit is preferably substantially the same in order to enable stable detection. Therefore, the size of one slit is configured so that the duty of the slit signal is increased or decreased, so that the other slit is out of the predetermined allowable value of the duty. Sometimes it can be easily detected as a reference slit.
[0018]
The rotation number detecting means generates a detection signal from at least one of the size of the slit immediately before and after the reference slit.
[0019]
The size of the slit corresponding to the reference slit is changed, and the slit signal is different from the slit signals of the other slits. Therefore, by generating a detection signal from the size of at least one of the slits immediately before and after the reference slit, even for a slit whose size has been changed, the slit signal is used as a detection signal similar to other slits. Can output.
[0020]
A rotation number output means, a duty calculation means for obtaining a duty of a detection signal corresponding to each of the slits from the reference signal and the detection signal, and a maximum value of the duty when the rotating body of the rotation sensor makes one rotation; An eccentricity calculating means for obtaining an eccentricity amount and an eccentricity direction from the center position to the rotation axis of the rotating body based on a minimum value, and an eccentricity amount and an eccentricity direction corresponding to each of the slits. Correction means for correcting so as to cancel each other.
[0021]
The duty calculating means obtains the duty of the detection signal corresponding to each of the slits corresponding to the position based on the reference slit based on the reference signal. This duty fluctuates when the rotation center of the rotating body is separated from the center position (eccentricity). That is, since the slit is formed radially, the duty fluctuates according to the rotation angle when eccentric, and the duty is maximized or minimized in a slit located on a straight line connecting the rotation center and the center position . Further, the eccentric direction can be specified from the positional relationship between the reference slit and the slit having the maximum or minimum duty.
[0022]
Therefore, the eccentricity calculating means obtains the eccentricity amount and the eccentricity direction from the center position to the rotation axis of the rotating body from the maximum value and the minimum value of the duty when the rotating body of the rotation sensor makes one rotation. The correcting unit corrects the detection signal corresponding to each of the slits so that the obtained eccentricity amount and eccentric direction are offset. In this correction, the duty that fluctuates according to the amount of eccentricity and the eccentric direction is corrected to a duty that should be obtained when the center of rotation of the rotating body coincides with the center position. That is, if the amount of eccentricity and the eccentricity direction are determined, the original detection signal of the detection signal corresponding to the slit can be obtained, and the duty ratio of the detection signal is changed.
[0023]
Therefore, even if the rotation sensor is eccentric because the rotation center of the rotating body and the center position of the slit are separated from each other, when the regular position, that is, the rotation center of the rotating body and the center position of the slit match. A detection signal to be output can be obtained.
[0024]
The eccentricity calculating means includes: an eccentricity amount calculating means for obtaining an eccentricity amount from a variation amount of the duty when the rotating body of the rotation sensor makes one rotation; And an eccentric direction calculating means for obtaining an eccentric direction.
[0025]
The amount of eccentricity corresponds to the amount of change in duty when the rotating body of the rotation sensor makes one rotation. The variation amount corresponding to the eccentricity amount corresponds to a half value of the difference value between the maximum value and the minimum value of the duty, and a difference value from the average value of the duty to the maximum value or the minimum value. That is, the middle or the average between the maximum value and the minimum value of the duty corresponds to the center. If these values are obtained by the eccentricity amount calculating means and the eccentricity direction calculating means calculates the eccentricity direction from the position of the slit corresponding to the maximum value or the minimum value, the eccentricity amount and the eccentricity direction can be easily obtained. it can.
[0026]
The eccentricity calculating means calculates a duty change cycle of one rotation from each calculated value of the duty when the rotating body of the rotation sensor makes one rotation, and sets a maximum value of the duty change cycle as a maximum value of the duty. It is characterized by the following.
[0027]
The rotation sensor outputs substantially the same detection signal every rotation of the rotating body. Therefore, a duty cycle of one rotation is obtained from each of the calculated values of the duty when the rotating body of the rotation sensor makes one rotation, and the maximum value of the duty cycle is set as the maximum value of the duty. In order to obtain the duty fluctuation period, the calculated value of the duty and the period of the sine wave having a high correlation are obtained, and the maximum value of the sine wave in the obtained period can be used as the maximum value of the duty. As a result, a highly accurate eccentric amount and eccentric direction can be easily obtained.
[0028]
Each of the slits is formed from a sector shape in which an edge is formed on a straight line passing through the center position to a sector shape in which the edge is inclined such that a center position side in a radial direction approaches. And
[0029]
The slit is formed in a fan shape with an edge formed on a straight line passing through the center position, so that when the rotating body is rotated around the center position as a rotation axis, the position of the irradiation light is shifted from the center position. A stable duty detection signal that is not affected by distance can be obtained. However, when eccentricity occurs, the amount of change in duty with respect to the eccentricity amount is small. Therefore, each of the slits is formed in a sector shape in which the edge is formed so as to approach the center position side in the radial direction from a sector shape in which the edge is formed on a straight line passing through the center position, so that the slit is biased. The amount of change in the duty with respect to the center amount appears remarkably, and the eccentric amount can be obtained with high accuracy.
