JP2007151342A - 回転体駆動制御装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転制御の基準検出と制御開始を高速に実施する回転体駆動制御装置を提供する。
【解決手段】モータの回転力を伝達する伝達機構と、伝達機構に連結されモータの回転力で回転駆動される回転体と、回転体の回転軸１２を中心にした円周上に配設されたスリット１３ａ〜１３ｄを検出する検出器１４と、スリット１３ａ〜１３ｄのうち隣り合うスリットの区間が検出器１４を通過する通過時間を、検出器１４からの信号に基づいて検出する通過時間検出手段と、通過時間検出手段で検出された通過時間に基づいて、回転体の所望周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、振幅位相生成手段で生成された振幅と位相に基づき、回転周期変動を低減するようにモータの回転を制御する回転制御手段と、スリット１３ａ〜１３ｄの幅γ₁〜γ₄が互いに異なっているとき、スリット１３ａを基点として、モータの回転制御開始時の位相を振幅位相生成手段で生成された位相に基づき変更する制御基準変更手段とを備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータ等で回転体を回転駆動させたときに、その回転体の回転周期変動を低減するのに好適な回転体駆動制御装置、およびその回転体駆動制御装置を搭載した画像形成装置に関する。

図１を用いて画像形成装置の説明をする。図１は、４色タンデム型カラープリンタ等のカラー画像形成装置である。まず、図１の構成について説明する。５は制御器で、画像形成装置全体を制御する。１ａ〜１ｄは感光体ドラムである。１ａはブラック、１ｂはシアン、１ｃはマゼンタ、１ｄはイエローがそれぞれ潜像される。２ａ〜２ｄは露光装置で、所望の潜像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。６ａ〜６ｄは感光体ドラム１ａ〜１ｄを回転駆動するモータである。ベルト３はベルト駆動モータ４で駆動されて、転写紙７を搬送する。

次に、図１の画像形成装置の動作について説明する。画像形成が開始されると、転写紙７が図示しない給紙ユニットからベルト３まで搬送される。そして、ベルト３で受け渡されて、各色の感光体ドラム上に順次搬送される。このとき、露光装置２ａ〜２ｄによって真上から感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像される。この部分にトナーが吸着されて、転写紙７の通過とともに感光体ドラムの真下にある転写紙７へトナーは転写される。図１に示したような画像形成装置において、各色の感光ドラム１ａ〜１ｄはＤＣブラシレスモータ等で駆動されるが、以下に示す(i)(ii)により、形成した画像において副走査方向の位置ずれが発生する。
(i) トルクリップル等によるモータ回転周期変動
(ii) 歯車の累積ピッチ誤差、回転軸の偏心等による伝達駆動系誤差

図１においては、たとえば、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転軸とモータ６ａ〜６ｄ間を遊星歯車による伝達機構とする場合である。これらの誤差は、図１の形態に限らず、１つの感光体を用いたリボルバー方式で複数の色を形成し、重ねて出力する形態や、１つの感光体で単色画像を形成する形態においても同様の影響により画像の位置ずれが発生する。

現在、カラー機において画像を高速に出力することが可能である図１の方式が主流となっている。この形態では、特に各色で形成した画像の位置ずれが色の重ね合せのずれ、いわゆる色ずれとなり、画質の劣化が顕著に現れる。

従来の画像形成装置では、画質を向上するために、いくつかの対応策を施していた。ＤＣサーボモータの回転周期変動に対しては、モータ軸回転角速度を検出してフィードバックする制御系を用いていた。また、伝達駆動系の誤差に対しては、感光体ドラム軸にロータリーエンコーダを設け、その検知結果によりモータ６ａ〜６ｄの回転を制御する方法を用いていた。さらには、感光体ドラム軸と同一軸上にある歯車の最大偏心位置を製造工程で検出して、４つの感光体ドラム軸にある歯車偏心位置を調節して組み付けていた。そして、偏心による回転周期変動夫々の位相を同期させて、色ずれを軽減していた。

複数の感光体ドラム間の周期的な回転周期変動の位相を同期させて色ずれを軽減する方法として、各色の感光体ドラムに関する回転周期変動の位相が同一となる基準位置を予め設けて、回転周期変動の位相を一致させるように回転駆動させて同一箇所を転写することが提案されている（特許文献１、特許文献２）。また、前述したように、複数の感光体ドラム軸歯車の最大偏心位置を検出して、複数色の色重ね時に色ずれを軽減するように、組み付けで高精度な軸合せを行い、位相を調節する方法もある。

しかし、上記方法によって感光体ドラム回転周期変動による色ずれの影響を軽減するように回転周期変動の位相を合せても、回転周期変動の振幅値は各々の感光体ドラムで異なる。この振幅値の差が影響して、各色の画像を重ね合わせたときに、画素の色ずれが発生する。つまり、感光体ドラムの回転周期変動の位相を互いに合せて相対的な色ずれ量を小さくしても、回転周期変動の振幅の差だけ色ずれが生じてしまう。したがって、色ずれを軽減した高品質の出力画像を得るためには、振幅の絶対量を低減させる必要がある。この場合、ドラム１回転に相当する回転周期変動の振幅値が与える画素の位置ずれへの影響が、他の回転周期変動の振幅値が与える画素の位置ずれへの影響と比較して大きいことが知られている。

回転周期変動の振幅を低減させる公知技術としては、回転周期変動を周波数分析して、補正対象の周波数成分を検出し制御する技術が提案されている（特許文献３）。しかし、この特許文献３の技術では、回転周期変動を検出するエンコーダのスリットあるいは検出部を多数必要とし、構成のコストアップを招いていた。

そこで、この解決策として、画像品質に影響を与える回転周期変動のみを狙って検出し、制御する方法が考えられている。たとえば、モータ軸の回転周期変動を周波数分析し、その周波数成分に減速比を乗算することで、ドラム軸の回転周期変動に相当する周波数成分を計算し、その結果に基づいて回転むらを抑制するようにモータを制御する方法が提案されている（特許文献４）。

