JP5031316B2 - Speed control device and image forming apparatus - Google Patents

Speed control device and image forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5031316B2
JP5031316B2 JP2006280597A JP2006280597A JP5031316B2 JP 5031316 B2 JP5031316 B2 JP 5031316B2 JP 2006280597 A JP2006280597 A JP 2006280597A JP 2006280597 A JP2006280597 A JP 2006280597A JP 5031316 B2 JP5031316 B2 JP 5031316B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
correction
control
fluctuation component
speed fluctuation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006280597A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008099490A (en
Inventor
和久 小泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2006280597A priority Critical patent/JP5031316B2/en
Publication of JP2008099490A publication Critical patent/JP2008099490A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5031316B2 publication Critical patent/JP5031316B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、感光ドラム等の回転体の速度変動を補正する制御技術に関する。   The present invention relates to a control technique for correcting a speed fluctuation of a rotating body such as a photosensitive drum.

電子写真プロセスを用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光ドラム等の回転体の速度変動が画像を劣化させる要因となることが知られている。   In an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic process, it is known that speed fluctuations of a rotating body such as a photosensitive drum cause deterioration of an image.

ここで、本発明の前提となる電子写真プロセスを用いた画像形成装置について概説する。   Here, an image forming apparatus using an electrophotographic process which is a premise of the present invention will be outlined.

図15は画像形成装置の構成を示している。   FIG. 15 shows the configuration of the image forming apparatus.

図15において、画像形成装置は、Y(黄)、M(マゼンダ)、C(シアン)、K(黒)の各色毎の画像を形成する4組の画像形成部1200Y,1200M,1200C,1200Kが設けられている。各画像形成部は、感光ドラム1201、現像器1206、クリーナ1207、帯電器1208、一次転写ローラ1209、レーザ光学系1210を有し、夫々異なる色の画像を中間転写ベルト1202上に形成する。   15, the image forming apparatus includes four sets of image forming units 1200Y, 1200M, 1200C, and 1200K that form images for each color of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black). Is provided. Each image forming unit includes a photosensitive drum 1201, a developing device 1206, a cleaner 1207, a charger 1208, a primary transfer roller 1209, and a laser optical system 1210, and forms images of different colors on the intermediate transfer belt 1202.

画像形成動作はシステムコントローラ1220によって制御され、画像読取装置1221や画像処理装置1222から供給されるカラー画像データが各画像形成部に供給される。各画像形成部の感光ドラム1201は、光の照射によって電気的特性が変化する光半導体層が形成されており、画像形成動作中は定速で回転しながら、下記(1)〜(7)のステップに従って動作する。
(1)帯電:帯電器1208により感光ドラム1201の光半導体層を均一に帯電させる。
(2)レーザ露光:感光ドラム1201に向けて、レーザ光学系1210により画像パターン(静電潜像)を照射する(破線部B)。
(3)現像:現像器1206により静電潜像にトナーを付着させる。
(4)一次転写:一次転写ローラ1209により中間転写ベルト1202上に転写させる。
The image forming operation is controlled by the system controller 1220, and color image data supplied from the image reading device 1221 and the image processing device 1222 is supplied to each image forming unit. The photosensitive drum 1201 of each image forming unit is formed with an optical semiconductor layer whose electrical characteristics are changed by light irradiation, and the following (1) to (7) are performed while rotating at a constant speed during the image forming operation. Operates according to steps.
(1) Charging: The photo semiconductor layer of the photosensitive drum 1201 is uniformly charged by the charger 1208.
(2) Laser exposure: An image pattern (electrostatic latent image) is irradiated by the laser optical system 1210 toward the photosensitive drum 1201 (broken line portion B).
(3) Development: A toner is attached to the electrostatic latent image by the developing device 1206.
(4) Primary transfer: The image is transferred onto the intermediate transfer belt 1202 by the primary transfer roller 1209.

上記(1)〜(4)の動作を各画像形成部において行う。
(5)二次転写:二次転写器1211により中間転写ローラ1204により駆動される中間転写ベルト1202上のトナー像を記録紙Pに転写させる。
(6)定着:定着器1212により記録紙Pの加熱及び加圧を行い、トナーを記録紙P上に定着させた後、外部に排出する。
(7)クリーニング:中間転写ベルト1202上に転写しきれずに感光ドラム1201上に残ったトナーをドラムクリーナ1207により除去する。また、記録紙Pに対して転写しきれずに、中間転写ベルト1202上に残ったトナーをベルトクリーナ1213により除去する。
The operations (1) to (4) are performed in each image forming unit.
(5) Secondary transfer: The toner image on the intermediate transfer belt 1202 driven by the intermediate transfer roller 1204 is transferred to the recording paper P by the secondary transfer unit 1211.
(6) Fixing: The recording paper P is heated and pressurized by the fixing device 1212 to fix the toner on the recording paper P and then discharged to the outside.
(7) Cleaning: Toner remaining on the photosensitive drum 1201 without being completely transferred onto the intermediate transfer belt 1202 is removed by the drum cleaner 1207. Further, the toner remaining on the intermediate transfer belt 1202 without being completely transferred onto the recording paper P is removed by the belt cleaner 1213.

上述した二次転写器1211とベルトクリーナ1213は、画像形成装置が停止状態にあるときは、中間転写ベルト1202から離間した状態にある。   The secondary transfer device 1211 and the belt cleaner 1213 described above are separated from the intermediate transfer belt 1202 when the image forming apparatus is in a stopped state.

