JP4676790B2 - Drive control apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、転写装置等に用いられる転写搬送ベルト等の無端移動部材を回動させる駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置、およびその駆動制御装置を備えたカラープリンタやカラー複写機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a drive control device that drives and controls a drive roller that rotates an endless moving member such as a transfer conveyance belt used in a transfer device and the like, and image formation such as a color printer and a color copier equipped with the drive control device. Relates to the device.
カラー画像形成装置におけるカラー画像形成の一般的な方法としては、複数の感光体上にそれぞれ異なる色で形成されるトナー画像を直接転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、同じく色の異なるトナー画像を中間転写体に重ねながら転写させ、その後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式がある。これらの方式は、共通して複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させて並べて配置するのでタンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色に対して、静電潜像の形成および現像などの電子写真プロセスを実行させ、直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式においては走行中の中間転写体上に転写する。 As a general method of forming a color image in a color image forming apparatus, a direct transfer method in which toner images formed in different colors on a plurality of photosensitive members are transferred while being directly superimposed on a transfer sheet, and toners having the same color There is an intermediate transfer method in which an image is transferred while being superimposed on an intermediate transfer member, and then transferred onto a transfer sheet at once. These methods are commonly called a tandem method because a plurality of photosensitive members are arranged side by side facing a transfer paper or intermediate transfer member. For each photosensitive member, yellow (Y), magenta (M), cyan (C ), An electrophotographic process such as formation and development of an electrostatic latent image is executed for each color of black (K), and on the transfer paper in the direct transfer method, the intermediate transfer in the intermediate transfer method Transfer on the body.
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては、転写紙を担持しながら走行する無端ベルト(エンドレスベルト)を、中間転写方式にあっては、感光体から画像を受け取り担持する無端ベルトを採用するのが一般的である。そして、4個の感光体をそれぞれ含む作像ユニットを無端ベルトの一方の走行辺に沿って並設している。 In a tandem color image forming apparatus using each of these methods, an endless belt (endless belt) that runs while supporting transfer paper is used in the direct transfer method, and a photoconductor in the intermediate transfer method. It is common to employ an endless belt that receives and carries an image. Image forming units each including four photoconductors are arranged side by side along one running side of the endless belt.
上記タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を精度よく重ねることが色ズレの発生を防止する上で重要である。そのため、いずれの転写方式においても転写ベルトの速度変動による色ズレを回避するために、転写ユニットを構成する複数個の従動軸のうちの一つにエンコーダを取り付け、そのエンコーダの回転速度変動に応じて駆動ローラの回転速度をフィードバック制御するのが有効な手段となっている。 In the tandem color image forming apparatus, it is important to prevent the occurrence of color misregistration by accurately superimposing the toner images of the respective colors. Therefore, in any transfer system, an encoder is attached to one of the plurality of driven shafts constituting the transfer unit in order to avoid color misregistration due to the speed fluctuation of the transfer belt, and according to the rotational speed fluctuation of the encoder. Thus, feedback control of the rotational speed of the drive roller is an effective means.
このようなフィードバック制御を実現する最も一般的な方法として、比例制御(PI制御)がある。これはまず、エンコーダの目標角変位Ref(n)とエンコーダの検出角変位P(n−1)との差から位置偏差e(n)を演算する。そして、その演算結果の位置偏差e(n)にローパスフィルタをかけて高周波ノイズを除去するとともに、制御ゲインをかけ、更に一定の標準駆動パルス周波数を加える。これにより得られた駆動パルス周波数により、駆動ローラを駆動する駆動モータを制御することによって、常にエンコーダ出力が目標角変位で駆動されるように制御することができる。 The most common method for realizing such feedback control is proportional control (PI control). First, the position deviation e (n) is calculated from the difference between the target angular displacement Ref (n) of the encoder and the detected angular displacement P (n−1) of the encoder. Then, a low-pass filter is applied to the position deviation e (n) of the calculation result to remove high frequency noise, a control gain is applied, and a certain standard drive pulse frequency is added. By controlling the drive motor that drives the drive roller based on the obtained drive pulse frequency, the encoder output can be controlled to always be driven at the target angular displacement.
実際の制御としては、エンコーダパルスの出力の立上りエッジをカウントするカウンタと、制御周期(例えば1ms)毎にカウントするカウンタを使用し、制御周期(1ms)間に移動する目標角変位の演算結果と、制御周期毎に上記エンコーダカウント値を取得することで得られる検出角変位との差から、位置偏差を取得することができる。
具体的な演算としては、エンコーダが取り付けられている従動軸のローラ径をφ15.615とすると以下のようになる。
As actual control, a counter that counts the rising edge of the output of the encoder pulse and a counter that counts every control cycle (for example, 1 ms) are used, and the calculation result of the target angular displacement that moves during the control cycle (1 ms) The position deviation can be acquired from the difference from the detected angular displacement obtained by acquiring the encoder count value for each control cycle.
A specific calculation is as follows when the roller diameter of the driven shaft to which the encoder is attached is φ15.615.
e(n)=θ0×q−θ1×ne[rad]
なお、この式における各記号の意味は次のとおりである。
e(n)[rad]:今回のサンプリングにて演算された位置偏差
θ0[rad]:制御周期あたりの移動角度(=2π×V×10−3/15.615π[rad])
θ1[rad]:エンコーダ1パルスあたりの移動角度(=2π/p[rad]、ここでpはエンコーダのスリットピッチ)
q:制御周期タイマのカウント値
ne:エンコーダカウント値
V:ベルト線速[mm/s]
e (n) = θ0 × q−θ1 × ne [rad]
The meaning of each symbol in this formula is as follows.
e (n) [rad]: Position deviation calculated in the current sampling θ0 [rad]: Movement angle per control cycle (= 2π × V × 10 −3 /15.615π [rad])
θ1 [rad]: Movement angle per pulse of encoder (= 2π / p [rad], where p is the slit pitch of the encoder)
q: Count value of control cycle timer ne: Encoder count value V: Belt linear velocity [mm / s]
ここで例えば、制御周期1msでエンコーダの分解能を1回転当たり300パルスのものを使用し、転写ベルトを162mm/sで動作するようにフィードバック制御をかけた場合を想定すると以下のようになる。
θ0=2π×162×10−3/15.615π=0.0207487[rad]
θ1=2π×p=2π/300=0.0209439[rad]
以上の演算を制御周期毎に行うことで位置偏差を取得し、フィードバック制御を行う。
Here, for example, assuming that the control resolution is 300 ms and the encoder resolution is 300 pulses per revolution, and the feedback control is performed so that the transfer belt operates at 162 mm / s, the following is assumed.
θ0 = 2π × 162 × 10 −3 /15.615π=0.0207487 [rad]
θ1 = 2π × p = 2π / 300 = 0.0209439 [rad]
A position deviation is acquired by performing the above calculation for every control period, and feedback control is performed.
一般的なエンコーダの構成は、円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットを有するディスクを従動ローラ軸に圧入して、従動ローラと同時に回転するようになっていて、このスリットをセンサで検出することで、従動ローラの回転量に応じたパルス信号(パルス状のON/OFF信号)を得られる。このパルス信号を用いて従動ローラの移動角を検出することで、駆動ローラの回転速度を制御している。 A general encoder configuration is configured such that a disk having a radial slit that transmits light with a resolution of several hundred units in the circumferential direction is press-fitted into a driven roller shaft and rotated simultaneously with the driven roller. By detecting the slit with a sensor, a pulse signal (pulsed ON / OFF signal) corresponding to the rotation amount of the driven roller can be obtained. The rotational speed of the driving roller is controlled by detecting the moving angle of the driven roller using this pulse signal.
しかし、エンコーダのディスクの同心度加工精度の影響で、従動ローラにディスクを取り付ける時に、お互いにずれた状態で取り付けられる場合がある。この状態で回転すると、従動ローラは一定速度で回転しているにも関わらず、ディスクが偏心した状態で回転される。これをセンサ(受光器)で読み取ると、ディスクの1回転成分がセンサの出力つまりパルス信号に出てしまう。更に1回転成分を、フィードバック制御により増幅して駆動ローラを回転させるため、ディスクの1回転毎に転写ベルトの速度変動が発生し、色ズレが発生する。 However, due to the influence of the concentricity processing accuracy of the disk of the encoder, when the disk is mounted on the driven roller, it may be mounted in a state shifted from each other. When rotating in this state, the driven roller is rotated at a constant speed, but the disk is rotated in an eccentric state. When this is read by a sensor (light receiver), one rotation component of the disk is output to the sensor output, that is, a pulse signal. Further, since one rotation component is amplified by feedback control to rotate the driving roller, the transfer belt speed fluctuates every time the disk rotates, and color misregistration occurs.
本来、フィードバック制御では、制御ゲインを上げることで負荷変動に対する応答性を良くしたいところであるが、制御ゲインを上げるとディスクの1回転成分が大きくなり、結果的に色ズレが大きくなるため、実際には制御ゲインが低い状態で、フィードバック制御をせざるを得なかった。そのため、本来制御したい他の変動成分の除去が十分に行われていなかった。 Originally, in feedback control, we would like to improve the response to load fluctuations by increasing the control gain. However, if the control gain is increased, one rotation component of the disk increases, resulting in increased color misregistration. Had to perform feedback control with a low control gain. For this reason, the removal of other variable components that are originally desired to be controlled has not been sufficiently performed.
上述した従動ローラに取り付けられたディスクの偏心で発生する転写ベルトの速度変動を制御する方法として、例えば特許文献1に記載されたものがある。これは、駆動ローラを定速で回転させ、エンコーダ出力から得られる角速度情報を少なくとも駆動ローラ1周期分にわたって取得し、駆動ローラの1/2周期で区切って前半部分と後半部分を足し合わせることにより、駆動ローラによる偏心の速度変動成分を相殺し、従動ローラによる速度変動分のみを抽出するものである。更に、画像形成時には、従動ローラから検出された角速度情報と上記速度変動分の差分を取ることで、ベルトの速度走行を一定にするものである。
As a method for controlling the speed fluctuation of the transfer belt caused by the eccentricity of the disk attached to the driven roller described above, for example, there is one described in
一方、カラー画像形成装置の転写ユニットを構成する複数個の従動軸のうちの一つに、以下に示すようなエンダコーダを取り付けることもできる。
例えば、特許文献2に記載された発明は、小型のアブソリュートタイプ(絶対角度又は絶対位置を測定する)エンコーダを構成し、これを小型で高精度のインクレメントタイプ(角度又は位置の微少増分を測定する)エンコーダと組み合わせて、小型で高精度のアブソリュートエンコーダを実現させることを目的としたものである。
On the other hand, an encoder as shown below can be attached to one of the plurality of driven shafts constituting the transfer unit of the color image forming apparatus.
For example, the invention described in
このアブソリュートエンコーダは、光の反射率又は透過率が位置の連続関数として変化しているスケールと、そのスケールにコヒーレント光を照射する光照射器と、そのスケールからのコヒーレント光の反射光又は透過光を検出する光検出器とを有するものであって、スケールが光反射性の基板上に形成され、厚さ又は屈折率が位置の連続関数として変化している光透過性薄膜を構成要素とすることを特徴としており、光照射器から出力される光がスケールによって反射される割合又はその光がスケールを透過する割合を、スケールの光反射率の変化または光透過率の変化によって変えている。 This absolute encoder has a scale in which the reflectance or transmittance of light changes as a continuous function of position, a light irradiator that irradiates the scale with coherent light, and reflected or transmitted light of the coherent light from the scale. A light-transmitting thin film having a scale formed on a light-reflective substrate and having a thickness or refractive index varying as a continuous function of position. The ratio at which the light output from the light irradiator is reflected by the scale or the ratio at which the light is transmitted through the scale is changed by changing the light reflectance of the scale or the light transmittance.
この光反射率の変化又は光透過率の変化はスケールの絶対角度又は絶対位置の滑らかな連続関数になっているので、光照射器から出射される光がスケールに照射される部位の面積を、従来のように大きくする必要がなく、むしろその面積が小さいほど絶対角度又は絶対位置の測定が正確になり、回転軸位置精度およびパターンエッジの精度に対する厳しい要求を回避できる。 Since the change in light reflectance or the change in light transmittance is a smooth continuous function of the absolute angle or absolute position of the scale, the area of the part irradiated with light emitted from the light irradiator is It is not necessary to increase the size as in the prior art. Rather, the smaller the area, the more accurate the measurement of absolute angle or absolute position, and it is possible to avoid the strict requirements for the rotational axis position accuracy and pattern edge accuracy.
