JP2007156194A - 角変位又は変位制御装置及びこれを使用する画像形成装置 - Google Patents

角変位又は変位制御装置及びこれを使用する画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】回転体上のスケールパルスを読み込んで制御を行う位置制御系において、制御を不安定にすることなく高精度に継続させる角変位又は変位制御装置及びこれを使用する画像形成装置を提供する。
【解決手段】駆動源からの駆動力によって回転体を駆動させ、この回転体を制御する角変位又は変位制御装置において、前記回転体3、11上のスケールパルスを読み込む読み込み手段16と、前記読み込み手段16が前記スケールパルスを読み込むことができないことを検出する欠落検出手段57と、前記回転体3、11と同軸に取り付けられたエンコーダ信号を読み込む読み込み手段6と、前記エンコーダ信号から別信号61を生成しかつ記憶する記憶手段51とを備え、前記欠落検出手段57は欠落を検出した欠落部分においては前記スケールパルスからの信号から前記エンコーダ信号と前記別信号61より生成される信号へ切り換える。
【選択図】図11

Description

本発明は、角変位または角速度を高精度で計測し、ローラ・ベルト駆動装置における位置、速度計測又は制御に使用する角変位又は変位制御装置及びこれを使用する画像形成装置に関するものである。
一般的な回転体の角変位または角速度制御装置の構成において、回転体の同軸上、あるいはベルトを掛け渡している軸の同軸上にエンコーダを取り付け、回転体又はベルトの位置あるいは速度を計測し、そのエンコーダの計測値に基づいてフィードバック制御を行う方法がある。
しかし、軸に取り付けたエンコーダからの角変位または角速度計測フィードバックでは、その取り付けた軸の偏心や軸へのエンコーダ取り付け偏心を消すことができない。また、ベルトの場合、ベルトの厚みの変化による変動も抑えることができない。
そのために、回転体あるいは、少なくとも2つ以上の軸に掛け渡されたベルトの表面に直接スケールを貼り付け、そのスケールから読み込んだ信号でフィードバック制御を行う手法がある。
しかし、回転体上あるいは少なくとも2つ以上の軸に掛け渡されたベルト上スケールは駆動しているうちに傷や汚れが生じ、信号を読み取ることができない部分が発生する。そのような部分が存在すると、その傷や汚れの部分ではセンサからの信号が何もないために、回転体あるいは少なくとも2つ以上の軸に掛け渡されたベルトの駆動に大きな変動が発生してしまう。
また、回転体上や少なくとも2つ以上の軸に掛け渡されたベルト上にスケールを貼り付ける方法であれば、必ずスケール繋ぎ目が存在し、その部分においても傷や汚れの時と同様に大きな変動が発生してしまい、高精度で安定した駆動制御を行うことができない。
このため、スケール繋ぎ目が存在する場合に、パターン形成部とパターン途切れ部との境界点によって生じる回転体の回転速度の実測不能状態によるモータ部の回転速度の誤補正を他の出力に切り換える技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1のモータ回転速度制御装置および方法、並びに記録媒体には、パターン形成部とパターン途切れ部との境界点によって生じ得る、感光体ドラム等の移動媒体の回転速度の実測不能状態による、モータ部の回転速度の誤補正を標準速度でモータ制御、又は他センサの出力に切り換えることが開示されている。
また、回転体上あるいは、少なくとも2つ以上の軸に掛け渡されたベルト上スケールを読み込んで制御を行う位置制御系において、特別な装置を必要とすることなく、センサ1つでスケールの繋ぎ目もしくはエラーなどを検知し、ダミー信号や過去に計測された値の平均値などを用いることで制御を不安定にすること無く位置制御を継続させる位置制御装置が知られている。
さらに、回転体上あるいは、少なくとも2つ以上の軸に掛け渡されたベルト上スケールパルスを読み込んで制御を行う位置制御系において、スケールセンサに問題が発生しても、回転体の同軸あるいは少なくとも2つ以上の軸に掛け渡されたベルトのいずれかの軸もしくはモータ軸や駆動伝達軸に取り付けられたセンサへと切り換えることで、制御を不安定にすることなく位置制御を継続させるセンサ変更駆動制御が知られている。
特開2002−136164公報
しかしながら、特許文献1の技術では、標準速度で駆動している間や、他センサがモータFG(周波数発生器)などの場合は、感光体ドラムの偏心変動などを抑えることができず、また、同様の性能を持つ他センサを設けた場合には他センサ分、単純にコストが上がってしまうという欠点がある。
また、上記の位置制御装置では、繋ぎ目においては、ダミー信号や過去に計測された値の平均値などを用いることで制御を不安定にすること無く位置制御を継続させているが、これでは繋ぎ目の間には何も制御が行われないために、突発的な負荷変動に対して非常に弱く、急激な負荷が加わった場合には、その後の駆動も継続することができなくなってしまうという欠点がある。
さらに、上述したセンサ変更駆動制御では、繋ぎ目において、回転体の同軸あるいは少なくとも2つ以上の軸に掛け渡されたベルトのいずれかの軸もしくはモータ軸や駆動伝達軸に取り付けられたセンサへと切り換える、という手法を用いているが、最終的に高精度駆動を行いたいベルトや回転体の周期変動に対しては全く検知・対応ができないために、その周期変動の影響を抑えることができない。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、例えばドラム状の回転体上あるいは少なくとも2つ以上の軸に架け渡されたベルト状の回転体上のスケールパルスを読み込んで制御を行う位置制御系において、特殊な装置を必要とすることなく、回転体と同軸に取り付けられたエンコーダの信号へ自由に切り換え、このエンコーダ信号を補正することで予想される変動を打ち消すような駆動を可能とし、制御を不安定にすることなく高精度に継続させる角変位又は変位制御装置及びこれを使用する画像形成装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、駆動源からの駆動力によって回転体を駆動させ、この回転体を制御する角変位又は変位制御装置において、前記回転体上のスケールパルスを読み込む読み込み手段と、前記読み込み手段が前記スケールパルスを読み込むことができないことを検出する欠落検出手段と、前記回転体と同軸に取り付けられたエンコーダ信号を読み込む読み込み手段と、前記エンコーダ信号から別信号を生成しかつ記憶する記憶手段とを備え、前記欠落検出手段は欠落を検出した欠落部分においては前記スケールパルスからの信号から前記エンコーダ信号と前記別信号より生成される信号へ切り換える角変位又は変位制御装置を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、駆動源からの駆動力によって回転体を駆動させ、この回転体を制御する角変位又は変位制御装置において、前記回転体上上のスケールパルスを読み込む読み込み手段と、前記読み込み手段が前記スケールパルスを読み込むことができないことを検出する欠落検出手段と、前記回転体の同軸に取り付けられたエンコーダ信号を読み込む読み込み手段と、前記エンコーダ信号から別信号を生成し記憶する記憶手段とを備え、前記欠落検出手段は欠落を検出した欠落部分においては前記スケールパルスからの信号から前記エンコーダ信号へ切り換え、コントローラの入力に前記別信号を用いて補正する角変位又は変位制御装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記別信号を作る時、制御対象である回転体の駆動周期を基準に生成する請求項1又は2記載の角変位又は変位制御装置を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記別信号を作る時