また、回転板上のスリット間を通過する時間を計測して、所望の回転周期変動を検出する方式が提案されている（特許文献５）。この方式は、従来のように、回転板上のスリットが一定時間中に通過する個数をカウントして回転周期変動を検出するロータリーエンコーダよりも、スリット間隔や個数を少なくでき、簡易で低コストな構成で実現できる利点がある。

また、第１メモリに記憶されている速度指令値に基づいて駆動装置制御を開始し、引続き順次制御することにより、像担持体の表面移動速度変動の抑制を図ること（特許文献６）や、書き換え可能なメモリを有することで、温度変化やギヤの摩耗等によって感光体の回転変動が発生した場合でも、適当なタイミングで速度の変化を検出し、回転変動を抑制することも提案されている（特許文献７）。

さらに、スリット通過時のタイミングパルスがハイレベルとなるパルスの間隔を変更することで、制御開始の基準位置を検出できるようにすることも提案されている（特許文献８、特許文献９）。
特公平８−１０３７２号公報 特開２０００−１３７４２４号公報 特開２００２−７２８１６号公報 特開２０００−３５６９２９号公報 特開２００５−３１２２６２号公報 特開２０００−２９５８８２号公報 特許第３２５９４４０号公報 特開平６−２２７０６２号公報 特開平６−２３４２５３号公報

しかしながら、特許文献４では、駆動軸の回転周期変動を検出した結果から、従動軸の回転周期変動を検出するとともに、回転周期変動を補正制御しているが、その回転周期変動を補正するタイミングまでは考慮されておらず、補正制御の高速な開始は実現できない。また、特許文献５では、スリット幅を変更することで、基準位置と回転周期変動を同時に検出できるが、検出した回転周期変動に対して基準位置を複数設置し、それぞれの基準位置において如何様にして制御開始をするのかが考慮されておらず、この場合も、補正制御の高速な開始は実現できない。

また、特許文献６や特許文献７では、回転周期変動検出用のセンサに加えて、基準位置検出用のセンサを設けて、回転周期変動の補正タイミングを実施しているため、センサの個数が多くなり、コストアップや検出装置全体の大型化、さらには入出力処理が煩雑になるという問題がある。特に、回転周期変動の補正タイミングを高速に実施する場合、複数の基準検出用スリットを設ける必要があり、回転周期変動検出と兼用することは、実質上、不可能である。

さらに、特許文献８や特許文献９では、基準位置検出用のスリットを他のスリット幅と異ならせることで、制御開始の基準検出を実施しているが、活字部材の基準を検出しているものであり、回転周期変動を補正する基準を検出する構成ではない。つまり、エンコーダ類によって回転体の回転周期変動を予め検出して、その回転周期変動を打ち消すように補正制御するものではない。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、回転周期変動検出用と基準検出用のスリットとを兼用し、かつ、基準検出用スリットを複数設けることで、回転制御の基準検出と制御開始を高速に実施できる回転体駆動制御装置、およびそれを搭載した画像形成装置を提供することを課題とする。

上記過怠を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータと、前記モータの回転力を伝達する伝達機構と、前記伝達機構に連結され前記モータの回転力で回転駆動される回転体と、前記回転体の回転軸を中心にした円周上に配設された被検出部を少なくとも３個有し、該被検出部を検出する検出器と、前記被検出部のうち隣り合う被検出部間の区間が前記検出器を通過する通過時間を、前記検出器からの検出信号に基づいて検出する通過時間検出手段と、前記通過時間検出手段で検出された通過時間に基づいて、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、前記振幅位相生成手段で生成された振幅と位相に基づき、前記回転周期変動を低減するように前記モータの回転を制御する回転制御手段と、前記被検出部のうち３個以上の被検出部の幅が互いに異なっているとき、該被検出部を基点として、前記モータの回転制御開始時の位相を前記振幅位相生成手段で生成された位相に基づき変更する制御基準変更手段と、を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、被検出部間の間隔で回転周期変動を検出し、被検出部単独の幅で回転制御の基準を検出することで、基準検出の専用センサを用いずとも回転周期変動に対する回転制御を高速に開始できる。

請求項２に記載の発明は、モータと、前記モータの回転力を伝達する伝達機構と、前記伝達機構に連結され前記モータの回転力で回転駆動される回転体と、前記回転体の回転軸を中心にした円周上に配設された被検出部を少なくとも３個有し、該被検出部を検出する検出器と、前記被検出部のうち隣り合う被検出部間の区間が前記検出器を通過する通過時間を、前記検出器からの検出信号に基づいて検出する通過時間検出手段と、前記通過時間検出手段で検出された通過時間に基づいて、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、前記振幅位相生成手段で生成された振幅と位相に基づき、前記回転周期変動を低減するように前記モータの回転を制御する回転制御手段と、前記被検出部間の間隔のうち３個以上の間隔が互いに異なっているとき、該被検出部を基点として、前記モータの回転制御開始時の位相を前記振幅位相生成手段で生成された位相に基づき変更する制御基準変更手段と、を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、被検出部間の間隔を通過時間で識別可能に設定し、回転周期変動の検出と回転制御基準の検出を分離処理することで、基準検出の専用センサを用いずとも回転周期変動に対する回転制御を高速に開始できる。

請求項３に記載の発明は、モータと、前記モータの回転力を伝達する伝達機構と、前記伝達機構に連結され前記モータの回転力で回転駆動される回転体と、前記回転体の回転軸を中心にした円周上に配設された被検出部を少なくとも３個有し、該被検出部を検出する検出器と、前記被検出部のうち隣り合う被検出部間の区間が前記検出器を通過する通過時間を、前記検出器からの検出信号に基づいて検出する通過時間検出手段と、前記通過時間検出手段で検出された通過時間に基づいて、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、前記振幅位相生成手段で生成された振幅と位相に基づき、前記回転周期変動を低減するように前記モータの回転を制御する回転制御手段と、前記被検出部のうち３個以上の被検出部の幅もしくは前記被検出部間の間隔のうち３個以上の間隔が互いに異なっているとき、該被検出部を基点として、前記モータの回転制御開始時の位相を前記振幅位相生成手段で生成された位相に基づき変更する制御基準変更手段とを備え、前記通過時間検出手段、前記振幅位相生成手段、前記回転制御手段および前記制御基準変更手段により、少なくとも二つ以上の回転周期変動を補正することを繰り返すことを特徴としている。