[0030]
The slit is a light and dark pattern in which a first transmitting portion and a second transmitting portion having different light transmission amounts are repeatedly arranged adjacent to each other.
[0031]
The slit is not limited to an opening as long as it can change the amount of light. That is, a light and dark pattern in which a slit region having a predetermined transmitted light amount is provided in a transparent medium such as a glass material may be used. Alternatively, a light / dark pattern in which a slit region having a transmitted light amount different from the predetermined light amount is provided on a medium having a predetermined transmitted light amount such as an optical plate. Further, for a transparent medium or a medium having a predetermined transmitted light amount, a light and dark pattern in which a first transmitting portion having a different first transmitting light amount and a second transmitting portion having a second transmitting light amount different from these may be used repeatedly may be used.
[0032]
The light and dark pattern is characterized in that a first reflection portion and a second reflection portion having different light reflection amounts are repeatedly arranged adjacent to each other.
[0033]
Further, the slit is not limited to a slit that transmits light. That is, a light and dark pattern in which a slit region having a predetermined amount of reflected light is provided in a transparent medium such as a glass material may be used. Alternatively, a light / dark pattern in which a slit area having a reflected light amount different from the reflected light amount is provided on a medium having a predetermined reflected light amount such as an optical plate. Further, for a transparent medium or a medium having a predetermined amount of reflected light, a light and dark pattern in which a first reflecting portion having a first reflected light amount and a second reflecting portion having a second reflected light amount different from these may be used repeatedly may be used.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a driving device of an image forming apparatus such as a color copying machine or a color printer which includes four photosensitive drums and independently rotates each photosensitive drum to form a color image. Things.
[0035]
[First Embodiment]
As shown in FIG. 2, the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention includes four photosensitive drums 40, 42, 44, and 46 corresponding to red, blue, yellow, and black. Each of the photosensitive drums 40, 42, 44, and 46 is configured to rotate around an axis so as to transfer a toner image corresponding to each color formed on the transfer body.
[0036]
The motor 12 is connected to each of the photosensitive drums 40, 42, 44, 46. Specifically, the output shaft 50 of the motor 12 is directly connected to the rotation shaft of each of the photosensitive drums 40, 42, 44, 46.
[0037]
In each of the motors 12, a stator housing 52 is fixed to a housing 54 of the image processing apparatus, and the output shaft 50 is rotated in a predetermined direction by energization to rotationally drive the photosensitive drums 40, 42, 44, 46. It is. When the motor 12 is directly connected to the photosensitive drum 40 or the like by configuring the motor 12 to be small and have high torque, there is no need to rotationally drive the photosensitive drum 70 or the like via a gear or a belt. The unevenness is suppressed, and the image quality is improved. That is, the accuracy of the image processing apparatus is improved.
[0038]
An encoder 14 is connected to a motor 12 directly connected to each photosensitive drum, and each of the motor 12 and the encoder 14 is connected to a driving device 10.
[0039]
As shown in FIG. 1, a driving device 10 of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes a computer having a CPU or the like (not shown), and a target rotation speed of a motor 12 from the CPU. Is provided with an input unit 38 for inputting the indicated value of the above. The input unit 38 is connected to the rotation speed control unit 24 via the correction value combining unit 22. The rotation speed control unit 24 is connected to the motor 12 via a motor drive circuit 26 for supplying electric power to the motor 12.
[0040]
The rotation speed control unit 24 combines a correction value from the pulse period correction unit 30 described later and an instruction value from the input unit 38 and outputs a rotation value to be rotated. It outputs a drive value corresponding to the rotation speed. The motor drive circuit 26 supplies electric power to the motor 12 based on the output from the rotation speed control unit 24.
[0041]
An encoder 14 is connected to the motor 12, and an output signal corresponding to the rotation speed of the motor 12 is output from the encoder 14. The encoder 14 has a rotation speed detection sensor 16. The rotation speed detection sensor 16 is connected to a pulse period correction unit 30 via a pulse period calculation unit 32, and is connected to a memory 34 which stores a one-cycle duty value via a duty value calculation unit 36. Further, the rotation speed detection sensor 16 built in the encoder 14 is connected to the memory 34 via the reference position detection sensor 18 formed by an electric circuit. Further, the reference position detection sensor 18 is also connected to the motor drive circuit 26 and the duty value calculator 36. The output side of the memory 34 is connected to a pulse period correction unit 30 via an eccentric direction and eccentric amount detection unit 28.
[0042]
The pulse cycle calculation unit 32 calculates the cycle of the pulse signal for each slit 62 based on the detection signal output from the rotation speed detection sensor 16, and the duty value calculation unit 36 outputs the pulse signal from the rotation speed detection sensor 16. Based on the detected signal, the duty of the pulse signal for each slit 62 is calculated. The duty value calculation unit 36 is also connected to the reference position detection sensor 18, which will be described in detail later. When the duty value calculation unit 36 indicates that the reference slit 64 is provided from the reference position detection sensor 18, The duty corresponding to the reference slit 64 is corrected to the same duty value as the other slits 62 and output.
