JP2015230374A - 回転位置検出装置、画像形成装置、及び回転位置検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】現像ロールの位置を検出するための構成を設けることなく、現像ロールの位置を検出することを目的とする。【解決手段】潜像を現像する現像ロールを駆動するためのモータ２８に設けられ、モータ２８の回転位置を磁気で検出して、予め定めた回転位置毎に回転位置信号を出力するホール素子５４と、モータ２８の駆動を現像ロールに伝達する伝達機構の伝達比に基づいて、回転位置信号から現像ロールの回転の基準位置を表す基準信号を生成するコントローラ５６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、回転位置検出装置、画像形成装置、及び回転位置検出プログラムに関する。

画像形成装置の感光体ドラムや現像ロール等の回転体の基準位置の検出方法として、例えば、特許文献１〜３に記載の技術が知られている。

特許文献１には、感光体ドラムのフランジに目印を設けて、光を照射して目印の反射光を検出することによって回転位置を検出することが記載されている。

また、特許文献２には、感光体ドラムの位相を検出するために、感光体ドラム同軸上に係合された駆動部材たる感光体ドラム駆動ギアの一部を位置検出のためのマーキングとして、センサによって検出することが記載されている。

さらに、特許文献３には、現像ロールの軸方向端部側に、マークを形成し、光センサによって当該マークを検出することにより、現像ロールの回転周期を検出することが記載されている。

特開平１１−５２６５１号公報 特開２００６−２５９３４２号公報 特開２００７−１０２１２６号公報

本発明は、現像ロールの位置を検出するための構成を設けることなく、現像ロールの位置を検出することを目的とする。

請求項１に記載の回転位置検出装置は、潜像を現像する現像ロールを駆動するためのモータに設けられ、前記モータの回転位置を磁気で検出して、予め定めた回転位置毎に回転位置信号を出力する位置検出部と、前記モータの駆動を前記現像ロールに伝達する伝達機構の伝達比に基づいて、前記回転位置信号から前記現像ロールの回転の基準位置を表す基準信号を生成する生成部と、を備えている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記伝達比は、前記モータの回転数が前記現像ロールの回転数の自然数倍になる値に設定されている。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記伝達比は、前記モータが１回転する間に前記位置検出部から出力される前記回転位置信号の数と、前記モータの回転数を前記現像ロールの回転数で除算した値との積算結果が、自然数になる値に設定されている。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記位置検出部が前記モータの回転体の磁気を検出し、前記モータの磁極数が２、かつ前記伝達比が１に設定されている。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の発明において、前記現像ロールは、潜像が形成された感光体ドラムが１回転する間に、自然数倍回転する大きさに設定されている。

請求項６に記載の画像形成装置は、潜像が形成される感光体ドラムと、画像情報に応じた光を前記感光体ドラムに走査して前記潜像を形成する光走査装置と、前記感光体ドラムに形成された前記潜像を現像する現像ロールと、前記現像ロールを駆動するためのモータと、前記モータの駆動を前記現像ロールに伝達する伝達機構と、請求項１〜５の何れか１項に記載の回転位置検出装置と、前記回転位置検出装置の前記生成部によって生成された前記基準信号に基づいて、前記光走査装置から走査される光の光量を補正するように前記光走査装置を制御する制御部と、を備えている。

請求項７に記載の回転位置検出プログラムは、コンピュータを、請求項１〜５の何れか１項に記載の回転位置検出装置の前記生成部として機能させる。

請求項１に記載の発明によれば、現像ロールの位置を検出するための構成を設けることなく、現像ロールの位置を検出することが可能な回転位置検出装置を提供することができる、という効果がある。

請求項２に記載の発明によれば、モータの回転数が現像ロールの回転数の自然数倍になるように伝達比を設定しない場合と比較して、基準信号を容易に生成することができる、という効果がある。

請求項３に記載の発明によれば、モータが１回転する間に位置検出部から出力される回転位置信号の数と、モータの回転数を現像ロールの回転数で除算した値との積算結果が自然数倍以外となるように伝達比を設定した場合と比較して、基準信号を容易に生成することができる、という効果がある。

