JP2006184024A - エンコーダおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度で位置検出が可能で、かつ確実にエンコーダと補正情報に対応を保つことができるエンコーダを提供する。
【解決手段】 回転する物体の角度を検知するためのエンコーダであって、位置マーカと補正データとを有するエンコーダ読み取り部と、前記位置マーカと補正データとを一括して読み取り、その読み取った位置マーカの情報を、その読み取った補正データによって補正する読取補正手段とを具備する構成となっている。
【選択図】 図５

Description

この発明は、タンデム型カラープリンタ等の感光体ドラム周辺に設けられたエンコーダおよびその製造方法に関し、特に、高精度で位置検出が可能で、かつ確実にエンコーダと補正情報に対応を保つことができるエンコーダおよびその製造方法に関するものである。

一般に、タンデム型カラープリンタ等の感光体ドラム周辺にはエンコーダが設けられ、感光体ドラムの回転速度等を検出するようになっており、その検出精度を向上させる技術が色々と提案されている。
先行技術としては、特許文献１として、回転角を検出する回転角エンコーダから出力される信号を用いてモータを駆動するモータ駆動装置に、回転角エンコーダよりも回転角の高精度の検出が可能な高精度エンコーダを用いて計測された回転角エンコーダの回転角に応じたパルス位相の計測誤差データを誤差測定器によって測定し、それをＰＬＬ基準クロック生成部に内蔵された不揮発性メモリ（記憶部）に記憶させ、その計測誤差データを用いてＤＣモータを駆動する技術が開示されている。
特開２００４−２２９４８６公報

しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題点があった。
すなわち、補正情報がエンコーダとは別のコントローラ側のメモリに格納されるため、エンコーダあるいはコントローラの部品交換によって、エンコーダの補正すべき情報と、実際にメモリに格納されている情報の対応がとれなくなることがあり、この対応を保つためには、管理が複雑になる。
本発明の目的は、高精度で位置検出が可能で、かつ確実にエンコーダと補正情報に対応を保つことができるエンコーダを提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、回転する物体の角度を検知するためのエンコーダであって、位置マーカと補正データマーカとを有するエンコーダ読み取り部と、前記位置マーカと補正データマーカとを一括して読み取り、読み取った位置マーカの情報を、読み取った補正データマーカによって補正する読取補正手段とを具備することを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記補正データマーカが前記位置マーカの間に設けられたヘッダと補正データマーカのパルス列から成り、前記読取補正手段が前記エンコーダ読み取り部の位置マーカおよび前記ヘッダと補正データマーカのパルス列を読み取るマーカ読み取り装置、前記ヘッダのパターンを抽出するヘッダ抽出部、前記ヘッダ以降のデータを補正値コードとして分離抽出する補正データ分離装置、及び前記補正データ分離装置よりの前記位置マーカの情報および前記補正データマーカに基づき、通常の前記位置マーカの読み取りタイミングに対してその補正コードを使って補正を加え、補正されたエンコーダ信号を出力する読み取りマーカ位置補正装置から成ることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記補正データマーカが、所定位置に設けられたＩＤチップ内に記憶されており、前記読取補正手段が、前記エンコーダ読み取り部の位置マーカを読み取るマーカ読み取り装置、前記エンコーダ読み取り部のＩＤチップから補正データマーカを読み取るＩＤチップデータ読み取り装置、及び前記位置マーカの情報および前記補正データマーカに基づき、通常の位置マーカの読み取りタイミングに対して補正を加え、補正されたエンコーダ信号を出力する読み取りマーカ位置補正装置から成ることを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、前記エンコーダが、画像形成装置内の感光体ドラムの速度ムラ検出に用いられることを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、前記エンコーダが、画像形成装置のプロセスカートリッジ内の感光体ドラムの速度ムラ検出に用いられることを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、回転する物体の角度を検知するためのエンコーダの製造方法であって、前記エンコーダの読み取り部にマーカ印刷装置を使って位置マーカを印刷する工程と、前記エンコーダの読み取り部の位置マーカを高精度読取装置を使って読み取る工程と、前記読み取った位置マーカから補正データマーカを抽出し、その補正データを前記マーカ印刷装置を使って前記エンコーダ読み取り部の位置マーカの間に書き込む工程とを具備することを特徴とする。
また、請求項７記載の発明は、回転する物体の角度を検知するためのエンコーダの製造方法であって、前記エンコーダのＩＤチップを備えた読み取り部にマーカ印刷装置を使って位置マーカを印刷する工程と、前記エンコーダの読み取り部の位置マーカを高精度読取装置を使って読み取る工程と、前記読み取った位置マーカから補正データマーカを計算し、その補正データマーカを前記ＩＤチップに書き込む工程とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、ラフな精度でエンコーダを作りこみ、さらに高精度で位置検出が可能であると共に、エンコーダ上に補正データマーカがあるため、実際の物と、補正データマーカの対応が常に取れる。
また、本発明によれば、補正データマーカをパルス状にすることで、エンコーダ位置信号読み取りセンサを使って読み取ることができ、補正データマーカ読み取り用の専用センサが不要である。
また、本発明によれば、位置マーカ書き込み信号と同じ印刷装置で補正信号を書き込むことにより、補正データ書き込みのための専用装置が不要になる。
また、本発明によれば、補正データをエンコーダ上の不揮発メモリに格納するので、補正データ書き込み時にパルス列にコード化する手段、読み出し時に補正データをパルス列の中から分離する手段が不要になる。
また、本発明によれば、容易に着脱できるジョイントで構成されているプロセスカートリッジの場合、このジョイント等の影響をなくすことができ、カートリッジの入れ替えによっても補正データの対応が狂うことがない。

