JP4787516B2 - Speed detection device, drive control device, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ヒステリシスを使ったパルス化回路におけるエッジ検出のための波形成形回路を備え、無端ベルト部材やドラム状部材などの無端移動部材の速度を検出する速度検知装置、この速度検知装置を使用し、前記無端移動部材が適切に移動するための駆動制御装置、及びこの駆動制御装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention comprises a waveform shaping circuits for edge detection in pulsing circuit using a hysteresis, speed detection device for detecting the speed of the endless moving member, such as an endless belt member or drum-shaped member, the speed detection device The present invention relates to a drive control device used for appropriately moving the endless moving member, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile equipped with the drive control device.
感光体ベルト、中間転写ベルト等の画像形成用の回転体を備えた画像形成装置において、回転体を移動させる回転移動部やこの回転移動部で搬送される転写材上の画像の位置合わせを高精度に行うために、前記回転体の回転移動部の移動量及び移動位置を正確に制御することが要求される。ところが、前記回転体の回転角速度が何らかの原因で変動すると、当該回転体の回転移動部の移動量及び移動位置も変動し、その回転移動部や回転移動部で搬送される転写材上の画像の位置誤差を高精度に抑制することが難しかった。 In an image forming apparatus provided with a rotating body for image formation such as a photosensitive belt and an intermediate transfer belt, the rotational movement unit for moving the rotational body and the alignment of the image on the transfer material conveyed by the rotational movement unit are improved. In order to perform with accuracy, it is required to accurately control the movement amount and the movement position of the rotational movement unit of the rotating body. However, if the rotational angular velocity of the rotating body fluctuates for some reason, the moving amount and moving position of the rotating moving part of the rotating body also fluctuate, and the image on the transfer material conveyed by the rotating moving part or the rotating moving part is also changed. It was difficult to suppress the position error with high accuracy.
そこで、例えば特許文献1には、回転体の回転移動部の移動速度変動による画像の位置誤差を高精度に抑制するために、転写ベルト、用紙搬送ベルト等の、無端ベルト状の回転体における駆動ローラの回転軸や、感光体ドラム等の円筒部材の回転軸に、ロータリエンコーダを直結し、このエンコーダで検出された回転体の回転角速度に基づいて、該回転体の駆動手段である駆動モータの回転角速度を制御する画像形成装置が提案されている。この画像形成装置は、上記回転体の回転角速度を制御することにより、該回転体の回転移動部の移動量(移動位置)を間接的に制御している。 Thus, for example, in Patent Document 1, in order to suppress an image position error due to fluctuations in the moving speed of the rotary moving unit of the rotating body with high accuracy, driving on an endless belt-like rotating body such as a transfer belt and a paper transport belt is performed. A rotary encoder is directly connected to the rotating shaft of a roller or a cylindrical member such as a photosensitive drum, and a driving motor that is a driving means for the rotating body is based on the rotational angular velocity of the rotating body detected by the encoder. An image forming apparatus for controlling the rotational angular velocity has been proposed. This image forming apparatus indirectly controls the amount of movement (movement position) of the rotational movement unit of the rotating body by controlling the rotational angular velocity of the rotating body.
これに対して、特許文献2ないし4には、ベルト表面にマークを形成し、そのマークをセンサで検出して得られたパルス間隔からベルト表面速度を算出して制御にフィードバックして位置誤差を抑える技術が開示されている。この発明では、ベルト表面の挙動を直接観測できるため、移動量を直接制御することが可能となり、これにより駆動ローラの偏心、駆動ローラとベルトの滑り、ベルトの厚み偏差による計測誤差を低減するようにしている。
このように特許文献2ないし4に開示された技術では、ベルト表面にマークを形成し、そのマークをセンサで検出して得られたパルス間隔からベルト表面速度を算出しているが、この場合、検出するパルスの精度が重要であることは言うまでもない。しかしながら、図3の中間転写ベルトの駆動構成を示す図から分かるようにローラ1,2,3,4に掛けまわされた画像形成装置の中間転写ベルト5などの表面にマーク(反射型スケール)6を形成した場合、ベルト5の持つ弾性、駆動系の誤差などからローラ1をモータ7によって駆動すると、ベルト走行時に上下動やうねりなどが生じることは避けられない。 As described above, in the techniques disclosed in Patent Documents 2 to 4, a mark is formed on the belt surface, and the belt surface speed is calculated from a pulse interval obtained by detecting the mark with a sensor. In this case, Needless to say, the accuracy of the detected pulse is important. However, as can be seen from the diagram showing the drive structure of the intermediate transfer belt in FIG. When the roller 1 is driven by the motor 7 due to the elasticity of the belt 5 and an error in the drive system, it is inevitable that vertical movement and undulation will occur during belt travel.
