JP4541024B2 - 回転体駆動制御装置および画像形成装置 - Google Patents

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６を用いて画像形成装置の説明をする。図６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６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６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６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６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６の形態に限らず、１つの感光体を用いて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６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お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。これは感光体ドラム上での画素形成過程における露光位置と転写位置の２箇所で位置ずれが発生するからである。

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、モータに異なる速度を与え、同一区間を通過する時間差から回転体の１回転周期における回転周期変動を生成し、その結果に基づいてモータの回転を制御する方法が提案されている（特許文献５）。
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 特願２００３−３５１９５２号

しかしながら、上記特許文献４では実際に検出している情報はモータ軸の回転速度であり、モータ軸とドラム軸の周波数成分を幾何学的な関係のみで対応づけているので、精度が悪いという問題点があった。

また、特許文献５では、回転体の回転周期を検出するためにモータに正弦波状の角速度制御を行う必要がある。この方式では、回転体１回転に相当する回転周期変動を検出するために、互いに振幅と位相が異なる正弦波状のモータ速度制御を２回行う必要がある。したがって、補正制御しながら回転周期変動あるいは補正情報を更新して制御することは不可能であった。

本発明の課題は、安価かつ簡単な構成で回転周期変動を正確に検出して、回転体の回転周期変動を効率的に抑制することの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て高品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、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環状に配設された複数の被検出部と、前記被検出部を検出する検出器と、前記複数の被検出部のうちの２つの被検出部を両端に有する第１の区間と、両端に被検出部を有するとともに少なくとも一端は前記第１の区間の被検出部とは異なる第２の区間とが設定されているとき、前記回転体の回転時に、前記第１の区間と前記第２の区間が前記検出器を通過する通過時間を該検出器からの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を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、振幅位相生成手段は、第１の区間と第２の区間が検出器を通過する通過時間と回転体の平均回転速度とから、回転体の所望の回転に相当する回転周期変動について、その振幅と位相を生成する。そして回転制御手段は、生成された振幅と位相に基づいて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。

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環状に配設された複数の被検出部と、前記被検出部を検出する検出器と、前記複数の被検出部のうち２つの被検出部を両端に有する区間が２個以上設定されているとき、前記回転体の回転時に、前記２個以上の区間が前記検出器を通過する通過時間を該検出器からの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を備え、前記通過時間検出手段、前記振幅位相生成手段および前記回転制御手段により、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、回転体に例えば第１の所望回転と第２の所望回転が設定されている場合、先ず振幅位相生成手段は第１の所望回転に相当する回転周期変動についてその振幅と位相を生成し、回転制御手段は第１の所望回転に相当する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。その後、振幅位相生成手段は第２の所望回転に相当する回転周期変動についてその振幅と位相を生成し、回転制御手段は第２の所望回転に相当する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。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２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、前記モータもしくは前記伝達機構の回転周期の自然数倍であることを特徴としている。

上記構成によれば、所望の回転でないモータもしくは伝達機構の回転周期変動による検出誤差を減らすことができ、所望の回転に相当する回転周期変動を精度よく検出できる。

請求項４に記載の発明は、請求項２において、前記所望周期は、前記モータ、前記伝達機構および前記回転体の各回転周期変動の最小公倍数となるよう設定され、前記回転制御手段は、前記所望周期に関する回転周期変動を前記周期変動の大きい周期から逐次的に小さくしていき、前記回転周期変動を低減することを特徴としている。

上記構成によれば、周期が大きい回転周期変動から逐次的に検出と補正が行われるので、周期が小さい回転周期変動を検出し補正制御するときに、精度を上げて検出することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は２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。

上記構成によれば、検出感度を最も高めて検出することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１又は２において、前記振幅位相生成手段は、前記複数の被検出部のうち任意の被検出部を基点として、前記回転周期変動の振幅と位相を生成することを特徴としている。また、請求項７に記載の発明は、請求項１又は２において、前記回転制御手段は、前記複数の被検出部のうち任意の被検出部を基点として、前記モータの回転を制御することを特徴としている。

上記構成によれば、別個にホーム位置となる基準を設けなくてよいので、簡単にホーム位置を構成できる。

請求項８に記載の発明は、請求項１又は２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。

上記構成によれば、被検出部の取付け偏心を補正して通過時間を検出できるので、回転体の回転周期変動を精度よく検出できる。

請求項９に記載の発明は、請求項１又は２において、前記回転体の回転軸には、前記伝達機構の一部として、該回転体の外径よりも大きな径を有する大口径歯車が設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、大きな径を有する大口径歯車と同軸で回転体が回転駆動されるため、回転体の回転周期変動を抑制することができる。その結果、本発明の回転体駆動制御装置をプリンタ等の画像形成装置に搭載した場合、バンディングを抑制でき、高画質を実現することができる。また、１段減速であるから部品点数は少なく、かつモータ効率を高くすることができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９において、前記被検出部は、前記大口径歯車上に設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、大口径歯車をプラスチックスで成型する場合に、被検出部を一体成型することができる。また別に被検出部をたとえばガラス円板のような被検出体に設けると、大口径歯車の回転軸と被検出部間に取付け偏心が発生するが、被検出部を大口径歯車に直接設けることで、大口径歯車自身の偏心あるいは大口径歯車の歯の累積ピッチ誤差による周期変動の影響を軽減できる。

なお、被検出部をガラス円板のような被検出体を設けた場合が請求項１１である。すなわち、請求項１１に記載の発明は、請求項１又は２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設けられていることを特徴としている。

請求項１２に記載の発明は、請求項１又は２において、前記被検出部は、前記回転体上に設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、被検出部を回転体に直接設けることで、回転体の回転軸にたとえば大口径歯車とジョイント機構で結合する場合に生じる偏心、あるいは回転体の回転軸と被検出部をもつ被検出体の回転軸間で発生する偏心の影響を補正できる。

請求項１３に記載の発明は、請求項１又は２において、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、補正制御することを特徴としている。

上記構成によれば、感光体ドラム作像中といった回転駆動制御装置の使用中にも回転周期変動を駆動制御できるため、経時的な変化に対応した高精度な回転が可能となる。

請求項１４に記載の発明は画像形成装置の発明で、請求項１〜１３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周期変動を抑制するため、転写画像の位置ずれや画素の伸縮を低減し、高画質を実現することができる。たとえば大きな径を有する大口径歯車を感光体ドラムの同軸上に構成したときは、感光体ドラムの１回転に相当する回転周期変動を軽減することで、出力画像を高品質にできる。