[0043]
The reference position detection sensor 18 extracts a signal of the reference slit 64 included in a detection signal output from the rotation speed detection sensor 16. In the present embodiment, the difference between the duty of the detection signal and the duty of the pulse signal for each slit 62 (large or small) is determined. If the determination result indicates that the reference duty is larger or smaller than the predetermined duty, the reference slit 64 is detected and a reference signal is output.
[0044]
The memory 34 stores the duty value of the pulse signal for each slit 62 output from the duty value calculation unit 36 in order from the reference position of the reference slit 64 in the memory. The eccentric direction and eccentric amount detecting unit 28 obtains the eccentric direction and the eccentric amount using the duty value stored in the memory 34 as described later, and outputs the eccentric direction and the eccentric amount to the pulse period correction unit 30.
[0045]
The pulse period correction unit 30 corrects the pulse period input from the pulse period calculation unit 32 using the eccentric direction and eccentric amount output from the eccentric direction and eccentric amount detection unit 28, and synthesizes a correction value. Output to the unit 22. The correction value synthesizing unit 22 first calculates and outputs the difference between the instruction value input from the input unit 38 and the correction value output from the pulse period correction unit 30. That is, the difference between the cycle corresponding to the instruction value of the target rotation speed of the motor 12 and the actually measured cycle which is the correction value output from the pulse cycle correction unit 30 is a value for controlling the rotation speed. The difference value is output to the rotation speed control unit 24. Then, the rotation speed control unit 24 outputs a drive value corresponding to the input rotation speed (increase / decrease between the indicated value and the actually measured value) to the motor drive circuit 26, and supplies power to the motor 12 by the motor drive circuit 26.
[0046]
The encoder 14 corresponds to a rotation sensor of the present invention, the rotation number detection sensor 16 corresponds to rotation number detection means, and the reference position detection sensor 18 corresponds to reference position detection means. Further, the eccentric direction and eccentricity detecting unit 28, the pulse period correcting unit 30, the pulse period calculating unit 32, the memory 34, and the duty value calculating unit 36 correspond to the rotation speed output unit of the present invention. Further, the duty value calculation unit 36 corresponds to the duty calculation means of the present invention. Further, the eccentric direction and eccentricity detecting section 28 corresponds to the eccentricity calculating means of the present invention, and the pulse cycle correcting section 30 corresponds to the correcting means of the present invention.
[0047]
As shown in FIG. 3, the encoder 14 includes a slit disk 60. The slit disk 60 includes a plurality of slits 62 radially extending outward from a center portion thereof, and the slits 62. Is formed as a reference slit 64 (described later). A rotation output shaft 66 for connection to the output shaft 50 of the motor 12 is attached near the center of the slit disk 60. Thus, the slit disk 60 is supported by the rotation output shaft 66, and the rotation of the rotation output shaft 66 causes the slit disk 60 to rotate.
[0048]
That is, the plurality of slits 62 are provided at equal intervals along the circumferential direction. Each slit 62 is formed in a fan shape having a base end near the center of the slit disk 60 and a terminal end near the outer periphery. Each slit 62 is provided with a difference in reflectance or transmittance from a region other than the slit 62 of the slit disk 60, and by rotating the slit disk 60, the amount of transmitted light at the position where the slit 62 has passed or It is formed so as to form a light and dark pattern configured so that the amount of reflected light varies.
[0049]
In the present embodiment, a rotation speed detection sensor 16 such as a photo interrupter is provided at a position corresponding to the slit 62 on one side of the slit disk 60, and the light amount fluctuation when the rotation speed detection sensor 16 passes through the slit 62. And outputs a detection signal.
[0050]
Here, the point that the rotation reference position is detected by detecting the slit 62 formed in the slit disk 60 will be described.
[0051]
As shown in FIG. 15, in the present embodiment, a bright and dark pattern having a predetermined width (in FIG. 15, an angle φ) of a predetermined width (in FIG. 15, an angle φ) in which the bright portion and the dark portion are formed substantially uniformly and repeated (duty becomes 50%) is formed. I do. One of the slits 62 is formed as a reference slit 64 by changing its width (in FIG. 15, from angle φ to angle θa: for example, changing the duty to 20%).
[0052]
Thus, the output signal of the rotation speed detection sensor 16 includes the detection signal of the reference slit 64 without newly providing a sensor for detecting the reference slit 64.
[0053]
As shown in FIG. 16, in the present embodiment, the signal output from the rotation speed detection sensor 16 is provided with a bright / dark pattern so that the duty becomes 50%. The level signal and the low level signal are alternately continuous. At this time, in one slit 62, a pulse signal having a period u and a pulse width v is obtained. From the slit 62 corresponding to the reference slit 64 (in the present embodiment, the slit 62 is provided so that the duty is 20%), a pulse signal having a period u and a pulse width va is obtained.
[0054]
Therefore, the reference position detecting sensor 18 is provided with a filter circuit that transmits the pulse width v, for example, a comparison circuit, and outputs a reference signal when the tuty greatly exceeds 50% or becomes extremely small. .