二次転写器の離間は、画像形成装置において「紙詰まり」等が発生したときに、二次転写部において、ユーザが該記録紙を除去するための空間を確保する必要があるためである。また、ベルトクリーナ1213の離間は、該ユニットが、例えばウェブのようにクリーニング紙を押し当てることによってクリーニングを行う機構の場合、停止時に長期間中間転写ベルト1202と接することによる中間転写ベルト1202の劣化を防止するためである。   The separation of the secondary transfer device is because it is necessary for the user to secure a space for the user to remove the recording paper in the secondary transfer unit when a “paper jam” or the like occurs in the image forming apparatus. Further, the belt cleaner 1213 is separated from the intermediate transfer belt 1202 due to contact with the intermediate transfer belt 1202 for a long time when the unit is stopped when the unit performs cleaning by pressing a cleaning paper such as a web. It is for preventing.

そして、画像形成動作開始の準備回転(前回転)駆動開始時に中間転写ベルト1202に対して、二次転写器1211とベルトクリーナ1213の着動作が行われる。   Then, the secondary transfer device 1211 and the belt cleaner 1213 are attached to the intermediate transfer belt 1202 at the start of the preparatory rotation (pre-rotation) drive for starting the image forming operation.

上記一連の動作によって中間転写ベルト1202上には各画像形成部1200Y,1200M,1200C,1200Kのトナー像が重なり合って形成される。このとき、感光ドラム1201および中間転写ローラ1204の回転速度変動は、形成されるトナー像の画像サイズが変化するといった、所謂「倍率変動」を発生させ、なおかつ、ある色のトナー像を形成したときの中間転写ベルト1202の移動速度と、次のトナー像を形成したときの中間転写ベルト1202の移動速度とが一致していなければ、夫々のトナー像がずれてしまうといった、所謂「色ずれ」が発生する。   Through the above series of operations, the toner images of the image forming units 1200Y, 1200M, 1200C, and 1200K are formed on the intermediate transfer belt 1202 so as to overlap each other. At this time, fluctuations in the rotational speed of the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 cause a so-called “magnification fluctuation” in which the image size of the formed toner image changes, and when a toner image of a certain color is formed. If the moving speed of the intermediate transfer belt 1202 does not match the moving speed of the intermediate transfer belt 1202 when the next toner image is formed, a so-called “color shift” in which each toner image is shifted. appear.

このような「倍率変動」や「色ずれ」を発生させる回転体の主な速度変動成分は、定常的に存在し且つ比較的周波数の低い成分である。つまり、「色ずれ」は、速度変動における時間積分値(変位)が大きくなる回転体の回転ムラ、又は回転体を駆動ギアを介して駆動する場合には、そのギア比倍の回転ムラに起因している。   The main speed fluctuation component of the rotating body that causes such “magnification fluctuation” and “color shift” is a component that exists constantly and has a relatively low frequency. That is, “color misregistration” is caused by uneven rotation of the rotating body where the time integral value (displacement) in the speed fluctuation becomes large, or when the rotating body is driven via the driving gear, the uneven rotation of the gear ratio. is doing.

また、回転体の回転時には、上述した低周波数成分の回転ムラと共に、ギアピッチや回転体の固有振動、回転体にかかる負荷変動等による比較的周波数の高い成分の速度変動も同時に発生している。これらの速度変動成分は、主に「ピッチムラ」と呼ばれる画像の劣化要因となる。   In addition, when the rotating body rotates, speed fluctuations of a relatively high frequency component due to gear pitch, natural vibration of the rotating body, load fluctuation applied to the rotating body, and the like occur simultaneously with the rotation unevenness of the low-frequency component described above. These speed fluctuation components mainly cause deterioration of the image called “pitch unevenness”.

上記回転ムラを補正する技術が特許文献1に記載されている。これは駆動ギアの歯数からエンコーダのパルス数を決定して単純移動平均処理により低周波数成分を抽出し、低周波成分をフィードフォワード制御(駆動パターンを固定する)により補正すると同時に、高周波成分をフィードバック制御により補正するものである。
特開平10−066373号公報
Patent Document 1 discloses a technique for correcting the rotation unevenness. This is because the number of pulses of the encoder is determined from the number of teeth of the drive gear, the low frequency component is extracted by simple moving average processing, the low frequency component is corrected by feedforward control (driving pattern is fixed), and the high frequency component is simultaneously corrected. Correction is performed by feedback control.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-066373

上記特許文献1では、回転ムラの要因となる低周波成分とピッチムラの要因となる高周波成分、つまりフィードフォワード制御を行う周波数帯域とフィードバック制御を行う周波数帯域とを明確に分離できないため、制御上発散しやすいという短所を有する。   In Patent Document 1, low frequency components that cause rotation unevenness and high frequency components that cause pitch unevenness, that is, a frequency band for feedforward control and a frequency band for feedback control cannot be clearly separated. It has the disadvantage of being easy to do.

また、上記補正制御を画像形成装置の感光ドラムや中間転写ローラの回転制御に適用した場合、画像形成動作上、感光ドラムや中間転写ローラには高圧印加、トナー転写、ユニット着脱等による負荷変動が常に発生している。このため、上述した短所により安定した回転駆動を行えない可能性が高い。   In addition, when the above correction control is applied to the rotation control of the photosensitive drum and intermediate transfer roller of the image forming apparatus, load fluctuation due to high voltage application, toner transfer, unit attachment / detachment, etc. is applied to the photosensitive drum and intermediate transfer roller in the image forming operation. Always occurs. For this reason, there is a high possibility that stable rotation drive cannot be performed due to the above-mentioned disadvantages.

