JP2009236974A - 回転駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来手法の問題を生じることなく、エンコーダ板の偏芯成分を補正する。
【解決手段】駆動対象物に対する外乱の無い状態で、エンコーダセンサの出力信号から得
られる回転速度の検出結果を用いずに前記駆動対象物が一定速度で回転するようにモータ
を制御し、前記駆動対象物が一定速度で回転している期間において、前記エンコーダセン
サの出力信号から得られる回転速度の検出結果を基に当該回転速度に含まれる前記エンコ
ーダ板の偏芯成分を補正するための補正量を算出する補正量算出モードを有する制御部を
備える。
【選択図】図1
【解決手段】駆動対象物に対する外乱の無い状態で、エンコーダセンサの出力信号から得
られる回転速度の検出結果を用いずに前記駆動対象物が一定速度で回転するようにモータ
を制御し、前記駆動対象物が一定速度で回転している期間において、前記エンコーダセン
サの出力信号から得られる回転速度の検出結果を基に当該回転速度に含まれる前記エンコ
ーダ板の偏芯成分を補正するための補正量を算出する補正量算出モードを有する制御部を
備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、回転駆動装置及び画像形成装置に関する。
プリンタやコピー機等の画像形成装置で使用されるドラムユニット等の回転駆動装置では、駆動対象物(例えば感光体ドラム)の回転動力を得るためにモータを用いているが、このモータの回転数及びトルクの都合上、モータ軸からギアを介して駆動対象物へ回転動力を伝達する構成を採用することが一般的である。
このような構成を採用する場合、駆動対象物の回転軸にエンコーダ板を取り付け、エンコーダセンサ(例えば光センサ)によって検出した駆動対象物の回転速度をCPU等の制御部にフィードバックすることにより、駆動対象物の回転速度を一定に保つようにモータ制御を行う。この場合、エンコーダ板の取り付けには高い精度が要求され、駆動対象物の回転軸に対するエンコーダ板の取り付け誤差(偏芯)が生じると、エンコーダセンサによって検出した回転速度に偏芯成分(回転軸の1回転につき1周期の正弦波状の成分)が含まれるため、モータ制御を正常に行えなくなるという問題があった。
このような問題を解決するために、従来では、例えば下記特許文献1に記載されているように、エンコーダ板の周方向に90°間隔で2つのエンコーダセンサを配置し、この2つのエンコーダセンサの出力信号から得られる2つの回転速度情報を基に偏芯成分の補正量を算出する技術や、エンコーダ板に対して1つのエンコーダセンサを設け、この1つのエンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度情報にフィルタリングを行って平均化処理を施す技術等が知られている。
特開2007−78538号公報
上記従来技術のように、2つのエンコーダセンサを用いる手法では、部品コストの増加や部品取り付け箇所の確保という問題が生じ、また、1つのエンコーダセンサから得られる回転速度情報に平均化処理を施す手法では、モータ制御の応答速度に影響を与えるという問題が生じる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、上記のような従来手法の問題
を生じることなく、エンコーダセンサの出力信号から得られる駆動対象物の回転速度の検出結果に含まれるエンコーダ板の偏芯成分を補正することが可能な回転駆動装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
を生じることなく、エンコーダセンサの出力信号から得られる駆動対象物の回転速度の検出結果に含まれるエンコーダ板の偏芯成分を補正することが可能な回転駆動装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、回転駆動装置に係る第1の解決手段として、
駆動対象物の回転軸に設けられたエンコーダ板及び当該エンコーダ板の回転速度に応じた
信号を出力するエンコーダセンサを有するエンコーダと、前記駆動対象物を回転駆動する
モータと、前記エンコーダセンサの出力信号を基に前記駆動対象物の回転速度を検出する
と共に当該検出した回転速度が一定となるように前記モータを制御する制御部とを備える
回転駆動装置であって、前記制御部は、前記駆動対象物に対する外乱の無い状態で、前記
エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を用いずに前記駆動対象物
が一定速度で回転するように前記モータを制御し、前記駆動対象物が一定速度で回転して
いる期間において、前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を
基に当該回転速度に含まれる前記エンコーダ板の偏芯成分を補正するための補正量を算出
する補正量算出モードを有することを特徴とする。
駆動対象物の回転軸に設けられたエンコーダ板及び当該エンコーダ板の回転速度に応じた
信号を出力するエンコーダセンサを有するエンコーダと、前記駆動対象物を回転駆動する