また、特許文献2に記載された発明のアブソリュートエンコーダは、上記スケールとは異なる回折格子パターンもしくは高反射率−低反射率又は高透過率−低透過率の繰り返しパターンを構成要素とする第2のスケールと、第2のスケールにコヒーレント光を照射する第2の光照射器と、第2のスケールからのコヒーレント光の回折光もしくは反射光または透過光を検出する第2の光検出器とを有することも特徴としている。
この特許文献1に記載の制御方法は、エンコーダのパルス間隔を一定クロックで計測し、駆動ローラを一定速度で回転させたときのエンコーダ速度変動分を、フィードバック制御したときのエンコーダ速度から差し引くことで、ディスク偏心で発生する速度変動をキャンセルし、エンコーダの速度を一定にしようと速度制御するものである。その制御を実現するためには、少なくともエンコーダのパルス間隔からディスクの偏心成分の影響を十分にサンプリングできるだけのクロックレートと、それを処理できる高速なハードウェア、および高い分解能のカウンタやタイマなどの計測手段が必要となり、高価なシステムとなり、コスト的にデメリットがある。
The control method described in
また、上述したようにエンコーダの目標角変位Ref(ni)とエンコーダの検出角変位P(n−1)との差から位置偏差e(n)を算出し、その算出結果から駆動モータの駆動パルス周波数を制御する位置制御の場合、そもそも特許文献1に記載の手法は適用できない。
Further, as described above, the position deviation e (n) is calculated from the difference between the target angular displacement Ref (ni) of the encoder and the detected angular displacement P (n−1) of the encoder, and the drive pulse of the drive motor is calculated from the calculation result. In the case of position control for controlling the frequency, the method described in
一方、従来のアブソリュートタイプのエンダコーダでは、光照射器から出射される光がスケールによって反射される割合又はその光がスケールを透過する割合を、その光がスケールに照射される部位における光反射性パターンが占める面積の変化又は遮光性パターンが占める面積の変化によって変えているが、特許文献2に記載された発明のアブソリュートエンコーダでは、上記の割合をスケールの光反射率の変化又は光透過率の変化によって変えている。しかし、この光反射率の変化又は光透過率の変化は、スケールの絶対角度又は絶対位置の滑らかな連続関数として変化させる必要がある。
On the other hand, in the conventional absolute type encoder, the ratio of the light emitted from the light irradiator being reflected by the scale or the ratio of the light passing through the scale, the light reflective pattern at the site where the light is irradiated to the scale. However, in the absolute encoder of the invention described in
また、特許文献2に記載された発明におけるアブソリュートタイプのエンコーダは、そのエンコーダを取り付けた部材の回転角(絶対角度)又は距離(絶対位置)を計測するものであるに対して、エンコーダそのもののディスク偏心があれば、エンコーダを取り付けた部材の回転角(絶対角度)又は距離(絶対位置)を計測する際に誤差を含んでしまう。
The absolute type encoder in the invention described in
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、画像形成装置等における転写搬送ベルト等の無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいはその駆動ローラによる無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラの何れかのローラの回転角度を検出するエンコーダの出力信号に基づいて駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置において、エンコーダのディスク偏心により発生する速度変動の安定化を簡易な構成で確実に行えるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, the endless moving member by the driving roller or the driven roller rotates the endless moving member of transcription conveyor belt or the like that put the image forming apparatus or the like In a drive control device that drives and controls a drive roller based on an output signal of an encoder that detects the rotation angle of any of the driven rollers that are driven to rotate, the speed fluctuation caused by the disk eccentricity of the encoder is stabilized. The purpose is to ensure that it can be performed with a simple configuration.
この発明は、上記の目的を達成するため、以下の駆動制御装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。
請求項1の発明による駆動制御装置は、無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいは、その駆動ローラによる無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラの何れかのローラの回転角度を検出するエンコーダと、そのエンコーダが1回転する間に検出された角変位誤差を特性値として保持する記憶手段と、予め設定された上記エンコーダの単位時間あたりの角変位の制御目標値と上記特性値とを加算して上記駆動ローラの駆動制御を行う制御手段とを備え、上記エンコーダが、複数のスリット又はマークが形成された回転ディスクと、その各スリット又はマークを検出するセンサとを有し、上記各スリット又はマークのうち、互いに180度の位置にある2つのスリット又はマークが他のスリット又はマークとは異なる特性であるロータリエンコーダであり、上記制御手段が、上記駆動ローラが回転を始めてから上記センサにより上記2つのスリット又はマークの何れか一つを検出すると、その信号を上記ロータリエンコーダの1回転の基準とし、当該駆動制御の開始後は上記2つのスリット又はマークのうち検出されなかったスリット又はマークの検出は無視するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following drive control device and an image forming apparatus including the same.
Drive control unit according to the first aspect of the present invention, the driving roller rotates the endless moving member or, you detect the rotation angle of one of the roller of the driven roller is driven to rotate by the rotation of the endless moving member by the drive roller and encoder, and the detected storage means for holding the angular displacement error as the characteristic value, preset control target value of the angular displacement per unit time of the encoder and the characteristic value during the encoder is rotated 1 the by adding a control means for controlling the driving of the drive roller has the encoder, a rotating disk having a plurality of slits or marks are formed, and a sensor for detecting the respective slits or marks, the of the slits or marks, low is different properties the two slits or marks with other slits or marks on the position of 180 degrees from each other A re-encoder, the control means by the sensor from the drive roller is started rotation upon detecting any one of said two slits or marks, and the signal as a reference for one rotation of said rotary encoder, After the start of the drive control, detection of a slit or mark that is not detected out of the two slits or marks is ignored .
請求項2の発明による駆動制御装置は、請求項1の駆動制御装置において、上記ロータリエンコーダの回転ディスクを、複数のスリットが形成されたものとし、上記ロータリエンコーダのセンサを、上記複数のスリットを検出するセンサとし、上記異なる特性のスリットの円周方向の幅を他のスリットと異なる幅としたものである。
請求項3の発明による駆動制御装置は、請求項2の駆動制御装置において、上記異なる特性のスリットの円周方向の幅を、他のスリットより広い幅とし、且つ該他のスリットの幅の2倍より狭い幅としたものである。
請求項4の発明による駆動制御装置は、請求項2の駆動制御装置において、上記異なる特性のスリットの円周方向の幅を、他のスリットより狭い幅としたものである。
A drive control apparatus according to a second aspect of the present invention is the drive control apparatus according to the first aspect, wherein the rotary disk of the rotary encoder is formed with a plurality of slits, the sensor of the rotary encoder is set to the plurality of slits. The width of the slit having the different characteristics in the circumferential direction is set to be different from that of the other slits.
A drive control device according to a third aspect of the present invention is the drive control device according to the second aspect, wherein the width of the slit having the different characteristics in the circumferential direction is wider than the other slits, and the width of the other slit is 2 The width is narrower than twice.
A drive control device according to a fourth aspect of the invention is the drive control device of the second aspect, wherein the circumferential width of the slit having the different characteristics is narrower than that of the other slits.
請求項5の発明による駆動制御装置は、請求項1の駆動制御装置において、上記ロータリエンコーダの回転ディスクを、複数のマークが形成されたものとし、上記ロータリエンコーダのセンサを、上記複数のマークの反射光を検出するセンサとし、上記複数のマークのうち、互いに180度の位置にある2つのマークが他のマークとは異なる反射率としたものである。 A drive control device according to a fifth aspect of the present invention is the drive control device according to the first aspect , wherein the rotary disk of the rotary encoder is formed with a plurality of marks, and the sensor of the rotary encoder is connected to the plurality of marks. A sensor for detecting reflected light is used, and two marks at a position of 180 degrees among the plurality of marks have different reflectances from other marks .
請求項6の発明による画像形成装置は、請求項1〜5のいずれかの駆動制御装置と、該駆動制御装置によって駆動制御される画像形成用の無端移動部材とを備えたものである。
請求項7の発明による画像形成装置は、請求項6の画像形成装置において、上記無端移動部材を、感光体ベルト,転写ベルト,中間転写ベルト,画像記録媒体搬送用ベルトのうちのいずれか一つ以上としたものである。
An image forming apparatus according to a sixth aspect of the invention includes the drive control device according to any one of the first to fifth aspects, and an endless moving member for image formation that is driven and controlled by the drive control device.
An image forming apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the sixth aspect , wherein the endless moving member is any one of a photosensitive belt, a transfer belt, an intermediate transfer belt, and an image recording medium conveying belt. That's it.
この発明の駆動制御装置によれば、無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいはその駆動ローラによる無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラの何れかのローラの回転角度を検出するエンコーダ(複数のスリット又はマークが形成された回転ディスクと、その各スリット又はマークを検出するセンサとを有し、上記各スリット又はマークのうち、互いに180度の位置にある2つのスリット又はマークが他のスリット又はマークとは異なる特性であるロータリエンコーダ)が1回転する間に検出された角変位誤差を特性値として記憶手段に保持し、予め設定された上記エンコーダの単位時間あたりの角変位の制御目標値と上記特性値とを加算して上記駆動ローラを駆動制御する(このとき上記駆動ローラが回転を始めてから上記センサにより上記2つのスリット又はマークの何れか一つを検出すると、その信号を上記ロータリエンコーダの1回転の基準とし、当該駆動制御の開始後は上記2つのスリット又はマークのうち検出されなかったスリット又はマークの検出は無視する)ので、上記エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材の速度変動の安定化を、簡易な構成で確実に行うことができる。この発明の画像形成装置によれば、上記駆動制御装置を備えることにより、低コストで画像品位に応じた適切な処理を行うことが可能である。 According to the driving control device of the present invention, an encoder for detecting the rotation angle of one of the rollers of the driven roller is driven to rotate by the rotation of the endless moving member by the driving roller or the driven roller rotates the endless moving member ( a rotating disk slits or marks multiple is formed, and a sensor for detecting the respective slits or marks, of the upper Symbol slits or marks, two slits or marks on the position of 180 degrees from each other held in the storage means the angular displacement error detected while the rotary encoder) makes one rotation is a characteristic different from the other slits or marks as property values, preset angular displacement per unit time of the encoder by adding the control target value and the characteristic value to drive and control the driving roller (the from this time the drive roller is started rotating When one of the two slits or marks is detected by the sensor, the signal is used as a reference for one rotation of the rotary encoder, and after the start of the drive control, the slit that is not detected among the two slits or marks. Alternatively, detection of the mark is ignored) , and stabilization of the speed fluctuation of the endless moving member caused by the disk eccentricity of the encoder can be reliably performed with a simple configuration. According to the image forming apparatus of the present invention, it is possible to perform appropriate processing according to the image quality at a low cost by including the drive control device.
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、この発明の実施例について説明する前に、この発明の参考例について説明しておく。
図2は、この発明の参考例である駆動制御装置を備えた画像形成装置の一例を示すレーザプリンタ全体の概略構成図である。
図3は、図2に示すベルト駆動装置6の概略構成を示す拡大図である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
First, before describing embodiments of the present invention, reference examples of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an entire laser printer showing an example of an image forming apparatus provided with a drive control device as a reference example of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view showing a schematic configuration of the
この画像形成装置は、直接転写方式の電子写真方式によりカラー画像を形成するカラーレーザプリンタ(以下「レーザプリンタ」という)であり、図2はそのレーザプリンタ全体の概略構成図である。
このレーザプリンタは、図2に示すように、Y(イエロー)、M(マゼンダ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色の画像を形成するための4組のトナー像形成部1(1Y,1M,1C,1K)が、図中の矢印Aに沿って転写搬送ベルト60が走行することによって転写紙Pが移動する方向における上流側(図で右下側)から順に配置されている。
This image forming apparatus is a color laser printer (hereinafter referred to as “laser printer”) that forms a color image by an electrophotographic method of a direct transfer method, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the entire laser printer.
As shown in FIG. 2, the laser printer includes four sets of toner image forming units 1 (1Y) for forming images of each color of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black). , 1M, 1C, 1K) are arranged in order from the upstream side (lower right side in the figure) in the direction in which the transfer paper P moves as the
この各トナー像形成部1はそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム11(11Y,11M,11C,11K)と、現像ユニット12とを備えている。また、各トナー像形成部1の配置は、各感光体ドラム11の回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
また、このレーザプリンタは、トナー像形成部1のほかに、光書込ユニット2、給紙カセット3,4、レジストローラ対5、転写紙(画像記録媒体)Pを担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する無端移動部材としての転写搬送ベルト(転写ベルトと画像記録媒体搬送用ベルトの機能を併せたもの)60を備えたベルト駆動装置6、ベルト定着方式の定着ユニット7、および排紙トレイ8等を備えている。なお、ベルト駆動装置6は、後述する制御系(駆動制御装置)を併せたものであり、また転写ユニットとしても機能するものである。
Each toner
In addition to the toner
このレーザプリンタはさらに、手差しトレイ14、トナー補給容器22も備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースSの中に備えている。
光書込ユニット2は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を備えており、画像データに基づいて各感光体ドラム11の表面(外周面)にレーザ光を走査しながら照射する。
The laser printer further includes a
The
図3は、上述したベルト駆動装置6の概略構成を示す拡大図である。
このベルト駆動装置6で使用する転写搬送ベルト60は、体積抵抗率が109〜1011Ωcmである高抵抗の無端状単層エンドレスベルト(無端状のベルト部材)であり、その材質は例えばPVDF(ポリフッ化ビニリデン)である。この転写搬送ベルト60は、各トナー像形成部1の感光体ドラム11に接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ61〜66に張架されている。
FIG. 3 is an enlarged view showing a schematic configuration of the
The
これら支持ローラ61〜66のうちの転写紙移動方向の上流側に位置する入口ローラ61に対し、転写搬送ベルト60を挟んでその外周面側で対向するように静電吸着ローラ80が設けられている。この静電吸着ローラ80には電源18によって所定電圧が印加されており、2つのローラ61,80の間を通過した転写紙Pは帯電して転写搬送ベルト60上に静電吸着される。ローラ63は転写搬送ベルト60を摩擦駆動する駆動ローラであり、駆動モータ(後述)によって矢印Dの方向に回転される。
An
各感光体ドラム11に対向する各転写位置において、転写電界を形成する転写電界形成手段としての転写バイアス印加部材27(27Y,27M,27C,27K)が転写搬送ベルト60の裏面に接触するように設けられている。これらの転写バイアス印加部材27はスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源9(9Y,9M,9C,9K)からローラ心金に転写バイアス電圧が印加される。この印加された転写バイアス電圧の作用により、転写搬送ベルト60に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写搬送ベルト60の表面と感光体ドラム11の表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体ドラム11の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ68を備えている。
The transfer bias applying member 27 (27Y, 27M, 27C, 27K) as transfer electric field forming means for forming a transfer electric field is brought into contact with the back surface of the
各転写バイアス印加部材27とそれらの近傍にそれぞれ配置されるバックアップローラ68は、それぞれ回転可能に揺動ブラケット93に一体的に保持され、回動軸94を中心として回動可能である。この回動は、カム軸97に固定されたカム96が矢印Eの方向に回動することによって時計方向に回動する。
Each transfer
前述した入口ローラ61と静電吸着ローラ80は一体的に、入口ローラブラケット90に支持され、軸91を回動中心として、図3の状態から時計方向に回動可能である。そして、揺動ブラケット93に設けられた孔95に、入口ローラブラケット90に突設されたピン92が嵌入しており、揺動ブラケット93の回動と連動して入口ローラブラケット90も回動する。これらのブラケット90、93の時計方向の回動により、各転写バイアス印加部材27とそれらの近傍にそれぞれ配置されるバックアップローラ68は感光体ドラム11から離され、入口ローラ61と静電吸着ローラ80も下方に移動する。これにより、黒(ブラック)トナーのみで画像を形成する時に、感光体ドラム11Y,11M,11Cと転写搬送ベルト60の接触を避けることが可能になっている。
The
一方、転写バイアス印加部材27Kとその隣のバックアップローラ68は出口ブラケット98に回転可能に支持され、出口ローラ62と同軸の軸99を中心に回動可能になっている。このベルト駆動装置6をレーザプリンタ本体に着脱する際に、図示していないハンドルの操作により出口ブラケット98を時計方向に回動させ、転写バイアス印加部材27Kおよびバックアップローラ68とともに転写搬送ベルト60を、ブラック画像形成用の感光体ドラム11Kから離間させることができる。
On the other hand, the transfer
転写搬送ベルト60の駆動ローラ63に巻きつけられた部分の外周面には、図2に示すように、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置85が接触するように配置されている。このクリーニング装置85により転写搬送ベルト60上に付着した残留トナー等の異物が除去される。
その転写搬送ベルト60の走行方向で駆動ローラ63のすぐ下流側に、転写搬送ベルト60の外周面を押し込むようにローラ64を設け、駆動ローラ63に対する転写搬送ベルト60の巻き付け角を大きく確保している。また、ローラ64のすぐ下流側には、転写搬送ベルト60の内周面に接触し、押圧部材であるばね69の付勢力により外側へ押圧して転写搬送ベルト60にテンションを与えるテンションローラ65が配設されている。
As shown in FIG. 2, a
A
次に、このレーザプリンタによる画像形成動作について説明する。
このレーザプリンタによる画像形成時には、図2に示す給紙カセット3,4および手差しトレイ14のいずれかより転写紙Pが給紙されて、図示しない搬送ガイドにガイドされながら一点鎖線で示す搬送経路に沿って搬送ローラによって搬送され、レジストローラ対5が設けられている一時停止位置に送られる。
Next, an image forming operation by this laser printer will be described.