[0055]
By the way, in the case of the reference slit 64, the duty signal is 20%, that is, a pulse signal having the period u and the pulse width va. Therefore, in the present embodiment, when a reference signal is input from the reference position detection sensor 18, the duty value calculator 36 outputs the duty values of the other slits 62.
[0056]
The duty value of the reference slit 64 may be output by replacing the duty value of the slit 62 immediately before or immediately after. Further, a duty value interpolated from the duty values of the plurality of slits 62 immediately before and immediately after may be output.
[0057]
Therefore, the reference signal corresponding to the reference position of the slit disk 60 is output from the reference position detection sensor 18, and the duty value at that time is output from the duty value calculation unit 36.
[0058]
Next, the relationship between the slit disk 60 and the rotation speed detection sensor 16 when the slit 62 is eccentric with respect to the rotation output shaft 66 will be described.
[0059]
When the slit 62 is mounted eccentrically with respect to the rotation output shaft 66, the behavior of the slit 62 with respect to the rotation speed detection sensor 16 becomes an elliptical orbit. At this time, the detection signal, which is a pulse signal output by the rotation speed detection sensor 16, fluctuates by one cycle per rotation. At this time, if the rotation speed of the motor 12 is controlled to an instruction value, that is, if the detection signal (pulse signal) of the rotation speed detection sensor 16 is always controlled to have the same period, the rotation unevenness of one rotation will be one rotation. Will happen.
[0060]
As shown in FIG. 4, the distance between the center position of the slit disk 60 and the position where the rotation speed detection sensor 16 passes through the slit 62 varies according to the rotation angle of the slit disk 60. In this case, this corresponds to a change in the passing speed of the slit 62 detected by the rotation speed detection sensor 16.
[0061]
As shown in FIG. 5, it is assumed that the center position and the rotation center position of the slit disk 60 are eccentric by 0.1%. In this case, the moving distance of the slit 62 increases or decreases by 0.1%.
[0062]
That is, if the rotation angle is θ, the distance from the center position of the slit disk 60 to the position where the rotation speed detection sensor 16 passes through the slit 62 is L, and the normal movement distance of the slit 62 by the rotation angle θ is A, Since tan θ = A / L holds, if the distance L increases by 0.1%, the rotation speed increases by 0.1%. On the other hand, when the distance L decreases by 0.1%, the rotation speed decreases by 0.1%. Therefore, if the center position of the slit disk 60 and the rotation center position are eccentric by 0.1%, the speed fluctuation per rotation fluctuates ± 0.1%. This fluctuation leads to uneven rotation and deterioration of image quality accuracy.
[0063]
Therefore, in the present embodiment, the eccentric amount and the eccentric direction of the slit disk 60 are detected, and the rotational speed is corrected from the detected values. The detection principle and the correction principle for detecting the eccentric amount and the eccentric direction of the slit disk 60 with high accuracy will be described.
[0064]
As shown in FIG. 6, usually, the shape of the slit 62 in the slit disk 60 is formed in a sector shape with an edge on a radial extension from the rotation center Oc (base point Os). The base point Os of the fan coincides with the rotation center Oc. Accordingly, the detection signal, which is the output from the rotation speed detection sensor 16 due to the rotation of the slit disk 60, is attached to any position of the slit 62 so as to pass, that is, the same period (the same period at the position A and the position B) ( (Ta = Tb). However, when the eccentricity occurs as described above, the cycle of the pulse signal varies.
[0065]
As shown in FIG. 7, when the base point Os of the fan is separated from the rotation center Oc, the period Tb of the pulse signal at the position B is smaller than the period Ta of the pulse signal at the position A (Ta> Tc). . Therefore, the period fluctuates.
[0066]
Therefore, first, as shown in FIG. 8, the shape of the slit 62 in the slit disk 60 of the present embodiment is different from the shape shown in FIG. 7 (FIG. 8) in order to detect the amount of eccentricity with high accuracy. In FIG. 8, a fan-shaped shape (shown by a solid line) inclined from a radial extension from the base point Os is shown.
[0067]
In addition, the above-mentioned slope corresponding edge may be any one edge or both edges of the slit 62. In addition, the inclination amount may be formed to a minimum width that can be read by the rotation speed detection sensor 16.
[0068]
As an example, it is assumed that the slit 62 has a radial length corresponding to 0.1% with respect to the distance from the rotation center Oc so that a difference of 1% is generated between the slits. Thereby, when the slit disk 60 has an eccentricity of 0.1% with respect to the rotation center Oc, the fluctuation of the pulse period is ± 0.1%, but the fluctuation of the duty is expanded to ± 1%. Can be detected.
[0069]
The change in the duty is related only to the positional relationship between the slit 62 and the rotation speed detection sensor 16, and is not related to the change in the rotation speed. This is because, even if the rotation fluctuation occurs, the pulse cycle changes, but the duty does not change. This enables high-accuracy detection without being affected by rotation unevenness.