マーク7を検出するセンサ8としては図4に示すような一般的なフォトディテクタが用いられるので、前述の上下動やうねりがあるとフォトディテクタで受光する光量が変化してしまうことになる。そのため、センサ8の出力に基づいてモータ7を駆動制御する場合、前記変化を制御要素に入れる必要がある。
As the
フォトディテクタPDは、図4(a)に示すように光源(LED)8a、受光素子(フォトトランジスターPTr)8b、スリットマスク8c及びガラス8dを備え、LED8aの前面に設けられたコリメートレンズ8fにより平行光にされたLED8aからの出射光がスリットマスク8cを通して反射型スケール(マーク)6aに光を照射し、反射型スケール6aからの反射光を受光素子8bで受光して出力を得る。スリットマスク8cとガラス8dはセンサ8の筐体8eの被検出部材側の面に設けられ、スリットマスク8cでスリット状にした光の反射光を、ガラス8dを通して受光素子8bで受光するように構成されている。すなわち、光源8aからのビームを平行光とし、そのビームをスリットマスク8Cのスリットで複数のビームに分割する。ベルト6表面のマーク(反射型スケール6a)で反射した光(複数の分割ビーム)を受光素子8bで受光して、反射光の明暗の変化を電気信号に変換し、センサ信号8S5を出力する。
As shown in FIG. 4A, the photodetector PD includes a light source (LED) 8a, a light receiving element (phototransistor PTr) 8b, a slit mask 8c, and glass 8d, and collimated light by a collimating lens 8f provided on the front surface of the
反射型スケール6aは反射部6a1と遮光部6a2とが反射型スケール6aの進行方向に対して直交する方向に同サイズ(同幅)で平行に交互に設けられたものである。これにより、反射光を反射部6a1と遮光部6a2間の間隔と移動速度に対応したタイミングで検出することができる。受光素子8bで受光した検出光は図5に示すように直流成分(反射率もしくは透過率のムラや、検出距離変動などにより、多少変動する)に正弦波交流信号が重畳したアナログ交番信号8S1として受光素子8bからパスフィルタ8fに出力される。なお、遮光部6a2は穴状もしくは孔状に形成し、光を反射を抑制し、あるいは光を透過させるように構成することもできる。
In the reflective scale 6a, the reflective portions 6a1 and the light shielding portions 6a2 are alternately provided in parallel with the same size (same width) in the direction orthogonal to the traveling direction of the reflective scale 6a. Thereby, the reflected light can be detected at a timing corresponding to the distance between the reflecting portion 6a1 and the light shielding portion 6a2 and the moving speed. The detection light received by the
図6は受光素子S4から出力されるアナログ交番信号8S1の例であり、このアナログ交番信号8S1はパルス信号を得るために前述のようにハイパスフィルタ8fに入力され、ハイパスフィルタ8fで図7に示すような正弦信号8S2に変換される。一般に、パルス信号を得るためには2値化回路8gで図6のような基準電圧8S4を中心にスイングする信号を、図8の回路図に示すように基準電圧8S3より上のレベルか下のレベルかをコンパレータ8g1によって比較してパルス出力を得る。このとき、信号や基準電圧8S4にはノイズが乗っているので、しきい値を上下にわずかにずらして、エッジ部分で信号が不安定にならないようにするヒステリシスあるいはシュミット回路と呼ばれる2値化回路が用いられる。図8はその回路構成を示すもので、信号波形は図9に示すようになる。
FIG. 6 shows an example of the analog alternating signal 8S1 output from the light receiving element S4. This analog alternating signal 8S1 is input to the high-pass filter 8f as described above to obtain a pulse signal, and the high-pass filter 8f is shown in FIG. Such a sine signal 8S2 is converted. In general, in order to obtain a pulse signal, a signal swinging around a reference voltage 8S4 as shown in FIG. 6 in the
このヒステリシスと呼ばれる回路はしきい値を上下にずらしてある。このため、信号振幅が異なる信号が入力される場合には図8中符号Bで示すようにエッジがずれてしまい、正確なパルス計測を行うことができない。 In this circuit called hysteresis, the threshold value is shifted up and down. For this reason, when signals having different signal amplitudes are input, the edges are shifted as indicated by reference numeral B in FIG. 8, and accurate pulse measurement cannot be performed.
電子写真などの機器内では前述の上下動うねりに加えて、トナーの汚れや、マーク上の傷は回避できず、信号振幅およびオフセットレベルが変動する信号が出力されてしまう問題は避けられない。このような波形を2値化するとパルス間隔の精度が不正確になってしまうことは容易に想像される。たとえばマークピッチが1mmである場合、計測誤差が1%あるだけで10μmの誤差になってしまう。1200dpiのカラー画像形成装置の1ドットが21μm程度であることから、このレベルの誤差は小さいとは言えない。 In devices such as electrophotography, in addition to the above-described vertical movement undulations, toner contamination and scratches on the mark cannot be avoided, and a problem that a signal whose signal amplitude and offset level fluctuates is output. It is easily imagined that the accuracy of the pulse interval will become inaccurate if such a waveform is binarized. For example, when the mark pitch is 1 mm, an error of 10 μm is obtained with only 1% measurement error. Since one dot of a 1200 dpi color image forming apparatus is about 21 μm, it cannot be said that this level of error is small.