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、回転体の速度変動の抑制と長時間の安定駆動を実現し、画像形成装置において画像の劣化要因である「倍率変動」や「色ずれ」、「ピッチムラ」を低減する技術を実現することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to realize the suppression of the speed fluctuation of the rotating body and the stable driving for a long time, and the “magnification fluctuation” and “color misregistration” which are image deterioration factors in the image forming apparatus. ", To realize a technology to reduce" pitch unevenness ".

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転体と、当該回転体を予め決められた回転比で駆動する駆動部と、前記回転体の速度を検出する検出部と、検出される速度データに基づいて前記駆動部に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された駆動信号を補正して前記駆動部を制御する制御部と、を有する速度制御装置において、前記制御部は、前記回転体の1回転する間の速度データから、単数または複数の周波数成分を有する第1の速度変動成分と、単数または複数の周波数成分を有する第2の速度変動成分とを抽出する処理を実行し、前記第1の速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワードによる第1の補正制御と、前記第2の速度変動成分を目標値に収束させるためのフィードバックによる第2の補正制御と、を実行し、前記補正テーブルにおいて、前記駆動信号は、前記第1の速度変動成分が予め決められた範囲に収束した時点における値に固定され、前記第2の補正制御は、前記補正テーブルにおいて固定された駆動信号を、前回までの速度データから算出された補正値により補正した値を用いてフィードバック制御を実行するIn order to solve the above problems and achieve the object, the present invention includes a rotating body, a drive unit that drives the rotating body at a predetermined rotation ratio, a detection unit that detects the speed of the rotating body, A control unit that calculates a frequency of a drive signal to be output to the drive unit based on the detected speed data and corrects the calculated drive signal to control the drive unit; The unit extracts a first speed fluctuation component having one or more frequency components and a second speed fluctuation component having one or more frequency components from speed data during one rotation of the rotating body. First correction control by feedforward using the correction table of the drive signal to converge the first speed fluctuation component to a target value, and the second speed fluctuation component as a target value. Converge Perform a second correction control by feedback for, in the correction table, the driving signal is fixed to the value at the time the converged to a range in which the first speed fluctuation component is predetermined, the first In the second correction control, feedback control is executed by using a value obtained by correcting the drive signal fixed in the correction table with a correction value calculated from the speed data up to the previous time .

また、本発明は、感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御して、当該感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、前記感光体及び転写体を予め決められた回転比で駆動する駆動部と、前記感光体及び転写体の速度を検出する検出部と、検出される速度データに基づいて前記駆動部に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された駆動信号を補正して前記駆動部を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記感光体及び転写体のいずれか一方の1回転する間の速度データから、第1の速度変動成分を抽出し、前記第1の速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワードによる第1の補正制御を実行し、前記感光体及び転写体のいずれか他方の1回転する間の速度データから、第1の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第1の速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワードによる第1の補正制御を実行し、前記感光体及び転写体の1回転する間の速度データから、第2の速度変動成分を抽出し、前記第2の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるためのフィードバックによる第2の補正制御を実行し、前記補正テーブルにおいて、前記駆動信号は、前記第1の速度変動成分が予め決められた範囲に収束した時点における値に固定され、前記第2の補正制御は、前記補正テーブルにおいて固定された駆動信号を、前回までの速度データから算出された補正値により補正した値を用いてフィードバック制御を実行するThe present invention also provides an image forming apparatus for controlling the rotational speed so that the photosensitive member and the transfer member rub against each other and transferring the electrostatic latent image formed on the photosensitive member to the transfer member. A driving unit that drives the photosensitive member and the transfer member at a predetermined rotation ratio, a detection unit that detects the speeds of the photosensitive member and the transfer member, and a driving signal that is output to the driving unit based on the detected speed data And a controller that controls the drive unit by correcting the calculated drive signal, and the control unit is a speed during one rotation of either the photosensitive member or the transfer member. A first speed fluctuation component is extracted from the data, and a first correction control by feedforward using the correction table of the drive signal is performed to converge the first speed fluctuation component to a target value; Either photoconductor or transfer body From the speed data during one rotation, a speed fluctuation component due to a first frequency is extracted, and feedforward using a correction table of the drive signal is used to converge the first speed fluctuation component to a target value. First correction control is executed, a second speed fluctuation component is extracted from speed data during one rotation of the photosensitive member and the transfer body, and the speed fluctuation component due to the second frequency is converged to a target value. Second correction control based on feedback is executed, and in the correction table, the drive signal is fixed to a value at the time when the first speed fluctuation component converges in a predetermined range, In the correction control, feedback control is executed using a value obtained by correcting the driving signal fixed in the correction table with a correction value calculated from the speed data up to the previous time. That.

本発明によれば、回転体の速度変動の抑制と長時間の安定駆動を実現し、画像形成装置において画像の劣化要因である「倍率変動」や「色ずれ」、「ピッチムラ」を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the speed fluctuation of the rotating body and to stably drive for a long time, and to reduce “magnification fluctuation”, “color shift”, and “pitch unevenness” that are image deterioration factors in the image forming apparatus. Can do.

以下に、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。   The embodiment described below is an example as means for realizing the present invention, and should be appropriately modified or changed according to the configuration and various conditions of the apparatus to which the present invention is applied. It is not limited to the embodiment.

また、本発明は、後述する速度変動補正制御を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給することによっても実現できる。この場合、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって達成されることは言うまでもない。   The present invention can also be realized by supplying a storage medium (or recording medium) storing software program codes for realizing speed fluctuation correction control, which will be described later, to a system or apparatus. In this case, it goes without saying that this can be achieved by reading and executing the program code stored in the storage medium by the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus.