請求項１５に記載の発明は、請求項１４において、前記通過時間検出手段で検出される通過時間が、前記感光体ドラム上の露光から転写に要する時間と一致することを特徴としている。

画像形成装置は、検知する通過時間は感光体ドラム上の露光部と転写部が成す回転角度に対して、その自然数分の１の回転角度を通過する時間を検出する。したがって、伝達回転体の偏心や歯累積ピッチ誤差により感光体ドラムの１回転に相当する回転周期変動以外の回転周期変動が発生しても、１回転周期以外の回転周期変動が同位相で被検出部が検出器を通過する。そして、感光体ドラムの回転周期変動を検出し、抑制するようにモータ速度制御をする。これにより、１回転周期以外の回転周期変動の影響を受けずに通過時間を精度良く検出できるのでドラム１回転に相当する回転周期変動を精度良く検出し、精度良く補正制御ができ、かつ感光体ドラム一回転周期以外の回転周期変動が抑圧できていない変動分があっても、感光体ドラム上の露光位置と転写位置での感光体ドラム１回転周期以外の回転周期変動位相が同一となるので、画素伸縮の影響が軽減でき高画質化を実現できる。

本発明によれば、回転体の１回転につき４回の被検出部通過で通過時間が計測できるため、被検出部や検出器、さらには演算処理も含めて安価な構成で回転体駆動制御装置を実現できる。

また、検出区間を自由に設定できるため、検出感度のよい区間で回転周期変動を高精度に検出できる。

さらに、複数の回転周期変動に対しては、複数のステップで低減していくことで回転周期変動の低減が可能となり、回転体１回転だけでなくモータもしくは歯車等の伝達機構の１回転に相当する回転周期変動を低減したい場合に効果がある。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

《ＤＣモータ駆動系の構成》
本発明の実施例を、図７の構成を持つ画像形成装置で説明する。図７は、図６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７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。

図８および図９は、図７に示した感光体ドラム１の回転駆動機構において、駆動ギヤ１０の歯数を２０枚、歯車減速比を１：２０、モータ回転数を１２００ｒｐｍとしてフィードバック制御した場合の感光体ドラム軸回転周期変動の時間特性と周波数特性を説明する図である。

図９から分かるように、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（４００Ｈｚ）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（２０Ｈｚ）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、本駆動機構の一実施例では、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（１Ｈｚ）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。

《感光体ドラム軸周期変動検出手段の構成》
まず、感光体ドラム軸１回転周期の変動を検出するための検出手段について、図１、図２、図４および図２０を用いて説明する。図１のスリット検出型回転板、図２および図４のエッジ検出型回転板におけるスリットとエッジは、図７における被検出部１３に対応している。被検出部１３と検出器１４の構成は、感光体ドラム軸方向の両端のどちらに設置されても良いし、大口径歯車（従動ギヤ１１）側に設置されてもよい。ただし、大口径歯車側に構成した場合は大口径歯車軸と感光体ドラム回転軸間の軸心位置誤差を減らす必要がある。図２０は、被検出部を最少にした構成であり、３個のスリットで構成されている。スリットが構成する区間は３個あるが、検出区間としては２個でよいので、余った検出区間はホーム位置判定用としてもよい。

回転板１２Ａは、感光体ドラム回転軸１２を中心に回転するように軸上に固定されているか、感光体ドラム１と一体となって回転するように感光体ドラム１の側面に設置されている。後者の構成としては、感光体ドラム１だけでなく、大口径歯車の側面に設置されていてもよい。例えば、感光体ドラムと一体にして設ける場合は、図２２のように、感光体ドラム１のフランジ１Ａに被検出部として切り欠き部１３Ａを設ける。また、従動ギヤ１１の側面に設ける場合を図２３に示す。図２３においては、従動ギヤ１１の端面フランジ１１Ａに被検出部として切り欠き部１３Ｂが設けられている。

図１、図２の検出器１４は、それぞれスリットとエッジの通過検出を行うもので、検出器は発光素子と受光素子で形成され、発光素子と受光素子間にスリットおよびエッジが通過して光の遮断を検知する構成である。さらには、図１８のように、被検出部を磁性体１８で形成し、検出器を磁気センサ１９とした構成で、被検出部の通過を検知する構成でもよい。図１、図２における各々のスリットとエッジ検出器は、回転板１２Ａの一方の固定部に発光素子と受光素子を形成し反射型で形成してもよい。

ここで、被検出部の定義について説明する。図１の被検出部は、回転板１２Ａのスリットである。また、図２（ｂ）、図４（ｃ）の被検出部は、光遮光部の前側エッジであり、図４（ｄ）の被検出部は光遮光部の後側エッジである。さらに、図２（ａ）の被検出部は、光遮光部の前側エッジあるいは後側エッジの両方である。一般に、検出器は出力の立ち上がり部と立ち下がり部では、被検出部と検出器設置誤差による距離変動、回路系等で誤差が生じる。そのため、立ち上がり部か立ち下がり部のどちらか統一して計測することで、この誤差を避けることができる。したがって、図１もしくは図２（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のような構成がよい。このように様々な実施例が考えられるが、本発明では、その機械的な構成のみならず、その処理方式にも限定されることはない。

また、図１（ｂ）では、２つの検出器１４ａと１４ｂが感光体ドラム軸１２を中心に１８０度離れた位置に設置されている。これは、感光体ドラム軸１２の軸心に対して、回転板の軸心に偏心があった場合に、その偏心による検出誤差を補正するために設置されている。この詳細について図１０を用いて説明する。図１０では、感光体ドラム回転軸１２よりも回転板１２Ａの軸心２０が上側に偏心して取付けられている。このとき、検出器１４ａ、１４ｂでの検出出力について説明する。検出器１４ａでは、回転軸１２の上側を構成する検出区間の角ＡとＢは、本来の感光体ドラム軸１２の半回転よりも短い時間で検出され、下側の検出区間の角ＣとＤは、長い時間で検出される。同様に、検出器１４ｂでは、角ＡとＢは本来の感光体ドラム軸１２の半回転よりも短い時間で検出され、下側の角ＣとＤは、長い時間で検出される。したがって、対角した角度を１８０度離れた別々の検出器で検出して、それらの区間の通過時間情報を平均化するような処理をすれば偏心の影響を打ち消すことができる。ここでは、２つの検出器１４ａと１４ｂが感光体ドラム軸１２を中心に１８０度離れた位置に設置されているとしたが、任意の角度に設置しても偏心の影響を除去できる。

