JP4841209B2

JP4841209B2 - 回転検出装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4841209B2
Application number: JP2005266078A
Authority: JP
Inventors: 孝尚小池
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-09-13
Also published as: JP2007079059A

Description

本発明は、回転体の回転角を検出する回転検出装置、並びにこの回転検出装置を備えたプロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、電子写真方式の画像形成装置の感光体ドラムについて回転速度を検出する回転検出装置について、感光体ドラム上の円板に複数のスリットを設け、回転速度ムラを検出する技術について開示している。
すなわち、この技術では、スリット間の時間を測定することにより、機構系の要因による一回転周期の回転ムラを測定する。そして、一回転周期の回転ムラを測定した後、速度指示値を補正して、結果的にドラムの回転角速度を一定に制御する。
特開２００３−６６６６０公報

しかしながら、特許文献１の技術では、リアルタイムでフィードバック制御をしているわけではないので、回転角速度の変動及び速度指示値の補正量はそれぞれ基準位置からの角度（または時間）によって変化する値となる。このため、円板のスリットの基準位置（ホームポジション）を決める必要がある。
そのため、特許文献１の技術では、速度検知用のセンサとホームポジション検知用の２つのセンサを必要とするので、製造コストが高くなってしまう等の不具合がある。
そこで、本発明の目的は、１つのセンサで速度検知とホームポジション検知との両方を行えるようにして、製造コストの低減等を図ることである。

請求項１に記載の発明は、回転体に複数個設けられた識別標識と、前記回転体の回転により移動する前記識別標識を検出して検出信号を出力するセンサと、前記検出信号を成形した抽出信号を生成して出力する抽出信号生成手段と、前記検出信号から基準位置検出信号を生成して出力する基準位置検出信号生成手段と、を備える回転検出装置であって、前記複数個の識別標識のうち一つの識別標識は他の識別標識に比べ幅広であり、前記検出信号のうち、前記幅広の識別標識を検出して出力された第１の検出信号のパルス幅は他の第２の検出信号に比べて幅広であり、前記基準位置検出信号生成手段は、前記第１の検出信号を検出すると前記基準位置検出信号を生成し、前記抽出信号生成手段は、前記基準位置検出信号生成手段が現在検出している信号が前記第１の検出信号か否かの検出にかかる時間分前記検出信号を遅延させ、前記第１の検出信号のパルス幅を前記第２の検出信号のパルス幅に成形して、前記第２の検出信号とともに前記抽出信号として出力する回転検出装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、回転体に複数個設けられた識別標識と、前記回転体の回転により移動する前記識別標識を検出して検出信号を出力するセンサと、前記検出信号を成形した抽出信号を生成して出力する抽出信号生成手段と、前記検出信号から基準位置検出信号を生成して出力する基準位置検出信号生成手段と、前記検出信号をカウントするカウント手段と、を備える回転検出装置であって、前記複数個の識別標識のうち一つの識別標識は他の識別標識に比べ幅広であり、前記検出信号のうち、前記幅広の識別標識を検出して出力された第１の検出信号のパルス幅は他の第２の検出信号に比べ幅広であり、前記基準位置検出信号生成手段は、前記第１の検出信号を検出すると、前記カウント手段のカウントに基づいて次の第１の検出信号となると判断される検出信号に合わせて前記基準位置検出信号を生成し、前記抽出信号生成手段は、前記第１の検出信号のパルス幅を前記第２の検出信号のパルス幅に成形して、前記第２の検出信号とともに前記抽出信号として出力する回転検出装置を特徴とする。
請求項３に記載の発明は、感光体ドラムを備え、電子写真方式の画像形成装置に搭載されるプロセスカートリッジにおいて、前記感光体ドラムの回転を検出する請求項１又は２に記載の回転検出装置を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項４に記載の発明は、感光体ドラムを備え、電子写真方式で画像を形成する画像形成装置において、前記感光体ドラムの回転を検出する請求項１又は２に記載の回転検出装置を備えていることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載の発明によれば、一つのセンサで回転体の回転角と基準位置の双方を検出できるので、製造コストを低減できる。
請求項２に記載の発明によれば、基準位置であるか否かの判断による遅れをなくすことが可能になり、正確な制御が可能になる。
請求項３、４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。この画像形成装置１０１は、デジタル複写機の例であり、原稿の画像を読み取るスキャナ１０２と、この読み取った画像データに基づいて電子写真方式でカラー画像を形成するタンデム型のプリンタエンジン１０３と、画像形成装置１０１の各部を集中的に制御するメインコントローラ１０４とを備えている。
図２は、プリンタエンジン１０３が備えるプロセスカートリッジ１１１の説明図である。プロセスカートリッジ１１１は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のトナー画像を形成する４つの画像形成部１１２が並べられている。各画像形成部１１２には、像担持体である円筒状の感光体ドラム１１３と、感光体ドラム１１３の周囲に配置された周知の電子写真プロセスを実現する機器が設けられている。
このプロセスカートリッジ１１１には、回転検出装置１が設けられている。すなわち、まず、各感光体ドラム１１３の側面の円形面には、識別標識（マーク）２が円周方向に複数個並べて設けられている。この例では、４つの識別標識２が９０°ごとに設けられている。センサ３は、回転する感光体ドラム１１３の識別標識２を検出し、この検出信号は回転速度検出コントローラ３に入力される。回転速度検出コントローラ４は、１つの識別標識２を検出してから次の識別標識２を検出するまでの時間により感光体ドラム１１３の回転の各速度を求めることができる。
図３は、従来の識別標識（スリット）２と（ａ）、本実施形態の識別標識（マーク）２と（ｂ）を示している。図３に明らかなように、従来の識別標識２はすべて同一の幅であり各々を識別できないが、本実施形態の識別標識２は１つだけ（２ａ）他のものと幅が異なり（以下、符号２ａを基準識別標識という）、１つの識別標識２（２ａ）だけはセンサ３の検出により他の識別標識２と識別しうる。