、制御対象である回転体の駆動を伝達する伝達機構の駆動周期を基準に生成する請求項1又は2記載の角変位又は変位制御装置を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記別信号を作る時、制御対象である回転体の駆動源の駆動周期を基準に生成する請求項1又は2記載の角変位又は変位制御装置を特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、前記別信号を作る時に駆動周期の基準とする対象が、少なくとも1つ以上、ホームポジションを有する請求項1乃至5のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、前記別信号を作る時に2つ以上の駆動周期を組み合わせて生成する請求項1乃至6のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行い、前記像担持体が感光体ドラムである画像形成装置を特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行い、前記像担持体が転写ドラムである画像形成装置を特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行い、前記像担持体が感光体ベルトである画像形成装置を特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行い、前記像担持体が転写ベルトである画像形成装置を特徴とする。
また、請求項12に記載の発明は、ベルト、またはローラを回転させて紙を搬送する紙搬送装置において、前記紙搬送装置の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行う画像形成装置を特徴とする。
本発明によれば、欠落検出手段が欠落を検出した欠落部分においてはスケールパルスからの信号からエンコーダ信号と別信号より生成される信号へ切り換えることにより、安定した、精度の良い駆動制御を継続することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施形態で使用する回転体駆動装置を示す概略斜視図である。図1の回転体駆動装置1において、ギヤ2と同軸となるように駆動対象である回転体3が取り付けられている。モータ4はその回転軸に取り付けられたギヤ5、及びギヤ2を介して、回転体3を駆動させる。
駆動対象である回転体3の表面にはリニアスケール13が貼り付けられており、このリニアスケール13を表面センサ7が読み込むことで回転体3の駆動状態を計測する。
表面センサ7の計測した値を基に制御信号を作り、モータ4を回転させることで回転体3が駆動する。回転体3の表面端部にリニアスケール13を貼り付けているが中央部、あるいは回転体3が筒状であった場合は裏側・内側でも良い。また、回転体3上に直接スケールを書き込んでも良い。
図2は本発明の実施形態で使用するベルト駆動装置を示す概略斜視図である。図2のベルト駆動装置8において、ギヤ2と同軸となるように駆動軸12が取り付けられている。モータ4はギヤ5と同軸となるように取り付けられており、モータ4からギヤ5、2を介して駆動軸12を駆動させる。
駆動軸12とテンションローラ9と従動軸10に駆動対象のベルト11が架けられていて、テンションローラ9によって一定の張力が掛かるようになっている。ベルト11の表面にはリニアスケール13が貼り付けられており、このリニアスケール13を表面センサ7が読み込むことでベルトの駆動状態を計測する。
駆動源であるモータ4を回転させることで駆動対象のベルト11が駆動する。ここでは表面端部にリニアスケール13を貼り付けているが、中央部や裏面でも良い。また、ベルト11上に直接スケールを書き込んでも良い。また、駆動対象のベルト11は広くみれば回転体であり、請求項記載の回転体はこの意味でドラム回転体及びベルト回転体を含んでいる。
図3は図1及び図2で使用するスケールパターン検出の簡単な原理構成を示す概略図である。図3において、リニアスケール13のスケール基板(アルミ製のテープ)13’上に反射光の光量の異なる2種類のパターン14、15が構成されている。
パターンの作り方としてはスケール基板13’上に反射光の異なるパターン14、15をすでに構成してあるものを貼り付けるか、又はスケール基板13’上に直接に印刷するか、又はスケール基板13’を金属の板として、エッチング加工する方法でも良い。
センサ16の本体は発光部17と受光部18を有しており、発光部17から光が出力される。出力された光はスケール基板13’上に当たり、その反射波を受光部18の受光素子(図示せず)が受ける。
スケール基板13’上には反射光の光量の異なるパターン14、15があるため、これらのパターン14、15それぞれで受光される光の強さの違いを読み取ることによって、例えば、正弦波状などの波形を得ることができ、ベルトの駆動状態を計測することが可能となる。
図4はスケールパターンから得た信号をパルス波にする方法を示す波形図である。図4において、発光部17から出力された光がスケールパターン14、15に当たり、反射光を受光部18が受け取ると、反射率の違いにより受光部18では正弦波状の信号19が得られる。
この信号19に対して任意のしきい電圧値20を設け、しきい電圧値20より高ければH信号、しきい電圧値20よりも低ければL信号とすることで矩形波状のパルス21を得ることができる。
図5は図1の駆動対象の回転体端部、もしくは図2のベルトに取り付けられたリニアスケールの繋ぎ目部分を拡大して示す平面図である。図6は図5と異なるリニアスケールの繋ぎ目部分を拡大して示す平面図である。図7は図6と同様なリニアスケールの繋ぎ目部分を拡大して示す平面図である。
リニアスケール6には駆動状態を計測可能とするパターン14、15が書き込まれている。ここではパターン14、15部分は反射光が強く、パターン14、15以外の部分は反射光が弱くなることでスケール基板13’を認識するとする。
スケール基板テープには2種類の繋ぎ目があり、1つは両方のリニアスケール6が物理的に繋がっていない図5のような、物理的繋ぎ目22である。他方は、リニアスケール6は存在するが、パターンを書き込む時の精度などの問題から、スケール基板13’上に何も書かれていない図6のような、書き込み繋ぎ目23である。
ここでは物理的繋ぎ目22と書き込み繋ぎ目23が別々に存在しているが、両方が混在していても繋ぎ目として扱ってかまわない。また、傷や汚れなどが存在する場合が図7である。
通常はパターン14、15が連続して存在するが、トナーや紙紛などがスケール上に集まり、固まってしまい、汚れ24が生成されると、センサ16(図3)がパターン14、15を認識することができなくなる。また、ローラなどが接触することにより汚れではなく傷が汚れ24と同様に発生しても同じである。
物理的繋ぎ目22では全くテープがない、書き込み繋ぎ目23ではスケールのない基板テープのみ、また汚れ24や傷がスケール上に存在するなどでは正常な計測信号が得られない。そのため、ここでは全て同じ正常な計測信号が得られないものとして扱い、繋ぎ目と表現する。
図8はモータの角変位をモータ軸エンコーダの出力信号に基づいてデジタル制御する制御系の構成を示すブロック図である。図8において、マイクロコンピュータ30はマイクロプロセッサ31、リードオンリメモリ(ROM)32、ランダムアクセスメモリ(RAM)33を含んでいる。マイクロプロセッサ31、リードオンリメモリ(ROM)32、ランダムアクセスメモリ(RAM)33がそれぞれバス34を介して接続されている。
指令発生装置35はモータ4の角変位を指令する状態指令信号を出力し、かつ目標角変位指令信号を発生する。この指令発生装置35の出力側もバス34へ接続されている。検出用インターフェース装置36はエンコーダ6の出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。同様に、符号41は検出装置42の出力パルスを処理してデジタル数値に変換する検出用インターフェース装置である。