モータと、前記エンコーダセンサの出力信号を基に前記駆動対象物の回転速度を検出する
と共に当該検出した回転速度が一定となるように前記モータを制御する制御部とを備える
回転駆動装置であって、前記制御部は、前記駆動対象物に対する外乱の無い状態で、前記
エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を用いずに前記駆動対象物
が一定速度で回転するように前記モータを制御し、前記駆動対象物が一定速度で回転して
いる期間において、前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を
基に当該回転速度に含まれる前記エンコーダ板の偏芯成分を補正するための補正量を算出
する補正量算出モードを有することを特徴とする。
また、回転駆動装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記制御部は、前記駆動対象物の通常駆動時には、前記補正量算出モードにて算出した補正量を基に前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を補正し、当該補正した回転速度の検出結果を基に前記駆動対象物の回転速度が一定となるように前記モータを制御する通常駆動モードを有することを特徴とする。
また、回転駆動装置に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記モータは、自己の回転速度に応じた信号を出力するDCブラシレスモータであり、前記制御部は、前記補正量算出モードにおいて、前記DCブラシレスモータの出力信号を基に前記駆動対象物の回転速度を検出し、前記駆動対象物が一定速度で回転するように前記DCブラシレスモータを制御することを特徴とする。
また、回転駆動装置に係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段において、前記制御部は、前記補正量算出モードにおいて、前記駆動対象物に物理的に接触している部材の移動、或いは接触負荷の軽減の少なくとも一方を実施することにより、前記駆動対象物に対する外乱の無い状態を作り出すことを特徴とする。
また、本発明は、画像形成装置に係る第1の解決手段として、駆動対象物の回転軸に設けられたエンコーダ板及び当該エンコーダ板の回転速度に応じた信号を出力するエンコーダセンサを有するエンコーダと、前記駆動対象物を回転駆動するモータと、前記エンコーダセンサの出力信号を基に前記駆動対象物の回転速度を検出し、当該検出した回転速度が一定となるように前記モータを制御すると共に電子写真方式による画像形成動作を統合制御する制御部とを備える画像形成装置であって、前記制御部は、前記駆動対象物に対する外乱の無い状態で、前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を用いずに前記駆動対象物が一定速度で回転するように前記モータを制御し、前記駆動対象物が一定速度で回転している期間において、前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を基に当該回転速度に含まれる前記エンコーダ板の偏芯成分を補正するための補正量を算出する補正量算出モードを有することを特徴とする。
また、画像形成装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記制御部は、前記駆動対象物の通常駆動時には、前記補正量算出モードにて算出した補正量を基に前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を補正し、当該補正した回転速度の検出結果を基に前記駆動対象物の回転速度が一定となるように前記モータを制御する通常駆動モードを有することを特徴とする。
また、画像形成装置に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記モータは、自己の回転速度に応じた信号を出力するDCブラシレスモータであり、前記制御部は、前記補正量算出モードにおいて、前記DCブラシレスモータの出力信号を基に前記駆動対象物の回転速度を検出し、前記駆動対象物が一定速度で回転するように前記DCブラシレスモータを制御することを特徴とする。
また、画像形成装置に係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段において、前記駆動対象物は感光体ドラムであり、前記制御部は、前記補正量算出モードにおいて、前記感光体ドラムに物理的に接触している部材の移動、或いは接触負荷の軽減の少なくとも一方を実施することにより、前記感光体ドラムに対する外乱の無い状態を作り出すことを特徴とする。
本発明によれば、エンコーダ板の偏芯成分を補正するための補正量を求めるのに必要
なエンコーダセンサは1個であり、また、偏芯成分の補正には補正量を使用するため従来のような平均化処理を施す必要はない。従って、従来のような、部品コストの増加や部品取り付け箇所の確保という問題、また、モータ制御の応答速度に影響を与えるという問題を生じることなく、エンコーダ板の偏芯成分を補正することが可能である。
