JP2007139493A - 回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転体の回転速度の検出のための構成を簡略化する。
【解決手段】 回転体１の回転中心にモータ２の回転軸３が、回転軸３には回転体１とモータ２との間に円盤状のエンコーダ４がそれぞれ設けられており、モータ２の回転によって回転体１とエンコーダ４とを同時に同速度で回転させる。エンコーダ４上には、複数のスケール５が回転軸３を中心に環状に配設されており、検出部６がエンコーダ４の回転時にエンコーダ４上の各スケール５に対して光源から光を照射し、各スケール５を透過した透過光をセンサによって検出したときの検出信号を制御部７へ出力し、制御部７は、回転体１の回転中は検出部６からの検出信号に基づいてエンコーダ４の取り付け偏心量を検出し、その検出した取り付け偏心量を補正することによって回転体１を所定の回転速度で回転させ、モータ２の回転数を調整して回転体１の回転速度を制御する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ファクシミリ装置、複写機、プリンタを含む画像形成装置の感光体を含む回転体を回転駆動させる回転駆動装置に関する。

従来、回転体の回転数の検出用スケール（回転検出スケール）と偏心の検出用スケール（偏心検出スケール）を設けたエンコーダと、回転検出スケールに照射した光の透過光又は反射光を検出する回転数検出用の光検出器と、偏心検出スケールに照射した光の透過光又は反射光を検出する偏心検出用の光検出器とを有し、２個の光検出器の各検出値を用いて回転体の回転速度と偏心量をそれぞれ検出する回転駆動装置（例えば、特許文献１参照）があった。
特開２００３−１３０６８８号公報

しかしながら、従来の回転駆動装置では、エンコーダの回転検出スケールと偏心検出スケールをそれぞれ検出するために、２つの光源部と光検出器が必要であり、装置の構造が大型化且つ複雑化するという問題があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、回転体の回転速度の検出のための構成を簡略化できるようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、次の回転駆動装置を提供する。
（１）回転体と、上記回転体と回転軸を介して連結し、上記回転軸を中心に環状に配設された複数の開口部を有する被検出手段と、上記回転体及び上記被検出手段と回転軸を介して連結し、上記回転軸を介して回転力を上記回転体及び上記被検出手段に伝達させて上記回転体及び上記被検出手段を同時に回転駆動させるモータと、上記被検出手段の各開口部を検出する検出手段と、上記検出手段による上記各開口部の検出結果に基づいて上記モータの回転速度を制御する制御手段を備え、上記各開口部の一部を、上記被検出手段の半径方向に開口部の幅を徐々に変化させた形状にした部分と、上記被検出手段の半径方向に開口部の幅を一定幅の形状にした部分とを組み合わせて構成した回転駆動装置。

（２）上記（１）の回転駆動装置において、上記検出手段による上記各開口部の検出結果に基づいて、上記回転体の回転軸に対する上記被検出手段の取り付け偏心量を検出する手段を設けた回転駆動装置。
（３）上記（２）の回転駆動装置において、上記取り付け偏心量を補正する補正手段を設けた回転駆動装置。

この発明による回転駆動装置は、回転体の回転速度の検出のための構成を簡略化することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔実施例〕
図１は、この発明の実施例の回転駆動装置の機能構成を示すブロック図である。
この回転駆動装置は、例えば、ファクシミリ装置、複写機、プリンタを含む画像形成装置に搭載され、感光体ドラムを含む円筒状の回転体１を回転駆動させる装置である。
回転体１の回転中心にはモータ２の回転軸３が連結されており、回転軸３には回転体１とモータ２との間に円盤状のエンコーダ４を設けており、モータ２の回転力を回転軸３を介して回転体１及びエンコーダ４に伝達させることにより、回転体１とエンコーダ４とを同時に同速度で回転させる。

エンコーダ４上には、複数の開口部（スリット形状）であるスケール５が回転軸３を中心に環状に配設されており、そのエンコーダ４の各スケール５を挟んで対向するようにレーザ発光ダイオードを含む光源とセンサとを配設してなる検出部６が設けられており、エンコーダ４の回転時にエンコーダ４上の各スケール５に対して光源から光を照射し、各スケール５を透過した透過光をセンサによって検出したときの検出信号を制御部７へ出力する。
制御部７は、モータ２を回転駆動させ、回転体１の回転中は検出部６からの検出信号に基づいてモータ２の回転数を調整して回転体１の回転速度を制御し、その制御の際、エンコーダ４の取り付け偏心量を検出し、その検出した取り付け偏心量を補正することによって回転体１を所定の回転速度で回転させる制御を行うＣＰＵを含むマイクロコンピュータによって実現される機能部である。