請求項４に記載の発明によれば、回転位置信号を基準信号として生成することができる、という効果がある。

請求項５に記載の発明によれば、感光体ドラムが要因の周期的な濃度むらと現像ロールが要因の周期的な濃度むらを補正する際に、各々の周期的な濃度むらを合成した濃度むらとして補正することが可能となる、という効果がある。

請求項６に記載の発明によれば、現像ロールの位置を検出するための構成を設けることなく、現像ロールの位置を検出することが可能な画像形成装置を提供することができる、という効果がある。

請求項７に記載の発明によれば、現像ロールの位置を検出するための構成を設けることなく、現像ロールの位置を検出することが可能な回転位置検出プログラムを提供することができる、という効果がある。

本実施の形態に係る画像処理装置の概略構成を示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の感光体ドラム及び現像ロールの駆動系の一部の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。 （Ａ）は１２極の三相モータを適用した場合のモータの位相変化に対するホール素子の検出結果の一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のホール素子の検出結果をパルス信号に変換した一例を示す図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のパルス信号からの基準信号の生成を説明するための図である。 （Ａ）は８極の三相モータを適用した場合のモータの位相変化に対するホール素子の検出結果の一例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合のホール素子の検出結果をパルス信号に変換した一例を示す図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のパルス信号からの基準信号の生成を説明するための図である。 （Ａ）は２極の三相モータの一例を示す図であり、（Ｂ）は伝達比を１とした場合に、ホール素子の検出結果を変換したパルス信号からの基準信号の生成を説明するための図である。 本実施の形態に係る画像形成装置のコントローラで行われる処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１０の概略構成を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、図１矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１２を備えている。なお、この感光体ドラム１２の回転方向（図１矢印Ａ方向）が副走査方向に対応し、後述する光走査装置１６による光走査方向が主走査方向に対応する。

この感光体ドラム１２の周囲には、感光体ドラム１２の回転方向に沿って、帯電装置１４、光走査装置１６、現像器１８、転写ローラ２０、クリーナ（図示省略）、除電器（図示省略）が順に配置されている。

すなわち、感光体ドラム１２は、帯電装置１４によって表面が帯電された後、光走査装置１６によって光ビームが照射されて、感光体ドラム１２上に潜像が形成される。なお、光走査装置１６は、画像データに基づいて変調された光ビームを感光体ドラム１２に照射する。

感光体ドラム１２上に形成された潜像は、現像器１８の現像ロール１９によってトナーが供給されて現像され、感光体ドラム１２上にトナー像が形成される。感光体ドラム１２上のトナー像は、転写ローラ２０によって用紙Ｐに転写される。用紙Ｐは、用紙収納部２２から１枚ずつ取り出されて用紙搬送ベルト２４によって転写ローラ２０位置まで搬送される。

トナー像の転写後に感光体ドラム１２に残留しているトナーはクリーナ（図示省略）によって除去され、除電器（図示省略）によって除電された後、再び帯電装置１４によって帯電されて、上述の動作が繰り返される。

一方、トナー像が転写された用紙Ｐは、加圧ローラ２６Ａと加熱ローラ２６Ｂとを有する定着器２６に搬送されて定着処理が施される。これにより、トナー像が定着されて、用紙Ｐ上に所望の画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは装置外へ排出される。

ここで、感光体ドラム１２及び現像ロール１９の駆動系について説明する。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１０の感光体ドラム１２及び現像ロール１９の駆動系の一部の概略構成を示す図である。

本実施の形態に係る画像形成装置１０は、感光体ドラム１２及び現像ロール１９を駆動するためのモータ２８を備えている。

モータ２８の駆動力は、伝達機構１１によって感光体ドラム１２及び現像ロール１９に伝達される。すなわち、感光体ドラム１２及び現像ロール１９は、モータ２８によって回転駆動される。