周期変動を検出するための検出区間の角ＡとＢ、さらには角ＣとＤ、あるいは検出区間ＡとＢ間の位相差、検出区間ＣとＤ間の位相差の定義については後述する。

次に、回転周期変動を検出するために、モータから回転体までの伝達機構で望ましい構成について説明する。たとえば、図３３において、被検出部で構成する検出区間ＡとＢあるいは検出区間ＡとＢ間の位相差である検出区間ＡＢは、駆動ギヤ１０が１回転する間に回転体（感光体ドラム１）が回転する角度の自然数倍とする。言い換えると、検出区間両端での駆動ギヤ１０による回転周期変動の位相差は、駆動ギヤ１０の回転周期上で３６０度の整数倍とする。

例えば、図７の駆動機構が図９の周波数特性を持つ場合について説明する。図１または図２の検出機構の構成では検出区間は１８０度であり、検出区間間の位相差である検出区間は９０度であるから、駆動ギヤ１０が５回転すると従動ギヤ１１が４分の1回転する。この構成により、駆動ギヤの１回転周期にわたる歯累積ピッチ誤差や偏心による感光体ドラム１への回転伝達誤差が計測誤差に与える影響を低減できる。したがって、感光体ドラム１の同軸上に設けられた被検出部１３および検出器１４からなる検出手段の検出精度を上げることができる。

詳細に説明すると、図９のような周波数特性を持つ機構の場合、ドラム１回転は１Ｈｚであるから、検出区間が１８０度ならば２Ｈｚの検出周期で検出している。したがって、駆動ギヤ１回転に相当する回転周期変動（２０Ｈｚ）は常に同位相で被検出部を通過する。ここで、位相とは、周期的成分を三角関数で表示したときの引数のことである。物理的に、位相は角度と等価（単位が同一）である。このように、検出器の出力は感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動（１Ｈｚ）による影響を強く受けた出力となる。また、図２４のように中間ギヤ２３を設けた場合は、図３３の検出区間ＡとＢあるいは検出区間の位相差ＡＢを通過する時間が駆動ギヤ１０、中間ギヤ２３の回転周期の最小公倍数になるように設計することで検出精度を上げることができる。

前記検出区間の位相差の検出は必ずしも駆動ギヤ１０が１回転する間に回転体が回転する角度の自然数倍としなくても、後述するが２回の演算をすれば検出誤差は軽減できる。この場合、演算時間がかかり、少し演算誤差が乗るが検出誤差は軽減できる。

また、カップリング９ｂ、９ｃにユニバーサルジョイントを用いると、図３２のようにドラム半回転に相当する回転周期変動が発生する場合がある。この場合は、検出区間を１８０度に構成し、検出区間の位相差を９０度にする。この構成にすることで、ドラム半回転に相当する回転周期変動（２Ｈｚ）は常に同位相で被検出部を通過する。

また、図７の実施例では駆動ギヤ１０の１回転周期は、感光体ドラム１の露光位置から転写体への転写位置までの回転周期に対しても自然数分の１である。このような構成にすることにより、駆動ギヤ１０の1回転周期にわたる歯累積ピッチ誤差や偏心により感光体ドラム１への回転伝達誤差が発生しても、露光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抑えることができる。

さらに、被検出部１３で構成する検出区間が検出器を通過する時間を、駆動ギヤ１０の１回転周期の自然数倍となるように構成する。こうすることで、駆動ギヤ１０の回転周期変動の影響を受けない検出ができると同時に、転写画像の位置ずれへの影響を抑えることもできる。

最後に、回転周期変動を検出し補正するためのホーム位置検出の構成について説明する。ホーム位置検出の構成で最も一般的な構成は、別の検出器と被検出部を設けることである。これは、回転周期変動検出の回転板に設けなくてもよく、例えば、図２１に示すように感光体ドラム軸の同心円上のフランジ１Ａに設けてもよい。しかし、こうした方式は検出機構を複雑にする難点があり、新たに検出器を取付けるコストも要する。本発明は上記構成でも達成できるが、上記構成よりも簡易にした構成で実現した。以下、その実施例を説明する。

まず、ホーム位置検出のために、特別に被検出部を設ける構成について説明する。この場合、図１１に示すように感光体ドラム回転軸１２を中心に環状に配設された被検出部１３の周上に、新たに被基準検出部１７を設ける。この場合、検出器１４で検出したパルス信号を図１６に示す。被検出部１３同士の間は、図１、図２にあるように９０度で構成されている。つまり、検出器１４が被検出部１３を検出したときのパルス信号はおおよそ一定間隔となる。そして、検出器１４が被基準検出部１７を検出したときのパルス信号は、以前のパルスの時間間隔と比較して明らかに小さくなる。したがって、以前のパルスの時間間隔と比較して小さいパルスの時間間隔を検出したら、ホーム位置を通過したと判定できる。そして、図１７のフローチャートのように閾値を設けることで被基準検出部１７の通過を処理できる。このとき、閾値をパルス信号の時間間隔と比較するが、回転周期変動による時間変動はμsecのオーダーなのに対して、被基準検出部の通過による時間変動はｍsecのオーダーなので、ｍsecオーダーの閾値を設けることで、被基準検出部１７と被検出部１３の判別が可能となる。この被基準検出部１７を通過したときのパルス間隔の変化をもって、次に到来するパルスがホーム位置であることが分かるので、これを基準として検出あるいは制御をすることができる。

次に、ホーム位置検出のために、特別に被検出部を設けない構成について説明する。ここでは、図１（ａ）の検出機構を用いて説明する。この場合モータが等速回転になったら、図１（ａ）の被検出部のどれかをホーム位置として、回路あるいはファームウェアで監視して行いく。ホーム位置の設定方法は、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する。この設定方法を図１９に示す。モータが目標速度に到達した直後のパルス信号を検知したと同時にタイマカウンタをリセットして、ホーム位置と設定する。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。以下の実施例でのホーム位置検出はこの方式を採用している。