[0070]
More specifically, as shown in FIG. 10A, when 1000 slits 62 are provided on a slit disk 60 having a radius of 25 mm, the slits 62 are provided between a radius of 20 mm and a radius of 25 mm. In this case, the slit 62
The length A on the inner peripheral side is 0.0628 mm ｛= tan (360 degrees / 2000) · 20 °, and the length B on the outer peripheral side is 0.0785 mm ｛= tan (360 degrees / 2000) · 25 °. .
[0071]
When the eccentricity of 0.1% with respect to the radius of the slit disk 60 occurs, the detection position of the rotation speed detection sensor 16 (the passing position of the slit 62) is, as shown in FIG. Move from position C to position D. Therefore, the width of the slit passing through the slit 62 is reduced by 0.0001 mm. Since the width between the slits is 0.1414 mm, the width is reduced by about 0.1%. This is shown by a thin line in FIG.
[0072]
Therefore, when the sector shape in which the length of one side A of the slit 62 is reduced from 0.0628 mm to 0.0314 mm is strengthened, the slit width is reduced by 0.0003 mm with respect to the eccentricity of 0.1%. This is shown by the solid line in FIG. At this time, the width of the slit 62 is equivalent to a reduction of about 0.3%. As described above, when the inclination of the fan-shaped side is doubled, the duty fluctuation rate is tripled, and the detection sensitivity of the eccentric amount is tripled.
[0073]
Next, calculation for obtaining the eccentric amount and the eccentric direction from the duty fluctuation will be described.
[0074]
First, for one rotation of the motor 12, the reference slit 64 is read in advance, the duty value of each slit 62 is read, and the duty value of each slit 62 is stored in the order of the slits 62 with respect to the reference slit 64. Thereby, the rotation angle of the slit disk 60 and the duty value of the slit 62 at that position can be obtained.
[0075]
Next, the maximum value and the position of the stored duty values and the average value of the duties of all the slits 62 are obtained. For example, when the slit disk 60 is provided with 1000 slits 62, the rotation angle of one slit 62 is 0.36 degrees (= 360 degrees / 1000). Therefore, when the position of the memory storing the maximum value of the duty value is the 50th position, the rotation angle is 18 degrees (= 0.36 · 50).
[0076]
Here, at the rotation angle where the duty value is the maximum, the rotation center Oc and the base point Os are the farthest apart from each other. The amount is 0.1%. When this is generalized, it can be expressed by the following equation (1).
[0077]
Z = Dt / J (1)
Here, the amount of eccentricity (%) is represented by Z, the difference (%) between the maximum value and the average value of the duty value is represented by Dt, and the detection magnification by the amount of inclination of the slit 62 is represented by J.
[0078]
As shown in FIG. 9, the distribution of the stored duty values has a sine waveform. Here, the position of the memory storing the maximum value of the duty value is the 50th position, and the pulse cycle obtained from the slit 62 can be corrected by giving the ratio of the eccentricity amount to the detected duty value. Therefore, the correction pulse period can be obtained by the following equation (2).
[0079]
Ts = Tx · (1−0.0001) (2)
Here, Ts is a correction pulse cycle, and Tx is a detection pulse cycle.
[0080]
The cosine component can be considered to determine the correction pulse period at an arbitrary rotation angle, and can be expressed by the following equation (3).
[0081]
Ts = Tx · {1-0.0001 · cos (n · 0.36-18)} (3)
Here, n is a value representing the position of the slit 62 (storage position).
[0082]
From the above, when the correction pulse period is generalized, it can be expressed by the following equation (4).
[0083]
Ts = Tx · {1-w · cos (n · Cp−Dm · Cp)} (4)
Here, w is a shift amount (Z / 100), Dm is an ordinal value indicating the position of the maximum duty, and Cp is a rotation angle by one slit 62 (360 degrees / total number of slits).
[0084]
The correction pulse cycle can be easily derived by executing the calculations in the above equations (3) and (4) in advance and storing them in a memory as a table, and referring to the table.
[0085]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0086]
First, in the drive device 10, the motor 12 is independently rotated by an instruction value for rotating the motor 12 at a predetermined number of rotations. This corresponds to rotating the motor 12 at a time when the image forming apparatus is not performing the printing process, such as immediately after turning on the power. During this rotation operation, the processing shown in FIGS. 11 and 12 is executed.
[0087]
First, in step 102 of FIG. 11, a negative determination is repeated until the reference slit 64 is detected, and when affirmative, a pulse signal, which is a detection signal from the rotation speed detection sensor 16, is detected in step 104. In the next step 106, the duty value of the detected pulse signal is calculated, and in the next step 108, it is stored in the memory 34. When all the slits 62 on the slit disk 60 (slits 62 for one rotation) are completed (Yes at Step 110), the maximum value of the duty value is obtained at Step 112, and the stored total duty value is obtained at the next Step 114. Find the average value of
[0088]
In step 104, since the detection signal from the rotation speed detection sensor 16 includes the component of the reference slit 64, the reference position detection sensor 18 extracts the component and outputs it as a detection signal. In step 106, when calculating the duty value of the detected pulse signal, the duty h value of the slit 62 corresponding to the reference slit 64, the duty values of the slits 62 before and after the slit 62 or the duty value of the interpolation calculation result are obtained.