また、前述のトナーの汚れは、ベルト5の部分的な汚れのことであり、部分的な信号レベルの変動を説明したが、汚れにはベルト表面に一様に付着する汚れや、センサ8の光照射窓に付着する汚れ等も考えられ、これらの汚れの場合、出力は徐々に平均レベルが低下してしまう。出力が低下していくと、信号のSN比が劣化して精度が悪くなったり、パルス出力自体が出力されなくなってしまうので、これを補うために、予め設定しておいた基準レベル以下に出力が低下した場合に、LEDなどの駆動電流を任意の倍率(例えば2倍)に増加させる方法が取られたりする。この場合、出力が基準レベルを下回ってLEDの駆動電流を2倍に増加させて出力を2倍にすると、信号振幅とヒステリシス幅の相対的な大きさの変化が急激に変化するので、パルス間隔の精度が不正確になってしまう。ヒステリシスを使ったパルス化回路では正弦波信号の振幅とヒステリシス幅の相対的な大きさが変動してしまうので正確なエッジ計測が難しいという
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ベルト表面の上下動やうねり、マーク上の傷や汚れによってセンサの出力信号振幅(正弦波信号の振幅)が変化した場合でも正確なエッジ計測を可能とすることにある。
In addition, the toner contamination described above is a partial contamination of the belt 5, and the partial signal level fluctuation has been described. Contamination attached to the light irradiation window is also conceivable. In the case of such contamination, the average level of the output gradually decreases. As the output decreases, the signal-to-noise ratio of the signal deteriorates and the accuracy deteriorates, or the pulse output itself is not output. To compensate for this, output below the preset reference level. In the case where the voltage drops, a method of increasing the driving current of the LED or the like to an arbitrary magnification (for example, 2 times) is taken. In this case, if the output falls below the reference level and the LED drive current is doubled and the output is doubled, the relative change in the signal amplitude and the hysteresis width changes abruptly. Will become inaccurate. In the pulsed circuit using hysteresis, the relative amplitude of the sinusoidal signal and the hysteresis width fluctuate, so that accurate edge measurement is difficult. The purpose is to enable accurate edge measurement even if the output signal amplitude of the sensor (amplitude of the sine wave signal) changes due to vertical movement or undulation of the belt surface, scratches or dirt on the mark. is there.
前記目的を達成するため、第1の手段に係る速度検知装置は、移動体の表面に付されたマークを光源と受光部からなる光電変換器によって読み取る読取手段と、前記移動体が移動している場合に前記読取手段から出力されるアナログ交番信号をハイパスフィルタを介して正弦波信号とし、当該正弦波信号の振幅の中心電位を基準電位として前記正弦波信号との相対的な大小関係を比較して、大小関係に対応した第1の二値化信号を出力する第1の電圧レベル比較器とを備えた第1の二値化回路であって、前記第1の電圧レベル比較器の非反転入力端子と出力端子とを帰還させる帰還回路中に抵抗素子と直列に整流素子を接続した第1の二値化回路と、前記移動体が移動しているときに前記読取手段から出力されるアナログ交番信号から直流成分のみを抽出する前記移動体の移動速度に応じた複数のローパスフィルタと、前記複数のローパスフィルタのうち前記移動速度に応じたローパスフィルタから抽出された直流成分の出力レベルを基準レベルと比較して2つの信号の相対的な大小関係より第2の二値化信号を出力する第2の電圧レベル比較器とを備えた第2の二値化回路であって、前記第2の電圧レベル比較器の非反転入力端子と出力端子とを帰還させる帰還回路中に抵抗素子と直列に整流素子を接続した前記移動速度に応じた複数の第2の二値化回路と、前記第1の二値化回路のヒステリシスは、前記第1の二値化信号の一方のレベルのみによって調整され、前記移動体の速度もしくは位置を検知する際には、ヒステリシスが重畳されていないエッジを基準として用い、前記複数の第2の二値化回路の出力は、何れも前記マークの検出不可部分に応じた信号であることを特徴とする。
この場合、前記マークが前記移動体の移動方向に沿って所定間隔で設けられた反射部を
備えるように構成し、また、前記マークが前記移動体の移動方向に沿って所定間隔で設け
られた非反射部を備えているように構成することができる。その際、前記非反射部を穴状
に形成することも可能である。また、前記移動体として、画像が一時転写される中間転写
体が適用できる。
第2の手段は、第1の手段に係る速度検知装置を備え、前記速度検知装置によって検出
された移動体の速度に基づいて速度制御または位置制御を行う駆動制御装置を特徴とする
。
第3の手段は、前記移動体として中間転写体を適用した第1の手段に係る速度検知装置
と、前記速度検知装置によって検出された中間転写体の速度に基づいて当該中間転写体の
速度制御または位置制御を行う駆動制御装置と、を備え、 前記中間転写体上に形成され
た画像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置を特徴とする。
In order to achieve the object, a speed detection device according to a first means includes a reading means for reading a mark attached to a surface of a moving body by a photoelectric converter including a light source and a light receiving unit, and the moving body moves. an analog alternating signal output from said reading means when there is a sine wave signal through a high-pass filter, comparing the relative magnitude relationship between the sine wave signal the amplitude center potential of the sine wave signal as a reference potential And a first binarization circuit including a first voltage level comparator that outputs a first binarization signal corresponding to a magnitude relationship, wherein the first voltage level comparator A first binarization circuit in which a rectifying element is connected in series with a resistance element in a feedback circuit that feeds back an inverting input terminal and an output terminal, and output from the reading means when the moving body is moving DC conversion from analog alternating signal A plurality of low-pass filter corresponding to the moving speed of the moving body to extract only the output level of the DC component extracted from the low-pass filter in accordance with the moving speed of the plurality of low-pass filters as compared to the reference level A second binarization circuit comprising a second voltage level comparator that outputs a second binarized signal based on the relative magnitude relationship between the two signals, the second voltage level comparator A plurality of second binarization circuits corresponding to the moving speed, wherein a rectifier element is connected in series with a resistance element in a feedback circuit that feeds back a non-inverting input terminal and an output terminal of the first binarization circuit; the hysteresis of the circuit is adjusted only by one of the level of the first binary signal, in detecting the speed or position of the moving body, using the edge hysteresis is not superimposed as a reference, the The output of the second binarizing circuit numbers, characterized in that both a signal corresponding to the undetectable portions of said mark.