これらの検出用インターフェース装置36、41はエンコーダ6の出力パルスを計数するカウンタ(図示せず)を備えており、このカウンタのカウントした数値に、予め定められたパルス数対角変位の変換定数を掛けてモータ軸の角変位に変換する。電流センサ37からはモータ駆動電流がI/O38を介してマイクロコンピュータ30に取り込まれる。
直流電動機駆動用のインターフェース39は、モータ軸角変位、及び目標角変位により、マイクロコンピュータ30による以降の実施形態に示すフィードバック制御系の計算結果を、モータ(直流電動機)駆動装置40を構成するパワー半導体、例えば、トランジスタを動作させるパルス状信号(制御信号)に変換する。
直流電動機駆動装置40は直流電動機駆動用のインターフェース39からのパルス状信号に基づき動作し、モータ4に印加する電圧を制御する。この結果、モータ4は指令発生装置35による所定の角変位に追値制御される。モータ4の角変位は、エンコーダ6とインターフェース装置36により検出され、マイクロコンピュータ30に取り込まれ、制御が繰り返される。
ここでは、モータ4から直接エンコーダなどで角変位を検出しているが、モータによって駆動される回転体の駆動を検出する方法でも同様に考えることができる。
ここでは、検出装置42とエンコーダ6の両方からの角変位を検出しているが、設計者の意図する駆動制御系によってはどちらをメインの計測信号とするか選択することができる。また、ここでは電流制御系について説明したが、制御系が電圧制御系であってもかまわない。
図9はモータを回転させて駆動させる基本的な制御を示すブロック線図である。図9には、図1及び図2に示した回転体3及びベルト11に対して、モータ4を回転させて駆動させる基本的な制御ブロック線図を示している。
通常のフィードバック制御の場合、コントローラ51から制御信号が出力され、その制御信号を受けてドライバ52では制御信号を満たすようにモータが動くための駆動信号を生成し、それによりプラント53の駆動源であるモータが駆動される。
ここで、コントローラ51は電流制御ループも含んでおり、プラント53は図1及び図2で示すようなモータ4により駆動される回転体3やベルト11全体のことである。この回転体3やベルト12の駆動状態を回転体3上やベルト12上に貼り付けられたスケールを読み取ることで信号値54が得られる。
この信号値54がフィードバックされ、規範信号55と減算器で比較され、現在の変位または速度と目標変位または速度との偏差56が求められる。この偏差56をコントローラ51に入力することで新しい制御信号が作られる。これが通常の基本的なフィードバック制御系である。
しかし、前述の通常のフィードバック制御のみであった場合は、スケールの繋ぎ目により信号が一時的に得られなくなった時には、何も信号が得られないため駆動が遅いと判断され、大きく加速してしまう。
そして、繋ぎ目が終わり、普通にスケールが計測できるようになると先ほど加速した分、今度は駆動が早いと判断され、大きく減速する。このように通常のフィードバック制御のみでは繋ぎ目が存在する場合には正常に制御することができない。
このようなことから、繋ぎ目部分ではダミー信号を補完したり、繋ぎ目部分では別信号、例えば、ベルトを架け渡してある従動軸にエンコーダを取り付け、そのエンコーダ信号や駆動源であるモータFG信号などを用いて補完するなどの手法が考えられる。
しかし、単純にダミー信号を補完するのみで無制御状態では、繋ぎ目間の変動に対して非常に弱く、何らかの影響により繋ぎ目間にベルトまたは回転体が緊急停止しても検知することができない。
また、従動軸エンコーダやモータFGで補完する場合、最低限の駆動は補償されるが、最終的に高精度駆動を行いたいベルトや回転体の変動は検知できないため、繋ぎ目後に大きな偏差が存在してしまう。
図10は繋ぎ目部分において、ベルトまたは回転体のスケールパルスからベルトを掛け渡す軸エンコーダやモータFGなどへ計測信号を変更したのみの場合の位置変動を波形的に示す図である。
縦軸は目標値に対するベルト位置または回転体角変位の偏差であり、横軸は時間である。スケールパルスを検知することができる状態ではフィードバック制御が掛かっているため、偏差はゼロの位置変動70となる。
ここで、モータFGやベルトが架け渡された従動軸に取り付けられたエンコーダによるフィードバックのみでは最終段の変動を検知できないため、ベルトまたは回転体の変動が存在し、位置変動は71となる。
ここで繋ぎ目開始部72に入ると、繋ぎ目補正処理が施され、計測信号がベルトを架け渡す軸に取り付けられたエンコーダやモータFGへと切り換えられる。しかし、ベルトや回転体の変動をモータFGや軸エンコーダでは検知できないため、計測上の偏差は73となるが、実際にはベルトや回転体の変動の影響を受けて74となる。
そして、繋ぎ目終了部75からはベルトや回転体上のスケールを読み取ることが可能になるため、再び計測信号は切り換わり、計測上の偏差は73から76へ滑らかに移行する。しかし、実際には偏差77が存在し、その偏差を持ったまま位置変動78に移行する。
よって見かけ上は70、73、76と変動がないように見えるが、実際には70、74、78のような位置変動となる。この偏差77に相当する分の色ずれや搬送ずれなどは避けることができず存在してしまう。
図11は繋ぎ目間では信号に回転体あるいはベルトの周期を加えた別信号へ切り換えて補正を行う、本発明による駆動制御系の第1の実施形態を示すブロック線図である。
色ずれや搬送ずれなどの存在に対して、回転体上あるいはベルト上のスケールからの計測信号をフィードバックして回転体を駆動させる駆動制御系で、繋ぎ目間は従動軸エンコーダやモータFGからの信号に回転体あるいはベルトの周期を加えた別信号へ切り換え、補正を行うようにしている。
コントローラ51から制御信号が出力され、その制御信号を受けてドライバ52では制御信号を満たすようにモータが動くための駆動信号を生成し、それによりプラント53の駆動源であるモータが駆動される。ここで、コントローラ51は電流制御ループも含んでおり、プラント53は図1及び図2で示すようなモータにより駆動される回転体やベルト全体のことである。
この回転体やベルトの駆動状態を回転体上又はベルト上に貼り付けられたスケールを読み取ることで信号値54が得られ、繋ぎ目補正部57へ入力される。また、同時にベルトを架け渡す軸に取り付けられたエンコーダやモータFGの計測信号58も出力し周期処理部59へ入力する。
信号値54を用いてフィードバック制御が行われているため、計測信号58にはベルトや回転体の変動周期が含まれている。そのため、周期処理部59ではローパスフィルタなどを用いてベルトや回転体の変動周期のみを取り出すことができる。
さらに周期も明確なので現在の駆動から先、例えば、1サンプリング未来に発生する変動を予測することが可能となり、計測信号58に予想変動を加えた信号を繋ぎ目補正部57へ出力することができる。ここで、ベルトや回転体に1周に1パルスのホームポジションを設け、そこからの信号を周期処理部59へ入力する。
これにより、ローパスフィルタなどからだけで取り出されたベルトや回転体の周期変動をより高精度に検出することも可能である。また、ベルトや回転体のホームポジションと、ベルトや回転体の機械的公差などから変動周期を周期処理部59で生成する方法も可能である。
繋ぎ目補正部57では基本的なフィードバック信号としてフィードバック信号60は信号値54が用いられる。また、繋ぎ目補正部57では、例えば、サンプリング時間毎に信号値54をカウントし、規定のカウント範囲外ならば繋ぎ目であるなどの繋ぎ目検知も行われている。ここで、図示しないが別のセンサを用いて繋ぎ目を検知し、そこから得られる繋ぎ目信号を用いる方法でも良い。