以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
（実施例）
まず、本発明の実施形態を説明する前に、本発明によるエンコーダが適用される種々のプリンタのドラム構成について、図１−３を参照して説明する。図１は、本発明によるエンコーダが適用されるタンデム型カラープリンタのドラム構成の概略図である。
図１に示すように、このタンデム型カラープリンタのドラム構成は、ＹＭＣＫの４個の感光体ドラム１のそれぞれをダイレクトで駆動するモータ３が設けられており、この各感光体ドラム１のドラム軸にエンコーダ５が取り付けられており、このエンコーダ５によって各感光体ドラム１の一回転の速度ムラを検出する。このエンコーダ５によるダイレクト駆動制御を行うには、エンコーダの一回転あたりのパルス数、位置精度、が両方必要になる。
図２は、本発明によるエンコーダが適用されるタンデム型カラープリンタのギアで減速する駆動タイプのドラム構成の概略図である。
図２に示すように、このギアで減速する駆動タイプのドラム構成は、モータ３のモータ軸７に設けられたモータ軸エンコーダ９は、一周５０パルス程度のエンコーダ（ＦＧ：フレクエンシージェネレータ）で、モータ３の速度を一定に制御する。一方、感光体ドラム１側にもエンコーダ１１が取り付けられており、このエンコーダ１１は、ドラム駆動ギア１３の偏芯に起因する回転速度ムラの検出を行う。この二つのエンコーダ９、１１により感光体ドラム１の回転速度を常に一定に保つ。