In this case, the mark is configured to include a reflective portion provided at a predetermined interval along the moving direction of the moving body, and the mark is provided at a predetermined interval along the moving direction of the moving body. It can comprise so that a non-reflective part may be provided. In that case, it is also possible to form the said non-reflective part in hole shape. Further, an intermediate transfer body on which an image is temporarily transferred can be applied as the moving body.
The second means includes a speed detection device according to the first means, and is characterized by a drive control device that performs speed control or position control based on the speed of the moving body detected by the speed detection device.
The third means includes a speed detection device according to the first means in which an intermediate transfer member is applied as the moving body, and speed control of the intermediate transfer member based on the speed of the intermediate transfer member detected by the speed detection device. Or an image forming apparatus that forms an image by transferring an image formed on the intermediate transfer member to a recording medium.
本発明によれば、マークが検出できる場合と検出できない場合に異なる制御を行うことができる。 According to the present invention, different control can be performed when the mark can be detected and when the mark cannot be detected .
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は本発明の実施形態に係るタンデム式の画像形成装置全体の概略構成を示す図、図2は作像ユニットの構成をそれぞれ示す。
同図において、画像形成装置は画像形成装置本体100と、画像形成装置本体100の下部に配置された給紙装置200と、画像形成装置本体100の上部に配置された画像読み取り装置300と、この画像読み取り装置200のさらに上部に配置された自動原稿給送装置400とから基本的に構成されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an entire tandem image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates a configuration of an image forming unit.
In FIG. 1, the image forming apparatus includes an image forming apparatus
画像形成装置本体100は、作像ユニット110、光書き込みユニット120、転写ユニット130、定着ユニット140、両面搬送ユニット150及び排紙ユニット160を備えている。作像ユニット110は図2に示すようにCMYK各色の作像ステーション111C,111M,111Y,111Kを備え、光書き込みユニット120からCMYKの各色毎に設けられた感光体ドラムに光書き込みを行う。作像ステーション111C,111M,111Y,111Kは、感光体ドラム113と複数の作像要素からなる。作像要素は帯電部114、現像部115、1次転写部116、クリーナ部117、除電部118の公知の電子写真ユニットから構成され、光書き込みによって感光体ドラム113表面に形成された潜像をトナー現像し、1次転写部116で中間転写ベルト112に各色毎に画像を転写して重畳し、転写ユニット(2次転写部)130で搬送路から給紙された記録紙に各色画像が重畳されたトナー画像を転写する。トナー画像が転写された記録紙は定着ユニット140で加熱及び加圧することにより定着され、排紙ユニット160から排紙トレイ161に排紙される。符号131は中間転写ベルト112のクリーナである。なお、図2では、作像要素は煩雑を避けるために黒(K)のみに符号を振り、他の色の感光体ドラム及び作像要素については符号を省略した。
The image forming apparatus
両面画像形成を行う場合には、排紙ユニット160から両面搬送ユニット150に記録紙は搬送され、再度記録紙の裏面に画像が形成された後、定着されて排紙される。
When double-sided image formation is performed, the recording paper is conveyed from the paper discharge unit 160 to the double-
給紙装置200は複数段の給紙段210,220,223を備え、各給紙段210,220,223のいずれかから記録紙をピックアップし、縦搬送路240から前記転写ユニット130の転写位置に用紙を送り込む。
The
画像読み取り装置300はシートスルー方式あるいはフラットベット方式のいずれかでコンタクトガラス301の原稿を読み取る公知のものである。光源及び第1ミラーを搭載した第1キャリッジと、この第1キャリッジの副走査方向への移動速度の半分の速度で副走査方向へ移動し、第2及び第3ミラーを搭載した第2キャリッジと、第1ないし第3ミラーで反射された原稿からの反射光をCCDなどの光電変換素子の結像面に結像する結像レンズと、前記結像面で結像した原稿画像を読み取り、光電変換するCCDとを備えた読み取り光学系を備えている。この読み取り光学系はシートスルー方式の場合には、前記第1及び第2キャリッジが所定位置に停止し、コンタクトガラス201の所定位置で、前記自動原稿給送装置400によって搬送されてくる原稿を読み取り、フラットベット方式の場合には、コンタクトガラス210上に置かれた原稿を前記第1及び第2キャリッジが移動しながら読み取る。
The
自動原稿給送装置400は、原稿載置台410上に置かれた原稿を上から1枚ずつ取り出して、シートスルー読み取り位置に搬送し、あるいは片面を読み取った原稿を原稿反転部420で反転させて再度コンタクトガラス310上に送り出し、原稿の片面あるいは両面を画像読み取り装置300によって読み取らせ、原稿排紙台430上に排紙する。
The
前述の図8に示したようにコンパレータ8g1は一般的に入力信号に重畳されたノイズによるチャタリングを防止するためにヒステリシス機能を持たせている。このヒステリシス機能は、非反転入力端子に入力する信号線に直列に接続された抵抗素子と、非反転入力端子と出力端子とを帰還させる帰還回路中に直列に接続された抵抗素子8g3によって、出力信号の電圧レベルと入力信号の電圧レベルの差を分圧することでヒステリシス機能を持たせている。正弦波信号を2値化信号に変換する際に、振幅の大きさが変動する正弦波信号8S2を、前記正弦波信号8S2の振幅の中心電位を基準電位8S4として前記正弦波信号8S2との相対的な大小関係を比較する場合、正弦波信号8S2の振幅とヒステリシス幅の相対的な大きさが変動してしまうので正確なエッジ計測が難しい。これはベルト6の速度が変化していないのに、2つの信号が交差するタイミングがずれるので、正確な速度を計測できないからである。 As shown in FIG. 8, the comparator 8g1 generally has a hysteresis function to prevent chattering due to noise superimposed on the input signal. This hysteresis function is output by a resistor element connected in series to a signal line that is input to the non-inverting input terminal and a resistor element 8g3 connected in series in a feedback circuit that feeds back the non-inverting input terminal and the output terminal. A hysteresis function is provided by dividing the difference between the voltage level of the signal and the voltage level of the input signal. When the sine wave signal is converted into a binarized signal, the sine wave signal 8S2 whose amplitude varies is relative to the sine wave signal 8S2 with the center potential of the amplitude of the sine wave signal 8S2 as a reference potential 8S4. When comparing the relative magnitudes, the amplitude of the sine wave signal 8S2 and the relative magnitude of the hysteresis width vary, so accurate edge measurement is difficult. This is because although the speed of the belt 6 does not change, the timing at which the two signals intersect is shifted, so that an accurate speed cannot be measured.