もし、繋ぎ目であると判断された場合は繋ぎ目補正部57で、フィードバック信号を信号値54から周期処理部59から出力される別信号61に変更する。別信号61には予想変動も加えられているため、本来ならばモータFGや軸エンコーダでは計測できない回転体やベルトの変動も計測された信号と同等となる。
フィードバック値60は規範信号55と減算器で比較され、現在の変位または角変位と目標変位または角変位との偏差56が求められる。この偏差56をコントローラ51に入力することで新しい制御信号が作られる。これが繋ぎ目間のベルトまたは回転体の周期変動も考慮したフィードバック制御系である。
ここでは、周期処理部59においてベルトや回転体に対する周期変動を予想し、補正する方法について述べたが、駆動伝達系の変動やモータそのものの変動についても全く同様に考えることができる。
図12は図11の第1の実施形態のフィードバック制御系を用いた時の位置変動を波形的に示す図である。ここで、縦軸は目標値に対するベルト位置または回転体角変位の位置偏差であり、横軸は時間である。繋ぎ目前の位置変動は70であり、ベルト上または回転体上のスケールを読み込んでフィードバック制御が行われているために、偏差はゼロとなる。
同時にベルトを架け渡す軸に取り付けられたエンコーダやモータFGを計測し、ローパスフィルタなどで取り出したベルトや回転体の周期変動が71である。この時、図11における周期処理部59では周期変動71を用いて、例えば、位相を進めることにより1サンプリング時間先の変動を生成することができる。
次に、ベルトまたは回転体が繋ぎ目開始部72に入ると、ベルトや回転体に貼り付けられたスケールを計測した値によるフィードバック制御からベルトを架け渡す軸に取り付けられたエンコーダやモータFGの信号に1サンプリング時間先の変動周期を加えた値からのフィードバック制御に切り換えられる。
こうすることにより、何もしない場合には変動80のようにベルトや回転体の周期変動に沿って位置偏差が発生してしまうものが、変動79のように、フィードバック信号にベルトや回転体の予想周期変動が加えられているために相殺することが可能となる。その後、繋ぎ目終了部75に戻れば、ベルト上や回転体上に取り付けられたスケール計測に戻るため、計測で見えない変動は存在せずに位置変動76となる。
ここまでは、ベルトや回転体の変動のみについて考えてきたが、駆動伝達系やモータなどの変動もローパスフィルタにより、複合された変動として取り出したり、個別にバンドパスフィルタを適用し、加算することで複合するなどの方法で求めて同様の処理を行うことは可能である。
このように構成している第1の実施形態によれば、スケールに繋ぎ目が存在しても、その間の変動を予想し、繋ぎ目間で発生する変動を抑え、図1及び図2に示したような回転体3、ベルト11の駆動に影響を与えることなく高精度に駆動することができる。
図13は繋ぎ目間では信号に回転体あるいはベルトの周期を加えた別信号へ切り換えて補正を行う、本発明による駆動制御系の第2の実施形態を示すブロック線図である。
また、回転体上あるいはベルト上スケールからの計測信号をフィードバックして回転体を駆動させる駆動制御系で、繋ぎ目間は従動軸エンコーダやモータFGなどに切り換え、回転体あるいはベルトの周期から生成された別信号をコントローラの入力へ加算を行う場合が第2の実施形態である。
コントローラ51から制御信号が出力され、その制御信号を受けてドライバ52では制御信号を満たすようにモータが動くための駆動信号を生成し、それによりプラント53の駆動源であるモータが駆動される。
ここで、コントローラ51は電流制御ループも含んでおり、プラント53は図1及び図2で示すようなモータ4により駆動される回転体3やベルト11全体のことである。
この回転体やベルトの駆動状態を回転体上やベルト上に貼り付けられたスケールを読み取ることで信号値54が得られ、繋ぎ目補正部57へ入力される。また、同時にベルトを架け渡す軸に取り付けられたエンコーダやモータFGの計測信号58も出力し周期処理部59へ入力される。
信号値54を用いてフィードバック制御が行われているため、計測信号58にはベルトや回転体の変動周期が含まれている。そのため、周期処理部59ではローパスフィルタなどを用いてベルトや回転体の変動周期のみを取り出し、その変動周期の逆位相の変動周期を生成することが可能となる。
また、周期処理部59では生成した逆位相の変動周期をコントローラ51の前段である偏差56と加算あるいは減算することが可能となる信号へ変換も行われる。例えば、偏差56が電圧値ならば電圧、カウンタ(図示せず)によるカウント数ならばカウント値へなどである。
周期処理部59からはベルトを架け渡す軸に取り付けられたエンコーダやモータFGのエンコーダ信号63が繋ぎ目補正部57へ出力され、ベルトや回転体の変動周期の逆位相、変換した信号61を加算器62へ出力する。
ここで、ベルトや回転体に1周に1パルスのホームポジションを設け、ここでは図示しないホームポジションからの信号を周期処理部59へ入力することによって、ローパスフィルタなどからだけで取り出されたベルトや回転体の周期変動をより高精度に検出することも可能である。
また、ベルトや回転体のホームポジションと、ベルトや回転体の機械的公差などから変動周期または逆位相の変動周期を周期処理部59で生成する方法も可能である。
繋ぎ目補正部57では基本的に信号値54を用いてフィードバック信号60を出力する。また、繋ぎ目補正部57では、例えば、サンプリング時間毎に信号値54をカウントし、規定のカウント範囲外ならば繋ぎ目であるなどの繋ぎ目検知も行われている。
ここで、図示しないが別のセンサを用いて繋ぎ目を検知し、そこから得られる繋ぎ目信号を用いる方法でも良い。もし、繋ぎ目であると判断された場合は繋ぎ目補正部57で、フィードバック信号を信号値54から周期処理部59から出力される信号63に変更する。
フィードバック値60は規範信号55と減算器で比較され、現在の変位または角変位と目標変位または角変位との偏差56が求められる。この偏差56と信号61とを加算器62で加算し、コントローラ51に入力することで新しい制御信号が作られる。これが繋ぎ目間をベルトまたは回転体の周期変動も考慮したフィードバック制御系である。
ここでは、周期処理部59ではベルトや回転体に対する周期変動を予想し、補正する方法について述べたが、駆動伝達系の変動やモータそのものの変動についても全く同様に考えることができる。
図14は図13の第2の実施形態のフィードバック制御系を用いた時の位置変動を波形的に示す図である。ここで、縦軸は目標値に対するベルト位置または回転体角変位の位置偏差であり、横軸は時間である。繋ぎ目前の位置変動は70であり、ベルト上または回転体上のスケールを読み込んでフィードバック制御が行われているために、偏差はゼロとなる。
同時にベルトを掛け渡す軸に取り付けられたエンコーダやモータFGを計測し、ローパスフィルタなどで取り出したベルトや回転体の周期変動が71である。また、図13における周期処理部59では周期変動71を用いて逆位相周期変動81が求められる。この逆位相周期変動81より、例えば、位相を進めることにより1サンプリング時間先の変動を生成することができる。
次に、ベルトまたは回転体が繋ぎ目開始部72に入ると、ベルトや回転体に貼り付けられたスケールを計測した値によるフィードバック制御からベルトを架け渡す軸に取り付けられたエンコーダやモータFGの信号によるフィードバック制御に切り換えられる。
しかし、逆位相周期変動81に相当する信号がコントローラ51の前に入力される。つまり、変動82に相当する信号がコントローラ51に入力されることになる。こうすることにより、何もしない場合には変動80のようにベルトや回転体の周期変動に沿って位置偏差が発生してしまうものが、変動80を相殺するように変動82が加えられているために、位置偏差は79となる。
その後、繋ぎ目終了部75に戻れば、ベルト上や回転体上に取り付けられたスケール計測によるフィードバック制御へ戻るため、計測で見えない変動は存在せずに位置変動76となる。