図３は、本発明によるエンコーダが適用されるタンデム型カラープリンタのジョイントを介してプロセスカートリッジ内の感光体ドラムを駆動するタイプのドラム構成の概略図である。
図３に示すように、このジョイントを介してプロセスカートリッジ内の感光体ドラムを駆動するタイプのドラム構成は、モータ３のモータ軸７に設けられたモータ軸エンコーダ９は、一周５０パルス程度のエンコーダ（ＦＧ：フレクエンシージェネレータ）で、モータ３の速度を一定に制御する。一方、プロセスカートリッジ１５内に収納された感光体ドラム１側にもエンコーダ１１が取り付けられており、このエンコーダ１１は、ドラム駆動ギア１３およびジョイント１７の偏芯に起因する回転速度ムラの検出を行う。この二つのエンコーダ９、１１を読み取って感光体ドラム１の回転速度を常に一定に保つ。
この場合は、容易に着脱可能に構成されたジョイント１７の影響も受けるので、感光体ドラム１の回転速度ムラは、さらに大きくなることが考えられ、感光体軸側のエンコーダ１１による制御の効果は大きい。
ここで、ドラム軸エンコーダ５は、ドラム一回転周期の回転ムラを測定するものなので、細かい分解能はいらない。例えば、図４に示すような、一回転８パルス程度の位置情報（位置マーカ）があれば良い。図４は、位置マーカを有するエンコーダの読み取り部の概略図である。
しかし、速度ムラを検出するには、各マーカの絶対位置情報が必要になる。つまり、高精度で位置マーカを印刷するか、又は、すでに印刷されている位置マーカの理想位置からのズレ情報が必要になる。ただ、高精度に位置マーカを印刷するのは非常に困難でコストアップにつながる。
そこで、本発明では、エンコーダの読み取り部の位置マーカを高精度エンコーダを使って読み取り、そこから補正データマーカ（以下、単に補正データと記す）を抽出し、その補正データを同じマーカ印刷機を使ってエンコーダ読み取り部の位置マーカの間に書き込むようにし、その補正データを読み取って分離し、その分離した補正データに基づいて位置マーカの読み取りズレを補正するようにしている。
図５は、図４に示した位置マーカを有する感光体ドラム側エンコーダ１１の読み取り部に補正データを書き込んだ様子を示す図である。
図６は、位置マーカの理想の位置からのズレを計測し、ヘッダ＋補正データのパルス列に変換し、これを同じエンコーダ読み取り部上に書き込んで読み出す様子を示すパルス波形図である。なお、この読み出されたパルス波形から補正データを分離し、位置マーカの読み取りタイミングに対して補正を行うわけである。

以下に、図７を参照して、図５に示した位置マーカおよび補正データ入り感光体ドラム側エンコーダ読み取り部の作成プロセスを説明する。図７は、図５に示した位置マーカおよび補正データ入りの感光体ドラム側エンコーダ１１の読み取り部の作成プロセスの説明図である。
図７に示すように、まずマーカ印刷装置２１によりまだ何も印刷されていない感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１ａに位置マーカ４１を印刷する。次に、この位置マーカ４１の印刷された感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１ｂから位置マーカ４１を高精度読取装置（高精度エンコーダ）２３を使って読み取り、マイコン等からなる制御装置２５によって正規の位置からのズレを抽出し格納し、この値をコード化し、通常マーカと区別するためのヘッダを追加して補正データとし、同じマーカ印刷装置２１へ送る。そして、このマーカ印刷装置２１は、感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１ｂ上の位置マーカ４１の間に補正データ４３を上書き印刷する。
上記方法によれば、位置マーカ書き込み信号と同じ印刷装置で補正信号を書き込むことにより、補正データ書き込みのための専用装置が不要になる。
また、エンコーダ読み取り部上に補正データを文字等で書き込むようにすると、それを手動、又は自動的に読み取る手段が必要になるが、上記方法によれば、そのような文字認識手段を使わず簡単な方法で補正データを読み取ることができる。