[速度制御装置]
図1は、本発明に係る実施形態の速度制御装置のブロック図である。
[Speed control device]
FIG. 1 is a block diagram of a speed control apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1において、101は回転体である。102は回転体101の駆動軸に対して同心に取り付けられた駆動ギアであり、モータ103の出力軸に対して予め設計された減速比となるよう所定の歯数Ngear(Ngearは任意の整数)を有する。103は回転体101を駆動するモータであり、出力軸には駆動ギア102に噛み合う所定の歯数Nshaft(Nshaftは任意の整数)のギアが形成されている。本実施形態ではモータ103をステッピングモータ(パルスモータ)とするが、これに限定されないことは言うまでもない。   In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a rotating body. A drive gear 102 is concentrically attached to the drive shaft of the rotating body 101, and has a predetermined number of teeth Ngear (Ngear is an arbitrary integer) so as to have a reduction ratio designed in advance with respect to the output shaft of the motor 103. Have A motor 103 drives the rotating body 101, and a gear having a predetermined number of teeth Nshaft (Nshaft is an arbitrary integer) meshing with the drive gear 102 is formed on the output shaft. In the present embodiment, the motor 103 is a stepping motor (pulse motor), but it is needless to say that the present invention is not limited to this.

ステッピングモータ103は、モータに出力される駆動信号(駆動パルス)の周波数Fstm(Pulse Per Second:1パルス当りの時間:以下、pps)に応じて駆動される。ステッピングモータ103は、駆動信号における1パルス当りの回転角度θ0[rad]が規定されている。ステッピングモータ103が1回転に必要なパルス数Mstm(整数)は以下の式1により与えられる。
Mstm=2π/θ0・・・・(1)
よって、ステッピングモータ103の回転速度Vstm(Rotary Per Minitus:1分当りの回転数:以下、rpm)は、以下の式2により与えられる。
Vstm=(Fstm/Mstm)×60[Second]・・・(2)
例えば、2相ステッピングモータの場合には、1パルス当りの回転角度θ0[rad]=0.01π[rad]である。よって、1回転当りに必要なパルス数Mstmは200パルスとなり、駆動周波数Fstm=3000[pps]とすると、回転速度Vstm=900[rpm]となる。
The stepping motor 103 is driven according to a frequency Fstm (Pulse Per Second: time per pulse: hereinafter, pps) of a drive signal (drive pulse) output to the motor. In the stepping motor 103, a rotation angle θ0 [rad] per pulse in the drive signal is defined. The number of pulses Mstm (integer) required for one rotation of the stepping motor 103 is given by the following equation (1).
Mstm = 2π / θ0 (1)
Therefore, the rotation speed Vstm (Rotary Per Minitus: number of rotations per minute: hereinafter, rpm) of the stepping motor 103 is given by the following formula 2.
Vstm = (Fstm / Mstm) × 60 [Second] (2)
For example, in the case of a two-phase stepping motor, the rotation angle per pulse θ0 [rad] = 0.01π [rad]. Therefore, the number of pulses Mstm required per rotation is 200 pulses, and when the driving frequency Fstm = 3000 [pps], the rotational speed Vstm = 900 [rpm].

従って、ステッピングモータ103により駆動ギア102を駆動して回転体101を回転させる場合、回転体101の回転角速度(=回転周波数)Vrot[rpm]は、以下の式3により与えられる。
Vrot=Vstm/(Ngear/Nshaft)=Vstm/Rgear・・・(3)
但し、Rgear=Ngear/Nshaft
ここで、Rgearは駆動ギアとモータの出力軸に形成されたギアとのギア比(減速比:任意の整数)であり、前述の例において、ギア比=10とすると、回転体の回転角速度Vrot=900/10=90[rpm]となる。
Therefore, when the rotating gear 101 is rotated by driving the drive gear 102 by the stepping motor 103, the rotational angular velocity (= rotational frequency) Vrot [rpm] of the rotating body 101 is given by the following equation (3).
Vrot = Vstm / (Ngear / Nshaft) = Vstm / Rgear (3)
However, Rgear = Ngear / Nshaft
Here, Rgear is a gear ratio (reduction ratio: arbitrary integer) between the drive gear and the gear formed on the output shaft of the motor. In the above example, when the gear ratio = 10, the rotational angular velocity Vrot of the rotating body = 900/10 = 90 [rpm].