ここまで、ベルトや回転体の変動のみについて考えてきたが、駆動伝達系やモータなどの変動もローパスフィルタにより、複合された変動として取り出したり、個別にバンドパスフィルタを適用し、加算することで複合するなどの方法で求めて同様の処理を行うことは可能である。
このように構成している第2の実施形態によれば、スケールに繋ぎ目が存在しても、その間の変動を予想し、繋ぎ目間で発生する変動を抑え、回転体3、ベルト11の駆動に影響を与えることなく高精度に駆動することができる。
図15は本発明の第3の実施形態としてカラー複写機からなる画像形成装置を示す概略図である。図15において、符号110は第3の実施形態の装置本体である。この装置本体110は、その外装ケース111内の中央よりもやや右寄りに、像担持体としてのドラム状の感光体(感光体ドラム)112を備えている。
感光体112の周りには、その上に設置されている帯電器113から矢印の回転方向(反時計方向)へ順に、現像手段としての回転型現像装置114、中間転写ユニット115、クリーニング装置116、除電器117などが配置されている。
これらの帯電器113、回転型現像装置114、クリーニング装置116、除電器117の上には、露光手段としての光書き込み装置、例えばレーザ書き込み装置118が設置されている。
回転型現像装置114は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーをそれぞれ収納した、現像ローラ121を有する現像器120A、20B、20C、20Dを備え、中心軸まわりに回転して各色の現像器120A、20B、20C、20Dを選択的に感光体112の外周に対向する現像可能となる角変位へ移動させる。
中間転写ユニット115は複数のローラ123に像担持体としての無端状の中間転写体、例えば、中間転写ベルト124が掛け渡され、この中間転写ベルト124は感光体112に当接される。中間転写ベルト124の内側には転写装置125が設置され、中間転写ベルト124の外側には転写装置126及びクリーニング装置127が設置されている。クリーニング装置127は中間転写ベルト124に対して接離自在に設けられる。
レーザ書き込み装置118は、画像読み取り装置129から図示しない画像処理部を介して各色の画像信号が入力され、各色の画像信号により順次に変調されたレーザ光Lを一様帯電状態の感光体112に照射してこの感光体112を露光することによって感光体112上に静電潜像を形成する。
画像読み取り装置129は装置本体110の上面に設けられた原稿台130上にセットされた原稿Gの画像を色分解して読み取り、電気的な画像信号に変換する。記録媒体搬送路132は右から左へ用紙等の記録媒体を搬送する。
記録媒体搬送路132には、中間転写ユニット115及び転写装置126より上流側にレジストローラ133が設置され、中間転写ユニット115及び転写装置126より下流側に搬送ベルト134、定着装置135、排紙ローラ136が配置されている。
装置本体110は給紙装置150上に載置される。給紙装置150内には、複数の給紙カセット151が多段に設けられ、給紙ローラ152のいずれか1つが選択的に駆動されて給紙カセット151のいずれか1つから記録媒体が送り出される。この記録媒体は装置本体110内の自動給紙路137を通して記録媒体搬送路132へ搬送される。
また、装置本体110の右側には、手差しトレイ138が開閉自在に設けられ、この手差しトレイ138から挿入された記録媒体は装置本体110内の手差し給紙路139を通して記録媒体搬送路132へ搬送される。装置本体110の左側には、図示しない排紙トレイが着脱自在に取り付けられ、記録媒体搬送路132を通して排紙ローラ136により排出された記録媒体が排紙トレイへ収容される。
この第3の実施形態において、カラーコピーを採る時には、原稿台130上に原稿Gをセットし、図示しないスタートスイッチを押すと、複写動作が開始される。まず、画像読み取り装置129が原稿台130上の原稿Gの画像を色分解して読み取る。同時に、給紙装置150内の給紙カセット151から給紙ローラ152で選択的に記録媒体が送り出され、この記録媒体は自動給紙路137を通してレジストローラ133に突き当たって止まる。
感光体112は、反時計方向に回転し、複数のローラ123のうちの駆動ローラの回転で中間転写ベルト124が時計方向へ回転する。感光体112は回転に伴い、帯電器113により一様に帯電され、画像読み取り装置129から画像処理部を介してレーザ書き込み装置118に加えられる1色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書き込み装置118から照射されて静電潜像が形成される。
感光体112上の静電潜像は回転型現像装置114の1色目の現像器120Aにより現像されて1色目の画像となり、この感光体112上の1色目の画像は転写装置125により中間転写ベルト124に転写される。感光体112は、1色目の画像の転写後に、クリーニング装置116でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器117で除電される。
続いて、感光体112は、帯電器113により一様に帯電され、画像読み取り装置129から画像処理部を介してレーザ書込み装置118に加えられる2色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書き込み装置118から照射されて静電潜像が形成される。
この感光体112上の静電潜像は回転型現像装置114の2色目の現像器120Bにより現像されて2色目の画像となり、この感光体112上の2色目の画像は転写装置125により中間転写ベルト124上に1色目の画像と重ねて転写される。感光体112は、2色目の画像の転写後に、クリーニング装置116でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器117で除電される。
次に、感光体112は帯電器113により一様に帯電され、画像読み取り装置129から画像処理部を介してレーザ書き込み装置118に加えられる3色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書き込み装置118から照射されて静電潜像が形成される。
この感光体112上の静電潜像は回転型現像装置114の3色目の現像器120Cにより現像されて3色目の画像となり、この感光体112上の3色目の画像は転写装置125により中間転写ベルト124上に1色目の画像、2色目の画像と重ねて転写される。感光体112は、3色目の画像の転写後に、クリーニング装置116でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器117で除電される。
さらに、感光体112は帯電器113により一様に帯電され、画像読み取り装置129から画像処理部を介してレーザ書き込み装置118に加えられる4色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書き込み装置118から照射されて静電潜像が形成される。
この感光体112上の静電潜像は回転型現像装置114の4色目の現像器120Dにより現像されて4色目の画像となる。この感光体112上の4色目の画像が転写装置125により中間転写ベルト124上に1色目の画像、2色目の画像、3色目の画像と重ねて転写されることでフルカラー画像が形成される。感光体112は、4色目の画像の転写後に、クリーニング装置116でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器117で除電される。