伝達機構１１は、ベルト３０、プーリ３２、第１〜第３ギア３６〜４０、感光体用ギア４２、及び現像用ギア４４等を含んで構成されている。

詳細には、モータ２８の回転軸２８ａにはベルト３０が巻き掛けられている。また、ベルト３０は、プーリ３２に巻き掛けられている。

プーリ３２の回転軸にはシャフト３４が係合され、該シャフト３４は第１ギア３６が咬み合っている。第１ギア３６は、第２ギア３８に咬み合い、第２ギア３８は第３ギア４０に咬み合っている。

また、感光体ドラム１２には、感光体用ギア４２が設けられ、現像ロール１９には現像用ギア４４が設けられている。

そして、第３ギア４０が、感光体用ギア４２及び現像用ギア４４の双方に咬み合っている。すなわち、モータ２８の回転がベルト３０、プーリ３２、及び第１〜第３ギア３６〜４０を介して、感光体用ギア４２及び現像用ギア４４に伝達される。

続いて、本実施の形態に係る画像形成装置１０の制御装置の概略構成について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１０の制御装置５０の概略構成を示すブロック図である。

画像形成装置１０の制御装置５０は、モータ２８の回転を制御するモータ回転制御部５２を備えている。モータ２８は、本実施の形態では、三相モータが適用される。そして、モータ回転制御部５２は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相への通電を制御することによってモータの回転を制御する。

また、モータ２８には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相へ通電を行うために、回転体（所謂ロータ）２９の回転位置を磁気で検出する磁気検出部を備えている。本実施の形態では、磁気検出部の一例として３つのホール素子５４（５４Ｕ、５４Ｖ、５４Ｗ）を備えている。

ホール素子５４は、モータ回転制御部５２によって駆動が制御され、ホール素子５４の検出結果がモータ回転制御部５２に入力されるようになっている。すなわち、モータ回転制御部５２は、ホール素子５４の検出結果に基づいて、モータ２８の回転体２９の回転位置を検出し、検出結果に応じてＵ相、Ｖ相、及びＷ相への通電を制御する。

また、本実施の形態では、３つのホール素子５４のうち少なくとも１つのホール素子５４（図３では、ホール素子５４Ｖ）の検出結果が画像形成装置１０全体を制御するコントローラ５６にも入力されるようになっている。

コントローラ５６は、ホール素子５４の検出結果を用いて、現像ロール１９の回転基準位置を表す基準信号を生成する生成部としての基準信号生成機能を有している。また、コントローラ５６は、基準信号生成機能によって生成された基準信号に基づいて、光走査装置１６の光量を補正することにより、周期的な画像むら等を補正する補正機能を備えている。

ここで、コントローラ５６の上述の基準信号生成機能によって生成される基準信号の生成方法ついて詳細に説明する。

モータ２８の回転数と現像ロール１９の回転数との関係は、モータ２８から現像用ギア４４までの伝達比（所謂ギア比）によって決まるので、現像ロール１９が１回転する間に、モータ２８が何回転するかが伝達比から求まる。

そこで、本実施の形態では、コントローラ５６が、上記伝達比に基づいて、ホール素子５４の検出結果から現像ロール１９の１回転毎の基準信号を生成する。

図４（Ａ）は、１２極の三相モータを適用した場合のモータ２８の位相変化に対するホール素子５４の検出結果の一例を示す図である。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の場合のホール素子５４の検出結果をパルス信号に変換した一例を示す図である。また、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）のパルス信号からの基準信号の生成を説明するための図である。

例えば、１２極の三相モータを適用した場合には、３つのホール素子５４の検出結果は、図４（Ａ）に示すように、位相が１０度ずつずれた波形となる。これをパルス信号に変換すると、図４（Ｂ）に示すように、１回転（位相３６０度）の間に６回のパルス信号を発生する。

一方、モータ２８の回転数と現像ロール１９の回転数との関係は、上述のように、モータ２８から現像用ギア４４までの伝達比によって決まる。ここで、モータ２８の回転数を１８００ｒｐｍ、現像ロール１９の回転数を６００ｒｐｍとした場合、伝達比（モータ２８の回転数／現像ロール１９の回転数）は３となり、モータ２８の回転体２９が３回転すると現像ロール１９が１回転することになる。また、モータ２８が１２極であるので、ホール素子５４の検出結果をパルス信号に変換した信号は、上述したように、モータ２８の回転体２９が１回転する間に６回出力される。