そこで、本発明では、図10の回路図に示すように非反転入力端子と出力端子とを帰還させる帰還回路中に抵抗素子8g3とともに直列に整流素子8g4を接続した。これにより期間回路中の電流の流れを整流してコンパレータ出力(前記2値化信号)の一方のレベルとのみ分圧によりヒステリシスを得るようにした。このように構成すると、図11のような動作タイミングとなり、図11中符号Cで示すように図9中符号Bでずれていたエッジが重なり、正確なパルス計測が可能となる。 Therefore, in the present invention, as shown in the circuit diagram of FIG. 10, the rectifying element 8g4 is connected in series with the resistance element 8g3 in the feedback circuit that feeds back the non-inverting input terminal and the output terminal. Thus, the current flow in the period circuit is rectified, and hysteresis is obtained by voltage division only with one level of the comparator output (the binary signal). When configured in this manner, the operation timing as shown in FIG. 11 is obtained, and the edges shifted by the symbol B in FIG. 9 overlap as shown by the symbol C in FIG.
<第2の実施形態>
図12は、図3のセンサ8の制御系(マーク検出回路)の構成を示すブロック図である。同図において、センサ8の受光素子(この例ではNPN型のフォトトランジスタ)8bのコレクタ端子が所定の電源に接続され、エミッタ端子が抵抗(RL)301を介して接地されている。また、受光素子8bのコレクタ端子と抵抗301との接続点とマーク信号の出力端子との間にアンプ302および2値化回路303が直列に接続され、温度補償回路を構成するサーミスタ304がアンプ302と並列に接続されている。さらに、受光素子8bのコレクタ端子と抵抗301との接続点とエラー信号1の出力端子との間に、LPF(ローパスフィルタ)305および2値化回路306が、上記接続点とエラー信号2の出力端子との間に、他のエラー検出回路を構成するLPF307および2値化回路308がそれぞれ直列に接続されている。
<Second Embodiment>
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a control system (mark detection circuit) of the
一方、センサ8を構成する発光素子(この例ではLED)8aのアノード端子が所定の電源に接続され、カソード端子がNPN型のトランジスタ309のコレクタ端子に接続されている。また、トランジスタ309のエミッタ端子が抵抗310を介して接地され、ベース端子が駆動回路311の出力側に接続されている。さらに、駆動回路311の入力側と、受光素子8bのコレクタ端子と抵抗301との接続点との間にLPF312が接続されている。
On the other hand, an anode terminal of a light emitting element (LED in this example) 8a constituting the
このセンサ8では、受光素子8bから出力されるアナログ交番信号(実際には受光素子8bのエミッタ端子から流出された電流が抵抗301によって電圧に変換され、アナログ交番信号となる)は、アンプ302によって増幅された後、2値化回路303へ出力される。このとき、アンプ302(受光素子8b)の出力をサーミスタ304によって安定化させている。つまり、アンプ302から2値化回路303への出力が周囲温度の影響によって変化しないように、サーミスタ304がアンプ302のゲイン調整(温度補正)を行っている。なお、サーミスタ304は、温度上昇と共に抵抗値が増大する(電流値が減少する)PTCタイプの温度センサである。
In this
2値化回路303は、アンプ302からのアナログ交番信号を2値化信号(デジタル信号)に変換し、マーク信号として図3の駆動制御装置100へ出力する。受光素子8bから出力されるアナログ交番信号は、各LPF305,307,312へもそれぞれ入力される。LPF305は、低速コピー(通常コピー)時に、受光素子115から出力されるアナログ交番信号(1K〜2KHz)を平均化(平滑化)して2値化回路306へ出力する。つまり、受光素子115からのアナログ交番信号のうち、所定のカットオフ周波数(低速コピーに対応するもの)以下の周波数帯の信号のみを通過させ、それをフィルタ通過信号1として2値化回路306へ出力する。
The
2値化回路306は、コンパレータ(比較手段)を有しており、スケール250の反射部(マーク)251の間隔が予め決められた範囲外となる不連続部分(マークの切れ目)や汚れや傷等の欠陥部分に相当するマーク検出不可部分がマーク検出領域に存在するか否かをLPF305からのフィルタ通過信号1の出力変化から判定する。つまり、コンパレータにより、LPF305からのフィルタ通過信号1の電圧レベルを所定のしきい値レベル(基準値)と比較することにより、マーク検出不可部分がマーク検出領域に存在する(フィルタ通過信号1の電圧レベルが所定のしきい値レベルより低くなった)か否かを判定する。そして、マーク検出不可部分がマーク検出領域に存在する場合に、対応する2値信号(ローレベル信号)を生成し、それをエラー信号1として出力する。
The
LPF307は、高速コピー時に、受光素子115から出力されるアナログ交番信号を平均化して2値化回路308へ出力する。つまり、受光素子115からのアナログ交番信号のうち、所定のカットオフ周波数(高速コピーに対応するもの)以下の周波数帯の信号のみを通過させ、それをフィルタ通過信号2として2値化回路308へ出力する。なお、LPF305,307のカットオフ周波数は異なるものである。
The
2値化回路308は、コンパレータを有しており、マーク検出不可部分がマーク検出領域に存在するか否かをLPF307からのフィルタ通過信号2の出力変化から判定する。つまり、コンパレータにより、LPF307からのフィルタ通過信号2の電圧レベルを所定のしきい値レベルと比較することにより、マーク検出不可部分がマーク検出領域に存在する(フィルタ通過信号2の電圧レベルが所定のしきい値レベルより低くなった)か否かを判定する。そして、マーク検出不可部分がマーク検出領域に存在する場合に、対応する2値信号を生成し、それをエラー信号2として出力する。
The
LPF312は、LPF305と同様に、受光素子115から出力されるアナログ交番信号を平均化し、それをフィルタ通過信号3として駆動回路311へ出力する。駆動回路311は、トランジスタ309とにより、光量調整手段としての機能を果たすものであり、LPF312の出力に基づいてトランジスタ309のベース端子への電流量を変化させることにより、発光素子111の光量調整を行う。
図13は、図12の駆動回路311の具体的構成例を示す回路図である。なお、図12では図示を省略したが、トランジスタ309と抵抗310との接続点が、それらと共に定電流回路を構成するオペアンプ407の入力端子(−)に接続されている。