なエンコーダセンサは1個であり、また、偏芯成分の補正には補正量を使用するため従来のような平均化処理を施す必要はない。従って、従来のような、部品コストの増加や部品取り付け箇所の確保という問題、また、モータ制御の応答速度に影響を与えるという問題を生じることなく、エンコーダ板の偏芯成分を補正することが可能である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置100の概略構成図である。本実施形態に係る画像形成装置100は、例えば電子写真方式を用いたフルカラープリンタであり、感光体ドラム1、帯電部2、露光部3、現像部4、転写部5、クリーニングブレード6、摺擦ローラ7、給紙ローラ8、用紙搬送ローラ9、定着ユニット10、用紙搬送ローラ11及び排紙ローラ12から概略構成されている。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置100の概略構成図である。本実施形態に係る画像形成装置100は、例えば電子写真方式を用いたフルカラープリンタであり、感光体ドラム1、帯電部2、露光部3、現像部4、転写部5、クリーニングブレード6、摺擦ローラ7、給紙ローラ8、用紙搬送ローラ9、定着ユニット10、用紙搬送ローラ11及び排紙ローラ12から概略構成されている。
感光体ドラム1は、その表面に静電潜像を形成するための回転感光体である。詳細は後述するが、この感光体ドラム1は、その回転軸がDCブラシレスモータの回転軸とギアを介して連結されており、DCブラシレスモータによって回転駆動されるものである。帯電部2は、感光体ドラム1の上方に設置されており、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させるものである。露光部3はレーザ照射ユニットから構成されており、帯電部2によって帯電された感光体ドラム1の表面にレーザ光を照射することにより、静電潜像を形成するものである。
現像部4は、静電潜像が形成された感光体ドラム1の表面に各色のトナーを供給してトナー像を形成するものである。具体的には、この現像部4は、ロータリラック4aと、このロータリラック4aの円周方向に90度間隔で配設された、イエロー用トナーを供給する現像器4Y、マゼンタ用トナーを供給する現像器4M、シアン用トナーを供給する現像器4C、ブラック用トナーを供給する現像器4Kとから構成されている。ロータリラック4aは、回転軸4bを中心に回転しながら各色の現像器4Y、4M、4C、4Kを感光体ドラム1に対向する現像位置に順次移動させて現像(トナー供給)を行わせるものである。
転写部5は、感光体ドラム1のトナー像を用紙Pに転写するものであり、中間転写ベルト5a、一次転写ローラ5b及び5c、駆動ローラ5d、二次転写対向ローラ5e、二次転写ローラ5fから構成されている。中間転写ベルト5aは、一次転写ローラ5b及び5c、駆動ローラ5d、二次転写対向ローラ5eにエンドレス状に巻きかけられ、駆動ローラ5dによって駆動されており、感光体ドラム1に形成されたトナー像が転写され一時的に保持される転写体の役割を担っている。二次転写ローラ5fは、中間転写ベルト5aの外周面において二次転写対向ローラ5eに対向する位置に配置され、中間転写ベルト5aに一次転写されたトナー像を用紙Pに二次転写する役割を担っている。
クリーニングブレード6は、感光体ドラム1の表面に残留した残留現像剤などの付着物をクリーニングするものであり、例えばウレタンゴムを感光体ドラム1に圧接している。摺擦ローラ7は、感光体ドラム1の表面に当接して、トナーを回収したり吐き出したりするバッファの機能を有している。この摺擦ローラ7は、金属シャフトの周りを発泡ゴムで覆った構成となっており、バネ(図示略)により感光体ドラム1に付勢されている。
給紙ローラ8は、用紙カセットに積載された用紙Pを1枚ずつ給紙するためのローラである。この給紙ローラ8によって給紙された用紙Pは、用紙搬送ローラ9によって二次転写対向ローラ5eと二次転写ローラ5fとの間に搬送されてトナー像が転写された後、定着ユニット10に搬送される。定着ユニット10は、回転自在に配設された定着体たる加熱ローラ10aと、加熱ローラ10aに圧接しながら回転する加圧体たる加圧ローラ10bとから構成されている。この定着ユニット10に搬送された用紙Pは、加熱ローラ10aと加圧ローラ10bとの間を通過する際に表裏両面から一定の温度、圧力で加熱及び加圧される。これにより、用紙P上のトナー像は溶融して定着し、用紙Pにフルカラー画像が形成される。定着処理後の用紙Pは、用紙搬送ローラ11によって排紙ローラ12に搬送され、排紙ローラ12によって外部に設置された排紙トレイに排紙される。
図2は、上述した画像形成装置100の機能ブロック構成図である。なお、この図2において、図1と同じ構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。図2において、符号20はCPU(Central Processing Unit:制御部)、符号21はROM(Read Only Memory)、符号22はRAM(Random Access Memory)、符号23はフラッシュメモリ、符号24は操作表示部、符号25は通信I/F、符号26はモータドライバ、符号27はDCブラシレスモータ、符号28はギア部、符号29はエンコーダ、符号30は基準位置センサである。また、符号200は、外部から画像形成装置100へ印刷指示するためのPC(Personal Computer)である。