上記構成によれば、複数の回転周期変動それぞれに対する回転制御それぞれの基準を、被検出部の幅や被検出部間の間隔で検知することで、複数の回転周期変動に対しても、基準検出の専用センサを用いずに回転周期変動に対する回転制御を高速に開始できる。

請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記制御基準変更手段は、前記二つ以上の所望周期に関する前記回転制御開始時の各位相を、前記振幅位相生成手段で生成された位相のそれぞれに基づき一括して変更することを特徴としている。このように構成すれば、複数の回転体の回転周期変動それぞれを補正する場合でも、一括して基点ごとの位相情報を更新していくことで、至るところの基点で複数の回転周期変動をまとめた回転制御を開始できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記通過時間検出手段で検出される通過時間は、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の半周期であり、前記各区間のうち隣り合う各区間の位相差は、前記回転周期変動の４分の１周期ずれるよう設定されていることを特徴としている。このように構成すれば、回転周期変動の検出感度が向上するような回転４半周期間隔に被検出部が設けられた構成であっても、基準検出の専用センサを用いずに実施できることで、検出感度を高くした回転周期変動の検出・補正ができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記制御基準変更手段は、前記振幅位相生成手段を用いて、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の振幅と位相を逐次的に生成し、前記基点となる複数の被検出部に対応した位相情報に変更することを特徴としている。このように構成すれば、回転周期変動の検出を稼動中に行う方式でも基準検出の専用センサを用いずに実施できることで、回転周期変動の振幅や位相が経時・環境によって変化しても補正できる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記被検出部は、前記回転体の回転軸に設けられた回転板上に取り付けられていることを特徴としている。このように構成すれば、回転体の回転軸に設けられた回転板上での検出でも基準検出の専用センサを用いずに実施できることで、直接回転体の回転周期変動を検出した、高精度な回転制御ができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記検出器は、前記回転体の回転軸に対して軸対称に２箇所に設けられていることを特徴としている。このようにすれば、検出器を２箇所取り付ける構成でも基準検出の専用センサを用いずに実施できることで、２個の検出器で被検出部の取付偏心の影響を除去した、高精度な回転制御ができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１又は３において、前記被検出部は、前記回転体が一回転する範囲内で、前記幅が狭から広へと順次変化していくように配置されていることを特徴としている。このように構成すれば、回転周期変動を容易に検出することができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項２又は３において、前記被検出部は、前記回転体が一回転する範囲内で、前記間隔が狭から広へと順次変化していくように配置されていることを特徴としている。このように構成すれば、回転周期変動を容易に検出することができる。

請求項１１に記載の発明は画像形成装置の発明であり、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回転体駆動制御装置が搭載され、且つ前記回転体として感光体ドラムが設けられたことを特徴としている。

上記構成によれば、感光体ドラムの回転制御に基準検出の専用センサを用いずに実施できることで、低コストで小型な構成で、かつ、高速に回転制御を開始可能な画像形成装置が実現できる。

本発明によれば、回転制御の基準検出と制御開始を高速に実施できる回転体駆動制御装置、およびその回転体駆動制御装置を搭載した画像形成装置を実現することができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

本発明の実施例を、図２の構成を持つ画像形成装置で説明する。図２は、図１に示した感光体ドラム駆動制御機構のうちの単体の駆動制御装置の構成図である。

図２のＤＣサーボモータ６はカップリング９ａを通じて駆動ギヤ１０を回転駆動する。駆動ギヤ１０は従動ギヤ１１に駆動力を伝達し、従動ギヤはカップリング９ｂ，９ｃを介して、感光体ドラム１を回転させる。感光体ドラム１の回転軸１２には、被検出部１３を備えた回転板１２Ａが設けられ、回転軸１２とともに回転する。このとき、被検出部１３が検出器１４を通過すると、検出器１４はパルス信号１５を制御器８に送信する。制御器８は、感光体ドラム１の回転周期変動を検出して、回転周期変動を抑制するようにモータ速度基準信号１６をモータ６に向けて送信する。

感光体ドラム１はモータ６と駆動ギヤ１０と感光体ドラム１の回転軸１２に固定された従動ギヤ１１により駆動される。歯車減速比はたとえば１：２０である。ここで、回転駆動機構の歯車列を1段としたのは、部品点数を少なくし低コストにするためと、歯車を２つにして歯形誤差や偏心による伝達誤差の要因を少なくするためである。また、１段減速機構としたことで高い減速比を設定すると、感光体ドラム１の回転軸１２上にある従動ギヤ１１は感光体ドラム１の径より大きな大口径歯車となる。したがって、感光体ドラム１上に換算した大口径歯車の単一ピッチ誤差は小さくなり、副走査方向の印字位置ずれと濃度むら（バンディング）の影響が少なくなる効果もある。ただし、減速比は、感光体ドラム１の目標回転角速度とＤＣモータ特性において、高効率が得られる回転角速度領域より決定される。

本実施例では、カップリング９ａ、駆動ギヤ１０、従動ギヤ１１及びカップリング９ｂ，９ｃは伝達機構を、感光体ドラム１は回転体をそれぞれ構成している。また、通過時間検出手段、振幅位相生成手段、回転制御手段及び制御基準変更手段等は、制御器８が構成している。

感光体ドラム回転軸１２の大きな回転周期変動は３つある。１つは、歯車噛合い周期で発生している回転周期変動である。これは、歯の単一ピッチ誤差や負荷変動、慣性モーメントとの関係に起因するバックラッシュが主な原因である。しかし、本駆動機構の構成では、前述したように、従動ギヤ１１の径は感光体ドラム１の径より大きいので、感光体ドラム１上、つまり画像上に換算すると、歯単一ピッチ分の変動は小さく影響は少ない。