At the time of image formation by this laser printer, the transfer paper P is fed from one of the
一方、カラー画像形成時には4組のトナー像形成部1(1Y、1M、1C、1K)の各感光体ドラム11(11Y、11M、11C、11K)は、図2で時計方向に回転しており、それぞれ図示していない帯電部材によって表面が均一に帯電された後、その表面に光書込ユニット2によって、形成すべき画像の各色のデータによって変調されたレーザ光が照射走査され、それぞれ静電潜像が書き込まれる。その後現像ユニットによって各色のトナーによって現像され、各感光体ドラム11の表面に各色のトナー像が形成される。
On the other hand, at the time of color image formation, the photosensitive drums 11 (11Y, 11M, 11C, 11K) of the four sets of toner image forming units 1 (1Y, 1M, 1C, 1K) are rotated clockwise in FIG. After the surface is uniformly charged by a charging member (not shown), the
前述のようにレジストローラ対5に挟持されて一時停止された転写紙Pは、レジストローラ対5により所定のタイミングで送り出され、転写搬送ベルト60に担持されて各トナー像形成部1に向けて順次搬送され、その各転写ニップを通過する。各トナー像形成部1の感光体ドラム11上に形成される各色のトナー像は、それぞれ各転写ニップにおいて転写紙P上で重ね合わされるように順次作像タイミングをずらして作像されており、転写紙Pが各転写ニップを通過する際に上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙P上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙P上にはフルカラートナー像が形成される。
このトナー像転写後の各感光体ドラム11の表面はクリーニング装置13によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。
The transfer paper P sandwiched between the
The surface of each
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙Pは、定着ユニット7でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイド21の回動姿勢に対応して、第1の排紙方向Bまたは第2の排紙方向Cに向かう。第1の排紙方向Bから排紙トレイ8上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方、第2の排紙方向Cに排出される場合には、図示していない別の後処理装置(ソータ、綴じ装置など)に向け搬送させるか、またはスイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対5に搬送される。
On the other hand, the transfer paper P on which the full-color toner image is formed is fixed in the first paper discharge direction B or the second in accordance with the rotation posture of the switching
以上のようにして、このレーザプリンタは転写紙Pにフルカラー画像を形成する。
このようなタンデム方式のレーザプリンタでは、各色のトナー画像を高い位置精度で重ね合わせることが色ズレの発生を防止する上で重要である。しかしながら、ベルト駆動装置6で使用している駆動ローラ63、入口ローラ61、出口ローラ62、転写搬送ベルト60は、部品製造時に数十μm単位の製造誤差が発生する。この誤差により各部品が一回転した際に発生する変動成分が転写搬送ベルト60に伝達され、転写紙の搬送速度に変動が生じてしまう。
As described above, this laser printer forms a full-color image on the transfer paper P.
In such a tandem laser printer, it is important to prevent the occurrence of color misregistration by superimposing the toner images of the respective colors with high positional accuracy. However, the
この転写紙の搬送速度(転写搬送ベルト60の回動速度)の変動により、各感光体ドラム11上のトナー像を転写紙Pに転写する際に、それぞれタイミングに微妙なズレが生じ、副走査方向(転写紙の搬送方向)に色ズレが発生してしまう。特に1200×1200DPI等の微小ドットで画像を形成する装置では、数μmのタイミングのズレが色ズレとして目立ってしまう。
そこで、このレーザプリンタにおけるベルト駆動装置6(駆動制御装置を含む)では、図3で右下部の従動ローラ(「右下ローラ」という)66の軸上に設けたエンコーダの検出信号(出力パルス信号)によって右下ローラ66の回転速度を検出し、駆動ローラ63の回転をフィードバック制御することにより、転写搬送ベルト60を一定速度で走行させるようにする。
Due to the change in the transfer paper conveyance speed (the rotation speed of the transfer conveyance belt 60), when the toner image on each
Therefore, in the belt drive device 6 (including the drive control device) in this laser printer, the detection signal (output pulse signal) of the encoder provided on the shaft of the driven roller (referred to as “lower right roller”) 66 at the lower right in FIG. ), The rotational speed of the lower
図4は、転写搬送ベルト60を透視してベルト駆動装置6の全体構成を示す斜視図である。
駆動ローラ63はタイミングベルト33を介して駆動モータ32に連結しており、駆動モータ32の回転速度に比例して回転駆動される。そして、この駆動ローラ63の回転によって転写搬送ベルト60が摩擦回動し、転写搬送ベルト60が回動することによって右下ローラ66が摩擦回転する。前述したように、ここでは、右下ローラ66(対象ローラ)の軸上にエンコーダ31を設けており、このエンコーダ31の検出信号から検出した右下ローラ66の回転速度に基づいて駆動モータ32の速度制御を行っている。これは、前述したように、転写搬送ベルト60の位置変動(回動変動)で色ズレが発生するため、それを抑制するために行っている。
FIG. 4 is a perspective view illustrating the entire configuration of the
The
図5は、図4の右下ローラ66とエンコーダ31の構成例を示す斜視図である。
図6は、そのエンコーダ31内のディスク311とセンサの構成例を示す図であり、(a)はディスク311のみの正面図、(b)はディスク311とセンサの側面図である。
図7は、そのディスク311が偏心した状態について説明するための図である。
図8は、図4の駆動モータ32を一定速度で駆動してエンコーダ31の出力パルスのカウント値を一定タイミングでサンプリングしたときのサンプリング結果の異なる例を示す線図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration example of the lower
6A and 6B are diagrams showing a configuration example of the
FIG. 7 is a diagram for explaining a state in which the
FIG. 8 is a diagram illustrating different examples of sampling results when the
エンコーダ31は、ロータリエンコーダであり、例えば図5に示すように、ディスク(回転ディスク)311,発光素子312,受光素子313,および圧入ブッシュ314,315を備えている。
ディスク311は、回転ディスクであり、右下ローラ66の軸に圧入ブッシュ314,315を圧入することによって固定され、右下ローラ66の回転と同時に回転するようになっている。
また、このディスク311には、その円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットが形成されており、その両側にエンコーダセンサを構成する発光素子312と受光素子313を配置しており、その受光素子313によって右下ローラ66の回転角度に応じた数のパルス信号(パルス状のON/OFF信号)を発生する。そのパルス信号を用いて右下ローラ66の移動角(以下「角変位」と称す)を検出することにより、駆動モータ32の駆動量を制御する。
The
The
The
さらに、エンコーダ31には、例えば図6に示すように、ディスク311の内周にはそのディスク回転の1周(1回転)を判定するためのスリット状の基準マーク(ディスクマーク)321が形成されており、その基準マーク321の部位の両側にマークセンサを構成する発光素子322と受光素子323を配置している。そのマークセンサを用いることにより、ディスク311が1回転する毎に基準マーク321を検出し、ディスク311の1回転、つまりディスク311の基準位置を判定することができる。
Further, for example, as shown in FIG. 6, the
ところで、ディスク311を右下ローラ66に圧入するときの同軸穴の加工には、例えば図7に示すように数μmの誤差が発生し、これはゼロにすることは実質的には不可能である。そのため、ディスク311を右下ローラ66に取り付けるときに、お互いにずれた状態で取り付けられる場合があり、この状態で回転すると、右下ローラ66は一定速度で回転しているにも関わらず、ディスク311が偏心した状態で回転される。これをエンコーダセンサ(受光素子313)で読み取ると、ディスク311の1周期毎に角変位変動が発生する。
By the way, for example, as shown in FIG. 7, an error of several μm occurs in the machining of the coaxial hole when the
図8において、(a)はディスク311の偏心がない状態でのサンプリング結果で、(b)は偏心があるときのサンプリング結果を示している。通常、ディスク311の偏心がない状態では、右肩上がりのサンプリング結果となるが、偏心がある場合、正弦波状のサンプリング結果となる。そのサンプリング結果はエンコーダ31の検出角変位を示しているため、サンプリング結果が正弦波状となっているということは、それだけ検出位置誤差が大きいことを示している。ディスク311の同軸穴の加工精度誤差が大きい場合、この正弦波の振幅がより大きく検出される。
In FIG. 8, (a) shows the sampling result when there is no eccentricity of the
図9は、このレーザプリンタにおける上述したベルト駆動装置6の駆動モータ制御部(駆動制御装置)を含む制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。
ベルト駆動装置6の駆動モータ制御部は、エンコーダセンサ331(エンコーダ31の発光素子312と受光素子313とからなる)の出力パルス信号およびマークセンサ332(エンコーダ31の発光素子322と受光素子323とからなる)の出力パルス信号に基づいて駆動モータ32の駆動パルスをデジタル制御する。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of a control unit including the drive motor control unit (drive control device) of the
The drive motor control unit of the
その駆動モータ制御部を含む制御部600は、CPU601,RAM602,ROM603,IO制御部604,駆動モータIF606,ドライバ607,検出IO部608,およびバス609によって構成されている。
CPU601は、ROM603内のプログラムに基づいてパーソナルコンピュータ等の外部装置38からの画像データの受信、およびその外部装置38との間の制御コマンドの送受信の制御をはじめ、このレーザプリンタ全体の制御を行う中央処理装置である。
The
The
このCPU601は、ROM603内のプログラムに従って動作し、エンコーダセンサ331およびマークセンサ332等を使用することにより、角変位誤差検出手段および制御手段としての機能を果たすことができる。
このCPU601には、RAM602,ROM603,IO制御部604,駆動モータIF606,および検出IO部608がバス609を介して相互に接続されている。
RAM602は、CPU601が制御(処理)を行う際に利用するワークメモリや、画像データを展開する際の画像メモリとして使用される読み書き可能なメモリ(記憶手段)である。
The
A
A
ROM603は、CPU601が実行する(CPU601が動作するための)プログラム等の固定データを格納している読み出し専用のメモリである。
IO制御部604は、CPU601からの指示により、モータ,クラッチ,ソレノイド,センサ等の各負荷39との間の信号の入出力を制御する。
駆動モータIF606は、CPU601からの駆動指令により、ドライバ607を介して転写搬送ベルト60を回動させるための駆動モータ32(駆動ローラ63)へ駆動パルス信号を出力することにより、駆動モータ32の回転駆動を制御する。この回転駆動は、駆動パルス信号の周波数に応じて行われるため、転写搬送ベルト60の回動速度の可変制御が可能となる。
The
The
The drive motor IF 606 outputs a drive pulse signal to the drive motor 32 (drive roller 63) for rotating the
エンコーダセンサ331の出力パルス信号は、検出IO部608に入力される。
検出IO部608は、エンコーダセンサ331の出力パルスを処理してデジタル値に変換する。また、この検出IO部608は、エンコーダ31の出力パルスを計数(カウント)するカウンタを含む複数のカウンタ(後述する)を備えている。そして、そのカウンタの値(エンコーダ31の出力パルス数)に予め定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて、右下ローラ66の軸(図5)の角変位に対応するデジタル値に変換する。このエンコーダ31のディスク311の角変位に対応するデジタル値の信号は、バス609を介してCPU601に送られる。
The output pulse signal of the
The
ここで、駆動モータIF606,ドライバ607,RAM602について、もう少し詳しく説明する。
駆動モータIF606は、CPU601からバス609を介して駆動指令(駆動周波数の指示を含む)を受けると、その駆動指令に基づいて指示された駆動周波数を有するパルス状の制御信号を生成し、それをドライバ607へ出力する。
Here, the drive motor IF 606, the
When the drive motor IF 606 receives a drive command (including a drive frequency instruction) from the
ドライバ607は、パワー半導体素子(例えばトランジスタ)等によって構成されている。このドライバ607は、駆動モータIF606から入力されるパルス状の制御信号に基づいて動作し、駆動モータ32に駆動パルス信号を出力する(パルス状の駆動電圧を印加する)。その結果、駆動モータ32は、CPU601の駆動指令によって指示された駆動周波数に比例する速度で駆動制御される。これにより、エンコーダ31のディスク311の角変位が目標角変位になるように追値制御され、右下ローラ66が所定の角速度で等角速度回転する。このディスク311の角変位は、エンコーダセンサ331と検出IO部608により検出され、CPU601に取り込まれて制御が繰り返される。
The
RAM602は、CPU601が制御を行う(ROM603内のプログラムを実行する)際のワークメモリや画像メモリとして使用される機能の他に、事前(作像プロセスを実行しないで駆動モータ32を一定速度で駆動した時)に計測しておいたエンコーダ31のディスク偏心に対応したマークセンサ332によるマーク検出時からのディスク1回転分(1周分)の検出角変位誤差データ(一定周期毎にサンプリングしたデータ)が格納されるデータメモリとしての機能を有している。
The
なお、RAM602は揮発性メモリであるため、図示していないEEPROM等の不揮発性メモリに、上記検出角変位誤差データから、例えば図10に示すようなエンコーダ31のディスクの位相・振幅パラメータ(ディスク偏心の波形から傾き成分を除去した第1の特性値)を算出して格納しておき、電源ON時もしくは駆動モータ32の起動時等にSIN関数もしくは近似式を用いて、ディスク1回転分のデータをRAM602上に展開することもできる。図10には、マークセンサ332によってディスク311の1回転毎に検出される基準マーク(ディスクマーク)321(図6参照)の検出パルスも示されている。
Note that since the
ところで、一般に駆動モータのフィードバック制御に用いられる比例制御演算では、前述したように制御周期毎の目標角変位と検出角変位の差に制御ゲインをかけて、駆動モータの駆動速度を制御するため、エンコーダのディスク偏心による検出角変位誤差が大きいと、より増幅して駆動モータを駆動してしまう。そのため、ディスクの1回転(1周期)毎に転写搬送ベルト60の位置変動(回動速度の変動)が発生し、色ズレが発生してしまう。 By the way, in the proportional control calculation generally used for the feedback control of the drive motor, as described above, the control gain is applied to the difference between the target angular displacement and the detected angular displacement for each control cycle to control the drive speed of the drive motor. If the detected angular displacement error due to the disk eccentricity of the encoder is large, it will be further amplified and drive the drive motor. As a result, the position of the transfer / conveying belt 60 (change in rotational speed) occurs every rotation (one cycle) of the disk, and color misregistration occurs.