CPU20は、ROM21に記憶されている制御プログラムを実行し、フラッシュメモリ23に記憶されている画像データ、操作表示部24から入力される操作信号、DCブラシレスモータ27から入力されるFG信号、エンコーダ29(詳細にはエンコーダセンサ29b)から入力されるパルス信号、基準位置センサ30から入力される基準位置信号、通信I/F25を介してPC200から受信した印刷指示信号及び印刷用画像データ(つまり印刷ジョブ)に基づいて、画像形成装置100内部の各機能部(感光体ドラム1、帯電部2、露光部3、現像部4、転写部5、給紙ローラ8、用紙搬送ローラ9、定着ユニット10、用紙搬送ローラ11及び排紙ローラ12を含む)を統合制御するものである。
このCPU20は、感光体ドラム1の回転駆動制御として、エンコーダ29(詳細にはエンコーダセンサ29b)から割込み入力されるパルス信号をソフトウェアカウンタによってカウントすることにより、感光体ドラム1の回転速度を検出し、当該検出した回転速度が予め設定されている目標回転速度と一致するように(言い換えれば目標回転速度と回転速度との速度偏差量が零となるように)PID演算を行い、当該PID演算によって得られる操作量に応じたPWM(Pulse Width Modulation)信号をモータドライバ26に出力する機能(つまりDCブラシレスモータ27をPID制御する機能)を有している。
さらに、このCPU20は、本実施形態における特徴的な動作モードとして、感光体ドラム1に対する外乱の無い状態で、エンコーダセンサ29bの出力信号から得られる回転速度の検出結果を用いず、DCブラシレスモータ27から出力されるFG信号から得られる回転速度の検出結果に基づいて感光体ドラム1が一定速度で回転するようにDCブラシレスモータ27をPID制御し、感光体ドラム1が一定速度で回転している期間において、エンコーダセンサ29bの出力信号から得られる回転速度の検出結果を基に当該回転速度に含まれるエンコーダ29(詳細にはエンコーダ板29a)の偏芯成分を補正するための補正量を算出する補正量算出モードを有する。
また、このCPU20は、感光体ドラム1の通常駆動時(つまり通常の印刷動作時)には、上記の補正量算出モードにて算出した補正量を基にエンコーダセンサ29bの出力信号から得られる回転速度の検出結果を補正し、当該補正した回転速度の検出結果を基に感光体ドラム1の回転速度が一定となるようにDCブラシレスモータ27をPID制御する通常駆動モードを有している。なお、これら補正量算出モード及び通常駆動モードにおけるCPU20の詳細な動作については後述する。
ROM21は、CPU20で使用される制御プログラムやその他の設定データ(例えばPID制御で用いられる目標回転速度や比例ゲイン定数Kp、積分ゲイン定数Ki、微分ゲイン定数Kdなど)を記憶する不揮発性メモリである。RAM22は、CPU20が制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられる揮発性のワーキングメモリである。フラッシュメモリ23は、PC200から送信される画像データや、補正量算出モードにて算出されたエンコーダ板29aの偏芯成分を補正するための補正量を記憶するために用いられる書き換え可能な不揮発性メモリである。
操作表示部24は、例えばタッチパネルによって構成されており、CPU20の制御の下、各種操作キーや各種情報を報知する画面を表示すると共に、タッチパネル上に表示される各種操作キーの操作入力情報を操作信号としてCPU20に出力する。通信I/F25は、画像形成装置100(詳しくはCPU20)と外部のPC200との間で通信を行うためのインタフェースであり、LAN(Local Area Network)等のネットワークによってPC200と接続されている。
モータドライバ26は、CPU20から入力されるPWM信号に応じて、DCブラシレスモータ27に印加する直流駆動電圧をオン/オフする半導体スイッチング素子を備えており、PWM信号と同一のデューティ比を有する直流駆動電圧をDCブラシレスモータ27に供給する。DCブラシレスモータ27は、モータドライバ26から供給される直流駆動電圧によって回転動作するモータであり、その回転軸はギア部28を介して感光体ドラム1の回転軸と連結されている。また、このDCブラシレスモータ27は、自己の回転速度に応じたパルス信号であるFG信号をCPU20に出力する。
エンコーダ29は、感光体ドラム1の回転軸に設けられ、感光体ドラム1と同期回転するエンコーダ板29aと、エンコーダ板29aを挟み込むように配置されたエンコーダセンサ(例えば光センサ)29bとから構成されており、エンコーダセンサ29bはエンコーダ板29aの周方向に沿って複数形成されているスリットが光を通過した際に矩形波状のパルス信号を出力する。つまり、エンコーダセンサ29bは、感光体ドラム1の回転速度に応じたパルス信号をCPU20に出力する。