２つ目の変動は、モータ１回転で発生している回転周期変動である。これは、モータ軸の駆動ギヤ１０における歯の累積ピッチ誤差や偏心による伝達誤差が主な原因である。ただし、本駆動機構の実施例では、モータ軸の駆動ギヤ１０の回転周期は、従動ギヤ１１の半回転周期の自然数分の１となっている。つまり、感光体ドラム回転中心から光書き込み位置と転写位置へ向かう線の角度がπの場合は、光書き込み位置の変動と転写位置の変動が同位相となり、転写画像の位置ずれへの影響を軽減できる。

ところが、この構成だけでは、搬送ベルトで搬送される転写紙と感光体ドラム間の速度差により画素の太りは抑圧できない。したがって、本発明のように回転周期変動を抑える方が、より画質がよくなる。なお、この位相合せをしておくと制御誤差があったときの影響が軽減でき、かつ感光体ドラム周期変動を検出するときの計測誤差を軽減できる。また、感光体ドラム回転中心から光書き込み位置と転写位置へ向かう線の角度がπでない場合は、感光体ドラム回転中心から光書き込み位置と転写位置へ向かう線の角度をモータ軸が自然数回分だけ回転する角度となるようにする。さらに、本発明では、感光体ドラム回転周期変動検出のための検出区間を通過する時間が、モータ軸の回転周期の自然数倍となるようにする。

３つ目の変動は、感光体ドラム１回転で発生している回転周期変動である。これは、従動ギヤ１１の歯の累積ピッチ誤差や偏心による伝達誤差が主な原因である。また、従動ギヤ１１の軸と感光体ドラム回転軸１２との連結がカップリング９ｂ，９ｃで行われているため、両軸の軸心位置誤差や偏角も原因の一つとなる。

そこで、ドラム１回転あるいはモータ１回転で発生している回転周期変動を簡易な機構で検出し、補正制御するように考えられたものが特許文献５の発明である。図２は、ドラム１回転（回転軸１２の１回転）に相当する回転周期の変動を検出する構成である。この方式では、被検出部であるスリット１３の通過を検出器であるセンサ１４が検知し、スリット間の通過時間を計測し、回転周期変動を検出している。スリット通過時のパルス信号は、通過時に０ＦＦ（信号が立ち下がる）となるように設定することで、鋭敏なパルス形状を検知することで検出精度を向上している。

このとき、回転周期変動を検出し補正するためにはホーム位置（回転基準）を検出する必要がある。従来においては、モータ回転速度が目標速度に到達した直後に検出したパルス信号に対応する被検出部をホーム位置と設定し、同時にパルスカウンタをリセットする。そして、１回転に設けられた被検出部１３の数を予め記録して、被検出部１３通過時のパルス数を連続してカウントしていけば、常にホーム位置が分かる。この方式では、電源ＯＮ時に毎回ホーム位置の決定とそれに対応した補正データを作成する。このとき、どこをホーム位置にしたかは回路あるいはファームウェアで常に認識しておく。この場合、ホーム位置を検出するために、パルスカウントを常時記録する必要がある。また、回転の状態によってはドラムを１回転近く回転してから、ホーム位置を検出し回転制御を開始する可能性がある。このことは、近年、立ち上がり時間短縮の要求が厳しくなっている画像形成装置にとって問題となっている。

本実施例によって解決される、回転基準専用の検出器を設けずに、かつ、最長でもドラム１回転もせずに回転基準を検出できる構成と処理について、図３を用いて説明する。図３は、ドラム１回転の回転周期変動を検出するための４個のスリット１３ａ〜１３ｄの幅（角度）γ₁〜γ₄それぞれが相異なるように構成している。γ₁〜γ₄は、回転周期変動による通過時間の変化が数百マイクロ秒以下であることから、数ミリ秒程度の差がつくように構成する。これは、装置の目標回転速度に数ミリ秒を乗じることで、どれだけの角度差を設ければよいかを計算できる。実際に、スリットを通過したときに検出されるパルス信号を時間軸で表記したグラフを図４上段に示す。

τ₁〜τ₄は、回転周期変動量に依らず、常に互いに数ミリ秒程度の差があるため、この時間差をもって判別できる。そして、パルス信号の立下ったときの時間間隔をもって回転周期変動を検出する。ただし、本実施例では、スリット通過時にパルス信号を立ち下がる構成にしているが、スリット通過時にパルス信号が立ち上がる構成にしてもよい。このときのパルス信号のタイミングと回転周期変動の位相を対応付けたグラフを図４中段に示す。ここで、ωはドラムの平均回転速度、Ａは回転周期変動の振幅、α₁〜α₄は各パルス信号立下りタイミングでの回転周期変動の位相である。

スリットを９０度間隔ごとに配置している場合は、α₁＝α₂−π/２＝α₃−π＝α₄−３π/２が成り立つ。このことは、９０度間隔のスリット配置ならば、α₁〜α₄全ての位相を記録している必要はなく、絶対的な基準であるα₁の位相だけ記録しておき、残りは９０度ずつ足していく処理をすればよく、メモリが節約できる。回転周期変動を検出した後、振幅Ａと位相α₁を記録する。その後、再びモータを起動して、回転周期変動の回転制御をする場合には、記録されている振幅と位相の情報を用いて、図４の下段に示すグラフのようにモータの目標速度を変更する。ここで、Ｄは減速比である。

実際には、モータが当初の目標速度に到達した後、図５のように４個のスリットいずれかを検出した時点で、次のスリット検知時における位相を決定する。したがって、目標速度に到達後、初めて検知したスリットから回転制御を開始するのではなく、１/４回転タイムラグをもって回転制御を開始する。なお、図３において、スリット１３ａ〜１３ｄが形成された回転板１２Ａは矢印Ａ方向に回転する。