そして、レジストローラ133がタイミングをとって回転して記録媒体が送り出され、この記録媒体は転写装置126により中間転写ベルト124上のフルカラー画像が転写される。この記録媒体は搬送ベルト134で搬送されて定着装置135によりフルカラー画像が定着され、排紙ローラ136により排紙トレイへ排出される。また、中間転写ベルト124は、フルカラー画像の転写後に、クリーニング装置127でクリーニングされて残留トナーが除去される。
以上4色重ね画像を形成する動作について説明したが、3色重ね画像を形成する場合には感光体112上に3つの異なる単色画像が順次に形成されて中間転写ベルト124上に重ねて転写された後に記録媒体に一括して転写される。
2色重ね画像を形成する場合には感光体112上に2つの異なる単色画像が順次に形成されて中間転写ベルト124上に重ねて転写された後に記録媒体に一括して転写される。また、単色画像を形成する場合には、感光体112上に1つの単色画像が形成されて中間転写ベルト124上に転写された後に記録媒体に転写される。
このようなカラー複写機においては、感光体112、レジストローラ133、中間転写ベルト124、搬送ベルト134の駆動精度が最終画像の品質に大きく影響する。従って、より高精度な感光体112、レジストローラ133、中間転写ベルト124、搬送ベルト134の駆動が望まれる。
そこで、この第3の実施形態では、感光体112とレジストローラ133、を図1の駆動対象3となるような駆動装置の構成とし、中間転写ベルト124と搬送ベルト134を図2のベルト12となるような駆動装置の構成とすることにより、感光体112、レジストローラ133、中間転写ベルト124、搬送ベルト134の駆動精度が向上し、画像形成時における変動が減少することから、高品質な画像を得ることができる。
図16は本発明の第4の実施形態としてカラー複写機からなる画像形成装置を示す概略図である。像担持体としての感光体161は、閉ループ状のベルト基材の外周面上に、有機光半導体(OPC)等の感光層が薄膜状に形成された感光体ベルトである。この感光体161は、3本の感光体搬送ローラ162〜164によって支持され、駆動モータ(図示せず)によって矢印A方向に回動する。
感光体161の周りには、矢印Aで示す感光体161の回転方向へ順に、帯電器165、露光手段としての露光光学系(以下、LSUという)166、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の現像器167〜170、中間転写ユニット171、感光体クリーニング手段172及び除電器173が設けられている。帯電器165は数kV程度の高電圧が図示しない電源装置から印加され、感光体161の帯電器165に対向した部分を帯電して一様な帯電電位を与える。
LSU166はレーザ駆動回路(図示せず)により階調変換手段(図示せず)からの各色の画像信号を順次に光強度変調やパルス幅変調してその変調信号で半導体レーザ(図示せず)を駆動することにより露光光線174を得、この露光光線174により感光体161を走査してこの感光体161上に各色の画像信号に対応する静電潜像を順次に形成する。
各現像器167〜170はそれぞれの現像色に対応したトナーを収納しており、感光体161上の各色の画像信号に対応した静電潜像に応じたタイミングで選択的に感光体161に当接し、この感光体161上の静電潜像をトナーにより現像して各色の画像とすることで、4色重ねの画像によるフルカラー画像を形成する。
中間転写ユニット171はアルミニウム等の金属の素管に導電性の樹脂等からなるベルト状のシートを巻いた中間転写体としての転写ドラム177と、ゴム等をブレード状に形成した中間転写体クリーニング手段178とを含んでいる。中間転写体177上に4色重ねの画像が形成されている間、中間転写体クリーニング手段178は中間転写体177から離間している。
中間転写体クリーニング手段178は中間転写体177をクリーニングする時のみこの中間転写体177に当接し、中間転写体177から記録媒体としての記録紙179に転写されずに残ったトナーを除去する。記録紙179は、記録紙カセット180から給紙ローラ181によって1枚ずつ用紙搬送路182に送り出される。
転写手段としての転写ユニット183は中間転写体177上のフルカラー画像を記録紙179に転写するものである。この転写ユニット183は導電性のゴム等をベルト状に形成した転写ベルト184と、中間転写体177上のフルカラー画像を記録紙179に転写するための転写バイアスを転写ベルト184に印加する転写器185と、記録紙179にフルカラー画像が転写された後に記録紙179が中間転写体177に静電的に張り付くのを防止するようにバイアスを中間転写体177に印加する分離器186とから構成されている。
定着器187は内部に熱源を有するヒートローラ188及び加圧ローラ189によって構成されている。記録紙179上に転写されたフルカラー画像をヒートローラ188と加圧ローラ189との記録紙挟持回転に伴い、圧力と熱を記録紙179に加えて記録紙179にフルカラー画像を定着させてフルカラー画像を形成する。
以上のように構成された第4の実施形態について、以下その動作を説明する。ここで、静電潜像の現像は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順で行われるものとして説明を進める。
感光体161と中間転写体177は、それぞれの駆動源(図示せず)により、矢印A、B方向にそれぞれ駆動される。この状態で、まず、帯電器165に数kV程度の高電圧が電源装置(図示せず)から印加され、帯電器165が感光体161の表面を一様に数百V程度に帯電させる。
感光体161にLSU166からブラックの画像信号に対応したレーザビームの露光光線174が照射され、感光体161は露光光線174が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
一方、ブラック現像器167は所定のタイミングで感光体161に当接される。ブラック現像器167内のブラックトナーは負の電荷が予め与えられており、感光体161上の露光光線174の照射により電荷が無くなった部分(静電潜像部分)にのみブラックトナーが付着し、いわゆる、ネガポジプロセスによる現像が行われる。
ブラック現像器167により感光体161の表面に形成されたブラックトナー像は中間転写体177に転写される。感光体161から中間転写体177に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段172により除去され、さらに除電器173によって感光体161上の電荷が除去される。
次に、帯電器165が感光体161の表面を一様に数百V程度に帯電させる。感光体161にLSU166からシアンの画像信号に対応したレーザビームの露光光線174が照射され、感光体161は露光光線174が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
一方、感光体161には所定のタイミングでシアン現像器168が当接される。シアン現像器168内のシアントナーは負の電荷が予め与えられており、感光体161上の露光光線174の照射により電荷が無くなった部分(静電潜像部分)にのみシアントナーが付着し、いわゆる、ネガポジプロセスによる現像が行われる。
シアン現像器168により感光体161の表面に形成されたシアントナー像は中間転写体177上にブラックトナー像と重ねて転写される。感光体161から中間転写体177に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段172により除去され、さらに除電器173によって感光体161上の電荷が除去される。
次に、帯電器165が感光体161の表面を一様に数百V程度に帯電させる。感光体161にLSU166からマゼンタの画像信号に対応したレーザビームの露光光線174が照射され、感光体161は露光光線174が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