この駆動回路311において、コンパレータ401は、LPF312の出力値(電圧レベル)Vsを予め設定された所定の基準値(しきい値レベル)Vref1と比較し、その比較結果に応じてトランジスタ402をオン又はオフにする。すなわち、LPF312の出力値Vsと基準値Vref1との関係が
Vs>Vref1
であれば、トランジスタ402への出力をハイレベル“H”にすることにより、トランジスタ402をオンにする。また、LPF312の出力値Vsと基準値Vref1との関係が
Vs≦Vref1
であれば、トランジスタ402への出力をローレベル“L”にすることにより、トランジスタ402をオフにする。
コンパレータ403は、LPF312の出力値Vsを予め設定された所定の基準値Vref2と比較し、その比較結果に応じてトランジスタ404をオン又はオフにする。すなわち、LPF312の出力値Vsと基準値Vref2との関係が
Vs>Vref2
であれば、トランジスタ404への出力をハイレベル“H”にすることにより、トランジスタ404をオンにする。また、LPF312の出力値Vsと基準値Vref2との関係が
Vs≦Vref2
であれば、トランジスタ404への出力をローレベル“L”にすることにより、トランジスタ404をオフにする。
Similar to the
FIG. 13 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the
In this
Then, the
Then, the
The
Then, the
Then, the
コンパレータ401,403の出力(出力信号)の組み合わせ、つまりトランジスタ402,404のオン/オフの組み合わせにより、ボルテージホロワ405およびLPF406を介して定電流回路を構成するトランジスタ309のベース端子へ入力される電流(ベース電流)は3段階に変化する。
A combination of outputs (output signals) of the
ここで、基準値Vref1,Vref2の関係を
Vref1<Vref2
抵抗R1,R2の関係を
R1>R2
と仮定した場合、ベース電流は以下の(1)〜(3)に示すようになる。
Here, the relationship between the reference values Vref1 and Vref2 is expressed as Vref1 <Vref2
The relationship between resistors R1 and R2 is R1> R2
Assuming that, the base current is as shown in the following (1) to (3).
(1)LPF312の出力値Vsと基準値Vref1,Vref2との関係が
Vs≦Vref1<Vref2
の場合には、コンパレータ401,403の出力はいずれもローレベル“L”なので、トランジスタ402,404はいずれもオフ状態となり、この時のベース電流(B1とする)が最大値となる。
(2)LPF312の出力値Vsと基準値Vref1,Vref2との関係が
Vref1<Vs≦Vref2
の場合には、コンパレータ401の出力はハイレベル“H”、コンパレータ403の出力はローレベル“L”なので、トランジスタ402はオン、トランジスタ404はオフとなり、この時のベース電流(B2とする)は中間値となる。
(1) The relationship between the output value Vs of the
In this case, since the outputs of the
(2) The relationship between the output value Vs of the
In this case, since the output of the
(3)LPF312の出力値Vsと基準値Vref1,Vref2との関係が
Vref1<Vref2<Vs
の場合には、コンパレータ401,403の出力はいずれも“H”なので、トランジスタ402,404はいずれもオン状態となり、この時のベース電流(B3とする)は最小値となる。
すなわち、(1)の場合のベース電流B1と(2)の場合のベース電流B2と(3)の場合のベース電流B3との関係は、
B1>B2>B3
となる。よって、ベース電流の大きさに比例する発光素子111の駆動電流の大きさを3段階に切り替えることができるため、発光素子111の光量も3段階に切り替えることができることになる。なお、LPF406は、LPF312と同等の特性を持っている。このLPF406は、省略することもできる。また、ここでは、駆動回路311内の分圧抵抗を3段階に切り替えるために、コンパレータ,トランジスタ,抵抗の組み合わせ回路を並列に2つ設けたが、3つ以上設けることもできる。そうすれば、発光素子111の光量を4段階以上に切り替えることが可能になる。
一方、図3に示した駆動制御装置100は、低速コピー時には、センサ8の2値化回路306の出力を選択し、その出力に基づいて、マーク検出領域にマーク検出不可部分が存在していないことを認識した場合には、2値化回路303が出力する2値化信号に基づく制御信号を用いて中間転写ベルト25の速度制御又は位置制御を行い、マーク検出領域にマーク検出不可部分が存在していることを認識した場合には、マーク検出領域にマーク検出不可部分が存在していない場合とは異なる速度制御又は位置制御を行う。 また、高速コピー時には、センサ8の2値化回路308の出力を選択し、その出力に基づいて、マーク検出領域にマーク検出不可部分が存在していないことを認識した場合には、2値化回路303が出力する2値化信号に基づく制御信号を用いて中間転写ベルト25の速度制御又は位置制御を行い、マーク検出領域にマーク検出不可部分が存在していることを認識した場合には、マーク検出領域にマーク検出不可部分が存在していない場合とは異なる速度制御又は位置制御を行う。
なお、この実施形態では、駆動回路311の入力側と、受光素子115のコレクタ端子と抵抗301との接続点との間に、LPF312を接続しているが、低速コピーに対応するLPF305および高速コピーに対応するLPF307と同等の2つのLPFを並列に接続することもできる。また、この実施形態のカラー複写機が、コピー速度を3段階以上に切り替え可能な場合には、LPFと2値化回路の直列回路であるエラー検出回路を3つ以上設けるとよい。但し、各LPFのカットオフ周波数を各コピー速度毎に異ならせる必要がある。また、駆動回路311の入力側と、受光素子115のコレクタ端子と抵抗301との接続点との間に、各エラー検出回路のLPFと同等のLPFを接続するとよい。
この2値化回路も前述の図8に示した2値化回路8gの回路構成を採用すると、図9のようにエッジがずれてしまうので、図10に示した2値化回路8gを使用する。これにより、前述の理由によりエッジのずれは解消され、適切なマーク信号を得ることができる。
(3) The relationship between the output value Vs of the
In this case, since the outputs of the
That is, the relationship between the base current B1 in the case of (1), the base current B2 in the case of (2), and the base current B3 in the case of (3) is
B1>B2> B3