基準位置センサ30は、例えば光センサであり、感光体ドラム1の円周方向の1箇所に設けられた基準マークが光を通過した際に矩形波状のパルス信号(基準位置信号)をCPU20に出力する。つまり、この基準位置センサ30は、感光体ドラム1が1回転する毎に1パルスの基準位置信号を出力する。CPU20は、この基準位置信号を基に感光体ドラム1が1回転した期間を把握することができる。
なお、上記の構成要素の内、少なくともCPU20、ROM21、RAM22、フラッシュメモリ23、モータドライバ26、DCブラシレスモータ27、ギア部28、エンコーダ29、基準位置センサ30及び感光体ドラム1は、回転駆動装置を構成するものである。
次に、上記のように構成された画像形成装置100の動作、特に補正量算出モードと通常駆動モードにおけるCPU20の動作について説明する。
始めに補正量算出モードにおけるCPU20の動作について、図3及び図4を参照して説明する。図3は、補正量算出モードにおけるCPU20の動作を表すフローチャートである。なお、CPU20は、画像形成装置100の電源投入を検知した場合に図3に示す補正量算出モードに移行する。
始めに補正量算出モードにおけるCPU20の動作について、図3及び図4を参照して説明する。図3は、補正量算出モードにおけるCPU20の動作を表すフローチャートである。なお、CPU20は、画像形成装置100の電源投入を検知した場合に図3に示す補正量算出モードに移行する。
図3に示すように、CPU20は、補正量算出モードに移行すると、まず、感光体ドラム1に対する外乱の無い状態を作り出す(ステップS1)。感光体ドラム1には、図1に示すように、中間転写ベルト5a、クリーニングブレード6、摺擦ローラ7が物理的に接触している。このように感光体ドラム1に対して外乱のある状態では、以下で説明する、エンコーダセンサ29bの出力信号から得られる回転速度の検出結果を基に当該回転速度に含まれるエンコーダ板29aの偏芯成分を補正するための補正量を算出するステップにおいて、エンコーダ板29aの偏芯成分のみを抽出することが困難となり、正確な補正量を算出することができなくなる。そこで、本実施形態では、このような感光体ドラム1に対する外乱を可能な限り除去する。
具体的には、例えば中間転写ベルト5a及びクリーニングブレード6にはそれらの位置を移動させるための機構を設けておき、上記ステップS1におけるCPU20の制御によって、中間転写ベルト5a及びクリーニングブレード6の位置を移動させることで、感光体ドラム1に対する物理的接触を除去する。また、摺擦ローラ7のようにモータ(図示省略)駆動するものであれば、そのモータの制御を行わず、感光体ドラム1の回転動作に従動させることにより、感光体ドラム1と摺擦ローラ7との接触負荷を軽減する。このように、感光体ドラム1に物理的に接触している部材の移動、或いは接触負荷の軽減の少なくとも一方を実施することにより、感光体ドラム1に対する外乱の無い状態を作り出すことができる。
そして、CPU20は、上記のように感光体ドラム1に対する外乱の無い状態を作り出した後、ROM21からPID制御で用いられる設定データ(感光体ドラム1の目標回転速度Vt、比例ゲイン定数Kp、積分ゲイン定数Ki、微分ゲイン定数Kd)を読み出す(ステップS2)。
そして、CPU20は、DCブラシレスモータ27から割込み入力されるFG信号をソフトウェアカウンタによってカウントすることにより、感光体ドラム1の回転速度を検出し、当該検出した回転速度Vcと目標回転速度Vtとの速度偏差量ΔVが零となるようにDCブラシレスモータ27のPID制御を行う(ステップS3)。具体的には、CPU20は、速度偏差量ΔVが零となるように、比例ゲイン定数Kp、積分ゲイン定数Ki、微分ゲイン定数Kdを用いてPID演算を行い、その結果得られる操作量に応じたPWM信号を生成してモータドライバ26に出力する。なお、実際には、FG信号から検出される回転速度はDCブラシレスモータ27自体の回転速度であるが、ギア部28のギア比は予めわかっているため、DCブラシレスモータ27の回転速度を感光体ドラム1の回転速度に換算すれば良い。
そして、CPU20は、感光体ドラム1の回転速度Vcが一定速度(目標回転速度Vt)になったことを検知すると、この感光体ドラム1が一定速度で回転している期間において、エンコーダセンサ29bから割込み入力されるパルス信号をソフトウェアカウンタによってカウントすることにより、感光体ドラム1の回転速度Vc’を検出する(ステップS4)。ここで、CPU20は、基準位置センサ30から入力される基準位置信号を基準として、感光体ドラム1の1回転期間における感光体ドラム1の回転速度Vc’を検出する。
図4は、感光体ドラム1の1回転期間において、エンコーダセンサ29bの出力信号から得られる回転速度Vc’の検出結果を表したものである。この図4に示すように、感光体ドラム1の回転軸に対するエンコーダ板29aの取り付け誤差(偏芯)が生じると、エンコーダセンサ29bによって検出した回転速度Vc’に偏芯成分(回転軸の1回転につき1周期の正弦波状の成分)が含まれることになる。この回転速度Vc’は感光体ドラム1に対する外乱の無い状態で検出したものであるので、エンコーダ板29aの偏芯成分のみを抽出することができる。なお、本実施形態のように、ギア部28を介してDCブラシレスモータ27と感光体ドラム1との回転軸を連結した場合、図4に示す回転速度Vc’の検出結果にギア部28の偏芯や機械的な誤差に起因する高周波のノイズ成分が重畳する可能性がある。このようなギア部28に起因するノイズ成分を除去するために、回転速度Vc’の検出結果にフィルタリング処理を施しても良い。