以下、図１２を参照して、図７に示した感光体ドラム駆動制御機構の動作について説明する。

図１２は、本実施例を示す画像形成装置における感光体ドラム１回転周期変動を軽減するための制御で、モータ回転角速度を補正制御するためのデータ処理から補正制御までの手順の一例を示すフローチャートである。この制御は、図７に示した制御器８に格納される制御プログラムに基づいて処理される。また、検出機構としては図１（ａ）の構造を持っている。

まず、感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動を軽減する補正制御の前に、そのための補正用情報として、感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動を検出する。この事前動作は、図１６のようにホーム位置が固定の場所に設定できる場合は商品出荷前の製造工程、あるいは感光体ドラム交換時に行っておけば感光体ドラム一回転周期変動を検出しなくても感光体ドラム周期変動補正動作をすぐできるが、ここではホーム位置が固定されて無い場合について述べる。この場合、電源投入後は常に感光体ドラム周期変動を検出しなければならないが、たとえば締結部が経時あるいは環境ですべり等が発生する場合は、あらかじめ規定された時間毎、枚数毎、などにユーザーの使用状況（プリント要求の無いタイミング）に合せたり、作像中に行ったりしてもよい。

制御器８はＤＣサーボモータ６を目標回転角速度ωmで駆動させる指令信号を出力し（ステップＳ１）、回転駆動する。ＤＣサーボモータ６の図示しない回転角速度検出器から出力される回転速度情報より、制御器８は目標とする回転速度に達したかどうかを判断し（ステップＳ２）、目標とする回転速度に達しなかった場合はステップＳ１に戻り、目標とする回転速度に達していると判断した場合、適当なタイミングで被検出部の一つをホーム位置と設定する（ステップＳ３）。このとき、制御器８にある内蔵タイマユニットのカウンタを０に設定して（ステップＳ４）、時間を計測していく。

検出器１４は、感光体ドラム軸に取付けられた被検出部１３の通過時にパルス信号１５を出力し、制御器８に送信する。制御器８は、パルス信号１５を受信したときの内蔵タイマユニットのカウンタで計測された時間をデータメモリに記録する。予め、被検出部の数をデータとして保持しておき、総被検出部数分のパルスが出力されることで感光体ドラム１回転と判断する。そして、１回転に要する時間を計測することで、感光体ドラム１回転の平均回転速度ωｄを算出する（ステップＳ５）。この１回転に要する時間を計測する処理は、モータの速度制御に定常誤差が生じた場合に回転周期変動検出誤差を軽減できる。

図２８に示すように、再びホーム位置を検出したときから被検出部を通過した順に、通過時間をＴ１，Ｔ２，Ｔ３と制御器８に内蔵されているデータ用メモリに記憶していく（ステップＳ６）。そして、通過時間のデータＴ１，Ｔ２，Ｔ３を用いて、ドラム１回転に相当する回転周期変動算出処理を実行する（ステップＳ７）。このとき、通過時間データＴ１，Ｔ２，Ｔ３と検出区間ＡとＢ、検出区間の位相差ＡＢの関係を図３４に示す。

ドラム１回転に相当する回転周期変動算出処理（ステップＳ７）は、感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動の振幅と位相を算出する機能を持っている。感光体ドラム軸では、図８で示したように回転周期変動が生じる。この変動成分のうち感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動の振幅をＡ、ホーム位置を基準とした初期位相をα、平均回転速度ωdをωとして算出する。算出処理は、被検出部のうち２箇所で構成する第１の区間（図３４における検出区間の角Ａ）をホーム位置（時間０）から時間Ｔ２、被検出部のうち２箇所で構成する第２の区間（図３４における検出区間の角Ｂ）を時間Ｔ１から時間Ｔ３、前記第１の区間と第２の区間の位相差（図３４における検出区間の角ＡＢ）を時間０から時間Ｔ１として以下の方程式を解くことで求める。

上式（１）は、左辺の行列の逆行列を求めて解いても良いし、他の数値計算手法を利用しても良い。

これで、感光体ドラム軸1回転周期の変動成分の振幅Ａとホーム位置を基準とした位相αが求まる。このＡとαの演算処理が終了後、モータ速度補正処理を実行する（ステップＳ８）。まず、モータとドラムの減速比を考慮して振幅Ａ’をモータ軸回転速度の周期変動振幅に換算する（ステップＳ８−１）。次に、位相αにπを加算して逆位相に換算する（ステップＳ８−２）。ステップＳ８−１とステップＳ８−２で算出された振幅Ａ’と位相α’で正弦信号を生成し、現在のモータ回転目標速度ωｍと合成し、補正したモータ回転目標速度ωm’を生成する（ステップＳ８−３）。補正したモータ回転目標速度ωm’は、ホーム位置を基準とする時間tに対して、式（２）の通りに表現される。

ωｍ’＝ωｍ＋Ａ’ｓｉｎ（ωｄ×ｔ＋α’） ・・・式（２）

補正したモータ回転目標速度ωｍ’は、制御器８のメモリ内のモータ回転目標速度ωｍに記憶される。

そして、ホーム位置と同期をとって、モータ回転目標速度ωｍを指令信号として与え（ステップＳ９）、感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動を抑制する。前記第の１区間と第２の区間の位相差を時間０から時間Ｔ１は検出感度が下がるけれども、必ずしもπ／２でなくても検出可能である。

また、図２０に示す最少の被検出部構成では、図３７のように通過時間を検出した場合、感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動は、次の式（３）の通りになる。

図３７において、第１の区間の角Ａと第２の区間の角Ｂをモータ回転数の自然数倍回転する角度にすれば、この区間の時間計測は精度が向上し、感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動検出が高精度になる。

本実施例では、各色の感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動に起因して発生する色ずれを低減するために、各色の感光体ドラムの１回転に相当する回転周期変動の位相を合せる方式について説明する。この方式は、基準となる感光体ドラムの回転周期変動の位相に対して、他の複数の感光体ドラムが所定の位相差で回転するように駆動モータをそれぞれ独立に回転駆動し、各色の感光体ドラム上の同一画素における感光体ドラムの１回転に相当する回転周期変動位相を調整し、転写紙上で前記同一画素を前記回転周期変動位相が一致するように重ね、副走査方向の色ずれを低減し、画像品質の劣化を防ぐことが可能となる。前記位相を一致させるためには、ある一定時間においてモータの回転速度を目標速度よりも速くする又は遅くすることにより調整を行う。