本方式の処理フローを図６に示す。簡単のため、回転周期変動は予め検出しており、回転周期変動の振幅Ａと位相α₁（α₂，α₃，α₄）を記録しているとする。まず、モータを目標速度Ｄ×ωに到達するまで回転し（ステップＳ１）、適宜、モータの回転速度をチェックする（ステップＳ２）。モータ回転速度が目標速度に到達した後、パルス信号を検出するフローに入る（ステップＳ３）。

そして、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−１）した後、内蔵のタイマカウンタを０に設定してカウントアップを開始する（ステップＳ３−２）。そして、立ち上がりのパルス信号を検出（ステップＳ３−３）した後、タイマカウントアップを停止する（ステップＳ３−４）。そして、計測したタイマ値が、予め定めたη₁より大きいかどうかを判断する（ステップＳ３−５）。η₁は、ドラムの平均回転速度とスリット幅で予想できるτ₁とτ₂の中間値を設定する。η₁より小さい場合は、スリットは１３ａを通過したと判断して、Ｎｕｍを１に設定する。η₁より大きい場合は、η₂より大きいかどうかを判断する（ステップＳ３−６）。η₂は、ドラムの平均回転速度とスリット幅で予想できるτ₂とτ₃の中間値を設定する。η₂より小さい場合は、スリットは１３ｂを通過したと判断して、Ｎｕｍを２に設定する。η₂より大きい場合は、η₃より大きいかどうかを判断する（ステップＳ３−７）。η₃はドラムの平均回転速度とスリット幅で予想できるτ₃とτ₄の中間値を設定する。η₃より小さい場合は、スリットは１３ｃを通過したと判断して、Ｎｕｍを３に設定する。また、η₃より大きい場合は、スリットは１３ｄを通過したと判断して、Ｎｕｍを４に設定する。そして、Ｎｕｍの数字に対応する位相を決定する（α）。このとき、ステップＳ３で検出したスリットの次のスリット通過と同時に、回転制御を開始するので、位相はＮｕｍに１を加えた位相とする。つまり、スリット１３ａ通過（Ｎｕｍ＝１）をステップＳ３で検出した場合、位相αはα₂（Ｎｕｍ＝２に対応）と設定する。

そして、再びパルス信号の立下りを検出すると（ステップＳ５）、タイマカウンタを０に設定し（ステップＳ６）、直ちにモータ目標速度を変更して回転制御を開始する（ステップＳ７）。なお、本特許における実施例では、スリット通過時にパルス信号をOFFで検出した構成で説明しているが、ＯＮで検出してもよい。

また、スリットが形成された回転板１２Ａの回転軸１２に対する取付偏心を除去するために、検出器２個を回転軸１２に対して軸対称に配置する構成がある。この構成を図７に示す。この場合は、回転基準を検出するマスターセンサを検出器１４ａあるいは１４ｂのどちらかに決めておき、上述の処理フローと同様の処理を実施すればよい。

実施例１では、スリット４個の幅をそれぞれ異なる構成にすることで、回転位置の情報を取得していた。しかし、スリット幅を変更するため、幅の広いスリット部分では強度が不足したり、スリット製作時にはスリット幅を変更した加工器具を必要とすることになる。そこで、スリット幅を変更せずとも、回転基準用のスリットを新たに設けることで、回転周期変動と回転基準の検出を同一センサで実施できる構成と処理について説明する。実施例２では、図８の構成を用いて説明する。図８は、回転周期変動を検出するスリット１３ａ〜１３ｄに加えて、前記スリットの回転後に検出されるよう配置されたスリット１３ｅ〜１３ｈを有す。

本方式での、スリット検知のパルス信号と回転周期変動との対応関係を図９に示す。実施例１では、パルス信号がＯＦＦとなっている時間τ₁〜τ₄を区別して、回転基準位置を検出していた。それに対して、本実施例では、隣接するパルス信号の立下り区間の時間を計測して、回転基準位置を検出する。

この場合の処理フローを図１０に示す。図６と比較して、ステップＳ３−３とステップＳ３−４が異なる。本実施例では、この部分について詳しく説明する。立下りパルス信号を検出し（ステップＳ３−１）、タイマカウントアップを開始した後（ステップＳ３−２）、タイマ値がη₄を超えないかどうか判断する（ステップＳ３−３）。η₄は、ドラムの平均回転速度とスリット幅で予想できるτ₄を設定する。これは、実施例１と異なり、立下りパルス信号検出のフローステップＳ３が、たとえば図８の１３ａと１３ｅの間ではなく、１３ｅと１３ｂの間で行われる可能性を除去している。そして、１回目の立下りパルス信号検出からη₄より短い間に２回目の立下りパルス信号を検出（ステップＳ３−４）した後、タイマカウントアップを停止する（ステップＳ３−５）。このような構成と処理を行うことで、一定幅のスリットだけを有する回転板を製作しても、回転基準の検出を高速に行うことができる。

本実施例の場合も、図７に示したように、２個の検出器１４ａ，１４ｂを回転軸１２に対して軸対称に配置することができる。

実施例２では、スリット８個の構成でドラム１回転の回転周期変動を検出し、最長でも１/４回転のタイムラグで回転制御を開始することができる。本実施例では、さらにタイムラグを短縮できる構成について説明する。この構成を図１１に示す。図１１は、図８と異なり、回転周期変動を検出するスリットは１３ｅ〜１３ｈであり、前記スリットの回転前に検出されるよう配置されたスリット１３ａ〜１３ｄを有す。

本方式での、スリット検知のパルス信号と回転周期変動との対応関係を図１２に示す。実施例２では、隣接するパルス信号の立下り区間の時間を計測して、次にパルス信号を検知したときの回転基準の位相αを決定する。それに対して、本実施例では、最初に立下りパルス信号を検出した時点で、時間の経過に連れて回転基準の位相αを順次、変更していく。そして、２回目の立下りパルス信号を検出したと同時に、そのときの位相αでモータ回転目標速度を変更して回転制御を開始する。