前述したように、図8の(b)は駆動モータ32を一定速度で駆動した時の挙動を示しているが、これは言い換えると、エンコーダ31のパルス数のカウント値を一定タイミングでサンプリングした結果が、図8の(b)に示したものになっていると、右下ローラ66は一定速度で回転していることになる。
そのため、このレーザプリンタでは、図8の(b)に示したように、制御周期毎の目標角変位(実際にはエンコーダ31の単位時間当りの角変位が一定となるような制御目標値である目標角変位に検出角変位誤差を加算したもの)を生成し、その目標角変位に一致するエンコーダ31の角変位をエンコーダセンサ331によって検出し、ディスク偏心(ディスク311の偏心)の影響を受けない比例制御演算を行って駆動モータ32を駆動制御することにより、転写搬送ベルト60の回動速度を一定にすることを特徴としている。
As described above, FIG. 8B shows the behavior when the
Therefore, in this laser printer, as shown in FIG. 8B, the target angular displacement for each control cycle (actually, the control target value is such that the angular displacement per unit time of the
図11は、この発明の参考例である駆動制御装置の一例の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。この参考例は、上記機能を上述したベルト駆動装置6の制御に適用した場合の例を示す。
この図11において、この制御コントローラ部40は、減算回路41と、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ42と、比例演算部(ゲインKp)43と、定常駆動パルス周波数設定部44と、加算回路45とによって構成されている。この制御コントローラ部40と目標角変位生成部30とパルス出力器37は、図9のCPU601がROM603内のプログラムを実行し、駆動モータIF606,ドライバ607,および検出IO部608を使用することによって実現することができる。
FIG. 11 is a schematic functional block diagram showing a configuration for explaining a function of an example of a drive control apparatus which is a reference example of the present invention. This reference example shows an example in which the above function is applied to the control of the
In FIG. 11, the
目標角変位生成部30は、予め計測した(作像プロセスを実行しないで駆動モータ32を一定速度で駆動した時に計測した)エンコーダ31のディスク偏心によって生じる検出角変位誤差を特性値としてメモリ301(図示しない不揮発性メモリ又は図9のRAM602内のデータメモリに相当する)に保持しておく。そして、作像プロセス時に、マークセンサ332によってディスク311の基準マーク321(基準位置)が検出され、マークセンサ332から出力されるマーク検出信号が入力されるタイミングに応じてメモリ301から特性値を順次読み出す。つまり、マークセンサ332によるディスク311の基準位置の検出タイミングから順次メモリの参照アドレスを切り替えることによって特性値を読み出す。その後、その読み出した特性値を制御目標値である目標角変位に加算して新たな目標角変位Ref(n)とし、それを制御コントローラ部40に入力させる。
The target angular
ここで、特性値(検出角変位誤差)と目標角変位の加算は、マークセンサ332によってディスク311の1回転毎に基準マーク321が検出され、そのマークセンサ332から出力されるマーク検出信号が入力されるタイミングに応じて、周期的に繰り返されるように行われる。
なお、目標角変位生成部30が、予め計測した検出角変位誤差(特性値)を加算した目標角変位Ref(n)をメモリ301に保持しておき、作像プロセス時に、マークセンサ332によるディスク311の基準位置の検出タイミングから順次メモリの参照アドレスを切り替えることによって目標角変位Ref(n)を読み出し、それを制御コントローラ部40に入力させるようにしてもよい。
Here, the addition of the characteristic value (detection angular displacement error) and the target angular displacement is performed by detecting the
The target angular
制御コントローラ部40は、目標角変位生成部30から入力される制御目標値である目標角変位Ref(n)と、エンコーダ31のエンコーダセンサ331からの検出角変位P(n−1)とを減算回路41に入力してその差e(n)をとる。つまり、差分の変位量の演算を行う。なお、検出角変位P(n−1)は実際にはエンコーダセンサ331の出力パルス信号に基づいて算出されるが、それについては追って詳細に説明する。
その差e(n)はローパスフィルタ42を通ることによって高周波ノイズが除去された後、比例演算部43に入力される。
The
The difference e (n) is input to the
比例演算部43は、ローパスフィルタ42からの差e(n)をゲインKpで比例増幅し、補正量(rad)Hzとして加算回路45に与える。
加算回路45は、定常駆動パルス周波数設定部44からの一定の定常駆動パルス周波数(Refpc)Hzに比例演算部43からの補正量(rad)Hzを加算して駆動パルス周波数f(n)を決定し、それをパルス出力器37へ出力する。
パルス出力器37は、加算回路45から受けた駆動パルス周波数f(n)の駆動パルス信号を生成し、それを駆動モータ32へ出力する。
The
The
The
ここで、エンコーダ31のディスク偏心に対応するマークセンサ332による基準マーク321の検出タイミングからのディスク311の1回転分の検出角変位誤差の計測方法について説明する。
まず、ベルト駆動装置6の速度変動を引き起こす恐れのある定着ヒータの熱源をOFFにし、駆動モータ32を一定速度で駆動させる。そして、転写搬送ベルト60の駆動が安定するまで駆動モータ32を駆動させた後、マークセンサ332よって図6に示した基準マーク(ディスクマーク)321を検出し、その検出タイミングを基準にエンコーダ31の出力パルスのカウント値を一定タイミングでサンプリングし、エンコーダ31の目標角変位Ref(n)とエンコーダ31の検出角変位P(n−1)との差e(n)をディスク5回転分にわたり算出する。
Here, a method of measuring the detected angular displacement error for one rotation of the
First, the heat source of the fixing heater that may cause the speed fluctuation of the
ここで、Wはディスク1回転あたりにサンプリングされるデータ数でRAM602の空き容量によって決定し、RAM602の空き容量が多い程、データの分解能を向上させるためにディスク1回転あたりにサンプリングされるデータ数Wを大きい値に設定する。また、実際にディスク1回転あたりにサンプリングされたデータ数が予め設定された値Wと異なる場合には、エラーと判定して、この検出角変位誤差の計測を中止するとともに、このエラー履歴情報をEEPROMなどの不揮発性メモリに格納することによって、後に累積のエラー回数を確認できるようにしておくとよい。
Here, W is the number of data sampled per one rotation of the disk, and is determined by the free capacity of the
なお、この検出角変位誤差の計測では、駆動モータ32を位置制御を行わずに一定速度で駆動しているため、目標角変位Ref(n)とエンコーダ31の検出角変位P(n−1)との差であるe(n)は、図12に示すように傾きを持ってしまう。また、エンコーダ31のディスク偏心に対応するマークセンサ332による基準マーク321の検出タイミングからのディスク1回転分のエンコーダ31の検出角変位誤差以外の他のノイズ成分が含まれてしまう。
次に、e(n)の傾き成分を除去する。最小二乗法の演算により図12に示すようなe(n)の傾き成分k(n)を算出し、e(n)からk(n)を除去したJ(n)=e(n)−k(n)を求める。
In the measurement of the detected angular displacement error, since the
Next, the inclination component of e (n) is removed. The slope component k (n) of e (n) as shown in FIG. 12 is calculated by the least square method, and J (n) = e (n) −k is obtained by removing k (n) from e (n). (N) is obtained.
次に、エンコーダ31のディスク311の1回転周期以外の周期で発生している検出角変位誤差を移動平均処理で除去する。この例では、転写搬送ベルト60を摩擦搬送する駆動ローラ63の偏心による検出角変位誤差を重点的に除去するために、この駆動ローラ63が4回転する時間にサンプリングされるデータ数を用いて移動平均処理を行う。駆動ローラ63が2回転する時間にサンプリングされるデータ数をDとした場合、以下の演算式で移動平均処理を行う。
Next, the detected angular displacement error occurring at a period other than one rotation period of the
J′(0)={J(0)+J(1)+・・+J(2D−1)+J(2D)}/(2D+1)
J′(1)={J(1)+J(2)+・・+J(2D)+J(2D+1)}/(2D+1)
J′(2)={J(2)+J(3)+・・+J(2D+1)+J(2D+2)}/(2D+1)
・
・
J′(n)={J(n)+J(n+1)+・・+J(n+2D−1)+J(n+2D)}/(2D+1)
J '(0) = {J (0) + J (1) +. + J (2D-1) + J (2D)} / (2D + 1)
J '(1) = {J (1) + J (2) +. + J (2D) + J (2D + 1)} / (2D + 1)
J '(2) = {J (2) + J (3) +. + J (2D + 1) + J (2D + 2)} / (2D + 1)
・
・
J '(n) = {J (n) + J (n + 1) +. + J (n + 2D-1) + J (n + 2D)} / (2D + 1)
そして、ディスク1回転周期以外の周期で発生している検出角変位誤差が除去された図13のようなデータを得る。
次に、ディスク偏心に対応するマークセンサ332による基準マーク321の検出タイミングからのディスク1回転分の検出角変位誤差の強調およびランダムノイズ除去のために、ディスク回転周期の周平均処理を行う。この例では、ディスク4回転分のデータにより周平均処理を行う。ディスク1回転でサンプリングされるデータ数をWとした場合、以下の演算で周平均処理を行う。
Then, data as shown in FIG. 13 is obtained in which the detected angular displacement error occurring in a period other than one rotation period of the disk is removed.
Next, in order to emphasize the detected angular displacement error for one rotation of the disk from the detection timing of the
J″(0)={J′(0)+J′(W)+J′(2W)+J′(3W)}/4
J″(1)={J′(1)+J′(1+W)+J′(1+2W)+J′(1+3W)}/4
J″(2)={J′(2)+J′(2+W)+J′(2+2W)+J′(2+3W)}/4
・
・
J″(n)={J′(n)+J′(n+W)+J′(n+2W)+J′(n+3W)}/4
J ″ (0) = {J ′ (0) + J ′ (W) + J ′ (2W) + J ′ (3W)} / 4
J ″ (1) = {J ′ (1) + J ′ (1 + W) + J ′ (1 + 2W) + J ′ (1 + 3W)} / 4
J ″ (2) = {J ′ (2) + J ′ (2 + W) + J ′ (2 + 2W) + J ′ (2 + 3W)} / 4
・
・
J ″ (n) = {J ′ (n) + J ′ (n + W) + J ′ (n + 2W) + J ′ (n + 3W)} / 4
そして、得られた図14のようなデータが、エンコーダ31のディスク偏心に対応するマークセンサ332による基準マーク321の検出タイミングからのディスク1回転分の検出角変位誤差となる。
なお、エンコーダ31のディスク311の1回転分の検出角変位誤差データの取得およびディスク311の位相・振幅パラメータの算出は、図9に示した外部装置38により実行命令が入力された場合、このレーザープリンタが朝に初めて電源がONになった場合、あるいは駆動モータ32の起動時に、実行されるようにすればよい。但し、作像プロセスは行わない。
The obtained data as shown in FIG. 14 becomes a detected angular displacement error for one rotation of the disk from the detection timing of the
The acquisition of the detected angular displacement error data for one rotation of the
エンコーダ31の実際のディスク偏心で発生する検出角変位誤差は、SIN状(正弦波状)となっていて、特にディスク1回転分の全てのデータを持っておく必要もなく、計測時に基準位置(基準マーク321の検出時)からの位相値と振幅値を算出し、このデータ(位相・振幅パラメータ)から検出角変位誤差データを算出しても十分同等の補正データとして扱える。
そのため、制御周期毎の検出角変位誤差データ(補正データ)を、不揮発性メモリに格納しておく必要がなく、上記位相・振幅パラメータのみで補正データを生成するため、揮発性メモリのみのエリアだけ用意すれば制御可能となる。その場合、補正データの生成は、電源ON時もしくは転写モータ起動時等に以下の演算式によって行われる。
The detected angular displacement error caused by the actual disk eccentricity of the
Therefore, it is not necessary to store the detected angular displacement error data (correction data) for each control cycle in the non-volatile memory, and the correction data is generated only with the above phase / amplitude parameters. If prepared, control becomes possible. In this case, the correction data is generated by the following arithmetic expression when the power is turned on or the transfer motor is started.