一方、感光体161には所定のタイミングでマゼンタ現像器169が当接される。マゼンタ現像器169内のマゼンタトナーは負の電荷が予め与えられており、感光体161上の露光光線174の照射により電荷が無くなった部分(静電潜像部分)にのみマゼンタトナーが付着し、いわゆる、ネガポジプロセスによる現像が行われる。
マゼンタ現像器169により感光体161の表面に形成されたマゼンタトナー像は、中間転写体177上にブラックトナー像、シアントナー像と重ねて転写される。感光体161から中間転写体177に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段172により除去され、さらに除電器173によって感光体161上の電荷が除去される。
さらに、帯電器165が感光体161の表面を一様に数百V程度に帯電させる。感光体161にLSU166からイエローの画像信号に対応したレーザビームの露光光線174が照射され、感光体161は露光光線174が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
一方、感光体161には所定のタイミングでイエロー現像器170が当接される。イエロー現像器170内のイエロートナーは負の電荷が予め与えられており、感光体161上の露光光線174の照射により電荷が無くなった部分(静電潜像部分)にのみイエロートナーが付着し、いわゆる、ネガポジプロセスによる現像が行われる。
イエロー現像器170により感光体161の表面に形成されたイエロートナー像は中間転写体177上にブラックトナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像と重ねて転写され、中間転写体177上にフルカラー画像が形成される。感光体161から中間転写体177に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段172により除去され、さらに除電器173によって感光体161上の電荷が除去される。
中間転写体177上に形成されたフルカラー画像は、これまで中間転写体177から離間していた転写ユニット183が中間転写体177に接触し、転写器185に数kV程度の高電圧が電源装置(図示せず)から印加されることで、記録紙カセット180から用紙搬送路182に沿って搬送されてきた記録紙179へ転写器185により一括して転写される。
また、分離器186には記録紙179を引き付ける静電力が働くように電圧が電源装置から印加され、記録紙179が中間転写体177から剥離される。続いて、記録紙179は、定着器187に送られ、ここでヒートローラ188と加圧ローラ189とによる挟持圧、ヒートローラ188の熱によってフルカラー画像が定着されて排紙ローラ190により排紙トレイ191へ排出される。
また、転写ユニット183により記録紙179上に転写されなかった中間転写体177上の残留トナーは中間転写体クリーニング手段178により除去される。中間転写体クリーニング手段178はフルカラー画像が得られるまで中間転写体177から離間した角変位にある。
フルカラー画像が記録紙179に転写された後に中間転写体177に接触して中間転写体177上の残留トナーを除去する。以上の一連の動作によって1枚分のフルカラー画像形成が終了する。
このようなカラー複写機においては、感光体ベルト161や転写ドラム177、転写ベルト184の駆動精度が最終画像の品質に大きく影響し、特に高精度な感光体ベルト161、転写ベルト184の高精度駆動が望まれる。
そこで、この第4の実施形態では、感光体ベルト161、転写ベルト184を図2のベルト12となるような駆動装置の構成とし、転写ドラム177を図1の駆動対象3となるような構成とすることにより、感光体ベルト161、転写ベルト184、転写ドラム177の駆動精度が向上し、画像形成時における変動が減少することから、高品質な画像を得ることができる。
図17は本発明による第5の実施形態としてカラー複写機からなる画像形成装置を示す概略図である。この第5の実施形態は、タンデム方式の画像形成装置の例である。
この第6の実施形態においては、複数色、例えば、ブラック(以下、Bkという)、マゼンタ(以下、Mという)、イエロー(以下、Yという)、シアン(以下、Cという)の各画像をそれぞれ形成する複数の画像形成ユニット221Bk、221M、221Y、221Cが垂直方向に配列されている。
この画像形成ユニット221Bk、221M、221Y、221Cは、それぞれドラム状の感光体からなる像担持体222Bk、222M、222Y、222C、帯電装置(例えば、接触帯電装置)223Bk、223M、223Y、223C、現像装置224Bk、224M、224Y、224C、クリーニング装置225Bk、225M、225Y、225Cなどから構成される。
感光体222Bk、222M、222Y、222Cは、無端状搬送ベルト226と対向して垂直方向に配列され、この搬送ベルト226と同じ周速で回転駆動される。この感光体222Bk、222M、222Y、222Cは、それぞれ、帯電装置223Bk、223M、223Y、223Cにより均一に帯電された後に、光書き込み装置からなる露光手段227Bk、227M、227Y、227Cによりそれぞれ露光されて静電潜像が形成される。
光書き込み装置227Bk、227M、227Y、227Cは、それぞれY、M、C、Bk各色の画像信号により半導体レーザ駆動回路で半導体レーザを駆動して半導体レーザからのレーザビームをポリゴンミラー229Bk、229M、229Y、229Cにより偏向走査する。
このポリゴンミラー229Bk、229M、229Y、229Cからの各レーザビームを図示しないfθレンズやミラーを介して感光体222Bk、222M、222Y、222Cに結像することにより、感光体222Bk、222M、222Y、222Cを露光して静電潜像を形成する。
この感光体222Bk、222M、222Y、222C上の静電潜像は、それぞれ現像装置224Bk、224M、224Y、224Cにより現像されてBk、M、Y、C各色のトナー像となる。
従って、帯電装置223Bk、223M、223Y、223C、光書き込み装置227Bk、227M、227Y、227C及び現像装置224Bk、224M、224Y、224Cは、感光体222Bk、222M、222Y、222C上にBk、M、Y、C各色の画像(トナー像)を形成する画像形成手段を構成している。
一方、普通紙、OHPシートなどの記録紙は本実施形態の下部に設置された、給紙カセットを用いて構成された給紙装置230から記録紙搬送路に沿ってレジストローラ231に向かって給紙される。
レジストローラ231は1色目の画像形成ユニット(記録紙に最初に感光体上の画像を転写する画像形成ユニット)221Bkにおける感光体222Bk上のトナー像とタイミングを合わせて記録紙を搬送ベルト226と感光体222Bkとの転写ニップ部へ送出する。
搬送ベルト226は垂直方向に配列された駆動ローラ232及び従動ローラ233に掛け渡され、駆動ローラ232が図示しない駆動部により回転駆動されて搬送ベルト226が感光体222Bk、222M、222Y、222Cと同じ周速で回転する。
レジストローラ231から送り出された記録紙は、搬送ベルト226により搬送され、感光体222Bk、222M、222Y、222C上のBk、M、Y、C各色のトナー像がコロナ放電器からなる転写手段234Bk、234M、234Y、234Cにより形成される電界の作用で順次に重ねて転写されることによりフルカラー画像が形成され、それと同時に、搬送ベルト226に静電的に吸着されて確実に搬送される。
この記録紙は、分離チャージャからなる分離手段236により徐電されて搬送ベルト226から分離された後に、定着装置237によりフルカラー画像が定着され、排紙ローラ238により本実施形態の上部に設けられている排紙部239へ排出される。また、感光体222Bk、222M、222Y、222Cは、トナー像転写後に、クリーニング装置225Bk、225M、225Y、225Cによりクリーニングされて次の画像形成動作に備える。