図４は、このときの検出信号波形のタイミングチャートである。（ａ）は識別標識２の検出信号であり、識別標識２の検出をＬレベルで示している。基準識別標識２ａについては基準識別標識２ａが幅広なため検出信号も幅広になっていて、基準識別標識２ａは他の識別標識２とは検出信号が異なる。基準位置検出信号（ｂ）は、原検出信号（ａ）の幅の広い部分を抽出して、ホームポジションとなる基準識別標識２ａの位置をＬレベルで示している。また、原検出信号（ａ）、基準位置検出信号（ｂ）からパルス幅が均等な抽出信号（ｃ）を生成する。なお、検出に時間がかかるので、これに合わせるためには、原検出信号全体を識別標識２の検出に要する時間分だけ遅延して抽出信号としている。このようにセンサ３が１つで２つの信号を抽出することができる。
図５は、原検出信号から基準位置検出信号、抽出信号を生成する回路の構成例である。原検出信号をフィルタ回路１１にかけて、ホームポジション検知回路１２では原検出信号の幅広のＬレベル信号を検出し、その位置に所定幅のＬレベル信号を入れた基準位置検出信号を生成する。エッジ検出回路１３は、原検出信号の立下りエッジを検出して、基準位置検出信号をディレイ回路１４で所定時間遅らせ、ゲート回路１５では基準位置検出信号により幅広の信号を他のＬレベル波形と同一幅に成形して、抽出信号とする。
また、この場合に、識別標識２を検出しながら、ホームポジションを検出すると、現在検出している識別標識２が基準位置か否かを判定するまでに時間遅れが生じる。識別標識２の終わり部分で識別標識２の位置を検知しようとすると、検出信号の電圧レベルのエッジの立ち上がりが緩やかになり、検出精度が不正確になる。

そこで、図６のホームポジション検知回路１２は、基準位置検知回路２１が原検出信号の幅からホームポジションとなる基準位置を判断すると、カウンタ２２（カウント手段）を３にセットし、識別標識２検出の立ち上がりエッジでカウントダウンをする。カウンタ２２が０になったときの原検出信号のＬレベルのパルスをホームポジションとなる基準位置としてゲート回路２３（信号生成手段）で基準位置検知信号を生成するものである。
これによれば、基準位置を検出した後の次回の基準位置検出に合わせて基準位置検知信号を生成するので、基準位置か否かの検出にともなう時間遅延が発生しない。図７は、この場合のタイミングチャートである。
このように、感光体ドラム１１３の一回転前の基準位置信号から、次の基準位置を予想して処理を開始し、基準位置とみなした検出パルスに従って処理を開始した後に（ノイズ等によって誤判断された場合）、その信号が基準位置信号ではないと判断される場合もある。
そこで、図８に示すように、図６の回路にエラー検知回路２４を追加し、このようなエラーを検出したときは、検出エラー信号を出力するようにしてもよい。この場合のタイミングチャートを図９に示す。この検出エラー信号が発生した場合、その感光体ドラム１１３の１周分の周回のタイミング検出データを破棄し（破棄手段）、感光体ドラム１１３回転駆動するモータの回転制御は、一回転前の基準位置を基準として行なうようにすればよい。