次に、図８を参照して、この位置マーカ４１の間に補正データ４３の書き込まれた感光体ドラム側エンコーダ読み取り部を使った回転速度ムラの検出について説明する。図８は、図５に示した位置マーカおよび補正データ入りの感光体ドラム側エンコーダ１１の読み取り部の検出プロセスの説明図である。
図８に示すように、マーカ読み取り装置２９で感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１の位置マーカ４１および補正データ４３を読み取る。すなわち、まず位置マーカ４１を読み取ったのち、ヘッダ抽出部３１によりヘッダ特有のパターンを抽出し、補正データ分離装置３３により、そのヘッダ以降のデータを補正値コードとして分離抽出して読み取りマーカ位置補正装置３５へ送る。次に、読み取りマーカ位置補正装置３５は、補正データ分離装置３３よりの位置マーカ４１の情報および補正データ４３に基づき、通常の位置マーカ４１の読み取りタイミングに対してその補正コードを使って補正を加え、補正されたエンコーダ信号を出力する。
ここで、感光体ドラム側エンコーダ１１は、感光体ドラム側エンコーダ読み取り部と、マーカ読み取り装置２９と、ヘッダ抽出部３１と、補正データ分離装置３３と、読み取りマーカ位置補正装置３５とから成るものとする。
図９は、位置マーカの理想の位置からのズレを計測し、ヘッダ＋補正データのパルス列に変換し、これを同じエンコーダ読み取り部上に書き込んで読み出し、その補正データに基づいて補正されたエンコーダ信号を得る様子を示すパルス波形図である。
なお、上記本発明によるエンコーダをタンデム型カラープリンタのジョイントを介してプロセスカートリッジ内の感光体ドラムを駆動するタイプのドラム構成に適用した場合、容易に着脱できるジョイント等の影響をなくすことができ、カートリッジの入れ替えによっても補正データの対応が狂うことがない。

次に、図１０、１１を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
この第２実施形態は、図７、８に示した第１実施形態における補正データ４３のマーカをＩＤチップ５１に置き換えたものである。
すなわち、所定位置にＩＤチップ５１を備えた感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１ｃにマーカ印刷装置２１により位置マーカ４１を印刷し、この位置マーカ４１の印刷された感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１ｄから位置マーカ４１を高精度読取装置（高精度エンコーダ）２３を使って読み取り、マイコン等からなる制御装置２５によって補正データを計算し、ＩＤチップデータ書き込み装置４５へ送り、このＩＤチップデータ書き込み装置４５は、感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１ｄ上のＩＤチップ５１のメモリに補正データを書き込む。
そして、マーカ読み取り装置２９で感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１ｄの位置マーカ４１を読み取ると共に、ＩＤチップデータ読み取り装置４７で感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１ｄのＩＤチップ５１から補正データを読み取り、読み取りマーカ位置補正装置３５により、位置マーカ４１の情報および補正データに基づき、通常の位置マーカ４１の読み取りタイミングに対してその補正コードを使って補正が加えられ、補正されたエンコーダ信号が出力される。
ここで、感光体ドラム側エンコーダ１１は、感光体ドラム側エンコーダ読み取り部１１ｄと、マーカ読み取り装置２９と、ＩＤチップデータ読み取り装置４７と、読み取りマーカ位置補正装置３５とから成るものとする。
この方式の利点は、パルス列からのヘッダの分離、等の変換作業が不要で直接かつ確実にＩＤチップ５１のメモリからデータが読み取れ、しかも個別のエンコーダと補正データの一対一対応が確実に取れるということである。また、このＩＤチップにその他の情報（製品番号、使用履歴等）を格納することができる利点がある。

本発明が適用されるタンデム型カラープリンタのドラム構成の概略図。 本発明が適用されるタンデム型カラープリンタのギアで減速する駆動タイプのドラム構成の概略図。 本発明が適用されるタンデム型カラープリンタのジョイントを介してプロセスカートリッジ内の感光体ドラムを駆動するタイプのドラム構成の概略図。 位置マーカを有するエンコーダ読み取り部の概略図。 図４に示した位置マーカを有する感光体ドラム側エンコーダ読み取り部に補正データを書き込んだ様子を示す図。 位置マーカの理想の位置からのズレを計測し、ヘッダおよび補正データのパルス列に変換し、これを同じエンコーダ読み取り部上に書き込んで読み出す様子を示すパルス波形図。 図５に示した位置マーカおよび補正データ入りの感光体ドラム側エンコーダの作成プロセスの説明図。 図５に示した位置マーカおよび補正データ入りの感光体ドラム側エンコーダ読み取り部の検出プロセスの説明図。 位置マーカの理想の位置からのズレを計測し、ヘッダおよび補正データのパルス列に変換し、これを同じエンコーダ読み取り部上に書き込んで読み出し、その補正データに基づいて補正されたエンコーダ信号を得る様子を示すパルス波形図。 第２実施形態に係る感光体ドラム側エンコーダの作成プロセスの説明図。 第２実施形態に係る感光体ドラム側エンコーダ読み取り部の検出プロセスの説明図。