そして、CPU20は、図4に示すようなエンコーダセンサ29bの出力信号から得られる回転速度Vc’の検出結果を基に、当該回転速度Vc’に含まれるエンコーダ板29aの偏芯成分を補正するための補正量を算出する(ステップS5)。具体的には、CPU20は、基準位置信号の入力時点(つまり感光体ドラム1の1回転期間の開始時点)を基準として、経過時間t1における目標回転速度Vtと回転速度Vc’との差分を経過時間t1に対応する補正量とし、同様に、経過時間t2における目標回転速度Vtと回転速度Vc’との差分を経過時間t2に対応する補正量とし、経過時間t3における目標回転速度Vtと回転速度Vc’との差分を経過時間t3に対応する補正量とする。このような処理を次の基準位置信号の入力時点(つまり感光体ドラム1の1回転期間の終了時点)までの間で繰り返すことにより、感光体ドラム1の1回転期間における各時間に対応する補正量を得ることができる。
CPU20は、上記のように算出した補正量を、感光体ドラム1の1回転期間の開始時点からの経過時間に対応付けて格納したテーブルデータを生成して、この補正用テーブルデータをフラッシュメモリ23に記憶する(ステップS6)。そして、CPU20は、
エンコーダ板29aの偏芯成分を補正するための補正量を格納した補正用テーブルデータをフラッシュメモリ23に記憶した後、通常駆動モードに移行して補正量算出モードを終了する(ステップS7)。
エンコーダ板29aの偏芯成分を補正するための補正量を格納した補正用テーブルデータをフラッシュメモリ23に記憶した後、通常駆動モードに移行して補正量算出モードを終了する(ステップS7)。
続いて、通常駆動モードにおけるCPU20の動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。
図5に示すように、通常駆動モードにおいて、CPU20は、PC200から印刷指示信号及び印刷用画像データを受信して、印刷ジョブの発生を検知すると(ステップS10)、ROM21からPID制御で用いられる設定データ(感光体ドラム1の目標回転速度Vt、比例ゲイン定数Kp、積分ゲイン定数Ki、微分ゲイン定数Kd)を読み出す(ステップS11)。
図5に示すように、通常駆動モードにおいて、CPU20は、PC200から印刷指示信号及び印刷用画像データを受信して、印刷ジョブの発生を検知すると(ステップS10)、ROM21からPID制御で用いられる設定データ(感光体ドラム1の目標回転速度Vt、比例ゲイン定数Kp、積分ゲイン定数Ki、微分ゲイン定数Kd)を読み出す(ステップS11)。
そして、CPU20は、エンコーダセンサ29bから割込み入力されるパルス信号をソフトウェアカウンタによってカウントすることにより、感光体ドラム1の回転速度Vc’を検出する(ステップS12)。この時点では、まだ回転速度Vc’の検出結果は図4に示すようにエンコーダ板29aの偏芯成分を含んでいる。
ここで、CPU20は、フラッシュメモリ23から補正用テーブルデータを読み出し、この補正用テーブルデータを基に感光体ドラム1の回転速度Vc’の検出結果を補正する(ステップS13)。具体的には、CPU20は、基準位置センサ30から出力される基準位置信号の入力時点(つまり感光体ドラム1の1回転期間の開始時点)を基準として経過時間を監視し、ある経過時間に対応する補正量を補正用テーブルデータから取得し、この取得した補正量を用いてその経過時間に対応する回転速度Vc’の検出結果を補正する(詳細には回転速度Vc’に対して補正量を加算または減算する)。
そして、CPU20は、上記のように回転速度Vc’の検出結果を補正した後、補正後の回転速度Vc’と目標回転速度Vtとの速度偏差量ΔV’が零となるようにDCブラシレスモータ27のPID制御を行う(ステップS14)。
そして、CPU20は、印刷ジョブが終了したか否かを判定し(ステップS15)、印刷ジョブが終了していない場合(「No」)、ステップS12の処理に戻る。CPU20は、印刷ジョブが終了するまでの期間(つまりステップS15で印刷ジョブの終了判定が発生するまでの期間)は、ステップS12〜S15の処理をループすることにより、感光体ドラム1の回転速度Vc’の検出結果に含まれるエンコーダ板29aの偏芯成分を補正しつつ、PID制御を継続する。
また、図5には図示していないが、CPU20は、感光体ドラム1が目標回転速度Vtに安定すると、給紙ローラ8及び用紙搬送ローラ9を制御することにより、用紙カセットから用紙Pを二次転写対向ローラ5eと二次転写ローラ5fとの間に搬送すると共に、帯電部2、露光部3、現像部4、転写部5を制御することにより、感光体ドラム1に形成したトナー像を用紙Pに転写し、さらに定着ユニット10を制御して用紙P上のトナーを定着させた後、用紙搬送ローラ11及び排紙ローラ12を制御して、フルカラー画像が形成(印刷)された用紙Pを排紙トレイに排紙する、という画像形成処理を並列的に行っている。なお、CPU20は、この画像形成処理を行う場合、補正量算出モードで移動した部材(例えば中間転写ベルト5a及びクリーニングブレード6)を元の位置に戻したり、接触負荷の軽減処理を停止する(つまり摺擦ローラ7を通常駆動する)。