It becomes. Therefore, since the magnitude of the drive current of the
On the other hand, the
In this embodiment, the
If this binarization circuit also adopts the circuit configuration of the
その他、特に説明しない各部は前述の第1の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。 Other parts that are not particularly described are configured in the same manner as the first embodiment and function in the same manner.
以上のように前述の実施形態によれば、波形整形回路(2値化回路)においては、片側の入力端子には基準電圧を、もう一方の入力端子には振幅の大きさが変動する正弦波信号を入力した場合でも、非反転入力端子に入力する信号線には直列に抵抗素子を接続して、非反転入力端子と出力端子とを帰還させる帰還回路中には直列に抵抗素子と整流素子を接続しているので、ノイズによるチャタリングを防止するためのヒステリシス機能を持たせるだけでなく、帰還回路を流れる電流を整流することによってコンパレータ出力(2値化信号)の一方のレベルとのみ分圧によりヒステリシスを得ることができる。 As described above, according to the above-described embodiment, in the waveform shaping circuit (binarization circuit), the reference voltage is applied to the input terminal on one side, and the sine wave whose amplitude varies in the other input terminal. Even when a signal is input, a resistance element is connected in series to the signal line that is input to the non-inverting input terminal, and the resistance element and the rectifying element are connected in series in the feedback circuit that feeds back the non-inverting input terminal and the output terminal. In addition to providing a hysteresis function to prevent chattering due to noise, voltage is divided only with one level of the comparator output (binarized signal) by rectifying the current flowing through the feedback circuit. Thus, hysteresis can be obtained.
また、マークの有無により出力されるアナログ交番信号の正弦波信号成分は、検出距離変動や、汚れによる反射率の変動によって振幅の大きさが変動するが、2値化回路として、非反転入力端子と出力端子とを帰還させる帰還回路中に直列に抵抗素子と整流素子を接続した回路を使用するので、走行体の速度もしくは位置を検知する際には、ヒステリシスが重畳されていないエッジを基準として用いることができる。これにより、計測精度の向上を図ることができる。 Further, the amplitude of the sine wave signal component of the analog alternating signal output depending on the presence or absence of the mark varies in amplitude due to variation in detection distance or reflectance due to dirt. However, as a binarization circuit, a non-inverting input terminal Since a circuit in which a resistance element and a rectifying element are connected in series is used in the feedback circuit that feeds back the output terminal and the output terminal, when detecting the speed or position of the traveling body, an edge on which hysteresis is not superimposed is used as a reference. Can be used. Thereby, the measurement accuracy can be improved.
アナログ交番信号からローパスフィルタにより抽出した直流成分のレベルが、基準電圧よりも大きく、もしくは小さくなることによりLED駆動電流値がステップ状(段階的)に変化し、アナログ交番信号の正弦波信号成分の振幅の大きさが変動しても、2値化回路として、非反転入力端子と出力端子とを帰還させる帰還回路中には直列に抵抗素子と整流素子を接続しているので、走行体の速度もしくは位置を検知する際には、ヒステリシスが重畳されていないエッジを基準として用いることができる。これにより、計測精度の向上を図ることができる。 When the level of the DC component extracted from the analog alternating signal by the low-pass filter is larger or smaller than the reference voltage, the LED drive current value changes stepwise (stepwise), and the sine wave signal component of the analog alternating signal Since the resistance element and the rectifier element are connected in series in the feedback circuit that feeds back the non-inverting input terminal and the output terminal as a binarization circuit even if the amplitude varies, the speed of the traveling body Alternatively, when detecting the position, an edge on which hysteresis is not superimposed can be used as a reference. Thereby, the measurement accuracy can be improved.