このようなカラー複写機においては、搬送ベルト226、感光体222Bk、222M、222Y、222Cの駆動精度が最終画像の品質に大きく影響し、より高精度な搬送ベルト226、感光体222Bk、222M、222Y、222Cの駆動が望まれる。
そこで、この第5の実施形態では、搬送ベルト226を図2のベルト12となるような駆動装置の構成とし、感光体222Bk、222M、222Y、222Cを図1の駆動対象3となるような構成とすることにより、搬送ベルト226、感光体222Bk、222M、222Y、222Cの駆動精度が向上し、画像形成時における変動が減少することから、高品質な画像を得ることができる。
また、ここでは複写機などの構成で説明をしているが、インクジェットの紙搬送装置において、例えば、図2に示すような搬送ベルト構成や、図1の搬送ローラ構成とすることで副走査方向の紙搬送を高精度に行うことも可能である。
本発明は、角変位または角速度の高精度計測装置、又はその計測に基づく高精度駆動装置、電子写真方式を用いた転写ベルト駆動装置、転写・感光体ドラム駆動装置における位置または速度計測や制御装置、印刷機や出力機におけるベルト駆動、ローラ駆動装置における位置または速度計測や制御装置、紙搬送装置におけるローラ・ベルト駆動装置における位置または速度計測や制御装置に使用することができる。
本発明の実施形態で使用する回転体駆動装置を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態で使用するベルト駆動装置を示す概略斜視図である。 図1及び図2で使用するスケールパターン検出の簡単な原理構成を示す概略図である。 スケールパターンから得た信号をパルス波にする方法を示す波形図である。 図1の駆動対象の回転体端部、もしくは図2のベルトに取り付けられたリニアスケールの繋ぎ目部分を拡大して示す平面図である。 図5と異なるリニアスケールの繋ぎ目部分を拡大して示す平面図である。 図6と同様なリニアスケールの繋ぎ目部分を拡大して示す平面図である。 モータの角変位をモータ軸エンコーダの出力信号に基づいてデジタル制御する制御系の構成を示すブロック図である。 モータを回転させて駆動させる基本的な制御を示すブロック線図である。 繋ぎ目部分において、ベルトまたは回転体のスケールパルスからベルトを掛け渡す軸エンコーダやモータFGなどへ計測信号を変更したのみの場合の位置変動を波形的に示す図である。 繋ぎ目間では信号に回転体あるいはベルトの周期を加えた別信号へ切り換えて補正を行う、本発明による駆動制御系の第1の実施形態を示すブロック線図である。 図11の第1の実施形態のフィードバック制御系を用いた時の位置変動を波形的に示す図である。 繋ぎ目間では信号に回転体あるいはベルトの周期を加えた別信号へ切り換えて補正を行う、本発明による駆動制御系の第2の実施形態を示すブロック線図である。 図13の第2の実施形態のフィードバック制御系を用いた時の位置変動を波形的に示す図である。 本発明の第3の実施形態としてカラー複写機からなる画像形成装置を示す概略図である。 本発明の第4の実施形態としてカラー複写機からなる画像形成装置を示す概略図である。 本発明の第5の実施形態としてカラー複写機からなる画像形成装置を示す概略図である。
符号の説明
1 回転体駆動装置、3 回転体(駆動対象、ドラム回転体)、4 モータ、6 エンコーダ(エンコーダ信号読み込み手段)、8 ベルト駆動装置、11 ベルト(駆動対象、ベルト回転体)、13 リニアスケール、13’ スケール基板、14 パターン、15 パターン、16 センサ(読み込み手段)、17 発光手段(発光部)、18 受光手段(受光部)、22 繋ぎ目(回転体又はベルト上のリニアスケール間の)、23 繋ぎ目(リニアスケール上の不連続部分)、30 マイクロコンピュータ、42 検出装置、51 コントローラ、57 繋ぎ目補正部(欠落検出手段)、59 周期処理部、61 別信号、112 像担持体(感光体ドラム)、124 中間転写ベルト、161 像担持体(感光体ベルト)、177 像担持体(転写ドラム)、222Bk 像担持体(感光体ドラム)、226 搬送ベルト(紙搬送装置)

Claims (12)

  1. 駆動源からの駆動力によって回転体を駆動させ、この回転体を制御する角変位又は変位制御装置において、前記回転体上のスケールパルスを読み込む読み込み手段と、前記読み込み手段が前記スケールパルスを読み込むことができないことを検出する欠落検出手段と、前記回転体と同軸に取り付けられたエンコーダ信号を読み込む読み込み手段と、前記エンコーダ信号から別信号を生成しかつ記憶する記憶手段とを備え、前記欠落検出手段は欠落を検出した欠落部分においては前記スケールパルスからの信号から前記エンコーダ信号と前記別信号より生成される信号へ切り換えることを特徴とする角変位又は変位制御装置。
  2. 駆動源からの駆動力によって回転体を駆動させ、この回転体を制御する角変位又は変位制御装置において、前記回転体上上のスケールパルスを読み込む読み込み手段と、前記読み込み手段が前記スケールパルスを読み込むことができないことを検出する欠落検出手段と、前記回転体の同軸に取り付けられたエンコーダ信号を読み込む読み込み手段と、前記エンコーダ信号から別信号を生成し記憶する記憶手段とを備え、前記欠落検出手段は欠落を検出した欠落部分においては前記スケールパルスからの信号から前記エンコーダ信号へ切り換え、コントローラの入力に前記別信号を用いて補正することを特徴とする角変位又は変位制御装置。
  3. 前記別信号を作る時、制御対象である回転体の駆動周期を基準に生成することを特徴とする請求項1又は2記載の角変位又は変位制御装置。
  4. 前記別信号を作る時、制御対象である回転体の駆動を伝達する伝達機構の駆動周期を基準に生成することを特徴とする請求項1又は2記載の角変位又は変位制御装置。
  5. 前記別信号を作る時、制御対象である回転体の駆動源の駆動周期を基準に生成することを特徴とする請求項1又は2記載の角変位又は変位制御装置。
  6. 前記別信号を作る時に駆動周期の基準とする対象が、少なくとも1つ以上、ホームポジションを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置。
  7. 前記別信号を作る時に2つ以上の駆動周期を組み合わせて生成することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置。
  8. 像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行い、前記像担持体が感光体ドラムであることを特徴とする画像形成装置。
  9. 像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行い、前記像担持体が転写ドラムであることを特徴とする画像形成装置。
  10. 像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行い、前記像担持体が感光体ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
  11. 像担持体を回転させて画像形成を行う画像形成装置において、前記像担持体の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行い、前記像担持体が転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
  12. ベルト、またはローラを回転させて紙を搬送する紙搬送装置において、前記紙搬送装置の駆動制御を前記請求項1乃至7のいずれか1項記載の角変位又は変位制御装置により行うことを特徴とする画像形成装置。
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