図２は、図１に示すエンコーダ４上の各スケール５の形状の説明図である。
エンコーダ４の各スケール５は、中心に対して環状に配設されている。
エンコーダ４上の任意の位置と、その位置から１８０°ずれた位置の２箇所には、エンコーダ４の半径方向に開口部の幅を徐々に変化させた形状にした部分と、エンコーダ４の半径方向に開口部の幅を一定幅の形状にした部分とを組み合わせて構成している。
同図に示すように、スケール５ａと５ｂは、エンコーダ４の中心を挟んで対向する位置に設けており、エンコーダ４の中心から遠ざかるほど開口長さ（開口部の幅）が長くなる三角形状の開口部Ａと、中心からの距離にかかわらず、開口長さが一定である長方形の開口部Ｂと、中心から遠ざかるほど開口長さが短くなる三角形状の開口部Ｃとを隣り合わせて配設している。
なお、この実施例では開口部ＡとＣの形状を直角三角形の場合について説明したが、二等辺三角形や台形状にしてもよい。

図３は、図１に示す検出部６によるエンコーダ４の各スケール５の検出信号の出力波形の一例を示す波形図である。
同図中のａ，ｂ，ｃはそれぞれ開口部Ａ，Ｂ，Ｃのパルス幅（単位：時間）である。
検出部６がスケール５ａと５ｂを検出したときの出力波形について、開口部Ｂを検出したときの出力波形は、センサ検出点に関わらず開口部Ｂの長手方向のどの部分を検出したときも一定のパルス幅ｂになるが、開口部ＡとＣを検出したときの出力波形については、エンコーダ４の中心とセンサ検出点との相対距離によってパルス幅が変化する。すなわち、エンコーダ４の中心とセンサ検出点との相対距離が長い場合、ａ＞ｃとなり、逆に短い場合はａ＜ｃとなる。

図４は、図１に示すエンコーダ４の取り付け偏心が発生した場合（回転軸３の中心とエンコーダ４の中心がずれている場合）の回転軸３の中心である回転軸中心Ｏとエンコーダ４の中心であるエンコーダ中心Ｏ′、およびセンサ検出点Ｐの位置関係を表した概略図である。
ここで、例えば、回転体１の実際の回転速度を検出するために、「回転体１が１８０°回転する時間を計測する必要がある」とする。
この場合、従来の方法では、任意のエンコーダ４のスケール５から検出されるパルス幅から、エンコーダ４が１８０°回転する位置にあるスケール５、例えば、同図中のＸ点の位置のスケールがセンサ検出点Ｐを通過した時に得られるパルス幅までの時間を計測する。しかし、回転軸中心Ｏとエンコーダ中心Ｏ′が図４の位置にある場合、回転体１が実際に１８０°回転したときのエンコーダ４のスケール５の位置はＹ点であり、従来のようにＸ点のデータを計測すると、正確な回転速度が計測できず、エンコーダ４の取り付け偏心の影響を受ける。

次に、エンコーダ取り付け偏心量の検出処理について説明する。
予め、開口部ＡおよびＣの開口長さとエンコーダ中心Ｏ′からの距離の関係を制御部７のＲＯＭを含む記憶部（図示を省略する）に記憶する。
まず、図４に示される回転軸中心Ｏとエンコーダ中心Ｏ′のズレ角（図４におけるθ）を次の数１に基づく演算処理によって求める。

ただし、この時点では、回転軸中心Ｏに対してエンコーダ中心Ｏ′が左右どちらに偏心しているのか不明である。
そこで、エンコーダ取り付け偏心の方向を求めるため、次の数２〜数４に基づく演算処理を実行する。

上記数２〜数４の演算処理の結果に基づいて、エンコーダ取り付け偏心の方向について、次の（１）と（２）の判断ができる。
（１）ｌ×（ａ／ｂ）＞ｌ×（ｃ／ｂ）の場合、ｌ×{１−（ａ／ｂ）}＞ｌ×（ｃ／ｂ）であれば、エンコーダ中心Ｏ′が回転軸中心Ｏに対して右に偏心している。また、ｌ×{１−（ａ／ｂ）}＜ｌ×（ｃ／ｂ）であれば、エンコーダ中心Ｏ′が回転軸中心Ｏに対して左に偏心している。
（２）ｌ×（ａ／ｂ）＜ｌ×（ｃ／ｂ）の場合、ｌ×{１−（ａ／ｂ）}＞ｌ×（ｃ／ｂ）であれば、エンコーダ中心Ｏ′が回転軸中心Ｏに対して左に偏心している。また、ｌ×{１−（ａ／ｂ）}＜ｌ×（ｃ／ｂ）であれば、エンコーダ中心Ｏ′が回転軸中心Ｏに対して右に偏心している。