駆動制御装置中のマーク検出手段として、前記2値化回路を備えた走行体速度センサを備えているので、走行体速度センサの正弦波信号成分の振幅が変動した場合の駆動制御精度の向上を図ることができる。 As the mark detection means in the drive control device, the traveling body speed sensor having the binarization circuit is provided, so that the drive control accuracy can be improved when the amplitude of the sine wave signal component of the traveling body speed sensor fluctuates. Can be planned.
画像形成装置中の駆動制御装置として、前記2値化回路を備えた走行体速度センサを備え駆動制御装置を備えているので、走行体速度センサの正弦波信号成分の振幅が変動した場合の画像の位置誤差をより小さく抑制することができる。 As the drive control device in the image forming apparatus, the travel body speed sensor including the binarization circuit is provided and the drive control device is provided. Therefore, an image when the amplitude of the sine wave signal component of the travel body speed sensor varies. The position error can be further reduced.
1,2,3,4 ローラ
5 ベルト
6 マーク
6a 反射型スケール
6a1 反射部
6a2 遮光部
7 モータ
8 センサ
8a 光源(LED)
8b 受光素子(センサ部)
8c スリットマスク
8d ガラス
8f ハイパスフィルタ
8g 2値化回路
8g1 コンパレータ
8g4 整流素子(ダイオード)
8S1 アナログ交番信号
8S2 正弦波信号
8S4 基準電圧
8S5 センサ信号
1, 2, 3, 4 Roller 5 Belt 6 Mark 6a Reflective scale 6a1 Reflector 6a2 Light-shielding part 7
8b Light receiving element (sensor part)
8c Slit mask 8d Glass 8f High-
8S1 Analog alternating signal 8S2 Sine wave signal 8S4 Reference voltage 8S5 Sensor signal
Claims (7)
前記移動体が移動している場合に前記読取手段から出力されるアナログ交番信号をハイパスフィルタを介して正弦波信号とし、当該正弦波信号の振幅の中心電位を基準電位として前記正弦波信号との相対的な大小関係を比較して、大小関係に対応した第1の二値化信号を出力する第1の電圧レベル比較器とを備えた第1の二値化回路であって、前記第1の電圧レベル比較器の非反転入力端子と出力端子とを帰還させる帰還回路中に抵抗素子と直列に整流素子を接続した第1の二値化回路と、
前記移動体が移動しているときに前記読取手段から出力されるアナログ交番信号から直流成分のみを抽出する前記移動体の移動速度に応じた複数のローパスフィルタと、
前記複数のローパスフィルタのうち前記移動速度に応じたローパスフィルタから抽出された直流成分の出力レベルを基準レベルと比較して2つの信号の相対的な大小関係より第2の二値化信号を出力する第2の電圧レベル比較器とを備えた第2の二値化回路であって、前記第2の電圧レベル比較器の非反転入力端子と出力端子とを帰還させる帰還回路中に抵抗素子と直列に整流素子を接続した前記移動速度に応じた複数の第2の二値化回路と、
前記第1の二値化回路のヒステリシスは、前記第1の二値化信号の一方のレベルのみによって調整され、前記移動体の速度もしくは位置を検知する際には、ヒステリシスが重畳されていないエッジを基準として用い、
前記複数の第2の二値化回路の出力は、何れも前記マークの検出不可部分に応じた信号であることを特徴とする速度検知装置。 Reading means for reading a mark attached to the surface of the moving body by a photoelectric converter comprising a light source and a light receiving unit;
When the moving body is moving, an analog alternating signal output from the reading means is converted into a sine wave signal through a high-pass filter, and the center potential of the amplitude of the sine wave signal is set as a reference potential to the sine wave signal. A first binarization circuit comprising a first voltage level comparator that compares a relative magnitude relationship and outputs a first binarized signal corresponding to the magnitude relationship, A first binarization circuit in which a rectifying element is connected in series with a resistance element in a feedback circuit that feeds back a non-inverting input terminal and an output terminal of the voltage level comparator;
A plurality of low-pass filters corresponding to the moving speed of the moving body for extracting only a direct current component from an analog alternating signal output from the reading means when the moving body is moving;
The output level of the DC component extracted from the low-pass filter corresponding to the moving speed among the plurality of low-pass filters is compared with a reference level, and a second binarized signal is output from the relative magnitude relationship between the two signals. A second binarization circuit including a second voltage level comparator, wherein a resistance element is provided in a feedback circuit that feeds back a non-inverting input terminal and an output terminal of the second voltage level comparator. A plurality of second binarization circuits corresponding to the moving speed, in which rectifying elements are connected in series;
The hysteresis of the first binarization circuit is adjusted by only one level of the first binarization signal, and when detecting the speed or position of the moving body, an edge on which no hysteresis is superimposed As a reference,
Said plurality of outputs of the second binarizing circuit, the speed detection device, characterized in that both a signal corresponding to the undetectable portions of said mark.
前記中間転写体上に形成された画像を記録媒体に転写して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 A speed detection device according to claim 5, and a drive control device that performs speed control or position control of the intermediate transfer body based on the speed of the intermediate transfer body detected by the speed detection device,
An image forming apparatus, wherein an image formed on the intermediate transfer member is transferred to a recording medium to form an image.
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