この場合の処理フローを図１３に示す。簡単のため、回転周期変動は予め検出しており、回転周期変動の振幅Ａと位相α₁（α₂，α₃，α₄）を記録しているとする。まず、モータを目標速度Ｄ×ωに到達するまで回転し（ステップＳ１）、適宜、モータの回転速度をチェックする（ステップＳ２）。モータ回転速度が目標速度に到達した後、パルス信号を検出するフローに入る（ステップＳ３）。そして、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−１）した後、内蔵のタイマカウンタを０に設定してカウントアップを開始する（ステップＳ３−２）。続いて、回転基準の位相をα＝α₁と設定する（ステップＳ３−３）。ただし、α₁は、図１１において回転基準の位相として設定しているスリット間隔の中で最も小さいξ₁に対応している。これは図１２のタイミングチャートでは、τ₁の時間幅をもつパルス信号間隔に相当する。そして、再び、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−４）すると、タイマカウンタを０に設定し（ステップＳ４）、直ちにモータ目標速度を変更して回転制御を開始する（ステップＳ５）。

ここで、立下りパルス信号を検出せず、かつ、タイマ値がη₁より大きいと判断（ステップＳ３−５）されたとき、回転基準の位相をα＝α₂と設定する（ステップＳ３−６）。ただし、α₂は、図１１において回転基準の位相として設定しているスリット間隔の中でξ₁の次に小さいξ₂に対応している。これは図１２のタイミングチャートでは、τ₂の時間幅をもつパルス信号間隔に相当する。そして、再び、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−７）すると、タイマカウンタを０に設定し（ステップＳ４）、直ちにモータ目標速度を変更して回転制御を開始する（ステップＳ５）。

さらに、立下りパルス信号を検出せず、かつ、タイマ値がη₂より大きいと判断（ステップＳ３−８）されたとき、回転基準の位相をα＝α₃と設定する（ステップＳ３−９）。ただし、α₃は、図１１において回転基準の位相として設定しているスリット間隔の中でξ₂の次に大きいξ₃に対応している。これは図１２のタイミングチャートでは、τ₃の時間幅をもつパルス信号間隔に相当する。そして、再び、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−１０）すると、タイマカウンタを０に設定し（ステップＳ４）、直ちにモータ目標速度を変更して回転制御を開始する（ステップＳ５）。

そして、立下りパルス信号を検出せず、かつ、タイマ値がη₃より大きいと判断（ステップＳ３−１１）されたとき、回転基準の位相をα＝α₄と設定する（ステップＳ３−１２）。ただし、α₄は、図１１において回転基準の位相として設定しているスリット間隔の中で最も大きいξ₄に対応している。これは図１２のタイミングチャートでは、τ₄の時間幅をもつパルス信号間隔に相当する。そして、再び、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−１３）すると、タイマカウンタを０に設定し（ステップＳ４）、直ちにモータ目標速度を変更して回転制御を開始する（ステップＳ５）。

もしも、立下りのパルス信号を検出せずに、タイマ値がη₄より大きいと判断（ステップＳ３−１４）したときは、（ステップＳ３−１）に返っていく。これは、実施例２でも説明したが、立下りパルス信号検出のフローステップＳ３が、たとえば図１１の１３ａと１３ｅの間ではなく、１３ｅと１３ｂの間で行われる可能性を除去している。

ここで、ξ₁〜ξ₄の間隔は、モータ１回転周期の整数倍と設定することで、モータ１回転周期の回転周期変動が検出に及ぼす影響を除去できる。

こうして、本実施例では、前実施例までのように回転基準の判断をする２回のスリット通過後に訪れる、最初のスリットから回転制御を開始する必要がなく、２回目のスリット通過時に回転制御を開始することができる。

本実施例の場合も、図７に示したように、２個の検出器１４ａ，１４ｂを回転軸１２に対して軸対称に配置することができる。

実施例４では、２回目のスリット通過時に回転制御を開始することができる。本実施例では、さらにドラム１回転周期の回転周期変動だけでなく、モータ１回転周期の回転周期変動を補正する回転基準の検出方式について説明する。この構成を図１４に示す。図１４は、図１１に加えて、ドラム１回転周期の回転周期変動を検出するスリット１３ｅ〜１３ｈの後に、それぞれスリットが３個ずつ配置されている。これらのスリット間隔は、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈを開始点に等間隔に配置されている。そして、前記スリットの回転前に検出されるよう配置されたスリット１３ａ〜１３ｄを有す。モータ１回転周期の回転周期変動を検出するためには、モータ１回転の平均回転速度を求める必要がある。一般には、スリットを５個等間隔に並べて、両端のスリット間通過時間がモータ１回転の時間と測定できる。しかし、ここでは、回転基準検出用のスリット１３ａ〜１３ｄから１３ｅ〜１３ｈまでの間隔を、モータ４半周期の整数倍とすることで、１３ａから１３ｅの３個後のスリットまでの通過時間、１３ｂから１３ｆの２個後のスリットまでの通過時間、１３ｃから１３ｇの１個後のスリットまでの通過時間、１３ｄから１３ｈまでの通過時間を計測することで、モータ１回転の通過時間を測定することができ、スリット製作の個数を減らすことができる。

本方式での、スリット検知のパルス信号と回転周期変動との対応関係を図１５に示す。実際に、スリットを通過したときに検出されるパルス信号を時間軸で表記したグラフを図１５上段に示す。τ₁〜τ₄は、回転周期変動量に依らず、常に互いに数ミリ秒程度の差があるため、この時間差をもって判別できる。そして、パルス信号の立下ったときの時間間隔をもって回転周期変動を検出する。