[0089]
In the next step 116, the correction pulse cycle is obtained from the obtained maximum value and average value of the duty values in accordance with the processing shown in FIG.
[0090]
In step 122 of FIG. 12, as described above, the amount of eccentricity, which is the amount of deviation, is determined from the maximum and average values of the duty, and in the next step 124, the counter variable n is reset (n = 0). In the next step 126, the counter variable n is incremented (n = n + 1), and in the next step 128, the detection pulse period Tx for the n-th slit 62 is obtained. The detection pulse period Tx can be obtained from the duty value by reading the duty value.
[0091]
In the next step 130, the correction pulse cycle is obtained by using the above equation (3) or (4). In the next step 132, it is determined whether or not the above processing has been completed for all of the stored duty values. If the result is negative, the process returns to step 126, and if the result is affirmative, the present routine ends. That is, the determination in step 132 can be adopted based on whether or not the value of the counter variable n has exceeded the total number of slits.
[0092]
The calculation result of step 130 may be stored in a memory and read at the time of actual rotation. Steps 128 and 130 may be executed during actual rotation.
[0093]
Therefore, the detection of the reference slit 64 in step 102 corresponds to the operation of the reference position detection sensor 18, and the pulse detection in step 104 corresponds to the operation of the rotation speed detection sensor 16. Further, the processing in step 106 corresponds to the operation of the duty value calculation unit 36, and the processing in step 108 corresponds to storing the duty value in the memory 34. The processing of steps 112, 114, and 122 corresponds to the operation of the eccentric direction and eccentric amount detection unit 28. Further, the processing of step 128 corresponds to the operation of the pulse cycle calculation unit 32, and the processing of step 130 corresponds to the processing of the pulse cycle correction unit 30.
[0094]
As described above, in the present embodiment, the reference slit 64 included in the slit 62 is extracted from the duty of the slit 62, and a detection signal is output when the reference slit 64 is detected. One photo-interrupter used for detecting the slit 62 for detection can be used also as a sensor for detecting the reference slit 64. Thus, the number of defective products can be reduced, and the sensor configuration can be simplified.
[0095]
In addition, the reference position can be easily detected with a simple configuration in which the duty of the detection signal changes due to the change in the shape of the slit and the change is detected.
[0096]
Further, in the present embodiment, the amount of eccentricity is detected from the duty of the slit 62 and the eccentric direction is detected from the maximum value of the duty. Then, since the detected value of the rotational speed is corrected from the detected eccentric amount and the eccentric direction, the motor 12 can be rotated while suppressing the rotation unevenness.
[0097]
Further, by forming the shape of the slit 62 formed in the slit disk 60 at an acute angle formed by two sides, the amount of eccentricity can be amplified and detected, and the amount of eccentricity can be detected with higher accuracy. Can be.
[0098]
Note that the duty value to be detected may fluctuate due to a reading error of the photointerrupter employed in the rotation speed detection sensor 16 or the reference position detection sensor 18 or a printing error (formation error) of the slit. In this case, the maximum value is erroneously obtained. Therefore, by performing a filtering process such as a moving average of about 10 pulses before detecting the maximum value, it is possible to suppress a decrease in accuracy due to the error.
[0099]
Further, in the above-described embodiment, the case where the duty value for one rotation is stored has been described. However, an average value obtained by averaging the duty values of two or more rotations, that is, a plurality of rotations, for each slit may be stored.
[0100]
[Second embodiment]
In the above embodiment, the case where the maximum value of the duty is detected by comparing the magnitudes of the duty values has been described. However, a reading error of the maximum value leads to an operation failure (rotational unevenness or the like). Therefore, in the present embodiment, even when the duty value to be detected varies due to a reading error of a photo interrupter or a printing error (formation error) of a slit employed in the rotation speed detection sensor 16 or the reference position detection sensor 18. , To accurately detect the maximum value.
[0101]
Note that this embodiment has the same configuration as the above-described embodiment, and thus the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
[0102]
As shown in FIG. 13, when there is a variation in the shape and the like of the slit 62, the distribution of the duty value for one rotation of the slit disk 60 varies for each slit 62 (shown by a solid line in FIG. 13). The AC component has a sine waveform (shown by a dotted line in FIG. 13). That is, even if there is a variation in the duty value, a sinusoidal waveform component only for the eccentricity that does not contribute to the variation in the shape or the like of the slit 62 is included in all the duty values for one rotation. Therefore, in the present embodiment, the inherent sine waveform component is specified and used.
[0103]
Here, a detection principle for detecting the eccentric amount and the eccentric direction of the slit disk 60 with high accuracy without being affected by the error will be described.
[0104]
First, a reference sine waveform in which the number of data per rotation is a predetermined value (1000 in this embodiment) and this is one cycle is assumed. The correlation between the reference sine waveform and the detected waveform based on the actually measured duty value is obtained. This relationship is expressed as follows: the actual duty cycle data for one rotation is X (n) {n = 1 to 1000}, and the characteristic of a sine waveform in which the number of data per rotation is one cycle is Y (m) {m = 1 If the angle is set to｝ 2000 °, the amplitude of the sine waveform Y substantially matches the average value of the amplitude of the detected waveform X (n) whose duty is measured by an arbitrary measuring instrument. The correlation C (t) in this case can be expressed by the following equation (5).