Δθ[rad]:従動軸の回転角変位変動値〔=b×sin(2×π×ft+τ)〕
上記Δθをマークセンサ332による基準マーク321の検出時からの制御時間に応じて演算し、揮発性メモリであるRAM602に順次格納する。
実際に駆動モータ32を駆動する時は、マークセンサ332が基準マーク321を検知したタイミングに応じて、RAM602の参照アドレスを切り替えてデータを読み出す。その読み出したデータを、前述の制御目標値である目標角変位に加算することによって、ディスク偏心の影響を受けずにフィードバック制御を行うことができる。
Δθ [rad]: Fluctuation value of rotational angle displacement of driven shaft [= b × sin (2 × π × ft + τ)]
The above Δθ is calculated according to the control time from the detection of the
When the
また、ディスク偏心による速度変動(位置変動)のピーク値のみ下げればよい場合には、制御周期毎のディスク偏心による検出角変位誤差データは必要ない。そのため、メモリエリアを削減するために、例えば図15に示すようにディスク1回転あたり20ポイント程度の検出角変位誤差データを生成し、各ポイントにディスク311が到達した時にデータを更新することによっても、速度変動のピーク値を十分に低下させることが可能である。
Further, when only the peak value of the speed fluctuation (position fluctuation) due to the disk eccentricity needs to be lowered, the detected angular displacement error data due to the disk eccentricity for each control cycle is not necessary. Therefore, in order to reduce the memory area, for example, as shown in FIG. 15, detection angle displacement error data of about 20 points per rotation of the disk is generated, and the data is updated when the
図16および図17に、この発明の参考例による駆動制御を実現する上でのタイミングチャートの例を示す。なお、図9には、図示を省略したが、制御部600には、時間計測を行なう制御周期タイマが設けられているものとする。また、検出IO部608には、後述する2つのエンコーダパルスカウンタ(1)(2)および制御周期タイマカウンタが備えられている。
FIGS. 16 and 17 show examples of timing charts for realizing the drive control according to the reference example of the present invention. Although not shown in FIG. 9, it is assumed that the
まず、図16において、エンコーダ31の出力パルス(エンコーダパルス)をカウントするエンコーダパルスカウンタ(1)のカウント値は、エンコーダパルスの出力の立上りエッジによりインクリメント(+1)される。また、この制御の制御周期は1msであり、制御周期タイマによるCPU601への割り込みがかかる毎に制御周期タイマカウンタのカウント値がインクリメント(+1)される。
制御周期タイマの時間計測のスタートは、駆動モータ32のスルーアップおよびセトリング終了後に初めてエンコーダパルスの立上りエッジが検出された時点で行われ、且つ制御周期タイマカウンタのカウント値を「0」にリセットする。
First, in FIG. 16, the count value of the encoder pulse counter (1) that counts the output pulse (encoder pulse) of the
The time measurement of the control cycle timer is started when the rising edge of the encoder pulse is detected for the first time after the through-up and settling of the
また、制御周期タイマによるCPU601への割り込みがかかる毎に、エンコーダパルスカウンタ(1)のカウント値:neの取得および制御周期タイマカウンタのカウント値:qの取得およびインクリメント(+1)を行う。
エンコーダパルスカウンタ(2)は、前述のエンコーダパルスカウンタ(1)と同様に、図17に示すように、エンコーダパルスの出力の立上りエッジによりインクリメント(+1)され、マークセンサ332によってディスク311の基準マーク321が検出されている時(マークセンサ332からマーク検出信号が入力されている時)の最初のエンコーダパルスの立ち上りエッジで「0」にリセットされる。そのため、エンコーダパルスカウンタ(2)は実質的に基準マーク321からの移動距離をカウントしていて、この値に応じてディスク311の1回転分の検出角変位誤差データが格納されたRAM602の参照アドレスを切り替える。
Each time the
Like the encoder pulse counter (1) described above, the encoder pulse counter (2) is incremented (+1) by the rising edge of the output of the encoder pulse, as shown in FIG. It is reset to “0” at the rising edge of the first encoder pulse when 321 is detected (when a mark detection signal is input from the mark sensor 332). Therefore, the encoder pulse counter (2) substantially counts the moving distance from the
これらの各エンコーダパルスカウンタ(1,2)のカウント値をもとに、次に示すように位置偏差の演算を行う。
P(n−1)=θ1×ne
Ref(n)=θ0×q+Δθ
e(n)=Ref(n)−P(n−1) (単位:rad)
Based on the count value of each encoder pulse counter (1, 2), the position deviation is calculated as follows.
P (n−1) = θ1 × ne
Ref (n) = θ0 × q + Δθ
e (n) = Ref (n) -P (n-1) (unit: rad)
ここで、上式中の各記号の意味は次の通りである。
e(n)[rad]:(今回のサンプリングにて演算された)位置偏差
θ0[rad]:制御周期1[ms]あたりの移動角度(=2π×V×10−3/Lπ[rad])
Δθ[rad]:従動軸の回転角変位変動値〔=b×sin(2×π×ft+τ)〕(テーブル参照値)
Here, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
e (n) [rad]: Position deviation (calculated in this sampling) θ0 [rad]: Movement angle per control period 1 [ms] (= 2π × V × 10 −3 / Lπ [rad])
Δθ [rad]: Fluctuation value of rotational angle displacement of driven shaft [= b × sin (2 × π × ft + τ)] (table reference value)
θ1[rad]:エンコーダ1パルスあたりの移動角度(=2π/p[rad])
q:制御周期タイマのカウント値
V:ベルト線速[mm/s]
L:右下ローラ径[mm]
b:ディスク偏心で発生する検出角変位誤差の振幅[rad]
τ:ディスク偏心で発生する検出角変位誤差の基準マークでの位相[rad]
f:ディスク回転の周期[Hz]
θ1 [rad]: Movement angle per encoder pulse (= 2π / p [rad])
q: Count value of control cycle timer V: Belt linear velocity [mm / s]
L: Lower right roller diameter [mm]
b: Amplitude of detection angular displacement error [rad] generated due to disk eccentricity
τ: phase at the reference mark [rad] of detected angular displacement error caused by disk eccentricity
f: Disk rotation period [Hz]
この例においては、エンコーダ31を取り付けてある従動ローラである右下ローラ径はφ15.515[mm]である。また、エンコーダ31の分解能pは、1回転あたり300パルスのものとする。
次に、急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算された偏差に対して、以下の仕様のフィルタ演算を行うとよい。
In this example, the diameter of the lower right roller, which is a driven roller to which the
Next, in order to avoid responding to a sudden position change, it is preferable to perform a filter calculation with the following specifications on the calculated deviation.
フィルタタイプ:Butterworth IIR ローパスフィルタ
サンプリング周波数:1KHz(=制御周期と等しい)
パスバンドリップル(Rp):0.01dB
ストップバンド端減衰量(Rs):2dB
パスバンド端周波数(Fp):50Hz
ストップバンド端周波数(Fs):100Hz
Filter type: Butterworth IIR low-pass filter Sampling frequency: 1 KHz (= equal to control period)
Passband ripple (Rp): 0.01 dB
Stop band end attenuation (Rs): 2 dB
Passband edge frequency (Fp): 50Hz
Stopband edge frequency (Fs): 100Hz
そのフィルタ演算のブロック図を図18に、フィルタ係数一覧を図19に示す。同じ構成のフィルタを2段カスケード接続し、各段における中間ノードをそれぞれu1(n),u1(n−1),u1(n−2)およびu2(n),u2(n−1),u2(n−2)と定める。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
(n):現在のサンプリング
(n−1):1つ前のサンプリング
(n−2):2つ前のサンプリング
A block diagram of the filter calculation is shown in FIG. 18, and a list of filter coefficients is shown in FIG. Two stages of filters having the same configuration are cascade-connected, and intermediate nodes in each stage are u1 (n), u1 (n-1), u1 (n-2) and u2 (n), u2 (n-1), u2 respectively. (N-2). Here, the meaning of the index is as follows.
(N): Current sampling (n-1): Previous sampling (n-2): Second previous sampling
以下のプログラム演算をフィードバック実行中に制御タイマ割り込みがかかる度に行う。
u1(n)=a11×u1(n−1)+a21×u1(n−2)+e(n)×ISF
e1(n)=b01×u1(n)+b11×u1(n−1)+b21×u1(n−2)
u1(n−2)=u1(n−1)
u1(n−1)=u1(n)
u2(n)=a12×u2(n−1)+a22×u2(n−2)+e1(n)
e′(n)=b02×u2(n)+b12×u2(n−1)+b22×u2(n−2)
u2(n−2)=u2(n−1)
u2(n−1)=u2(n)
図20にこのフィルタの振幅特性を、図21に位相特性を示す。
The following program calculation is performed each time a control timer interrupt occurs during feedback execution.
u1 (n) = a11 * u1 (n-1) + a21 * u1 (n-2) + e (n) * ISF
e1 (n) = b01 * u1 (n) + b11 * u1 (n-1) + b21 * u1 (n-2)
u1 (n-2) = u1 (n-1)
u1 (n-1) = u1 (n)
u2 (n) = a12 * u2 (n-1) + a22 * u2 (n-2) + e1 (n)
e '(n) = b02 * u2 (n) + b12 * u2 (n-1) + b22 * u2 (n-2)
u2 (n-2) = u2 (n-1)
u2 (n-1) = u2 (n)
FIG. 20 shows the amplitude characteristics of this filter, and FIG. 21 shows the phase characteristics.
次に、制御対象に対する制御量を求める。制御ブロック図において、まず位置コントローラとしてPID制御を考えると、
F(S)=G(S)×E′(S)=Kp×E′(S)+Ki×E′(S)/S+Kd×S×E′(S) ……(1)
ただし、Kp:比例ゲイン、Ki:積分ゲイン、Kd:微分ゲイン である。
G(S)=F(S)/E′(S)=Kp+Ki/S+Kd×S ……(1)
Next, the control amount for the controlled object is obtained. In the control block diagram, first, considering PID control as a position controller,
F (S) = G (S) × E ′ (S) = Kp × E ′ (S) + Ki × E ′ (S) / S + Kd × S × E ′ (S) (1)
However, Kp: proportional gain, Ki: integral gain, Kd: differential gain.
G (S) = F (S) / E ′ (S) = Kp + Ki / S + Kd × S (1)
ここで、(1)式を双一次変換(S=(2/T)×(1−Z−1)/(1+Z−1))を行うと、次式を得る。
G(Z)=(b0+b1×Z−1+b2×Z−2)/(1−a1×Z−1−a2×Z−2) ……(2)
ただし、a1=0
a2=1
b0=Kp+T×Ki/2+2×Kd/T
b1=T×Ki−4×Kd/T
b2=−Kp+T×Ki/2+2×Kd/T
Here, when the bilinear transformation (S = (2 / T) × (1-Z −1 ) / (1 + Z −1 )) is performed on the equation (1), the following equation is obtained.
G (Z) = (b0 + b1 * Z- 1 + b2 * Z- 2 ) / (1-a1 * Z- 1- a2 * Z- 2 ) (2)
However, a1 = 0
a2 = 1
b0 = Kp + T × Ki / 2 + 2 × Kd / T
b1 = T × Ki−4 × Kd / T
b2 = −Kp + T × Ki / 2 + 2 × Kd / T
(2)式をブロック図として表すと、図22のようになる。ここで、e′(n)、f(n)は、E′(S)、F(S)をそれぞれ離散データとして扱うことを示している。図22において、中間ノードとしてそれぞれw(n)、w(n−1)、w(n−2)を定めると、差分方程式は次式のようになる(PID制御の一般式)。
w(n)=a1×w(n−1)+a2×w(n−2)+e′(n) ………(3)
f(n)=b0×w(n)+b1×w(n−1)+b2×w(n−2) …(4)
ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
(n):現在のサンプリング
(n−1):1つ前のサンプリング
(n−2):2つ前のサンプリング
The expression (2) is represented as a block diagram as shown in FIG. Here, e ′ (n) and f (n) indicate that E ′ (S) and F (S) are treated as discrete data, respectively. In FIG. 22, when w (n), w (n-1), and w (n-2) are defined as intermediate nodes, the difference equation is as follows (general expression for PID control).
w (n) = a1 * w (n-1) + a2 * w (n-2) + e '(n) (3)
f (n) = b0 * w (n) + b1 * w (n-1) + b2 * w (n-2) (4)
Here, the meaning of the index is as follows.
(N): Current sampling (n-1): Previous sampling (n-2): Second previous sampling
今、位置コントローラとしては比例制御を考えると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図22における各係数は以下のようになり、(3)式および(4)式は次の(5)式のように簡略化される。
a1=0 a2=1 b0=Kp b1=0 b2=−Kp
w(n)=w(n−2)+e′(n)
f(n)=Kp×w(n)−Kp×w(n−2)
→∴f(n)=Kp×e′(n) ……(5)
Considering proportional control as a position controller, the integral gain and derivative gain are zero. Accordingly, the coefficients in FIG. 22 are as follows, and the expressions (3) and (4) are simplified as the following expression (5).
a1 = 0 a2 = 1 b0 = Kp b1 = 0 b2 = -Kp
w (n) = w (n−2) + e ′ (n)
f (n) = Kp × w (n) −Kp × w (n−2)
→ ∴f (n) = Kp × e ′ (n) (5)
また、F0(S)に対応する離散データf0(n)は、この参考例の場合には、一定であり、
f0(n)=6105[Hz]
である。よって、駆動モータ32に設定するパルス周波数は、最終的に次の(6)式により計算する。
f′(n)=f(n)+f0(n)=Kp×e′(n)+6105[Hz]…(6)
Also, the discrete data f0 (n) corresponding to F0 (S) is constant in this reference example,
f0 (n) = 6105 [Hz]
It is. Therefore, the pulse frequency set in the
f ′ (n) = f (n) + f0 (n) = Kp × e ′ (n) +6105 [Hz] (6)
図23に前述したエンコーダパルスカウンタ(1)の動作フローチャートを示す。この図23のフローチャートおよび以下に説明するフローチャートにおいて、各ステップを「S」と略記している。
まず、スルーアップ&セトリング後の最初のパルス入力かどうかを判定し(S1)、YESならば、エンコーダパルスカウンタ(1)をゼロクリアし(S2)、制御周期タイマカウンタをゼロクリアし(S3)、制御周期タイマによる割り込みを許可し(S4)、制御周期タイマをスタートして(S5)、図示していないメインルーチンへリターンする。また、ステップ1の判定でNOであった場合は、エンコーダパルスカウンタ(1)をインクリメントして(S6)、メインルーチンへリターンする。
FIG. 23 shows an operation flowchart of the encoder pulse counter (1) described above. In the flowchart of FIG. 23 and the flowchart described below, each step is abbreviated as “S”.