105,106は回転体101の駆動軸の端部に対して同心に取り付けられたエンコーダである。エンコーダ105,106は、予め設計された所定幅Lwheel[m]のスリットパターンを所定数Nwheel有するコードホイール107のスリットパターン入力間隔に同期したエンコーダ信号を出力する。また、105はエンコーダA、106はエンコーダBとし、互いに相反する位相に設定されている。このようにした理由は、通常、回転体101の回転速度は、回転体自体の偏心成分やコードホイール107の偏心成分による速度変動の影響をキャンセルするためである。つまり、回転体101の角速度を基準にすることが多く、本実施形態においても同様に以下の式4に基づき回転体101の角速度変動を検出することが目的としているからである。ここで、回転体101の角速度ωRは、エンコーダA105からの信号により検出される速度データVencA、エンコーダB106からの信号により検出される速度データVencBとすると、以下の式4により与えられる。
ωR=(VencA+VencB)/2・・・(4)
108は、回転体101の基準位相を検出するホームポジションセンサである。109は制御ユニットであり、後述する速度補正制御演算を行って駆動機構全体を制御するCPU110を有する。111,112は基準クロックC0[Hz](1クロックの周期=1/C0[sec])A105、エンコーダB106の出力信号を用いてコードホイール107のスリットパターン入力間隔をカウントする。113はステッピングモータ103を駆動するための駆動パルスをモータドライバ104に出力するパルス発生器である。
Reference numerals 105 and 106 denote encoders attached concentrically to the end of the drive shaft of the rotating body 101. The encoders 105 and 106 output encoder signals synchronized with the slit pattern input interval of the code wheel 107 having a predetermined number Nwheel of slit patterns having a predetermined width Lwheel [m] designed in advance. In addition, 105 is an encoder A, 106 is an encoder B, and they are set to mutually opposite phases. The reason for this is that the rotational speed of the rotating body 101 usually cancels the influence of the speed fluctuation due to the eccentric component of the rotating body itself and the eccentric component of the code wheel 107. In other words, the angular velocity of the rotating body 101 is often used as a reference, and the purpose of this embodiment is to detect the fluctuation of the angular velocity of the rotating body 101 based on the following formula 4 in the same manner. Here, the angular velocity ωR of the rotating body 101 is given by the following equation 4 when the velocity data VencA detected by the signal from the encoder A105 and the velocity data VencB detected by the signal from the encoder B106 are used.
ωR = (VencA + VencB) / 2 (4)
Reference numeral 108 denotes a home position sensor that detects the reference phase of the rotating body 101. Reference numeral 109 denotes a control unit, which has a CPU 110 that controls the entire drive mechanism by performing a speed correction control calculation described later. Reference numerals 111 and 112 count the slit pattern input interval of the code wheel 107 using the output signal of the reference clock C0 [Hz] (one clock cycle = 1 / C0 [sec]) A105 and encoder B106. A pulse generator 113 outputs a driving pulse for driving the stepping motor 103 to the motor driver 104.

制御ユニット109におけるCPU110が、パルス発生器113に対して設定する値をSpls(Splsは任意の整数)とすると、パルス発生器113が出力するパルス信号の周波数Fstm[pps]は、以下の式5により与えられる。
Fstm=CO/Spls・・・(5)
図2は、エンコーダA105,B106の各出力信号を用いて回転体101の角速度変動を検出する方法を説明するタイミングチャートである。
Assuming that the value set by the CPU 110 in the control unit 109 for the pulse generator 113 is Spls (Spls is an arbitrary integer), the frequency Fstm [pps] of the pulse signal output from the pulse generator 113 is given by Given by.
Fstm = CO / Spls (5)
FIG. 2 is a timing chart for explaining a method of detecting the angular velocity fluctuation of the rotating body 101 using the output signals of the encoders A105 and B106.

図2において、1段目の(a)は、カウンタA111(又はB112)の基準クロックを表している。2段目の(b)は、回転体101のホームポジション(HP)入力信号を表しており、立ち上がりエッジにてHPが検知される。3段目の(c)はエンコーダA105(又はB106)入力を表しており、HP入力信号が検知された後のエンコーダ出力信号を0番目の入力としている。4段目の(d)は、エンコーダ出力信号の立ち上がりエッジを基準として計測されたカウント数を表している。5段目の(e)は、カウント数によって検出される速度データを表している。   In FIG. 2, (a) in the first stage represents the reference clock of the counter A111 (or B112). The second stage (b) represents the home position (HP) input signal of the rotating body 101, and HP is detected at the rising edge. The third stage (c) represents the encoder A105 (or B106) input, and the encoder output signal after the HP input signal is detected is the zeroth input. The fourth stage (d) represents the count number measured with reference to the rising edge of the encoder output signal. The fifth row (e) represents speed data detected by the count number.

CPU110は、任意のN番目のエンコーダ出力信号の立ち上がりエッジが計測されると、N-1番目のエンコーダデータe(N-1)_dataを取得する。ここで、CPU110が取得するエンコーダデータe(N-1)_dataは、「時間:Second」と同義であり、N-1番目の速度データVe(N-1)は、以下の式6により与えられる。
Ve(N-1)=Lwheel[m]/e(N-1)_data[sec]・・・(6)
ここで、Lwheelは一定値であるため、取得したエンコーダデータにより任意の位相における回転体101の角速度変動が検出可能である。
When the rising edge of an arbitrary Nth encoder output signal is measured, the CPU 110 acquires the N−1th encoder data e (N−1) _data. Here, the encoder data e (N−1) _data acquired by the CPU 110 is synonymous with “time: Second”, and the N−1th speed data Ve (N−1) is given by the following Equation 6. .
Ve (N-1) = Lwheel [m] / e (N-1) _data [sec] (6)
Here, since Lwheel is a constant value, the angular velocity fluctuation of the rotating body 101 in an arbitrary phase can be detected from the acquired encoder data.

次に、本実施形態による回転体の角速度変動補正制御について説明する。   Next, the angular velocity fluctuation correction control of the rotating body according to the present embodiment will be described.

図3は本実施形態による回転体の角速度変動補正制御を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing the angular velocity fluctuation correction control of the rotating body according to the present embodiment.

図3のフローは、制御ユニット109のCPU110が内部メモリに格納された制御プログラムを実行することで実現される。   The flow in FIG. 3 is realized by the CPU 110 of the control unit 109 executing a control program stored in the internal memory.