[0105]
C (t) = ΣX (n) · Y (n + t) (5)
However, it is assumed that it fluctuates between n = 1 to 1000 and t = 0 to 999.
[0106]
The correlation C (t) always has peaks (maximum value and minimum value) in one rotation data when the center of the encoder 14 is eccentric, that is, when the base point Os and the rotation center Oc are shifted. The range from the position of the sine waveform Y corresponding to the peak has a high correlation with the detected waveform X based on the actually measured duty value.
[0107]
As shown in FIG. 14, the correlation C (0) is obtained by combining all the data of the detected waveform X (n) and the data in the range of the sine waveform Y (m) indicated by the arrows {1} to {2}. It is obtained by calculation according to the equation (5). Similarly, the correlation C (a) is obtained by calculating all the data of the detected waveform X (n) and the data in the range of the sine waveform Y (m) indicated by the arrows (3) and (4) according to the above equation (5). It is obtained by calculation. The fact that the correlation C (t) has the maximum value at t = a means that the sine wave included in the detected waveform X (n) has a sine wave in the range of m = a to a + 1000 for the sine waveform Y (m). Is the best match. As described above, obtaining a correlation with a sine wave having an arbitrary cycle means that an extremely sensitive filter effect for extracting a frequency component having the cycle can be expected.
[0108]
That the detected waveform X (n) shows the highest correlation with the sine waves of the sine waveforms Y (a) to Y (a + 1000) means that the detected waveform X (n) is located at the same position as the maximum value of the sine waveform Y (m). ) Has the maximum value. The sine waveform Y (m) becomes maximum when m = 1000 in m = a to a + 1000. Therefore, the detected waveform X (n) becomes maximum when n = 1000-a.
[0109]
Accordingly, since n = 0 is the position of the reference slit, the rotation center is shifted in a direction away from the slit 62 where the rotation speed detection sensor 16 is located at the angle of the position of the 1000-a-th slit. The calculation of the shift amount is as follows.
[0110]
First, the following correlation P (k) is obtained for a data string in the range of m = a to a + 1000 of the sine waveform Y (m). It is assumed that the amplitude P of the sine waveform Y (m) is k, and the correlation P is obtained in a predetermined range of the amplitude k.
[0111]
P (k) = ΣY (a + n) · X (n) (6)
However, the calculation is performed in the range of n = 0 to 1000.
[0112]
The correlation P (k) according to the equation (6) has a maximum value at an arbitrary amplitude k. In this case, the value of the amplitude k is the maximum value of the duty value in the detection waveform X (n). Therefore, the shift amount S can be expressed by the following equation (7).
[0113]
S = R · k / {average value of X (n)} (7)
Here, R is a coefficient determined by the shape of the slit 62. For example, if the duty is changed by 0.5% due to the inclination of the side of the slit 62 when the slit 62 is mounted with a shift of 0.1% of the rotation radius of the slit 62, R = 0.2.
[0114]
Thus, an arithmetic expression for correcting the deviation from the center position for each pulse detection during rotation of the motor 12 can be expressed by the following expression (8).
[0115]
Ts = Tx · {1-S · cos (n · 0.36- (1000-a) · 0.36)} (8)
Here, S is a shift amount, Ts is a correction pulse cycle, and Tx is a detection pulse cycle. n is a value representing the position of the slit 62 from the reference pulse.
[0116]
From the above, when the correction pulse period is generalized, it can be expressed by the following equation (9).
[0117]
Ts = Tx ｛{1-S ・ cos (n ・ Cp-Dm ・ Cp)} (9)
Here, Dm is an ordinal value (here, 1000-a) indicating the position of the maximum duty, and Cp is a rotation angle (360 degrees / total number of slits) by one slit 62.
[0118]
As described above, in the present embodiment, a process corresponding to a filter process for detecting a signal of a specific frequency can be performed by obtaining a correlation with a sine waveform using all data for one rotation. The maximum value of the duty value can be derived with high accuracy.
[0119]
Note that the maximum value of the correlation C (a) may be smaller than a predetermined value, and a sufficient correlation with the detected waveform X (n) may not be obtained. In this case, the amount of eccentricity is sufficiently small to indicate that no correction is required, so that a process that does not require correction calculation during printing (while the motor 12 is rotating) can be added.
[0120]
In the above embodiment, any of a reflection sensor and a transmission sensor can be employed as the rotation speed detection sensor 16 and the reference position detection sensor 18. The slit 62 may be formed in the slit disk 60 by a hole such as a slit hole or a notch, or by a bright and dark pattern in which a reflective portion and a transmissive portion are repeatedly formed by vapor deposition.