First, it is determined whether it is the first pulse input after through-up and settling (S1). If YES, the encoder pulse counter (1) is cleared to zero (S2), the control cycle timer counter is cleared to zero (S3), and control is performed. The interrupt by the cycle timer is permitted (S4), the control cycle timer is started (S5), and the process returns to the main routine (not shown). If the determination in
図24に前述したエンコーダパルスカウンタ(2)の動作フローチャートを示す。
まず、エンコーダパルスが入力した時に、マークセンサ332の状態を判定し(S11)、YESならばエンコーダパルスカウンタ(2)をゼロクリアする(S12)。また、ステップ11の判定でNOであった場合、エンコーダパルスカウンタ(2)をインクリメントし(S13)、メインルーチンへリターンする。
FIG. 24 shows an operation flowchart of the encoder pulse counter (2) described above.
First, when an encoder pulse is input, the state of the
さらに、図25に制御周期タイマによる割り込み処理のフローチャートを示す。
まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし(S21)、次いでエンコーダパルスカウント値neを取得する(S22)。さらに、テーブルデータを参照してΔθの値を取得し(S23)、テーブルデータ参照アドレスをインクリメントする(S24)。次いで、これらの値を用いて位置偏差演算を行い(S25)、得られた位置偏差に対してフィルタ演算を行い(S26)、そのフィルタ演算の結果をもとに制御量の演算(比例演算)を行う(S27)。そして、実際に駆動モータ32(ステッピングモータ)の駆動パルスの周波数を変更して(S28)、メインルーチンへリターンする。
Further, FIG. 25 shows a flowchart of interrupt processing by the control cycle timer.
First, the control cycle timer counter is incremented (S21), and then the encoder pulse count value ne is acquired (S22). Furthermore, the value of Δθ is acquired by referring to the table data (S23), and the table data reference address is incremented (S24). Next, a position deviation calculation is performed using these values (S25), a filter calculation is performed on the obtained position deviation (S26), and a control amount calculation (proportional calculation) is performed based on the result of the filter calculation. (S27). Then, the frequency of the drive pulse of the drive motor 32 (stepping motor) is actually changed (S28), and the process returns to the main routine.
以下、この発明の各実施例について、具体的に説明する。
この各実施例において、前述した参考例と異なるところは、エンコーダ31の構成とそのディスク311による検出角変位誤差のデータの取得に関する制御である。それら以外は、参考例と同様なので、その参考例の説明に使用した各図のほとんどを再度参照すると共に、新たな図1,図26〜図33も参照して、その参考例と異なる部分について、つまりエンコーダ31の構成とそのディスク311による検出角変位誤差のデータの取得に関する制御について説明する。なお、参考例と共通する部分の説明はほとんど省略する。また、各実施例におけるエンコーダ31には、図9に示したマークセンサ332を備えていないものとする。また、説明の都合上、図26,図30,図32では、参考例で使用した各図と対応する部分には同一の符号を付している。
Each embodiment of the present invention will be specifically described below.
In each of the embodiments, what is different from the reference example described above is the control relating to the configuration of the
まず、各実施例の概要について説明する。
第1実施例〜第7実施例は、エンコーダ31のディスク311(以下「エンコーダディスク」ともいう)の絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得するための「エンコーダディスクの基準位置」を検出する手段に関するものである。また、第8実施例は、「エンコーダディスクの基準位置」を定義せずにエンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得する手段に関するものである。
First, the outline of each embodiment will be described.
In the first to seventh embodiments, an “encoder disk reference position” for obtaining detection angular displacement error data with respect to the absolute position of the disk 311 (hereinafter also referred to as “encoder disk”) of the
第1実施例〜第7実施例ではいずれも、エンコーダ31のディスク偏心によって発生する転写搬送ベルト60の位置変動(回動変動)を安定化するために、エンコーダ31のディスク311の基準位置(基準検出用パターン)を検出する機能を設け、作像プロセスを実行しないで駆動モータ32を一定速度で駆動した時に、エンコーダ31のディスク311を1回転させた場合の検出角変位誤差のデータ、あるいはそれに基づいて算出したディスク311の基準位置からの位相・振幅パラメータ(ディスク311の偏心の波形についての上記基準位置での位相値と最大振幅値)を特性値として事前に図9のRAM602のデータメモリ又は図示しない不揮発性メモリに保持しておく。
In any of the first to seventh embodiments, the reference position (reference position) of the
そして、ディスク311の基準位置からの位相・振幅パラメータを特性値として不揮発性メモリに保持しておいた場合には、電源ON時もしくは駆動モータ32の起動時等に、その特性値をSIN関数もしくは近似式を用いて処理し、ディスク311の1回転分のデータをRAM602上に展開する。
作像プロセス時には、ディスク311の基準位置の検出タイミングから順次RAM602の参照アドレスを切り替えることによって特性値を読み出し(このとき特性値が位相・振幅パラメータであればそれに基づいて検出角変位誤差を算出する)、それを目標角変位に加算して新たな目標角変位とし、それに基づいて駆動モータ32を駆動制御する。
When the phase / amplitude parameter from the reference position of the
During the image forming process, the characteristic value is read by sequentially switching the reference address of the
前述したように、エンコーダ31の絶対角度に対応する検出角変位誤差に基づいて算出する特性値は、エンコーダ31のディスク偏心で発生する検出角変位誤差が正弦波状となっていることから、ディスク311の基準位置からの位相・振幅パラメータとし、作像プロセス時にその位相・振幅パラメータに基づいて元の検出角変位誤差を算出することができる。
第1実施例〜第7実施例では、エンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得するための「エンコーダディスクの基準位置」の検出について言及する。
As described above, the characteristic value calculated based on the detected angular displacement error corresponding to the absolute angle of the
In the first to seventh embodiments, detection of the “reference position of the encoder disk” for obtaining data of the detected angular displacement error with respect to the absolute position of the encoder disk will be described.
図1は、第1実施例〜第4実施例におけるエンコーダ31内のディスク311とエンコーダセンサ331の構成例を示す図である。
図26は図1に示すディスク311のA部に形成されている複数のスリットの異なる例を示す説明図であり、(1)は一般的なエンコーダディスクの複数のスリットの一例を、(2)は第2実施例のエンコーダディスクにおける複数のスリットの一例を、(3)は第3実施例のエンコーダディスクにおける複数のスリットの一例を、(4)は第4実施例のエンコーダディスクにおける複数のスリットの一例をそれぞれ示している。なお、後述する基準スリットは、破線で示している。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a
FIG. 26 is an explanatory view showing different examples of the plurality of slits formed in the portion A of the
まず、第1実施例について説明する。
〔第1実施例〕
図26の(1)は、一般的なエンコーダディスクの周方向に形成されている複数のスリット(以下「通常スリット」という)の一部を示しており、その各通常スリットは全て同一の形状となっている。
この第1実施例では、エンコーダ31のディスク311上に、回転角度を検出するための多数の通常スリットが周方向に刻まれており、発光素子312の照射光を通常スリットで透過/遮断することによって、受光素子313から右下ローラ66の回転角度に応じた数のパルス信号(パルス状のON/OFF信号)を得ることができる。
First, the first embodiment will be described.
[First embodiment]
FIG. 26 (1) shows a part of a plurality of slits (hereinafter referred to as “normal slits”) formed in the circumferential direction of a general encoder disk, and each of the normal slits has the same shape. It has become.
In the first embodiment, a large number of normal slits for detecting the rotation angle are engraved in the circumferential direction on the
また、エンコーダ31のディスク311上のA部に、ディスク311の1周(1回転)を判定(検出)するための基準スリット351も形成されている。この基準スリット351は、通常スリットと特性(例えば円周方向の幅)が異なる。
したがって、CPU601(図9)は、エンコーダセンサ331を構成する発光素子312と受光素子313とにより、ディスク311が1回転する毎に基準スリット351を検出してディスク311の基準位置を判定し、ディスク311の1回転の基準とすることができる。
In addition, a
Therefore, the CPU 601 (FIG. 9) determines the reference position of the
第1実施例によれば、エンコーダディスク上の通常スリットとは別の位置に基準スリット(基準位置検出用のスリット)を単独で形成する必要がないため、基準スリットを検出するための専用センサ(図9のマークセンサ332に相当するもの)を新たに設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。
なお、基準スリットは、エンコーダディスクに複数形成されていてもよい。また、通常スリットおよび基準スリットの代わりに、光を反射する通常マークおよび基準マークをディスクの円周方向に形成し、それらを検出するためのセンサを備えたエンコーダを使用することもできる。これについては、後述する第2実施例〜第4実施例においても、同様である。
According to the first embodiment, it is not necessary to form a reference slit (a reference position detection slit) separately from a normal slit on the encoder disk, so that a dedicated sensor for detecting the reference slit ( It is not necessary to provide a new one (corresponding to the
A plurality of reference slits may be formed on the encoder disk. Further, instead of the normal slit and the reference slit, an ordinary mark and a reference mark that reflect light may be formed in the circumferential direction of the disc, and an encoder having a sensor for detecting them may be used. This is the same in the second to fourth embodiments described later.
次に、第2実施例〜第4実施例について、順次説明する。
この第2実施例〜第4実施例では、第1実施例における基準スリット351の「通常スリットと異なる特性」を「スリットの円周方向の幅」としている。なお、「円周方向の幅」を単に「幅」ともいう。
〔第2実施例〕
図27は、図26の(2)に示すように、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の円周方向の幅を「通常スリットの幅の2倍よりも広い幅」とした場合のエンコーダ31の出力パルス(出力パルス信号)と、これを基に生成したエンコーダ31の基準位置信号を含む各信号の一例を示すタイミングチャートである。
Next, the second to fourth embodiments will be described sequentially.
In the second to fourth embodiments, the “characteristic different from the normal slit” of the reference slit 351 in the first embodiment is set as “the circumferential width of the slit”. The “circumferential width” is also simply referred to as “width”.
[Second Embodiment]
In FIG. 27, as shown in (2) of FIG. 26, the width in the circumferential direction of the reference slit 351 serving as a reference for one rotation of the
図27において、エンコーダ31の出力パルスは、発光素子312の照射光をスリットで透過した場合をローレベル“L”、遮断した場合をローレベル“H”としている。エンコーダ31の出力パルスは、検出IO部608内のカウンタで計測されるのであるが、ここではそのカウンタのクロック周波数をエンコーダ31の出力パルスの2倍の周波数として説明する。
In FIG. 27, the output pulse of the
エンコーダ31のディスク311の通常位置(通常スリットの位置)では、エンコーダ31の出力パルスをカウンタのクロック(基準クロック)でサンプリングすると、ローレベル“L”とローレベル“H”を交互に取得できる。一方、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の位置(基準位置)では、その基準スリット351の幅(周方向の幅)の分だけ発光素子312の照射光が透過し続けるため、サンプリング結果はローレベル“L”を継続することになる。
基準位置信号は、エンコーダ31のディスク311上の基準スリット351がエンコーダセンサ331によって検出されている時の出力パルスに相当し、エンコーダ31の出力パルスをカウンタのクロックでサンプリングした結果、同じレベルが2クロック以上継続した時にアサートし、違うレベルを検出した時にネゲートすることで生成できる。
At the normal position (normal slit position) of the
The reference position signal corresponds to an output pulse when the reference slit 351 on the
第2実施例によれば、エンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得するための「エンコーダディスクの基準位置」を検出する手段について、基準スリットの「通常スリットと異なる特性」を「スリットの幅」とすることにより、エンコーダディスク上に基準位置検出用のスリットを新たに形成する必要がないため、それに伴う専用センサ(受光素子,発光素子)も新たに設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。 According to the second embodiment, regarding the means for detecting the “reference position of the encoder disk” for obtaining the data of the detected angular displacement error with respect to the absolute position of the encoder disk, the “characteristic different from the normal slit” of the reference slit is set to “ By setting the width of the slit, it is not necessary to newly form a slit for detecting the reference position on the encoder disk, so there is no need to newly provide a dedicated sensor (light receiving element, light emitting element) associated therewith. Reduction can be achieved.