図3において、回転体101の駆動を開始すると、図2で述べたエンコーダデータを用いて回転体101の角速度変動を検出する(S201)。図4は、実験により得られた回転体101の角速度変動データプロファイルを示し、横軸がエンコーダ入力回数を、縦軸が速度データであるエンコーダデータe(N)_dataを表している。また、図4は、回転体2周分、つまりエンコーダ入力回数=コードホイール1周のスリット数Nwheel×2のデータプロファイルを示している。また、図5は、図4に示すデータプロファイルから回転体101が有する角速度変動の周波数成分比を分析するために、以下の式7に基づいてFFT演算(高速フーリエ演算)を行った結果を示している。   In FIG. 3, when the driving of the rotating body 101 is started, the angular velocity fluctuation of the rotating body 101 is detected using the encoder data described in FIG. 2 (S201). FIG. 4 shows an angular velocity fluctuation data profile of the rotating body 101 obtained by experiments, where the horizontal axis represents the number of encoder inputs and the vertical axis represents encoder data e (N) _data, which is speed data. FIG. 4 shows a data profile of two rotations of the rotating body, that is, the number of encoder inputs = the number of slits Nwheel × 2 for one rotation of the code wheel. FIG. 5 shows the result of performing an FFT operation (fast Fourier operation) based on the following equation 7 in order to analyze the frequency component ratio of the angular velocity fluctuation of the rotating body 101 from the data profile shown in FIG. ing.

ここで、FFT演算について概説する(参考文献:デジタル信号処理入門)。
X(k)=Σx(n)×exp(-2πknj/N)・・・(7)
ここで、x(n)は取得されたn数の標本化データであり、本実施形態ではe(N)_dataが相当する。jは虚数単位で、j=√-1である。また、kは周波数成分変換後の周波数軸単位を表し、X(k)は、周波数kにおいて算出されたパワースペクトル(該当周波数成分の強度:任意単位)を示している。
Here, the FFT calculation is outlined (Reference: Introduction to digital signal processing).
X (k) = Σx (n) × exp (-2πknj / N) (7)
Here, x (n) is the acquired n number of sampled data, and corresponds to e (N) _data in the present embodiment. j is an imaginary unit, and j = √-1. Further, k represents a frequency axis unit after frequency component conversion, and X (k) represents a power spectrum (intensity of the corresponding frequency component: arbitrary unit) calculated at the frequency k.

図5に示すように、回転体101は、様々な要因の周波数成分をもって回転しており、主な周波数成分とそれから算出される成分は、回転体101の1回転ムラFrとステッピングモータ103の1回転ムラFg0である。また、1回転ムラFrから算出される成分は、回転体101のギア比倍にて生じるFg0=Fr×Rgear、ステッピングモータ103の駆動軸と駆動ギア102との噛み合いに起因する周波数成分Fg1、回転体自体の固有振動成分Fpである。   As shown in FIG. 5, the rotating body 101 rotates with frequency components of various factors, and main frequency components and components calculated therefrom are one rotation unevenness Fr of the rotating body 101 and one of the stepping motor 103. The rotation unevenness Fg0. Further, the component calculated from the one rotation unevenness Fr is Fg0 = Fr × Rgear generated by the gear ratio multiplication of the rotating body 101, the frequency component Fg1 due to the meshing between the drive shaft of the stepping motor 103 and the drive gear 102, the rotation This is the natural vibration component Fp of the body itself.

上記各周波数成分において、比較的周波数が低い1回転ムラFr、回転体101のギア比倍にて生じる1回転ムラFg0は、背景技術で述べたように角速度変動に対する時間積分値が大きくなる。このため、図15に示す画像形成装置における回転体として、感光ドラム1201や中間転写ローラ1204に上記周波数成分FrやFg0が生じる場合には、「倍率変動」、「色ずれ」の主要因となる。しかしながら、これら周波数成分Fr,Fg0は回転体101の駆動時において、定常的に安定したパワースペクトルを示す場合が多い。   In each of the frequency components, one rotation unevenness Fr having a relatively low frequency and one rotation unevenness Fg0 caused by the gear ratio of the rotating body 101 have a time integrated value with respect to the angular velocity fluctuation as described in the background art. For this reason, when the frequency components Fr and Fg0 are generated on the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 as the rotator in the image forming apparatus shown in FIG. 15, this is a main factor of “magnification fluctuation” and “color shift”. . However, these frequency components Fr and Fg0 often show a steady and stable power spectrum when the rotating body 101 is driven.

このため、本実施形態においては、上記周波数成分Fr,Fg0を低周波速度変動成分と定義する。そして、この低周波速度変動成分を補正するための補正駆動テーブル(回転体101が1回転する間の位相毎に、パルス発生器113に対して設定する設定値が格納された低周波速度変動成分補正テーブル、以下補正テーブルとする)生成方法および補正駆動方法について、以下に述べる。   For this reason, in the present embodiment, the frequency components Fr and Fg0 are defined as low frequency velocity fluctuation components. Then, a correction drive table for correcting the low-frequency velocity fluctuation component (low-frequency velocity fluctuation component in which a set value to be set for the pulse generator 113 is stored for each phase during which the rotating body 101 rotates once. A generation method and a correction driving method will be described below.

S202では、上記補正テーブルを生成するために、検出されたエンコーダデータe(N)_dataに対して、図6に示す低周波成分通過型フィルタFilter0を用いてデジタル信号処理演算を行う。低周波成分通過型フィルタFilter0は遮断周波数Fcと減衰特性を有するデジタルフィルタである。   In S202, a digital signal processing operation is performed on the detected encoder data e (N) _data using the low-frequency component pass filter Filter0 shown in FIG. 6 in order to generate the correction table. The low-frequency component pass filter Filter0 is a digital filter having a cutoff frequency Fc and an attenuation characteristic.

ここで、図6に示すデジタルフィルタの遮断周波数Fcは、以下の式8に示す条件を満たすとする。
Fr<Fg0<Fc<Fg1,Fp・・・(8)
式8に示す条件は、本発明を限定するものではない。
以下に、S202でのデジタル信号処理演算について概説する。
Here, it is assumed that the cutoff frequency Fc of the digital filter shown in FIG.
Fr <Fg0 <Fc <Fg1, Fp (8)
The condition shown in Equation 8 does not limit the present invention.
The digital signal processing operation in S202 is outlined below.