このときのパルス信号のタイミングと回転周期変動の位相を対応付けたグラフを図１５中段に示す。ここで、ωはドラムの平均回転速度、Ａはドラム１回転周期の回転周期変動の振幅、α₁〜α₄は各パルス信号立下りタイミングでのドラム１回転周期の回転周期変動の位相である。また、Ｂはモータ１回転周期の回転周期変動の振幅、β₁〜β₄は各パルス信号立下りタイミングでのモータ１回転周期の回転周期変動の位相である。スリット１３ｅ〜１３ｈを９０度間隔ごとに配置している場合は、α₁＝α₂−π/２＝α₃−π＝α₄−３π/２が成り立つ。このことは、９０度間隔のスリット配置ならば、α₁〜α₄全ての位相を記録している必要はなく、絶対的な基準であるα₁の位相だけ記録しておき、残りは９０度ずつ足していく処理をすればよく、メモリが節約できる。また、１３ｅ〜１３ｈそれぞれの後に３個連続するスリット間の間隔がモータ４半周期で配置するならば、β₁＝β₂−Ｄ×π/２＝β₃−Ｄ×π＝β₄−Ｄ×３π/２が成り立つ。このことは、スリットが前記構成であるならば、全ての位相を記録している必要はなく、絶対的な基準であるβ₁の位相だけ記録しておき、残りはＤ×π/２ずつ足していく処理をすればよく、モータ１回転周期の回転周期変動の位相を記録することに関しても、メモリが節約できる。

本方式の処理フローを図１６に示す。簡単のため、回転周期変動は予め検出しており、ドラム１回転周期の回転周期変動の振幅Ａと位相α₁（α₂，α₃，α₄）、モータ１回転周期の回転周期変動の振幅Ｂと位相β₁（β₂，β₃，β₄）を記録しているとする。まず、モータを目標速度Ｄ×ωに到達するまで回転し（ステップＳ１）、適宜、モータの回転速度をチェックする（ステップＳ２）。モータ回転速度が目標速度に到達した後、パルス信号を検出するフローに入る（ステップＳ３）。そして、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−１）した後、内蔵のタイマカウンタを０に設定してカウントアップを開始する（ステップＳ３−２）。続いて、回転基準の位相をα＝α₁、β＝β₁と設定する（ステップＳ３−３）。ただし、α₁は、図１１において回転基準の位相として設定しているスリット間隔の中で最も小さいξ₁に対応している。β₁は、α₁に対応している。これは図１２のタイミングチャートでは、τ₁の時間幅をもつパルス信号間隔に相当する。そして、再び、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−４）すると、タイマカウンタを０に設定し（ステップＳ４）、直ちにモータ目標速度を変更して回転制御を開始する（ステップＳ５）。

ここで、立下りパルス信号を検出せず、かつ、タイマ値がη₁より大きいと判断（ステップＳ３−５）されたとき、回転基準の位相をα＝α₂、β＝β₂と設定する（ステップＳ３−６）。ただし、α₂は、図１１において回転基準の位相として設定しているスリット間隔の中でξ₁の次に小さいξ₂に対応している。β₂は、α₂に対応している。これは図１２のタイミングチャートでは、τ₂の時間幅をもつパルス信号間隔に相当する。そして、再び、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−７）すると、タイマカウンタを０に設定し（ステップＳ４）、直ちにモータ目標速度を変更して回転制御を開始する（ステップＳ５）。

さらに、立下りパルス信号を検出せず、かつ、タイマ値がη₂より大きいと判断（ステップＳ３−８）されたとき、回転基準の位相をα＝α₃、β＝β₃と設定する（ステップＳ３−９）。ただし、α₃は、図１１において回転基準の位相として設定しているスリット間隔の中でξ₂の次に大きいξ₃に対応している。β₃は、α₃に対応している。これは図１２のタイミングチャートでは、τ₃の時間幅をもつパルス信号間隔に相当する。そして、再び、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−１０）すると、タイマカウンタを０に設定し（ステップＳ４）、直ちにモータ目標速度を変更して回転制御を開始する（ステップＳ５）。

そして、立下りパルス信号を検出せず、かつ、タイマ値がη₃より大きいと判断（ステップＳ３−１１）されたとき、回転基準の位相をα＝α₄、β＝β₄と設定する（ステップＳ３−１２）。ただし、α₄は、図１１において回転基準の位相として設定しているスリット間隔の中で最も大きいξ₄に対応している。β₄は、α₄に対応している。これは図１２のタイミングチャートでは、τ₄の時間幅をもつパルス信号間隔に相当する。そして、再び、立下りのパルス信号を検出（ステップＳ３−１３）すると、タイマカウンタを０に設定し（ステップＳ４）、直ちにモータ目標速度を変更して回転制御を開始する（ステップＳ５）。

もしも、立下りのパルス信号を検出せずに、タイマ値がη₄より大きいと判断（ステップＳ３−１４）したときは、（ステップＳ３−１）に返っていく。これは、実施例２でも説明したが、立下りパルス信号検出のフローステップＳ３が、たとえば図１１の１３ａと１３ｅの間ではなく、１３ｅと１３ｂの間で行われる可能性を除去している。

また、図１のような４色タンデム型カラープリンタで、各色の感光体ドラム１回転周期の回転周期変動の位相を合わせたい場合には、モータ１回転周期の回転周期変動のデータは使わず、ある一色の感光体ドラムの回転周期変動の位相に合せるように、それ以外の三色の感光体ドラムの回転周期変動の回転基準の位相を合せればよい。

本実施例の場合も、図７に示したように、２個の検出器１４ａ，１４ｂを回転軸１２に対して軸対称に配置することができる。

画像形成装置の一例を示す図である。 回転体駆動制御装置の一つである感光体ドラム駆動制御機構装置の構成図である。 本発明の実施例１を示しており、回転周期変動の補正基準位置に用いるスリット幅が相異なる場合の構成図である。 回転周期変動と、補正するモータ回転速度目標に対する、補正基準スリットの対応関係図である。 補正基準スリット幅が相異なる構成で、各基準からの目標モータ回転速度の位相関係を示す図である。 補正基準スリット幅が相異なる構成における、補正開始のフローチャートである。 回転周期変動の補正基準位置に用いるスリット幅が相異なり、検出器２個を配置した構成図である。 本発明の実施例２を示しており、補正基準位置に用いるスリット２個組の間隔が相異なり、スリット１個目を補正基準位置とする構成図である。 補正基準スリット２個組で１個目補正基準の構成で、各基準からの目標モータ回転速度の位相関係を示す図である。 補正基準スリット２個組で１個目補正基準の構成における、補正開始のフローチャートである。 本発明の実施例３を示しており、補正基準位置に用いるスリット２個組の間隔が相異なり、スリット２個目を補正基準位置とする構成図である。 補正基準スリット２個組で２個目補正基準の構成で、各基準からの目標モータ回転速度の位相関係を示す図である。 補正基準スリット２個組で２個目補正基準の構成における、補正開始のフローチャートである。 本発明の実施例４を示しており、複数の回転周期変動対応の補正基準スリットの構成図である。 複数の回転周期変動対応の補正基準スリットの構成で、各基準からの目標モータ回転速度の位相関係を示す図である。 複数の回転周期変動対応の補正基準スリットの構成における、補正開始のフローチャートである。