従って、図４（Ｃ）に示すように、６×３＝１８パルスおきのパルス信号を基準信号として生成することにより、ホール素子５４の検出結果から現像ロール１９の基準位置が検出されることになる。

次に、極数の異なる他の三相モータを適用した場合について説明する。図５（Ａ）は、８極の三相モータを適用した場合のモータ２８の位相変化に対するホール素子５４の検出結果の一例を示す図である。また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の場合のホール素子５４の検出結果をパルス信号に変換した一例を示す図である。また、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）のパルス信号からの基準信号の生成を説明するための図である。

８極の三相モータを適用した場合には、３つのホール素子５４の検出結果は、図５（Ａ）に示すように、位相が１５度ずつずれた波形となる。これをパルス信号に変換すると、図５（Ｂ）に示すように、１回転（位相３６０度）の間に４回のパルス信号を発生する。

一方、モータ２８の回転数と現像ロール１９の回転数との関係は、モータ２８から現像用ギア４４までの伝達比によって決まる。ここで、モータ２８の回転数を２１００ｒｐｍ、現像ロール１９の回転数を６００ｒｐｍとした場合、伝達比（モータ２８の回転数／現像ロール１９の回転数）は３．５となり、モータ２８の回転体２９が３．５回転すると現像ロール１９が１回転することになる。また、モータ２８が８極であるので、ホール素子５４の検出結果をパルス信号に変換した信号は、上述したようにモータ２８の回転体２９が１回転する間に４回出力される。

従って、図５（Ｃ）に示すように、３．５×４＝１４パルスおきのパルス信号を基準信号として生成することにより、ホール素子５４の検出結果から現像ロール１９の基準位置が検出されることになる。

なお、図６（Ａ）に示すような２極の三相モータを適用し、モータ２８の回転数と現像ロール１９の回転数を同じにした場合（伝達比を１に設定の場合）には、ホール素子５４の検出結果から得られるパルス信号をそのまま現像ロール１９の基準信号としてもよい。このようにすることで、ホール素子５４の検出結果から得られるパルス信号をそのまま基準信号として使用可能であるので、基準信号の生成が容易となる。なお、図６（Ａ）は２極の三相モータの一例を示す図であり、図６（Ｂ）は伝達比を１とした場合に、ホール素子の検出結果を変換したパルス信号からの基準信号の生成を説明するための図である。

ここで、上述の基準信号の生成方法を一般化して説明する。２×Ｎ（Ｎは自然数）の極数の三相モータを適用した場合には、ホール素子５４の出力から得られるパルス信号は、モータ２８の回転体２９の予め定めた回転位置毎にパルス信号を発生する。そして、モータ２８の回転体２９が１回転する間にＮ回のパルス信号を発生する。

また、モータ２８の回転数と現像ロール１９の回転数との関係は、モータ２８から現像用ギア４４までの伝達比によって決まる。すなわち、伝達比（モータ２８の回転数／現像ロール１９の回転数）がＡのとき、モータ２８の回転体２９がＡ回転すると現像ロール１９が１回転する。従って、ホール素子５４の出力から得られるパルス信号のうち、Ａ×Ｎパルスおきのパルス信号をコントローラ５６が基準位置として生成することにより、ホール素子５４の検出結果から現像ロール１９の基準位置が検出可能となる。このとき、モータ２８の回転数が現像ロール１９の回転数の自然数倍になるように減速比を設定することが好ましい。また、また、モータ２８が１回転する間に得られるパルス信号の数と、モータ２８の回転数を現像ロールの回転数で除算した値との積算結果（Ａ×Ｎ）が自然数となるように、伝達比を設定することが好ましい。

続いて、上述のように構成された本実施の形態に係る画像形成装置１０のコントローラ５６で行われる処理の具体例について説明する。図７は、本実施の形態に係る画像形成装置１０のコントローラ５６で行われる処理の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップ１００では、コントローラ５６は、モータ回転信号をカウントしてステップ１０２へ移行する。すなわち、ホール素子５４の検出結果から得られるパルス信号のカウントを行う。