エラー検知回路２４の具体的な構成例について説明する。これは、センサ３出力のエッジから一定時間経過後で、基準位置か否かを判定する方式である。
図１２に示すように、センサ３の原検出信号をカウンタ３１のイネーブル信号に入力する（P500は、分周するための同期信号）。この原検出信号（fsp_in）をエッジから一定時間経過後の信号（hpdet_pos）のタイミングで、サンプリングし、そのときのレベルで基準位置か否かを判定する。この原検出信号の入力が終わった時点でその値をラッチしてコンパレータ３２で指定された値と比較する。その結果、一定以上の幅があった場合は、ホームポジション信号として判定する。シーケンサ３３でさらに３回hpdet_posを検出後、次のエッジ（u_edge）を基準位置として利用する（アンド回路３４による）。また、その信号の幅が基準位置信号の仕様を満たしていない場合は、誤検知と判断してエラー信号を出力する（図１２〜図１４を参照）。なお、d_startは、検知開始指令信号である。また、図１４において、
hp_chk_1 ＝ (hpdet_pos = 1) ＆ (fsp_in = 1) ＆ p500
hp_chk_0 ＝ (hpdet_pos = 1) ＆ (fsp_in = 0) ＆ p500
である。
また、識別標識２及び基準識別標識２ａを同じ幅とし、図１０（ａ）に示すように、一般の識別標識２と基準識別標識２ａの長さを変える（後者を短くする）ようにしてもよい。この場合は、センサ３を３ａと３ｂの２つ設け、センサ３ａはどちらも検出できるが、センサ３ｂは後者のみ検出できるようにしてもよい（図１０（ｂ）（ｃ））。
そして、両センサ３ａ、３ｂで検出できる識別標識２を基準位置とすれば、最初のエッジを両センサ３ａ、３ｂの検出結果から補正して正確に求めることが可能になる。これにより、感光体ドラム１１３の偏心の影響の補正を行いながら同時に基準位置の検出も可能になる。この場合のタイミングチャートを図１１に示す。

本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成のブロック図である。回転検出装置の概略構成のブロック図である。識別標識の説明図である。各信号のタイミングチャートである。図４の抽出信号等を生成する回路のブロック図である。ホームポジション検知回路のブロック図である。図６の回路のタイミングチャートである。エラー検知回路を備えたホームポジション検知回路のブロック図である。図８の回路のタイミングチャートである。センサを２つ備えた回転検出装置の識別標識やセンサの説明図である。図１０の例のタイミングチャートである。エラー検知回路のブロック図である。図１２のタイミングチャートである。図１２の回路の説明図である。

符号の説明

１回転検出回路
２識別標識
２ａ基準識別標識
３センサ
１０１画像形成装置
１１１プロセスカートリッジ

Claims

回転体に複数個設けられた識別標識と、
前記回転体の回転により移動する前記識別標識を検出して検出信号を出力するセンサと、
前記検出信号を成形した抽出信号を生成して出力する抽出信号生成手段と、
前記検出信号から基準位置検出信号を生成して出力する基準位置検出信号生成手段と、
を備える回転検出装置であって、
前記複数個の識別標識のうち一つの識別標識は他の識別標識に比べ幅広であり、
前記検出信号のうち、前記幅広の識別標識を検出して出力された第１の検出信号のパルス幅は他の第２の検出信号に比べて幅広であり、
前記基準位置検出信号生成手段は、前記第１の検出信号を検出すると前記基準位置検出信号を生成し、
前記抽出信号生成手段は、前記基準位置検出信号生成手段が現在検出している信号が前記第１の検出信号か否かの検出にかかる時間分前記検出信号を遅延させ、前記第１の検出信号のパルス幅を前記第２の検出信号のパルス幅に成形して、前記第２の検出信号とともに前記抽出信号として出力することを特徴とする回転検出装置。
回転体に複数個設けられた識別標識と、
前記回転体の回転により移動する前記識別標識を検出して検出信号を出力するセンサと、
前記検出信号を成形した抽出信号を生成して出力する抽出信号生成手段と、
前記検出信号から基準位置検出信号を生成して出力する基準位置検出信号生成手段と、
前記検出信号をカウントするカウント手段と、
を備える回転検出装置であって、
前記複数個の識別標識のうち一つの識別標識は他の識別標識に比べ幅広であり、
前記検出信号のうち、前記幅広の識別標識を検出して出力された第１の検出信号のパルス幅は他の第２の検出信号に比べ幅広であり、
前記基準位置検出信号生成手段は、前記第１の検出信号を検出すると、前記カウント手段のカウントに基づいて次の第１の検出信号となると判断される検出信号に合わせて前記基準位置検出信号を生成し、
前記抽出信号生成手段は、前記第１の検出信号のパルス幅を前記第２の検出信号のパルス幅に成形して、前記第２の検出信号とともに前記抽出信号として出力することを特徴とする回転検出装置。
感光体ドラムを備え、電子写真方式の画像形成装置に搭載されるプロセスカートリッジにおいて、
前記感光体ドラムの回転を検出する請求項１又は２に記載の回転検出装置を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
感光体ドラムを備え、電子写真方式で画像を形成する画像形成装置において、
前記感光体ドラムの回転を検出する請求項１又は２に記載の回転検出装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。