このような画像形成処理により印刷ジョブが終了し、ステップS15において、印刷ジョブが終了したと判定された場合(「Yes」)、CPU20は、DCブラシレスモータ27のPID制御を停止して感光体ドラム1の回転駆動制御を終了する(ステップS16)。
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置100によれば、エンコーダ板29aの偏芯成分を補正するための補正量を求めるのに必要なエンコーダセンサ29bは1個で良く、また、偏芯成分の補正には補正量を使用するため従来のような平均化処理を施す必要はないため、部品コストの増加や部品取り付け箇所の確保という問題、また、モータ制御の応答速度に影響を与えるという問題を生じることなく、エンコーダ板29aの偏芯成分を補正することが可能である。
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、画像形成装置100の電源投入時において補正量算出モードに移行したが、補正量算出モードへの移行タイミングはこれに限定されず、例えばユーザによる操作表示部24の操作によって補正量算出モードへの移行指示が入力された場合を補正量算出モードへの移行タイミングとしても良い。また、画像形成装置100の製造工程において、感光体ドラム1に対する外乱となる中間転写ベルト5a、クリーニングブレード6及び摺擦ローラ7の組み立て前に、CPU20を動作させて補正量算出モードに移行させて補正量を算出し、フラッシュメモリ24に補正用テーブルデータを記憶させておいても良い。
(1)上記実施形態では、画像形成装置100の電源投入時において補正量算出モードに移行したが、補正量算出モードへの移行タイミングはこれに限定されず、例えばユーザによる操作表示部24の操作によって補正量算出モードへの移行指示が入力された場合を補正量算出モードへの移行タイミングとしても良い。また、画像形成装置100の製造工程において、感光体ドラム1に対する外乱となる中間転写ベルト5a、クリーニングブレード6及び摺擦ローラ7の組み立て前に、CPU20を動作させて補正量算出モードに移行させて補正量を算出し、フラッシュメモリ24に補正用テーブルデータを記憶させておいても良い。
(2)上記実施形態では、感光体ドラム1の駆動用モータとしてDCブラシレスモータ27を用いた場合を例示して説明したが、駆動用モータとしては例えばFG信号を出力しないステッピングモータも使用することができる。このようなステッピングモータを使用する場合、図3のステップS3ではFG信号からモータ(感光体ドラム1)の回転速度を検出する必要はなくなる。
(3)上記実施形態では、駆動対象物として感光体ドラム1を例示して説明したが、他の駆動対象物であってエンコーダによって回転速度を検出するものであれば本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、画像形成装置100としてプリンタを例示して説明したが、この他、コピー機、プリンタ及びFAX等の機能を有する複合機や、コピー機、FAX等の単体のOA機器などにも本発明を適用することができる。
100…画像形成装置、1…感光体ドラム、2…帯電部、3…露光部、4…現像部、5…転写部、6…クリーニングブレード、7…摺擦ローラ、8…給紙ローラ、9…用紙搬送ローラ、10…定着ユニット、11…用紙搬送ローラ、12…排紙ローラ、20…CPU(Central Processing Unit)、21…ROM(Read Only Memory)、22…RAM(Random Access Memory)、23…フラッシュメモリ、24…操作表示部、25…通信I/F、26…モータドライバ、27…DCブラシレスモータ、28…ギア部、29…エンコーダ、30…基準位置センサ、200…PC(Personal Computer)
Claims (8)
- 駆動対象物の回転軸に設けられたエンコーダ板及び当該エンコーダ板の回転速度に応じ
た信号を出力するエンコーダセンサを有するエンコーダと、前記駆動対象物を回転駆動す
るモータと、前記エンコーダセンサの出力信号を基に前記駆動対象物の回転速度を検出す
ると共に当該検出した回転速度が一定となるように前記モータを制御する制御部とを備え
る回転駆動装置であって、
前記制御部は、前記駆動対象物に対する外乱の無い状態で、前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を用いずに前記駆動対象物が一定速度で回転するように前記モータを制御し、前記駆動対象物が一定速度で回転している期間において、前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を基に当該回転速度に含まれる前記エンコーダ板の偏芯成分を補正するための補正量を算出する補正量算出モードを有することを特徴とする回転駆動装置。 - 前記制御部は、前記駆動対象物の通常駆動時には、前記補正量算出モードにて算出した補正量を基に前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を補正し、当該補正した回転速度の検出結果を基に前記駆動対象物の回転速度が一定となるように前記モータを制御する通常駆動モードを有することを特徴とする請求項1記載の回転駆動装置。