ステップ１０２では、コントローラ５６は、カウント値が予め定めた基準カウント値になったか否かを判定する。該判定は、上述のＡ×Ｎパルスをカウントしたか否かを判定し、該判定が否定された場合にはステップ１００に戻ってパルス信号のカウントが継続され、肯定された場合にはステップ１０４へ移行する。

ステップ１０４では、コントローラ５６が、基準信号を生成してステップ１０６へ移行する。すなわち、コントローラ５６は、Ａ×Ｎパルス毎のパルス信号を基準信号として生成する。

ステップ１０６では、コントローラ５６がカウント値をリセットしてステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８では、コントローラ５６が処理終了か否かを判定する。該判定は、例えば、画像形成動作が終了したか否か、或いは、モータ２８の回転が停止したか否か等を判定する。該判定が否定された場合にはステップ１００に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合には一連の処理を終了する。

コントローラ５６は、このようにして生成された基準信号を用いて光走査装置１６を制御して光量を補正することにより、画像の周期的な濃度むらを補正される。なお、周期的なむらを補正する際には、テストパッチ等を形成するタイミング等で、基準信号と画像の位置とを予め対応付けることで、周期的な濃度むらが補正される。

なお、上記の実施の形態における感光体ドラム１２と現像ロール１９との大きさの関係は、濃度むらを補正する際の容易性を考慮して、感光体ドラム１２が１回転する間に、現像ロール１９が自然数倍回転する大きさに設定することが好ましい。

また、上記の実施の形態における画像形成装置１０のコントローラ５６によって行われる処理は、プログラムとして記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。

１０ 画像形成装置
１１ 伝達機構
１２ 感光体ドラム
１６ 光走査装置
１９ 現像ロール
２８ モータ
３０ ベルト
３２ プーリ
３４ シャフト
３６ 第１ギア
３８ 第２ギア
４０ 第３ギア
４２ 感光体用ギア
４４ 現像用ギア
５０ 制御装置
５２ モータ回転制御部
５４ ホール素子
５６ コントローラ

Claims (7)

1. 潜像を現像する現像ロールを駆動するためのモータに設けられ、前記モータの回転位置を磁気で検出して、予め定めた回転位置毎に回転位置信号を出力する位置検出部と、
   前記モータの駆動を前記現像ロールに伝達する伝達機構の伝達比に基づいて、前記回転位置信号から前記現像ロールの回転の基準位置を表す基準信号を生成する生成部と、
   を備えた回転位置検出装置。
2. 前記伝達比は、前記モータの回転数が前記現像ロールの回転数の自然数倍になる値に設定された請求項１に記載の回転位置検出装置。
3. 前記伝達比は、前記モータが１回転する間に前記位置検出部から出力される前記回転位置信号の数と、前記モータの回転数を前記現像ロールの回転数で除算した値との積算結果が自然数になる値に設定された請求項１に記載の回転位置検出装置。
4. 前記位置検出部が前記モータの回転体の磁気を検出し、前記モータの磁極数が２、かつ前記伝達比が１に設定された請求項１に記載の回転位置検出装置。
5. 前記現像ロールは、潜像が形成された感光体ドラムが１回転する間に、自然数倍回転する大きさに設定された請求項１〜４の何れか１項に記載の回転位置検出装置。
6. 潜像が形成される感光体ドラムと、
   画像情報に応じた光を前記感光体ドラムに走査して前記潜像を形成する光走査装置と、
   前記感光体ドラムに形成された前記潜像を現像する現像ロールと、
   前記現像ロールを駆動するためのモータと、
   前記モータの駆動を前記現像ロールに伝達する伝達機構と、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の回転位置検出装置と、
   前記回転位置検出装置の前記生成部によって生成された前記基準信号に基づいて、前記光走査装置から走査される光の光量を補正するように前記光走査装置を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置。
7. コンピュータを、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の回転位置検出装置の前記生成部として機能させるための回転位置検出プログラム。

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