符号の説明

１，１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（回転体）
２ａ〜２ｄ 露光装置
３ ベルト
４ ベルト駆動用モータ
５ 制御器
６，６ａ〜６ｄ 感光体ドラム駆動用モータ
７ 転写紙
８ 感光体ドラム駆動制御器（通過時間検出手段、振幅位相生成手段、回転制御手段、 制御基準変更手段）
９ａ〜９ｃ カップリング
１０ 駆動ギヤ（伝達機構）
１１ 従動ギヤ（伝達機構）
１２ 感光体ドラム回転軸
１２Ａ 回転盤
１３ａ〜１３ｈ スリット（被検出部）
１４，１４ａ，１４ｂ 検出器

Claims (11)

1. モータと、
   前記モータの回転力を伝達する伝達機構と、
   前記伝達機構に連結され前記モータの回転力で回転駆動される回転体と、
   前記回転体の回転軸を中心にした円周上に配設された少なくとも３個の被検出部と、
   前記被検出部を検出する検出器と、
   前記被検出部のうち隣り合う被検出部間の区間が前記検出器を通過する通過時間を、前記検出器からの検出信号に基づいて検出する通過時間検出手段と、
   前記通過時間検出手段で検出された通過時間に基づいて、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、
   前記振幅位相生成手段で生成された振幅と位相に基づき、前記回転周期変動を低減するように前記モータの回転を制御する回転制御手段と、
   前記被検出部のうち３個以上の被検出部の幅が互いに異なっているとき、該被検出部を基点として、前記モータの回転制御開始時の位相を前記振幅位相生成手段で生成された位相に基づき変更する制御基準変更手段と、を備えたことを特徴とする回転体駆動制御装置。
2. モータと、
   前記モータの回転力を伝達する伝達機構と、
   前記伝達機構に連結され前記モータの回転力で回転駆動される回転体と、
   前記回転体の回転軸を中心にした円周上に配設された少なくとも３個の被検出部と、
   前記被検出部を検出する検出器と、
   前記被検出部のうち隣り合う被検出部間の区間が前記検出器を通過する通過時間を、前記検出器からの検出信号に基づいて検出する通過時間検出手段と、
   前記通過時間検出手段で検出された通過時間に基づいて、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、
   前記振幅位相生成手段で生成された振幅と位相に基づき、前記回転周期変動を低減するように前記モータの回転を制御する回転制御手段と、
   前記被検出部間の間隔のうち３個以上の間隔が互いに異なっているとき、該被検出部を基点として、前記モータの回転制御開始時の位相を前記振幅位相生成手段で生成された位相に基づき変更する制御基準変更手段と、を備えたことを特徴とする回転体駆動制御装置。
3. モータと、
   前記モータの回転力を伝達する伝達機構と、
   前記伝達機構に連結され前記モータの回転力で回転駆動される回転体と、
   前記回転体の回転軸を中心にした円周上に配設された少なくとも３個の被検出部と、
   前記被検出部を検出する検出器と、
   前記被検出部のうち隣り合う被検出部間の区間が前記検出器を通過する通過時間を、前記検出器からの検出信号に基づいて検出する通過時間検出手段と、
   前記通過時間検出手段で検出された通過時間に基づいて、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、
   前記振幅位相生成手段で生成された振幅と位相に基づき、前記回転周期変動を低減するように前記モータの回転を制御する回転制御手段と、
   前記被検出部のうち３個以上の被検出部の幅もしくは前記被検出部間の間隔のうち３個以上の間隔が互いに異なっているとき、該被検出部を基点として、前記モータの回転制御開始時の位相を前記振幅位相生成手段で生成された位相に基づき変更する制御基準変更手段とを備え、
   前記通過時間検出手段、前記振幅位相生成手段、前記回転制御手段および前記制御基準変更手段により、少なくとも二つ以上の回転周期変動を補正することを繰り返すことを特徴とする回転体駆動制御装置。
4. 前記制御基準変更手段は、前記二つ以上の所望周期に関する前記回転制御開始時の各位相を、前記振幅位相生成手段で生成された位相のそれぞれに基づき一括して変更することを特徴とする請求項３に記載の回転体駆動制御装置。
5. 前記通過時間検出手段で検出される通過時間は、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の半周期であり、
   前記各区間のうち隣り合う各区間の位相差は、前記回転周期変動の４分の１周期ずれるよう設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転体駆動制御装置。
6. 前記制御基準変更手段は、前記振幅位相生成手段を用いて、前記回転体の所望周期に関する回転周期変動の振幅と位相を逐次的に生成し、前記基点となる複数の被検出部に対応した位相情報に変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転体駆動制御装置。
7. 前記被検出部は、前記回転体の回転軸に設けられた回転板上に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転体駆動制御装置。
8. 前記検出器は、前記回転体の回転軸に対して軸対称に２箇所に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転体駆動制御装置。
9. 前記被検出部は、前記回転体が一回転する範囲内で、前記幅が狭から広へと順次変化していくように配置されていることを特徴とする請求項１又は３に記載の回転体駆動制御装置。
10. 前記被検出部は、前記回転体が一回転する範囲内で、前記間隔が狭から広へと順次変化していくように配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の回転体駆動制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回転体駆動制御装置が搭載され、且つ前記回転体として感光体ドラムが設けられたことを特徴とする画像形成装置。
    

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