次に、制御部７内に記憶している開口部ＡおよびＣの開口長さとエンコーダ中心Ｏ′からの距離の関係を用いて、開口部Ａのパルス幅ａ、もしくは開口部Ｃのパルス幅ｂより、エンコーダ中心Ｏ′とセンサ検出点Ｐの距離Ｓ１を算出する。
さらに、エンコーダ４が１８０°回転した地点（図４のＸ点）での開口部Ａのパルス幅ａ′、もしくは開口部Ｃのパルス幅ｂ′より、Ｘ点とエンコーダ中心Ｏ′の距離Ｓ２を算出する。
そして、上記距離Ｓ１，Ｓ２の値によって次の数５に基づく演算処理をし、センサ検出点Ｐと回転軸中心Ｏの距離ｒ、すなわち、エンコーダ取り付け偏心量を求める。

次に、上述の処理によって得られた取り付け偏心量を補正する制御処理について説明する。
まず、図４に示すように、エンコーダ中心Ｏ′とセンサ検出点Ｐの距離Ｓ１と、センサ検出点Ｐと回転軸中心Ｏの距離ｒとから次の数６に基づく演算処理によって、Ｙ点とエンコーダ中心Ｏ′の距離ｍを求める。

さらに、上記Ｙ点とエンコーダ中心Ｏ′の距離ｍを含む上記各値を用いて、次の数７に基づく演算処理によってエンコーダ中心Ｏ′に対してＸ点とＹ点のなす角度φを求める。

ここで、エンコーダ４の１回転のスケール数はエンコーダ４の形状により決定していることから、Ｘ点とＹ点間のスケール数は、上記エンコーダ中心Ｏ′に対してＸ点とＹ点のなす角度φを用いて容易に演算することができ、回転軸中心Ｏに対してエンコーダ中心Ｏ′が右に偏心している場合、Ｙ点のスケールから、左にＸ点とＹ点間のスケール数だけ補正する。
また、回転軸中心Ｏに対してエンコーダ中心Ｏ′が左に偏心している場合、Ｙ点のスケールから、右にＸ点とＹ点間のスケール数だけ補正する。

このようにして、この回転駆動装置は、エンコーダの半径方向に開口長さが変化する構造のスケールから検出されるパルス幅と、従来の一定開口長さのスケールから検出されるパルス幅の差異を利用して、エンコーダの取り付け偏心量を検出し、そのエンコーダの取り付け偏心量の補正制御を行ってモータの回転数を調整することができるので、回転体の回転速度の検出のための構成を簡略化すると共に、エンコーダの取り付け偏心があっても回転体の回転速度を正しく調整することができる。

この発明による回転駆動装置は、デスクトップパソコン，ノートブックパソコン等のパーソナルコンピュータにおいても適用することができる。

この発明の実施例の回転駆動装置の機能構成を示すブロック図である。 図１に示すエンコーダ４上の各スケール５の形状の説明図である。 図１に示す検出部６によるエンコーダ４の各スケール５の検出信号の出力波形の一例を示す波形図である。 図１に示すエンコーダ４の取り付け偏心が発生した場合の回転軸中心Ｏとエンコーダ中心Ｏ′及びセンサ検出点Ｐの位置関係を表した概略図である。

符号の説明

１：回転体 ２：モータ ３：回転軸 ４：エンコーダ ５，５ａ，５ｂ：スケール ６：検出部 ７：制御部

Claims (3)

1. 回転体と、前記回転体と回転軸を介して連結し、前記回転軸を中心に環状に配設された複数の開口部を有する被検出手段と、前記回転体及び前記被検出手段と回転軸を介して連結し、前記回転軸を介して回転力を前記回転体及び前記被検出手段に伝達させて前記回転体及び前記被検出手段を同時に回転駆動させるモータと、前記被検出手段の各開口部を検出する検出手段と、前記検出手段による前記各開口部の検出結果に基づいて前記モータの回転速度を制御する制御手段とを備え、前記各開口部の一部を、前記被検出手段の半径方向に開口部の幅を徐々に変化させた形状にした部分と、前記被検出手段の半径方向に開口部の幅を一定幅の形状にした部分とを組み合わせて構成したことを特徴とする回転駆動装置。
2. 請求項１記載の回転駆動装置において、前記検出手段による前記各開口部の検出結果に基づいて、前記回転体の回転軸に対する前記被検出手段の取り付け偏心量を検出する手段を設けたことを特徴とする回転駆動装置。
3. 請求項２記載の回転駆動装置において、前記取り付け偏心量を補正する補正手段を設けたことを特徴とする回転駆動装置。
   

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