デジタル信号処理演算は、以下の式9に示すように、検出される標本化データ(エンコーダデータe(N)_data相当)と、図7に示す低周波成分通過型フィルタFilter0の係数プロファイルhMの積和演算として定義される。   The digital signal processing operation is a product of detected sampling data (equivalent to encoder data e (N) _data) and a coefficient profile hM of the low-frequency component pass filter Filter0 shown in FIG. Defined as sum operation.

図8に示すように、検出された元のエンコーダデータをバッファリングするメモリエリアData_Original[n](フィルタ係数の数と同サイズ)の先頭番地に“現在”のデータが入力されると、以下の式9による積和演算が実行され、フィルタ係数テーブルによる演算後のエンコーダデータData_FilterPass[n]が出力される。   As shown in FIG. 8, when “current” data is input at the head address of the memory area Data_Original [n] (the same size as the number of filter coefficients) for buffering the detected original encoder data, The product-sum operation according to Equation 9 is executed, and the encoder data Data_FilterPass [n] after the operation using the filter coefficient table is output.

Figure 0005031316
Figure 0005031316

フィルタ係数値h0〜hMは、合計すると"1"になるように設計されている。また、図7に示すように、フィルタ係数は中心値が最も大きくなるように重み付けされおり、信号処理の際に任意点におけるデータに対して重み付け係数を変化させる。つまり、デジタルフィルタの周波数特性を変化させることにより、必要とする周波数成分のみを持つデータプロファイルが得られる。   The filter coefficient values h0 to hM are designed to be “1” in total. Further, as shown in FIG. 7, the filter coefficients are weighted so that the center value becomes the largest, and the weighting coefficients are changed with respect to data at an arbitrary point during signal processing. In other words, by changing the frequency characteristics of the digital filter, a data profile having only the necessary frequency components can be obtained.

図9は、図4に示す検出エンコーダデータに対して上記フィルタ演算を行った結果を示し、図10は、図9に示すフィルタ演算により得られたエンコーダデータプロファイルに対してFFT演算を行った結果を示している。   9 shows the result of performing the above filter operation on the detected encoder data shown in FIG. 4, and FIG. 10 shows the result of performing the FFT operation on the encoder data profile obtained by the filter operation shown in FIG. Is shown.

図9及び図10に示すフィルタ演算結果から、低周波成分の抽出と高周波成分の除去とが正確に行われていることがわかる。   From the filter calculation results shown in FIGS. 9 and 10, it can be seen that the extraction of the low frequency component and the removal of the high frequency component are performed accurately.

そして、低周波成分が抽出されたエンコーダデータから、回転体101の1回転毎に基準となる速度値に対して予め設定された補正ゲインをかけたモータ駆動パルスを算出し、回転体101の次の回転に反映させる。これにより、数回転後には低周波成分のエンコーダデータを予め設定された目標として所定の変動範囲内に収束させることができる。   Then, from the encoder data from which the low frequency component has been extracted, a motor drive pulse is calculated by multiplying the reference speed value by a preset correction gain for each rotation of the rotator 101. It is reflected in the rotation. Thereby, the encoder data of the low frequency component can be converged within a predetermined fluctuation range as a preset target after several rotations.

図11は低周波成分のエンコーダデータにより速度変動補正を行った実験結果を示している。図11に示すプロファイルにおいて、ラインCが目標速度の中心値、ラインUが目標速度の上限値、ラインLが目標速度の下限値を夫々表している。図11において、回転体の5周後には、回転体の速度が上限値及び下限値の範囲内に収束している。ここで、上記補正テーブルのモータ駆動パルスを固定し、この補正テーブルを用いて回転体101を駆動することにより(S203)、低周波成分による速度変動を抑制して回転体を安定して回転させることができる。なお、上述した補正テーブルを用いた回転体の速度制御を、低周波速度変動成分補正制御(フィードフォワード制御)と定義する。   FIG. 11 shows a result of an experiment in which speed fluctuation correction is performed using low-frequency component encoder data. In the profile shown in FIG. 11, line C represents the center value of the target speed, line U represents the upper limit value of the target speed, and line L represents the lower limit value of the target speed. In FIG. 11, the speed of the rotating body converges within the range of the upper limit value and the lower limit value after five revolutions of the rotating body. Here, the motor driving pulse of the correction table is fixed, and the rotating body 101 is driven using this correction table (S203), thereby suppressing the speed fluctuation due to the low frequency component and rotating the rotating body stably. be able to. The speed control of the rotating body using the correction table described above is defined as low frequency speed fluctuation component correction control (feed forward control).

次に、S203で回転体101に対して低周波速度変動成分補正制御を実行している状態で、随時検出されるエンコーダデータが予め設定された範囲内に収まっているか判定する(S204)。そして、予め設定された範囲内(設定範囲は“0”の場合も含む)にない場合は、後述する高周波速度変動成分補正制御(リアルタイム制御)を実行し(S205)、予め設定された範囲内にある場合は、低周波速度変動成分補正テーブルを用いたフィードフォワード制御を継続する。   Next, it is determined whether the encoder data detected at any time falls within a preset range in a state where the low-frequency velocity fluctuation component correction control is being executed on the rotating body 101 in S203 (S204). If it is not within the preset range (including the case where the set range is “0”), high-frequency speed fluctuation component correction control (real-time control) described later is executed (S205), and within the preset range. If it is, the feedforward control using the low frequency velocity fluctuation component correction table is continued.