実施例１と同様に図６、図７で示した画像形成装置の構成で、図１（ａ）の検出機構を有する場合について説明する。図１３に示すように、４つの感光体ドラムを１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとし、このうち一番端部にある６ａの感光体ドラム駆動系を基準に他３つの感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動の位相を合せる。ここでは、ベルト速度と感光体ドラム平均周速が等しく駆動されているとする。位相合せのための基準位置として、図１３の各感光体ドラム上に示されている矢印位置を設定する。この位相合せのための基準位置（矢印位置）は、各感光体ドラムの感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動が同位相となる位置を示している。したがって、各感光体ドラムに示した矢印位置で転写するとき、各感光体ドラムの回転周期変動が同位相の状態で転写される。こうすることで、４つの感光体ドラム上に形成される画像がベルトまたは転写紙に転写するとき、それぞれの回転周期変動は同位相で重ね合わされる。こうした転写時の回転周期変動の位相を合せるためには、感光体ドラム間距離分の位相差を設ける必要がある。詳細には、図１３の感光体ドラム１ａの矢印が転写するときに、次に転写する感光体ドラム１ｂの矢印は、感光体ドラム間距離をＬ、感光体ドラム径をφとしＬ＞πφとすると、回転角度をＬ／πφ×２π＝２Ｌ／φ［rad］分だけ位相を遅らせて回転させればよい。

同様に、感光体ドラム１ｃ，１ｄの各矢印位置を感光体ドラム１ａの矢印位置と合せるためには、回転角度を４Ｌ／φ、６Ｌ／φ［rad］分だけ位相を遅らせて回転させればよい。

Ｌ＜πφのときは感光体ドラム１ｂから１ｄは感光体ドラム１ａに対して回転周期変動位相を進めて回転させる。

上記回転位相差を設けて感光体ドラム１ａ〜１ｄを駆動するとき、感光体ドラム１ａの矢印の地点で転写した画素の上に、感光体ドラム１ｂの矢印の地点にある画素が重ね合わされる。同様に、感光体ドラム１ｃ，１ｄでは矢印が転写位置に到達したときの画素が重ね合わされる。

図１（ａ）のように被検出部はドラム４分の１回転ごとに設けて、位相合せのための基準位置を調整する方法をＬ＞πφとして、図１４と図１５、図３０のフローチャートを用いて説明する。まず、各感光体ドラム１ａ〜１ｄでドラム１回転に相当する回転周期変動の振幅と位相を算出する（図３０のステップＳ１）。この算出方法は、実施例１で説明した方法を用いて達成する。次に、図１４に示すように各感光体ドラム上の回転板にあるホーム位置から位相合せの基準位置までの位相差（角度）をα1〜α4とする（図３０のステップＳ２）。感光体ドラム１ａにおける位相合せ基準位置が転写の位置（真下）に到達するときに、他の感光体ドラム１ｂ，１ｃ，１ｄにおける位相合せ基準位置は、図１５にする。そのために、夫々の感光体ドラム回転を以下の回転位相（角度）だけ調整する（図３０のステップＳ３〜Ｓ６）。なお、図３０のステップＳ２−１〜Ｓ２−４はステップＳ２のサブルーチンであり、次の式（４）が実行される。

実施例２では、各色の感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動の位相を合せる方法のみを述べた。さらに、実施例１で述べた回転周期変動の補正も実施することができる。この場合、実施例２の位相合せで各感光体ドラム間の位相合せを実施後、各感光体ドラムの回転周期変動を実施例１に基づいて補正制御する。前記各感光体ドラム回転位相の調整は以下のようにすればよい。

図６の制御器５内のタイマーで感光体ドラム一回転時間に相当する基準となる基準信号Ｔrefが生成される。この信号は感光体ドラム駆動制御器８へ送られる。感光体ドラム駆動制御器８は以下のように制御する。感光体ドラム１ａの回転は、基準信号Ｔref到来後、図１５におけるホーム位置が図１における検出器１４を通過してθ１／ωｄ時間の位置になるように感光体ドラム速度を加減速して制御する。感光体ドラム１ｂの回転は、基準信号Ｔref到来後、ホーム位置が検出器１４を通過してθ２／ωｄ時間の位置になるように感光体ドラム速度を加減速して制御する。以下同様に感光体ドラム１ｃと１ｄの回転が制御され、感光体ドラム一回転周期変動の位相を調整する。

このようにすると感光体ドラム一回転周期変動の振幅が低減でき、かつ制御誤差等で残った感光体ドラム一回転周期変動があって感光体ドラム間の前記周期変動の位相合せをしてあるので色ずれ発生を抑えることができるのでより高画質化が図れる。

実施例１では、図１９のような検出機構の構成でホーム位置を設定した。本実施例では、ホーム位置を設定するために被基準検出部が設けられている。被基準検出部の検出機構は図１６ような構成を有し、そのデータ処理を図２９のフローチャートに示す。図２９において、ステップＳ５までは、実施例１と同様の手順をとっている。そして、図２６に示すように、被基準検出部１７を通過した時点から被検出部を通過した順に、通過時間をＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と制御器８に内蔵されているデータ用メモリに記憶していく（ステップＳ６）。そして、通過時間のデータＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を用いて、ドラム１回転に相当する回転周期変動算出処理を実行する（ステップＳ７）。

ステップＳ７のドラム１回転に相当する回転周期変動算出処理は、感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動の振幅と位相を算出する機能を持っている。感光体ドラム軸では、図８で示したように回転周期変動が生じる。この変動成分のうち感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動の振幅をＡ、ホーム位置を基準とした初期位相をαとして算出する。算出処理は、以下の方程式を解くことで求める。

上式（５）は、左辺の行列の逆行列を求めて解いても良いし、他の数値計算手法を利用しても良い。

これで、感光体ドラム軸1回転周期の変動成分の振幅Ａとホーム位置を基準とした位相αが求まる。このＡとαの演算処理が終了後、モータ速度補正処理を実行する（ステップＳ８）。ステップＳ８−１〜ステップＳ８−３では実施例１と同様な処理を行う。そして、モータ回転目標速度ωｍの指令信号を出力する（ステップＳ９）。

この方式の利点は、ホーム位置を決定するための処理を省けることと、そのための記憶領域を確保しなくてよいことである。

実施例１では、感光体ドラム上の光書き込み位置と転写材（紙または中間転写ドラム、中間転写ベルト）への転写位置とが１８０度の位置にある場合の構成となっている。しかし、画像形成装置全体のレイアウト上からこのような構成でない場合の実施例について図３と図４を用いて説明する。