- 前記モータは、自己の回転速度に応じた信号を出力するDCブラシレスモータであり、
前記制御部は、前記補正量算出モードにおいて、前記DCブラシレスモータの出力信号を基に前記駆動対象物の回転速度を検出し、前記駆動対象物が一定速度で回転するように前記DCブラシレスモータを制御することを特徴とする請求項1または2に記載の回転駆動装置。 - 前記制御部は、前記補正量算出モードにおいて、前記駆動対象物に物理的に接触している部材の移動、或いは接触負荷の軽減の少なくとも一方を実施することにより、前記駆動対象物に対する外乱の無い状態を作り出すことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
- 駆動対象物の回転軸に設けられたエンコーダ板及び当該エンコーダ板の回転速度に応じ
た信号を出力するエンコーダセンサを有するエンコーダと、前記駆動対象物を回転駆動す
るモータと、前記エンコーダセンサの出力信号を基に前記駆動対象物の回転速度を検出し、
当該検出した回転速度が一定となるように前記モータを制御すると共に電子写真方式によ
る画像形成動作を統合制御する制御部とを備える画像形成装置であって、
前記制御部は、前記駆動対象物に対する外乱の無い状態で、前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を用いずに前記駆動対象物が一定速度で回転するように前記モータを制御し、前記駆動対象物が一定速度で回転している期間において、前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を基に当該回転速度に含まれる前記エンコーダ板の偏芯成分を補正するための補正量を算出する補正量算出モードを有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記駆動対象物の通常駆動時には、前記補正量算出モードにて算出した補正量を基に前記エンコーダセンサの出力信号から得られる回転速度の検出結果を補正し、当該補正した回転速度の検出結果を基に前記駆動対象物の回転速度が一定となるように前記モータを制御する通常駆動モードを有することを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。
- 前記モータは、自己の回転速度に応じた信号を出力するDCブラシレスモータであり、
前記制御部は、前記補正量算出モードにおいて、前記DCブラシレスモータの出力信号を基に前記駆動対象物の回転速度を検出し、前記駆動対象物が一定速度で回転するように前記DCブラシレスモータを制御することを特徴とする請求項5また6に記載の画像形成装置。 - 前記駆動対象物は感光体ドラムであり、
前記制御部は、前記補正量算出モードにおいて、前記感光体ドラムに物理的に接触している部材の移動、或いは接触負荷の軽減の少なくとも一方を実施することにより、前記感光体ドラムに対する外乱の無い状態を作り出すことを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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JP2008079402A JP2009236974A (ja) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 回転駆動装置及び画像形成装置 |
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JP2008079402A JP2009236974A (ja) | 2008-03-26 | 2008-03-26 | 回転駆動装置及び画像形成装置 |
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Citations (4)
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JP2000162846A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-16 | Canon Inc | 画像形成装置 |
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JP2007183255A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-07-19 | Ricoh Co Ltd | ロータリエンコーダ装置、回転体駆動制御装置、画像形成装置、及びロータリエンコーダホイール |
-
2008
- 2008-03-26 JP JP2008079402A patent/JP2009236974A/ja active Pending
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