図27の例では、幅の広い基準スリット351でエンコーダ31の出力パルスがローレベル“L”を5クロック継続することにより、エンコーダ31のディスク311の1回転に1回の基準位置信号を得ている。
このとき、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の幅には、本来、エンコーダ31の出力パルスが2パルス含まれているはずであった。
すなわち、エンコーダ31のディスク311の1回転に1回の基準位置信号を得るために、基準となる基準スリット351の幅を「通常スリットの幅の2倍よりも広い幅」とすることによって、エンコーダ31の出力パルスの周期が部分的に広がってしまい、この区間では右下ローラ66の回転速度(転写搬送ベルト60の回動速度)を検出できなくなってしまう。
In the example of FIG. 27, the output pulse of the
At this time, the output of the
That is, in order to obtain a reference position signal once per rotation of the
〔第3実施例〕
第3実施例では、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の幅は、「通常スリットよりも広い幅であり、且つ通常スリットの幅の2倍よりは狭い幅」であることを特徴としている。
図28は、図26の(3)に示すように、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の幅を「通常スリットよりも広い幅であり、且つ通常スリットの幅の2倍よりは狭い幅」とした場合のエンコーダ31の出力パルスと、これを基に生成したエンコーダ31の基準位置信号を含む各信号の一例を示すタイミングチャートである。基準位置信号の生成方法は、図27を用いた説明と同じであるので割愛する。
[Third embodiment]
In the third embodiment, the width of the reference slit 351 serving as a reference for one rotation of the
In FIG. 28, as shown in (3) of FIG. 26, the width of the reference slit 351 serving as a reference for one rotation of the
図28の例では、幅の広い基準スリット351でエンコーダ31の出力パルスがローレベル“L”を2クロック継続することにより、エンコーダ31のディスク311の1回転に1回の基準信号を得ている。
このとき、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の幅が基準スリットの幅と異なるため、エンコーダ31の出力パルスの周期が部分的に広がってしまうが、エンコーダ31の出力パルスの立ち下がりエッジの間隔は一定となっている。
よって、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の区間においても右下ローラ66の回転速度を正常に検出できる。
In the example of FIG. 28, the output pulse of the
At this time, since the width of the reference slit 351 serving as a reference for one rotation of the
Therefore, the rotational speed of the lower
第3実施例によれば、エンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得するための「エンコーダディスクの基準位置」を検出する手段について、基準スリットの「通常スリットと異なる特性」を「通常スリットよりも広い幅であり、且つ通常スリットの幅の2倍よりは狭い幅」とすることにより、エンコーダディスク上に基準位置検出用のスリットを新たに設ける必要がないため、それに伴う専用センサを設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。また、幅の広い基準スリットではエンコーダパルス(エンコーダの出力パルス)の幅が広がってしまうが、通常スリット幅の2倍よりは狭い幅であり、エンコーダパルスをカウントする片エッジの間隔を常に一定とすることができるため、右下ローラ66の回転速度を常に正常に検出できる。
According to the third embodiment, regarding the means for detecting the “reference position of the encoder disk” for obtaining the data of the detected angular displacement error with respect to the absolute position of the encoder disk, the “characteristic different from the normal slit” of the reference slit is set to “ By making the width wider than the normal slit and narrower than twice the width of the normal slit ”, it is not necessary to newly provide a reference position detection slit on the encoder disk. The cost can be reduced. In addition, the width of the encoder pulse (encoder output pulse) is widened at a wide reference slit, but it is usually narrower than twice the slit width, and the interval between the one edges for counting encoder pulses is always constant. Therefore, the rotation speed of the lower
〔第4実施例〕
第4実施例では、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の幅は、「通常スリットよりも狭い幅」であることを特徴としている。
図29は、図26の(4)に示すように、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の幅を「通常スリットよりも狭い幅」とした場合のエンコーダ31の出力パルスと、これを基に生成したエンコーダ31の基準位置信号を含む各信号の一例を示すタイミングチャートである。基準位置信号の生成方法は、図27を用いた説明と同じであるので割愛する。
[Fourth embodiment]
The fourth embodiment is characterized in that the width of the reference slit 351 serving as a reference for one rotation of the
FIG. 29 shows an output pulse of the
図29の例では、幅の狭い基準スリット351でエンコーダ31の出力パルスがローレベル“H”を2クロック継続することにより、エンコーダ31のディスク311の1回転に1回の基準信号を得ている。
このとき、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の幅が通常スリットの幅と異なるため、エンコーダ31の出力パルスの周期が部分的に狭まってしまうが、エンコーダ31の出力パルスの立ち下がりエッジの間隔は一定となっている。
よって、エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の区間においても右下ローラ66の回転速度を正常に検出できる。
In the example of FIG. 29, the output pulse of the
At this time, since the width of the reference slit 351 serving as a reference for one rotation of the
Therefore, the rotational speed of the lower
第4実施例によれば、エンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得するための「エンコーダディスクの基準位置」を検出する手段について、基準スリットの「通常スリットと異なる特性」を「通常スリットよりも狭い幅」とすることにより、エンコーダディスク上に基準位置検出用のスリットを新たに形成する必要がないため、それに伴う専用センサも新たに設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。また、幅の狭い基準スリットではエンコーダパルスの幅が狭まるため、エンコーダパルスをカウントする片エッジの間隔は影響を受けず、常に一定とすることができる。よって、右下ローラ66の回転速度を常に正常に検出できる。
According to the fourth embodiment, regarding the means for detecting the “reference position of the encoder disk” for obtaining the data of the detected angular displacement error with respect to the absolute position of the encoder disk, the “characteristic different from the normal slit” of the reference slit is set to “ By making the width narrower than the normal slit, there is no need to newly form a slit for detecting the reference position on the encoder disk, so there is no need to newly provide a dedicated sensor, thereby reducing costs. Can do. In addition, since the width of the encoder pulse is narrowed in the narrow reference slit, the interval between the one edges for counting the encoder pulse is not affected and can always be constant. Therefore, the rotational speed of the lower
次に、第5実施例について説明する。
〔第5実施例〕
第5実施例では、エンコーダ31のディスク311上に、通常スリットの他に、ディスク311の1回転を判定するための2つの基準スリット351,352が形成されている。この基準スリット351,352は、通常スリットと特性(例えば円周方向の幅)が異なる。
したがって、CPU601は、エンコーダセンサ331を構成する発光素子312と受光素子313とにより、ディスク311が1回転する毎に基準スリット351又は352を検出してディスク311の基準位置を判定し、ディスク311の1回転の基準とすることができる。
Next, a fifth embodiment will be described.
[Fifth embodiment]
In the fifth embodiment, two
Therefore, the
但し、この第5実施例では、駆動モータ32(転写搬送ベルト60)の駆動制御時に、基準スリット351又は352を検出してこれをディスク311の1回転の基準とした場合、継続して行う駆動モータ32の駆動制御には常に、その最初に検出した基準スリットをディスク311の1回転の基準として使用する。
なお、基準スリットは、エンコーダのディスクに3つ以上形成されていてもよい。また、通常スリットおよび基準スリットの代わりに、光を反射する通常マークおよび基準マークをディスクの円周方向に形成し、それらを検出するためのセンサを備えたエンコーダを使用することもできる。
However, in the fifth embodiment, when the reference slit 351 or 352 is detected and used as the reference for one rotation of the
Note that three or more reference slits may be formed on the disk of the encoder. Further, instead of the normal slit and the reference slit, an ordinary mark and a reference mark that reflect light may be formed in the circumferential direction of the disc, and an encoder having a sensor for detecting them may be used.
ここで、この第5実施例におけるエンコーダ31の構成について、もう少し詳細に説明する。
図30は、第5実施例におけるエンコーダ31のディスク311とエンコーダセンサ331の構成例を示す図である。
Here, the configuration of the
FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration example of the
図30において、エンコーダ31のディスク311上に、回転角度を検出するための多数の通常スリットが周方向に刻まれており、発光素子312の照射光を通常スリットで透過/遮断することによって、受光素子313から右下ローラ66の回転角度に応じた数のパルス信号を得ることができる。
エンコーダ31のディスク311の1回転の基準となる基準スリット351の幅は、第2実施例〜第4実施例のいずれかと同様である。基準スリット352は、基準スリット351に対して180度離れた位置に設けられており、その構造は基準スリット351と同一である。
In FIG. 30, a number of normal slits for detecting the rotation angle are engraved in the circumferential direction on the
The width of the reference slit 351 serving as a reference for one rotation of the
図30の構成では、制御の前準備としてエンコーダ31のディスク311上に形成されている複数のパターンの中から基準スリット351又は352を見つける(検出する)動作の最悪条件は、エンコーダ31のディスク311の1/2回転となり、これに係わる時間も図1の構成のエンコーダ31に対して1/2で済むことになる。
さらに、2つの基準スリット351,352のうち、例えば基準スリット351を先にディスク311の1回転の基準として認識した場合は、基準位置信号は基準スリット351からのみ生成して基準スリット352は無視することで、あたかもエンコーダ31のディスク311の1回転に1回の基準位置信号を得ることが可能となる。
In the configuration of FIG. 30, the worst condition of the operation of finding (detecting) the reference slit 351 or 352 from a plurality of patterns formed on the
Further, of the two
第5実施例によれば、エンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得するための「エンコーダディスクの基準位置」を検出する手段について、基準スリットを2つ(それ以上でもよい)とし、その各基準スリットの「通常スリットと異なる特性」を第2実施例〜第4実施例と同様の「スリットの幅」とすることにより、第2実施例〜第4実施例と同様の効果を得ることができる。また、基準スリットを見つける動作に要する時間を短縮することができる。 According to the fifth embodiment, the means for detecting the “reference position of the encoder disk” for obtaining the data of the detected angular displacement error with respect to the absolute position of the encoder disk has two reference slits (or more). By setting the “characteristics different from the normal slit” of each reference slit to the “slit width” similar to those of the second to fourth embodiments, the same effects as those of the second to fourth embodiments can be obtained. Obtainable. In addition, the time required for the operation of finding the reference slit can be shortened.
次に、第6実施例および第7実施例について、順次説明する。
この第6実施例および第7実施例では、エンコーダ31のディスク311上に、それぞれ異なる特性のスリットが周方向に形成されており、それらのスリットのうち、任意のスリットをエンコーダ31のディスク311の1回転の基準に割り当てることを可能としている。
Next, the sixth embodiment and the seventh embodiment will be described sequentially.
In the sixth embodiment and the seventh embodiment, slits having different characteristics are formed in the circumferential direction on the
〔第6実施例〕
図31は、第6実施例におけるエンコーダ31のディスク311上の各スリットにそれぞれ識別子を設けた場合のエンコーダ31の出力パルス(スリット・パターン)と、これを基に生成するエンコーダ31の回転角度検出信号および識別子信号とを説明するためのタイミングチャートである。
[Sixth embodiment]
FIG. 31 shows an output pulse (slit pattern) of the
図31において、スリット・パターンから得られるエンコーダ31の出力パルスは、検出IO部608内のカウンタで計測されるのであるが、そのカウンタのクロック周波数は、エンコーダ31の基本スリット・パターンの18倍の周波数となっている。
基本スリット・パターンは、カウンタ・クロックの1クロック分の同期信号と8クロック分の識別信号の合計9クロック分で構成される。また、次の同期信号までの期間は9クロック分の遮断領域となっている。
In FIG. 31, the output pulse of the
The basic slit pattern is composed of a total of 9 clocks of a synchronization signal for one clock of the counter clock and an identification signal for 8 clocks. The period until the next synchronization signal is a cut-off area for 9 clocks.
検出IO部608は、スリット・パターンから1クロック分の同期信号を分離してエンコーダ31の回転角度検出信号を生成する。また、1クロック分の同期信号後の8クロック分の識別信号をエンコードして、スリットの識別信号を生成する。
よって、上記のようなエンコーダ31のディスク311上に形成されている複数のスリット(パターン)とその中から基準スリット(基準検出用パターン)を見つける動作は不要であり、ディスク311上の任意のスリットをエンコーダ31の基準スリットと定義することが可能となる。
The
Therefore, the operation of finding a plurality of slits (patterns) formed on the
第6実施例によれば、エンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得するための「エンコーダディスクの基準位置」を検出する手段について、エンコーダディスク上の各スリットをそれぞれ異なる特性とすることにより、その各スリットのうち、任意のスリットをエンコーダ31のディスク311の1回転の基準に割り当てることが可能となる。よって、エンコーダディスク上に基準位置検出用のスリットを新たに形成する必要がないため、それに伴う専用センサも新たに設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。さらに、エンコーダディスク上の複数のスリットの中から基準スリットを見つける動作は不要となる。
なお、スリットの代わりに、光を反射するマークをディスクの円周方向に形成し、それらを検出するためのセンサを備えたエンコーダを使用することもできる。
According to the sixth embodiment, the slits on the encoder disk have different characteristics with respect to the means for detecting the “reference position of the encoder disk” for obtaining the data of the detected angular displacement error with respect to the absolute position of the encoder disk. As a result, an arbitrary slit among the slits can be assigned to a reference for one rotation of the
Instead of the slit, it is also possible to use an encoder provided with a sensor for detecting marks that reflect light in the circumferential direction of the disk.
〔第7実施例〕
第7実施例では、エンコーダ31のディスク311上に、それぞれ異なる反射率(特性)の複数のマークが周方向に所定間隔で形成されており、それらのマークのうち、任意のマークをエンコーダ31のディスク311の1回転の基準に割り当てることを可能としている。
[Seventh embodiment]
In the seventh embodiment, a plurality of marks having different reflectivities (characteristics) are formed on the
図32は、第7実施例におけるエンコーダ31のディスク311とエンコーダセンサ331の構成例を示す図である。
図33は図32に示すディスク311のB部に形成されている複数のマークの異なる例を示す説明図である。
FIG. 32 is a diagram illustrating a configuration example of the
FIG. 33 is an explanatory view showing different examples of a plurality of marks formed in the B part of the
第7実施例では、エンコーダ31のディスク311に、その回転角度を検出するために、例えば図33の(2)に示すようなそれぞれ異なる反射率(特性)の複数のマーク370が周方向に所定間隔で形成されており、エンコーダセンサ331を構成する発光素子361の照射光をマークで反射させることによって、その反射光をエンコーダセンサ331を構成する受光素子362で受光し、その受光素子362から右下ローラ66の回転角度に応じた数のパルス信号を得ることができる。なお、一般的なエンコーダでは、図33の(1)に示すように、ディスク上の各マークは全て同じ反射率となっている。
これにより、第7実施例では、エンコーダ31から振幅の異なるパルス信号を得ることができる。検出IO部608では、エンコーダ31から得られたパルス信号のアナログ電圧をA/D変換して各々のマークを識別する。
In the seventh embodiment, in order to detect the rotation angle of the
Thereby, in the seventh embodiment, pulse signals having different amplitudes can be obtained from the
ここで、第1実施例〜第5実施例においては、CPU601が、例えば不揮発性メモリに保持した特性値を電源ON時もしくは駆動モータ32の起動時等にSIN関数もしくは近似式を用いて処理し、ディスク311の1回転分の位相に対する検出角変位誤差のデータ(補正データ)をディスク311の1回転分のパルス分だけ生成してRAM602上に展開する。この場合、不揮発性メモリに保持している特性値は、ディスク311の基準位置の位相と最大振幅のデータ(位相・振幅パラメータ)である。
作像プロセス時には、エンコーダ31のディスク311上の基準スリットを検出して基準位置を判定したら、ディスク311の出力パルス(エンコーダパルス)毎に該当する補正データを読み出し、それを目標角変位に加算して新たな目標角変位とし、それに基づいて駆動モータ32を駆動制御する。
Here, in the first to fifth embodiments, the
In the image forming process, when the reference slit on the
一方、第6実施例および第7実施例においては、不揮発性メモリに保持している特性値は、エンコーダ31のディスク311上のスリットの識別子又はマークの反射率とディスク311の位相との関係、並びに最大振幅のデータである。
第6実施例および第7実施例においては、CPU601が、電源ON時もしくは駆動モータ32の起動時等に、エンコーダセンサ331によって検出したディスク311上のスリット又はマークをその識別子又は反射率から特定し、ディスク311の基準スリット又は基準マークと定義する。そして、不揮発性メモリに保持した特性値をSIN関数もしくは近似式を用いて処理し、ディスク311の1回転分の位相に対する補正データをディスク311の1回転分のパルス分だけ生成してRAM602上に展開する。
On the other hand, in the sixth embodiment and the seventh embodiment, the characteristic value held in the nonvolatile memory is the relationship between the slit identifier or mark reflectance on the
In the sixth and seventh embodiments, the
作像プロセス時には、エンコーダ31のディスク311上の任意のスリット又はマークを検出して基準スリット又は基準マークとして判定したら、エンコーダパルス毎に該当する補正データを読み出し、それを目標角変位に加算して新たな目標角変位とし、それに基づいて駆動モータ32を駆動制御する。
第7実施例によれば、エンコーダ31のディスク311上に形成されている複数のマーク370(パターン)の中から基準マーク(基準検出用パターン)を見つける動作は不要であり、ディスク311上の任意のマークをエンコーダ31の基準マークと定義することが可能となる。
When an arbitrary slit or mark on the
According to the seventh embodiment, it is not necessary to find a reference mark (reference detection pattern) from a plurality of marks 370 (patterns) formed on the
すなわち、エンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得するための「エンコーダディスクの基準位置」を検出する手段について、「エンコーダディスク上の各マークのそれぞれ異なる特性」を「エンコーダディスク上の各マークのそれぞれ異なる反射率」とすることにより、その各マークのうち、任意のマークをエンコーダ31のディスク311の1回転の基準に割り当てることが可能となる。
よって、エンコーダディスク上に基準位置検出用のマークを新たに形成する必要がないため、それに伴う専用センサも新たに設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。さらに、エンコーダディスク上の複数のマークの中から基準マークを見つける動作は不要となる。
That is, regarding the means for detecting the “reference position of the encoder disk” for obtaining the data of the detected angular displacement error with respect to the absolute position of the encoder disk, the “different characteristic of each mark on the encoder disk” is set to “on the encoder disk. By setting the reflectance to be different for each mark, an arbitrary mark among the marks can be assigned to the reference for one rotation of the
Therefore, since it is not necessary to newly form a reference position detection mark on the encoder disk, it is not necessary to newly provide a dedicated sensor associated therewith, and the cost can be reduced. Further, it is not necessary to find a reference mark from a plurality of marks on the encoder disk.