図３に示すように、画像形成装置は、モータ自然数回転分で感光体ドラムは露光から転写位置まで到達するように設計される。これは、モータ回転速度の周期変動を露光と転写位置で位相合せをするためである。この位相合せにより、転写される画素の位置ずれは低減される。この位相合せ検出でも行う。つまり、この露光と転写位置の角度がγであった場合、モータ回転速度の周期変動がドラム１回転に相当する回転周期変動の検出に影響しないように、被検出部が構成する検出区間の角度をγとする。こうして、モータ回転速度の周期変動が常に同位相の状態で検出できるため、検出上はモータ回転速度の周期変動がないものとして検出できる。このとき、被検出部としては、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のような構成がある。図４（ａ）と図４（ｂ）は、被検出部を回転板のエッジ両端とする構成であり、図４（ｃ）と図４（ｄ）は、被検出部を回転板エッジの片側とする構成である。

このような検出器を用いた場合でも、感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動の振幅および位相の検出手順と駆動制御方法または感光体ドラム間の位相合せ方法は、実施例１と実施例２と同様であり、式（１）におけるπをγとした計算式で回転周期変動を算出できる。

図４０におけるホーム位置はホーム位置に到来するまでの検出器１４で検出される区間のパルス間隔が他の区間のパルス間隔は異なるので判定して検出できる。

このとき、図４０においてホーム位置からの角度γ１＝γを通過する時間がＴ２であり、角度γ２＝γがホーム位置から通過する時間がＴ３−Ｔ１である。この期間の時間検出はモータ回転速度の周期変動の影響を受けない。

ここで時間Ｔ３＋Ｔ１が精度よく検出できればさらに検出精度がよくなる。図４０における角度Ｐｄもモータ回転周期変動の影響を受けないようにモータ自然数回転分で感光体ドラムの回転角度Ｐｄとなるように構成する。ここの通過時間はＴ１である。Ｔ３＋Ｔ１＝（Ｔ３−Ｔ１）＋２Ｔ１となり、右辺第１項は角度γ２を通過する時間であり、第２項は角度Ｐｄを通過する時間である。したがって、時間Ｔ３＋Ｔ１も精度よく検出できるようになる。つまり、実施例１で示した式（１）は、下記の式（６）となる。

また、式（５）におけるπをγとした計算式でも回転周期変動を算出できる。つまり、実施例３で示した式（５）は、下記の式（７）となる。

式（６）あるいは式（７）を式（１）あるいは式（５）の代わりに演算処理することで、被検出部間の角度が１８０度でない一般的な構成でもドラム１回転に相当する回転周期変動の振幅と位相を検出できる。

図４（ａ）において、モータが自然数倍回転したとき感光体ドラムの回転角がＰｄとならない場合の構成では、回転角度Ｐｄを通過する時間にはモータ回転周期変動による検出誤差がある。この誤差を補正する方法について述べる。まず、図４（ａ）における角γ１と角γ２を通過する時間を用いて、ドラム１回転に相当する回転周期変動を式（６）で求める。次に、角γ２と角γ３を通過する時間を用いて、ドラム１回転に相当する回転周期変動を求める。これは、ホーム位置から角γ３までの通過時間をＴ４とすると、次の式（８）で回転周期変動を求めることができる。

角γを通過する時間であるＴ２，Ｔ３−Ｔ１，Ｔ４−Ｔ２は、モータの回転周期変動による検出誤差は小さい。しかし、Ｔ３＋Ｔ１＝（Ｔ３−Ｔ１）＋２Ｔ１とＴ４＋Ｔ２−２Ｔ１＝（Ｔ４−Ｔ２）＋２（Ｔ２−Ｔ１）の２式における第２項はモータの回転周期変動による検出誤差が出る。ここで、時間Ｔ２―Ｔ１を検出する区間と時間Ｔ１を検出する区間の和は検出区間の角γ１のＴ２時間であるので、時間Ｔ２−Ｔ１の検出誤差と時間Ｔ１の検出誤差の和はゼロになる。したがって、式（６）と式（８）より求めた回転周期変動の平均値（両者で求めた回転周期変動の和の２分の１）を求めれば誤差が低減される。

実施例１から４では、感光体ドラム軸に設置された大口径歯車である従動ギヤ１１の１回転周期の回転周期変動を検出し制御することで、画像の位置ずれを抑えることができる。また、感光体ドラムを一定速度で回転させることにより、感光体ドラムから転写体（転写紙、中間転写ドラム、中間転写ベルト）への転写時の感光体と転写体との速度差変動を軽減できるので、転写時の画素の崩れ（画素の太り）を抑えることができる。

しかし、駆動ギヤ１０の偏心や歯累積ピッチ誤差による、駆動ギヤ１０の１回転に相当する回転周期変動が画素の崩れ（画素の太り）を発生させる場合がある。したがって、駆動ギヤ１０の１回転周期の回転周期変動を検出し制御することは、高画質を実現する上で非常に有効である。

ここでは、感光体ドラム軸上の歯車とそれ以外の歯車の１回転に相当する回転周期変動を検出し制御する実施例について説明する。

今、感光体ドラム１回転の周期変動を実施例１で示した方法で取り除いたとする。この状態から、モータ軸歯車などの他の伝達機構が持つ回転周期変動の位相と振幅を検出し、補正制御していく。この方式を、図５のエッジ検出型の回転板を用いて説明する。図５の回転板は、異なる複数の扇状部材における前側エッジのエッジ間が感光体ドラム半回転に相当する角度γからなる第１区間の角γ１と第２区間の角γ２をもち、さらに、扇状部材のエッジ間がモータ軸半回転に相当する角度βからなるモータ回転周期変動を検出するための第１区間の角β１と第２区間の角β２をもつ。角度γ１とγ２は、実施例１や実施例３で述べたように、感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動の振幅と位相を検出するための角度であり、露光と転写位置がなす角度に合わせるようにしてもよい。さらにモータ回転数の自然数倍の回転角が角γさらにはこの実施例の場合は角γ／２に一致させれば検出精度は向上する。