符号の説明

１…感光体ドラム、３…モータ、５…ドラム軸エンコーダ、７…モータ軸、９…モータ軸エンコーダ、１１…感光体ドラム側エンコーダ、１３…ドラム駆動ギア、１５…プロセスカートリッジ、１７…ジョイント、２１…マーカ印刷装置、２５…制御装置、３１…ヘッダ抽出部、３３…補正データ分離装置、３５…マーカ位置補正装置、４１…位置マーカ、４３…補正データ、５１…ＩＤチップ

Claims (7)

1. 回転する物体の角度を検知するためのエンコーダであって、
   位置マーカと補正データマーカとを有するエンコーダ読み取り部と、
   前記位置マーカと補正データマーカとを一括して読み取り、読み取った位置マーカの情報を、読み取った補正データマーカによって補正する読取補正手段とを具備することを特徴とするエンコーダ。
2. 前記補正データマーカが前記位置マーカの間に設けられたヘッダと補正データマーカのパルス列から成り、前記読取補正手段が前記エンコーダ読み取り部の位置マーカおよび前記ヘッダと補正データマーカのパルス列を読み取るマーカ読み取り装置、前記ヘッダのパターンを抽出するヘッダ抽出部、前記ヘッダ以降のデータを補正値コードとして分離抽出する補正データ分離装置、及び前記補正データ分離装置よりの前記位置マーカの情報および前記補正データマーカに基づき、通常の前記位置マーカの読み取りタイミングに対してその補正コードを使って補正を加え、補正されたエンコーダ信号を出力する読み取りマーカ位置補正装置から成ることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記補正データマーカが、所定位置に設けられたＩＤチップ内に記憶されており、前記読取補正手段が、前記エンコーダ読み取り部の位置マーカを読み取るマーカ読み取り装置、前記エンコーダ読み取り部のＩＤチップから補正データマーカを読み取るＩＤチップデータ読み取り装置、及び前記位置マーカの情報および前記補正データマーカに基づき、通常の位置マーカの読み取りタイミングに対して補正を加え、補正されたエンコーダ信号を出力する読み取りマーカ位置補正装置から成ることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
4. 前記エンコーダが、画像形成装置内の感光体ドラムの速度ムラ検出に用いられることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
5. 前記エンコーダが、画像形成装置のプロセスカートリッジ内の感光体ドラムの速度ムラ検出に用いられることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
6. 回転する物体の角度を検知するためのエンコーダの製造方法であって、
   前記エンコーダの読み取り部にマーカ印刷装置を使って位置マーカを印刷する工程と、
   前記エンコーダの読み取り部の位置マーカを高精度読取装置を使って読み取る工程と、
   前記読み取った位置マーカから補正データマーカを抽出し、その補正データを前記マーカ印刷装置を使って前記エンコーダ読み取り部の位置マーカの間に書き込む工程とを具備することを特徴とするエンコーダの製造方法。
7. 回転する物体の角度を検知するためのエンコーダの製造方法であって、
   前記エンコーダのＩＤチップを備えた読み取り部にマーカ印刷装置を使って位置マーカを印刷する工程と、
   前記エンコーダの読み取り部の位置マーカを高精度読取装置を使って読み取る工程と、
   前記読み取った位置マーカから補正データマーカを計算し、その補正データマーカを前記ＩＤチップに書き込む工程とを具備することを特徴とするエンコーダの製造方法。

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