次に、第8実施例について説明する。
〔第8実施例〕
第8実施例は、「エンコーダディスクの基準位置」を定義せずにエンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得するものである。
第8実施例でも、第7実施例と同様に、エンコーダ31のディスク311上に、それぞれ異なる反射率(特性)の複数のマークが周方向に所定間隔で形成されている。
Next, an eighth embodiment will be described.
[Eighth embodiment]
In the eighth embodiment, the detection angular displacement error data with respect to the absolute position of the encoder disk is obtained without defining the “reference position of the encoder disk”.
In the eighth embodiment, as in the seventh embodiment, a plurality of marks having different reflectances (characteristics) are formed on the
この第8実施例では、CPU601が、エンコーダ31のディスク偏心によって発生する転写搬送ベルト60の位置変動を安定化するために、作像プロセスを実行しないで駆動モータ32を一定速度で駆動した時に、エンコーダ31のディスク311を1回転させた場合の検出角変位誤差の各データ(補正データ)を特性値としてそれぞれ対応する各マークの反射率と関連付けて事前にRAM602のデータメモリ又は不揮発性メモリに保持しておく。
In the eighth embodiment, when the
なお、電源ON時もしくは駆動モータ32の起動時等に、不揮発性メモリに保持した特性値をRAM602上に展開しておいてもよい。
作像プロセス時には、エンコーダ31のディスク311上の各マークを検出する度に、その検出したマークの反射率を測定して、それに対応する補正データを読み出し、それを目標角変位に加算して新たな目標角変位とし、それに基づいて駆動モータ32を駆動制御する。
Note that the characteristic value held in the nonvolatile memory may be developed on the
During the image forming process, every time each mark on the
これにより、SIN関数もしくは近似式を用いることなく、エンコーダ31のディスク偏心によって発生する転写搬送ベルト60の位置変動を安定化するために、エンコーダ31のディスク311を1回転させた場合の検出角変位誤差のデータを正確に取得することが可能となる。
第8実施例によれば、「エンコーダディスクの基準位置」を定義せずに、エンコーダディスクの絶対位置に対する検出角変位誤差のデータを取得することができる。当然ながら、エンコーダディスク上の複数のマークの中から基準マークを見つける動作は不要である。
Thus, the detected angular displacement when the
According to the eighth embodiment, it is possible to acquire the data of the detected angular displacement error with respect to the absolute position of the encoder disk without defining the “reference position of the encoder disk”. Of course, the operation of finding the reference mark from the plurality of marks on the encoder disk is unnecessary.
以上の各実施例によって、位置制御におけるエンコーダ31のディスク偏心によって発生する転写搬送ベルト60の回動速度を安定化する制御を、安価に且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。
なお、上述の各実施例では、転写搬送ベルトの回動により従動回転する従動ローラのうちの右下ローラ66をエンコーダを取り付けた対象ローラとしたが、他の従動ローラ又は転写搬送ベルトを回動させる駆動ローラを対象ローラとしてもよい。
According to each of the embodiments described above, it is possible to appropriately perform the control for stabilizing the rotational speed of the
In each of the above-described embodiments, the lower
以上、この発明を、転写搬送ベルトを駆動制御する駆動制御装置(ベルト駆動装置)に適用した実施例について説明したが、この発明はこれに限らず、画像形成用の他の無端移動部材(感光体ベルト,転写ベルト,中間転写ベルト,又は画像記録媒体搬送用ベルト)を駆動制御する駆動制御装置にも適用可能である。
すなわち、転写搬送ベルト60上に感光体ドラム11Y,11M,11C,11Kが複数並べて配設されるタンデム式のレーザプリンタにおけるベルト駆動装置にこの発明を適用した例について説明したが、この発明が適用可能な画像形成装置およびベルト駆動装置はこの構成に限るものではない。
複数のローラに張架された無端状ベルトをそのローラのうちの少なくとも1以上のローラ(対象ローラ)によって回転駆動するベルト駆動装置を有する画像形成装置であれば、そのいずれのベルト駆動装置にも適用可能である。
As described above, the embodiment in which the present invention is applied to the drive control device (belt drive device) for driving and controlling the transfer conveyance belt has been described. However, the present invention is not limited to this, and other endless moving members (photosensitive members) for image formation. The present invention can also be applied to a drive control device that drives and controls a body belt, a transfer belt, an intermediate transfer belt, or an image recording medium conveyance belt.
That is, an example in which the present invention is applied to a belt driving device in a tandem type laser printer in which a plurality of
As long as the image forming apparatus has a belt driving device that rotationally drives an endless belt stretched around a plurality of rollers by at least one of the rollers (target rollers), any of the belt driving devices Applicable.
また、前述の実施例では、転写搬送ベルト60によって転写紙を搬送し、その転写紙上で感光体ドラムからの4色のトナー像を順次転写する直接転写方式のカラープリンタにこの発明を適用したが、中間転写ベルト上に4色のトナー像を転写して、4色重ね合わせた後に転写紙に一括して転写する間接転写方式のカラープリンタ等における中間転写ベルト駆動装置にも、この発明を適用可能である。
さらに、前述の実施形態では露光光源としてはレーザー光を使用しているが、これに限ったものではなく、例えばLEDアレイ等を光源として使用するものでもよい。
In the above-described embodiment, the present invention is applied to a direct transfer type color printer in which transfer paper is transported by the
Furthermore, although laser light is used as the exposure light source in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this. For example, an LED array or the like may be used as the light source.
以上の説明から明らかなように、この発明の駆動制御装置によれば、エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材の回動速度変動を安定化する制御を低コストで行うことが可能になり、良好なフィードバック制御を行うことができる。したがって、この発明を利用すれば、無端移動部材の回動速度の安定化を低コストで実現可能な駆動制御装置を提供することができる。
この発明の画像形成装置によれば、上記駆動制御装置を用いることにより、エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材(感光体ベルト,転写ベルト,中間転写ベルト,又は画像記録媒体搬送用ベルト)の回動速度の変動を安定化する制御を低コストで且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。したがって、この発明を利用すれば、高品位の画像を低コストで取得可能な画像形成装置を提供することができる。
As is apparent from the above description, according to the drive control device of the present invention, it is possible to perform control that stabilizes the rotational speed fluctuation of the endless moving member caused by the disk eccentricity of the encoder at a low cost, Good feedback control can be performed. Therefore, if this invention is utilized, the drive control apparatus which can implement | achieve stabilization of the rotational speed of an endless moving member at low cost can be provided.
According to the image forming apparatus of the present invention, an endless moving member (photosensitive belt, transfer belt, intermediate transfer belt, or image recording medium conveying belt) generated by the disk eccentricity of the encoder is obtained by using the drive control device. Control for stabilizing the fluctuation of the rotation speed can be appropriately performed at low cost according to the image quality. Therefore, if this invention is used, an image forming apparatus capable of acquiring a high-quality image at a low cost can be provided.
1Y,1M,1C,1K:トナー像形成部 6:ベルト駆動装置
30:目標角変位生成部 31:エンコーダ 32:駆動モータ
37:パルス出力器 40:制御コントローラ部 60:転写搬送ベルト
63:駆動ローラ 66:右下ローラ(従動ローラ) 311:ディスク
312,361:発光素子 313,362:受光素子 331:エンコーダセンサ
332:マークセンサ 351,352:基準スリット 370:マーク
600:制御部 601:CPU 602:RAM 603:ROM
604:IO制御部 606:駆動モータIF 607:ドライバ
608:検出IO部 609:バス
1Y, 1M, 1C, 1K: toner image forming unit 6: belt driving device 30: target angular displacement generating unit 31: encoder 32: driving motor 37: pulse output device 40: control controller unit 60: transfer conveyance belt 63: driving roller 66: Lower right roller (driven roller) 311:
604: IO control unit 606: Drive motor IF 607: Driver 608: Detection IO unit 609: Bus
Claims (7)
該エンコーダが一回転する間に検出された角変位誤差を特性値として記憶する記憶手段と、
予め設定された前記エンコーダの単位時間あたりの角変位の制御目標値と前記特性値とを加算して前記駆動ローラの駆動制御を行う制御手段とを備え、
前記エンコーダは、複数のスリット又はマークが形成された回転ディスクと、その各スリット又はマークを検出するセンサとを有し、前記各スリット又はマークのうち、互いに180度の位置にある2つのスリット又はマークが他のスリット又はマークとは異なる特性であるロータリエンコーダであり、
前記制御手段は、前記駆動ローラが回転を始めてから前記センサにより前記2つのスリット又はマークの何れか一つを検出すると、その信号を前記ロータリエンコーダの1回転の基準とし、当該駆動制御の開始後は前記2つのスリット又はマークのうち検出されなかったスリット又はマークの検出は無視することを特徴とする駆動制御装置。 Drive roller rotates the endless moving member or the Rue encoder detecting the rotational angle of one of the roller of the driven roller is driven to rotate by the rotation of the endless moving member by the drive roller,
Storage means for storing the detected angular displacement error as the characteristic value during the encoder makes one revolution,
And control means for controlling the driving of the drive roller by adding preset control target value of the angular displacement per unit time of the encoder and the said characteristic value,
Wherein the encoder includes a rotating disk having a plurality of slits or marks are formed, and a sensor for detecting the respective slits or marks, the one of the slits or marks, or two slits at the location of 180 degrees from each other A rotary encoder whose mark has different characteristics from other slits or marks,
When the control means detects any one of the two slits or marks by the sensor after the drive roller starts rotating , the control means uses the signal as a reference for one rotation of the rotary encoder, and starts the drive control. Thereafter, the detection of a slit or mark that is not detected out of the two slits or marks is ignored .
前記ロータリエンコーダの回転ディスクは、複数のスリットが形成されたものであり、
前記ロータリエンコーダのセンサは、前記複数のスリットを検出するセンサであり、
前記異なる特性のスリットの円周方向の幅は、他のスリットと異なる幅であることを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to claim 1,
The rotary disk of the rotary encoder is formed with a plurality of slits,
A sensor of the rotary encoder is a sensor for detecting the plurality of slits;
The drive control device according to claim 1, wherein the slits having different characteristics have a width in the circumferential direction different from that of the other slits.
前記異なる特性のスリットの円周方向の幅は、他のスリットより広い幅であり、且つ該他のスリットの幅の2倍より狭い幅であることを特徴とする駆動制御装置。 The drive control apparatus according to claim 2, wherein
The drive control device according to claim 1, wherein a width of the slits having different characteristics in the circumferential direction is wider than the other slits, and narrower than twice the width of the other slits.
前記異なる特性のスリットの円周方向の幅は、他のスリットより狭い幅であることを特徴とする駆動制御装置。 The drive control apparatus according to claim 2, wherein
The drive control device according to claim 1, wherein the slits having different characteristics have a width in the circumferential direction that is narrower than other slits.
前記ロータリエンコーダの回転ディスクは、複数のマークが形成されたものであり、
前記ロータリエンコーダのセンサは、前記複数のマークの反射光を検出するセンサであり、
前記複数のマークのうち、互いに180度の位置にある2つのマークが他のマークとは異なる反射率であることを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to claim 1 ,
The rotary disk of the rotary encoder is formed with a plurality of marks,
The rotary encoder sensor is a sensor that detects reflected light of the plurality of marks,
Of the plurality of marks , two marks at 180 degrees relative to each other have a reflectance different from that of the other marks .
前記無端移動部材が、感光体ベルト,転写ベルト,中間転写ベルト,画像記録媒体搬送用ベルトのうちのいずれか一つ以上であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 6 .
The image forming apparatus, wherein the endless moving member is at least one of a photosensitive belt, a transfer belt, an intermediate transfer belt, and an image recording medium conveyance belt.
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