一方、角度β１とβ２あるいは図５における角β／２は、モータ軸1回転に相当する回転周期変動の振幅と位相を検出するための角度である。ここで、γとβをそれぞれ感光体ドラムとモータ軸の半回転に相当する角度にしたのは検出感度が最も高いためである。また、大口径歯車を感光体ドラムと同軸にして駆動させるような方式は、γとβの角度が大きく異なる。したがって、どの回転角度を検出しているかを容易に判定できる。つまり、回転速度は大きく変わらないので時間間隔によってどちらの角度を計測しているかを判定できる。そのため、どちらの角度を検出しているのかは、特別な機構を追加することなく、信号処理上で解決できる。こうして、感光体ドラム１回転の回転周期変動を補正した後、回転周期変動の大きな要因はモータ軸１回転に相当する回転周期変動となるので、モータ軸１回転に相当する回転周期変動をも高精度に検出/制御できる。この関係を図２５に示した。

上記、モータ軸の１回転周期が感光体ドラム１／２回転周期（角γ）あるいは１／４回転周期（角γ／２）の自然数分の１という関係は、数式で表現するとβ×Ｎ＝πあるいはβ×Ｎ＝π／２（Ｎ：自然数）という関係となる。

図５においては、検出区間の角β１と角β２あるいは角β／２の構成を二つ示したが検出区間の角β１と角β２あるいは角β／２を構成できれば実施可能である。また図５においては一組だけの検出区間の角β１と角β２あるいは角β／２しか設けてないが複数組設けて、複数組のモータ回転周期変動を求めて平均化することにより検出精度を上げてもよい。

本実施例では、モータ軸（駆動ローラ）の１回転に相当する回転周期変動について説明したが、この方式はトルクリップルに対しても実施可能である。トルクリップルは、モータが１回転する間に発生する周期的なトルクの変動であるため、この変動周期の半分に対応する第１区間と第２区間あるいはこれら区間の位相差がこの区間の半分となる構成が取れるように図５の円板上の扇状部材をさらに構成してトルクリップルの周期変動を検出して補正制御できる。

本実施例では、図７のような１対のギヤで感光体ドラムを駆動しているが、この歯車機構を増やして中間ギヤを設けた場合でも可能である。この駆動機構を図２４に示す。このとき、中間ギヤの変動周期の半分に対応する第１区間と第２区間あるいはこれら区間の位相差がこの区間の半分となる構成が取れるように図５の回転板上の扇状部材をさらに構成して中間ギヤの周期変動を検出して補正制御できる。

これまでの実施例では、被検出部を有する回転板の軸と感光体ドラムの回転軸が同軸であることを前提に説明してきた。回転板に取付け偏心がある場合、被検出部が検出器を通過する時間は、取付け偏心による通過時間誤差を含むことになる。この時間誤差によって、検出精度が低下し、補正制御の効果が低下するという問題がある。本実施例では、取付け偏心を補正するために、検出器を２個利用する方式について説明する。

第一の方式として、通過時間そのものを補正する方式がある。ここでは、図１０のように感光体ドラム回転軸に対向する位置に検出器１４ａと１４ｂを取付けた場合について説明する。図３５のように、通過時間が得られたとする。このとき、補正した通過時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、
Ｔ１＝（Ｔ１ａ＋Ｔ１ｂ）／２
Ｔ２＝（Ｔ２ａ＋Ｔ２ｂ）／２
Ｔ３＝（Ｔ３ａ＋Ｔ３ｂ）／２
となる。この補正した通過時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を式（１）に代入する。こうすることで、回転板取付け偏心の影響を補正して、感光体ドラム回転軸の回転周期変動を高精度に検出できる。

第二の方式として、各検出器で求めた周期変動を合成して補正する方式がある。ここでは、図３５の検出器１４ａと１４ｂでそれぞれ、以下の回転周期変動を検出した場合について説明する。
１４ａ：Ａａ・ｓｉｎ（ωｄ・ｔ＋αａ）
１４ｂ：Ａｂ・ｓｉｎ（ωｄ・ｔ＋αｂ）
このとき、回転板取付け偏心を補正した回転周期変動は、以下の通りになる。

｛Ａａ・ｓｉｎ(ωｄ・ｔ＋αａ)＋Ａｂ・ｓｉｎ(ωｄ・ｔ＋αｂ）｝／２
・・・式（９）

こうして、式（９）を演算することで、回転板取付け偏心の影響を補正した感光体ドラム回転軸の回転周期変動を求めることができる。

また、２個の検出器が対向する位置にない場合において、回転板取付け偏心を補正する方法について述べる。ここでは、図３８のように検出器１４ａと１４ｂが対向する位置ではなく、感光体ドラムの回転軸１２を中心に角度θだけ離れて配置した場合について説明する。この場合、回転板取付け偏心の影響はθ分の位相がずれている。したがって、図３９のように、回転周期変動を合成すれば回転板取付け偏心の影響を補正できる。

まず、検出器１４ａ，１４ｂで検出した回転周期変動Ａａ・ｓｉｎ（ωｄ・ｔ＋αａ），Ａｂ・ｓｉｎ（ωｄ・ｔ＋αｂ）のうち、検出器１４ｂで検出した回転周期変動の位相をπ−θ分ずらして、Ａｂ・ｓｉｎ（ωｄ・ｔ＋αｂ−（π−θ））という回転周期変動を生成する。

次に、検出器１４ａの回転周期変動Ａａ・ｓｉｎ（ωｄ・ｔ＋αａ）とπ−θ位相をずらした検出器１４ｂの回転周期変動Ａｂ・ｓｉｎ（ωｄ・ｔ＋αｂ−（π−θ））を合成して１／２化する。この結果、回転周期変動は以下の通りになる。

｛Ａａ・ｓｉｎ(ωｄ・ｔ＋αａ)＋Ａｂ・ｓｉｎ(ωｄ・ｔ＋αｂ−(π−θ））｝／２
・・・式（１０）

こうして、式（１０）を演算することで、回転板取付け偏心の影響を補正した感光体ドラム回転軸の回転周期変動を求めることができる。

これまでの実施例では、検出と補正制御の一連の実施例について述べてきた。本実施例では、この検出と補正制御を繰り返して実施することについて述べていく。これは、経時的に回転周期変動が変化する場合に有効である。この経時的変化は、感光体ドラム回転軸と駆動軸の結合部のガタにより、偏心の状態が変化する場合が考えられる。

逐次的な補正制御における、モータ目標速度の決定方法について説明する。実施例１の逐次的な検出と補正制御は、機構構成を変えることなく、図３１のフローチャートに沿って達成できる。このとき、モータ目標速度は、前回の補正したモータ目標速度と今回生成した補正モータ目標速度を合成する。