[0121]
In the above-described embodiment, a case has been described in which a sensor such as a photo interrupter is not provided independently to detect the reference position, and the sensor of the slit 62 is used instead. In this case, among the slits 62 formed in the slit disk 60, one slit 62 is formed as the reference slit 64. However, the number of slits is not limited to one, and a plurality of slits may be provided. When a plurality of reference slits 64 are provided, a reference position may be obtained from the plurality of reference slits 64 by calculation, or any one of them may be set in advance.
[0122]
Although the reference slit 64 has been described as being either extremely large or small with respect to the duty of the slit 62, the present invention is not limited to this, and the slit 62 itself may not be formed. Alternatively, the front and rear slits 62 may be continuous.
[0123]
In the above embodiment, the case where the output signal of the encoder 14 is used as a sensor for detecting the rotation speed of the motor 12 has been described. Or a rotation angle detection signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a driving device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration around a photosensitive drum of the image forming apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of an encoder according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining that the slit disk rotates eccentrically in the encoder according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a passing distance of the slit when the slit disk rotates eccentrically in the encoder according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram for describing a passage distance of a slit formed in a slit disk in the encoder according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a passing distance of one slit when the slit disk rotates eccentrically in the encoder according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the duty of one slit when the slit disk rotates eccentrically in the encoder according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating a duty distribution when the slit disk makes one rotation with eccentricity in the encoder according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an operation when a slit shape is changed in the encoder according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing a flow of a process executed by the driving device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart showing details of step 116 in FIG. 11;
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a duty distribution when the slit disk makes one rotation with eccentricity in the encoder according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a process of obtaining a maximum value of a duty in the second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a slit including a slit for detecting a reference position formed on a slit disk of the encoder according to the embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a characteristic diagram illustrating an output signal of an encoder (or a rotation speed detection sensor) according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Os: base point, Oc: rotation center, 10: drive device, 12: motor, 14: encoder, 16: rotation speed detection sensor, 18: reference position detection sensor, 24: rotation speed control unit 26: motor drive circuit, 28 ... Eccentric direction & eccentricity detection unit, 30: pulse cycle correction unit, 32: pulse cycle calculation unit, 34: memory, 36: duty value calculation unit, 38: input unit, 60: slit disk, 62: slit, 64: Reference slit, 66: Rotary output shaft

Claims

A plurality of slits radially provided within a predetermined range in the radial direction from a predetermined center position are arranged at substantially equal intervals, and the size of any one of the plurality of slits is changed from another slit. A rotator provided, and detection means provided to be movable relative to the rotator, irradiating light to the slit, detecting a light amount variation of the irradiation light through the slit, and outputting as a slit signal. And a rotation sensor having:
Reference position detecting means for detecting a slit whose size has changed from the other slits from a slit signal output from the rotation sensor, defining the slit as a reference slit representing a reference position, and outputting a reference signal of the reference slit. When,
A rotation number detecting unit that outputs a slit signal output from the rotation sensor as a detection signal, and outputs a detection signal obtained by replacing a slit signal corresponding to a reference slit by the reference signal with a slit signal by another slit.
Rotation speed output means for outputting a rotation speed based on the detection signal and the reference signal,
The rotation speed detecting device provided with.

2. The rotation according to claim 1, wherein the reference position detection unit detects the slit as the reference slit when the duty of the slit signal is out of a predetermined allowable value of the duty in which the other slit is allowable. 3. Number detection device.

The rotation number detection device according to claim 1, wherein the rotation number detection unit generates a detection signal from at least one of a size of a slit immediately before and after the reference slit.

A rotation number output means, a duty calculation means for obtaining a duty of a detection signal corresponding to each of the slits from the reference signal and the detection signal, and a maximum value of the duty when the rotating body of the rotation sensor makes one rotation; An eccentricity calculating means for obtaining an eccentricity amount and an eccentricity direction from the center position to the rotation axis of the rotating body based on a minimum value, and an eccentricity amount and an eccentricity direction corresponding to each of the slits. The rotation speed detecting device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a correction unit configured to perform correction so as to cancel each other.

The eccentricity calculating means includes: an eccentricity amount calculating means for obtaining an eccentricity amount from a variation amount of the duty when the rotating body of the rotation sensor makes one rotation; 5. The rotational speed detecting device according to claim 4, further comprising an eccentric direction calculating means for obtaining an eccentric direction.

The eccentricity calculating means calculates a duty change cycle of one rotation from each calculated value of the duty when the rotating body of the rotation sensor makes one rotation, and sets a maximum value of the duty change cycle as a maximum value of the duty. The rotation number detecting device according to claim 5, wherein

Each of the slits is formed from a sector shape in which an edge is formed on a straight line passing through the center position to a sector shape in which the edge is inclined such that a center position side in a radial direction approaches. The rotation speed detecting device according to any one of claims 4 to 6, wherein:

8. The slit according to claim 1, wherein the slit is a light and dark pattern in which a first transmission part and a second transmission part having different light transmission amounts are repeatedly arranged adjacent to each other. 9. Rotation speed detection device.

9. The rotation number detecting device according to claim 8, wherein the light and dark pattern is such that a first reflection portion and a second reflection portion having different light reflection amounts are repeatedly arranged adjacent to each other.