この逐次的な繰り返しによる検出と補正制御は、画像形成中だけでなく、常時または一定間隔で検出して補正制御する。

本発明の回転周期変動検出に用いる被検出部がスリットによる構成の説明図である。 本発明の回転周期変動検出に用いる被検出部がエッジによる構成の説明図である。 本発明の露光と転写の位置関係を示す説明図である。 本発明の回転周期変動検出に用いる被検出部の構成で、扇状部材の検出部位を示す説明図である。 本発明の２種類の回転周期変動検出に用いる被検出部の構成を示す説明図である。 画像形成装置の例を説明する図である。 本発明の実施例の一つである感光体ドラム駆動制御機構装置の構成を説明する図である。 感光体ドラム軸回転周期変動の時間特性を説明する図である。 感光体ドラム軸回転周期変動の周波数特性を説明する図である。 本発明の回転体駆動制御装置での被検出部取付け偏心を補正するための構成を説明する図である。 本発明の回転体駆動制御装置でホーム位置としての被基準検出部を設けた構成を説明する図である。 図７の制御装置での検出と制御動作を示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施例である４連タンデムの感光体ドラム間位相合せを説明する図である。 第２の実施例で、ホーム位置と位相合せの基準位置関係を示す説明図である。 図１４の状態から位相合せ後の感光体ドラム間の位相関係示す説明図である。 ホーム位置として特別な被検出部を設ける場合のパルス信号とタイマカウンタの処理を説明する図である。 被基準検出部を通過したかどうかの処理を示すフローチャート図である。 本発明の回転周期変動検出に用いる被検出部が磁性体による構成の説明図である。 ホーム位置として特別な被検出部を設けない場合のパルス信号とタイマカウンタの処理を説明する図である。 被検出部(スリット)数を最少にした回転板の構成を示す説明図である。 ホーム位置を感光体ドラムのフランジに取付けた図である。 被検出部を感光体ドラムのフランジに設けた図である。 従動ギヤに被検出部を設けた図である。 中間ギヤを設けた駆動機構の図である。 検出区間の通過時間を露光から転写までの時間に合せたときの速度変動周期を説明する図である。 被基準検出部を設けたときの検出時間と検出機構の対応関係を説明する図である。 感光体ドラム駆動軸にカップリングを取付けた図である。 被基準検出部を特別に設けないときの検出時間と検出機構の対応関係を説明する図である。 被基準検出部を設けた場合の周期変動検出/補正のフローチャートを説明する図である。 回転周期変動の位相合せフローチャートを示す説明図である。 逐次的な周期変動検出／補正制御のフローチャートを示す説明図である。 カップリング周期変動（ドラム１／２回転周期）を含む感光体ドラム軸回転変動の周波数特性を示す図である。 検出区間と対応する記号を説明する図である。 検出機構と検出時間、検出区間の対応関係を説明する図である。 ２個の検出器それぞれが検出する通過時間と検出区間の対応関係を説明する図である。 ２個の検出器それぞれで検出した回転周期変動を合成する方式を説明する図である。 最少の被検出部構成での検出における検出区間と通過時間の対応関係を説明する図である。 対向する位置に検出器がない場合の検出器２個の構成を説明する図である。 対向する位置に検出器がない場合の回転板取付け偏心補正方法を説明する図である。 １８０度に対応しない検出区間をもつ検出機構と検出区間、検出時間の対応関係を説明する図である。

符号の説明

１，１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
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
９，９ａ，９ｂ，９ｃ カップリング
１０ 駆動ギヤ
１１ 従動ギヤ
１２ 感光体ドラム回転軸
１２Ａ 回転板
１３ 被検出部
１４，１４ａ，１４ｂ 検出器
１５ パルス信号
１６ 速度基準信号
１７ 被基準検出部
１８ 磁性体
１９ 磁気センサ
２０ 回転板の軸心
２１ モータに接続された角速度検出器からの信号
２２ 感光体ドラムのフランジ
２３ 中間ギヤ

Claims (15)

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環状に配設された複数の被検出部と、
   前記被検出部を検出する検出器と、
   前記複数の被検出部のうちの２つの被検出部を両端に有する第１の区間と、両端に被検出部を有するとともに少なくとも一端は前記第１の区間の被検出部とは異なる第２の区間とが設定されているとき、前記回転体の回転時に、前記第１の区間と前記第２の区間が前記検出器を通過する通過時間を該検出器からの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、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環状に配設された複数の被検出部と、
   前記被検出部を検出する検出器と、
   前記複数の被検出部のうち２つの被検出部を両端に有する区間が２個以上設定されているとき、前記回転体の回転時に、前記２個以上の区間が前記検出器を通過する通過時間を該検出器からの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を備え、
   前記通過時間検出手段、前記振幅位相生成手段および前記回転制御手段により、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。
3. 前記通過時間検出手段で検出される通過時間は、前記モータもしくは前記伝達機構の回転周期の自然数倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体駆動制御装置。
4. 前記所望周期は、前記モータ、前記伝達機構および前記回転体の各回転周期変動の最小公倍数となるよう設定され、
   前記回転制御手段は、前記所望周期に関する回転周期変動を前記周期変動の大きい周期から逐次的に小さくしていき、前記回転周期変動を低減することを特徴とする請求項２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又は２に記載の回転体駆動制御装置。
6. 前記振幅位相生成手段は、前記複数の被検出部のうち任意の被検出部を基点として、前記回転周期変動の振幅と位相を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体駆動制御装置。
7. 前記回転制御手段は、前記複数の被検出部のうち任意の被検出部を基点として、前記モータの回転を制御することを特徴とする請求項１又は２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又は２に記載の回転体駆動制御装置。
9. 前記回転体の回転軸には、前記伝達機構の一部として、該回転体の外径よりも大きな径を有する大口径歯車が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体駆動制御装置。
10. 前記被検出部は、前記大口径歯車上に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の回転体駆動制御装置。
11. 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設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体駆動制御装置。
12. 前記被検出部は、前記回転体上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体駆動制御装置。
13. 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、補正制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転体駆動制御装置。
14. 請求項１〜１３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。
15. 前記通過時間検出手段で検出される通過時間が、前記感光体ドラム上の露光から転写に要する時間と一致することを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。

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