ここで、S205における高周波速度変動成分補正制御について説明する。   Here, the high-frequency velocity fluctuation component correction control in S205 will be described.

図12は、高周波速度変動成分補正制御を示し、回転体101の状態を時系列(任意のN番目から順次)で示している。   FIG. 12 shows the high-frequency speed fluctuation component correction control, and shows the state of the rotating body 101 in time series (sequentially from the arbitrary Nth).

図12において、1段目の(a)は低周波速度変動成分補正テーブルにより設定されたモータ駆動パルスを表している。2段目の(b)はモータ103に供給されるモータ駆動パルスを表している。3段目の(c)は回転体の回転によるエンコーダ入力信号を表している。4段目の(d)は、高周波速度変動成分補正値の算出タイミングを表している。   In FIG. 12, (a) in the first stage represents the motor drive pulse set by the low frequency speed fluctuation component correction table. The second stage (b) represents a motor drive pulse supplied to the motor 103. The third stage (c) represents an encoder input signal by the rotation of the rotating body. The fourth row (d) represents the calculation timing of the high-frequency velocity fluctuation component correction value.

エンコーダ信号の入力に同期して、補正値の算出、モータ駆動パルスの供給が行われる。制御ユニット109は、N番目のエンコーダ信号が入力されると、N-1番目のエンコーダデータe(N-1)_dataを取得する。ここで、N-1番目のエンコーダデータが予め設定された範囲にない場合には(S204でNO)、以下の式10を用いて高周波速度変動成分補正値Chを算出する。
Ch=(e(N-1)_data-e(std)_data)×Gain×CE・・・(10)
ここで、e(std)_dataは目標速度から算出した基準となるエンコーダデータである。Gainは補正値を算出するときの反映係数である。CEは補正値をモータ駆動パルスに換算する係数である。
The correction value is calculated and the motor drive pulse is supplied in synchronization with the input of the encoder signal. When the Nth encoder signal is input, the control unit 109 acquires N−1th encoder data e (N−1) _data. If the (N-1) th encoder data is not within the preset range (NO in S204), the high-frequency speed fluctuation component correction value Ch is calculated using the following equation (10).
Ch = (e (N-1) _data-e (std) _data) × Gain × CE (10)
Here, e (std) _data is the reference encoder data calculated from the target speed. Gain is a reflection coefficient when calculating the correction value. CE is a coefficient for converting the correction value into a motor drive pulse.

上記補正値の演算処理をN番目のエンコーダ信号入力中に行い、N+1番目のエンコーダ信号入力時に、低周波速度変動成分補正テーブルのモータ駆動パルスに対してオフセットした値をモータ駆動パルスとして供給する。上述した補正値を用いた回転体の速度制御を、高周波速度変動成分補正制御(フィードバック制御)と定義する。   The correction value calculation process is performed while the Nth encoder signal is being input, and when the N + 1th encoder signal is input, the value offset from the motor drive pulse in the low frequency speed fluctuation component correction table is supplied as the motor drive pulse. To do. The speed control of the rotating body using the correction value described above is defined as high-frequency speed fluctuation component correction control (feedback control).

本実施形態では、エンコーダ信号が予め設定された範囲を1回でも超えると、高周波速度変動成分補正制御を行う。よって、理論上、エンコーダ入力信号の周波数、つまりサンプリング周波数Fsと同程度の速度変動成分の補正が可能となる。   In this embodiment, when the encoder signal exceeds a preset range even once, high-frequency speed fluctuation component correction control is performed. Therefore, theoretically, it is possible to correct the velocity fluctuation component of the same level as the frequency of the encoder input signal, that is, the sampling frequency Fs.

また、予め設定した範囲を超えるエンコーダ信号がm(mは整数)回連続して入力された場合に、上記高周波速度変動成分補正制御を行うことによって、当該制御が追従する周波数成分をFs/mとすることができる。このため、負荷変動の種類、つまり様々な高周波成分に対する追従性を比較的簡易に設定することができる。   In addition, when an encoder signal exceeding a preset range is continuously input m (m is an integer) times, by performing the high-frequency speed fluctuation component correction control, the frequency component that the control follows is Fs / m It can be. For this reason, the type of load variation, that is, the followability to various high frequency components can be set relatively easily.

更に、上記制御の応答性の検証は、ステップ応答特性と呼ばれる所定の負荷変動を与えたときの速度変動周波数成分を解析し、当該成分の速度変動が収束する時間を検証することにより可能となる。   Furthermore, the control response can be verified by analyzing a speed fluctuation frequency component when a predetermined load fluctuation called a step response characteristic is applied, and verifying a time at which the speed fluctuation of the component converges. .

[第2の実施形態]
次に、上述した速度変動制御を画像形成装置の回転体(感光ドラム及び中間転写ローラ)の制御に適用した第2の実施形態について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment in which the above-described speed variation control is applied to control of a rotating body (photosensitive drum and intermediate transfer roller) of an image forming apparatus will be described.

図13は、第1の実施形態の速度制御装置を画像形成装置に適用した構成を示している。なお、図13において、図15と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 13 shows a configuration in which the speed control apparatus of the first embodiment is applied to an image forming apparatus. In FIG. 13, the same components as those in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図13において、1223は、図1に示す速度制御装置のエンコーダA105、エンコーダB106、コードホイール107、HPセンサ108、ステッピングモータ103、モータドライバ104を含む速度変動制御部である。制御ユニット109は、システムコントローラ1220からの指令に応じて各画像形成部1200Y,1200M,1200C,1200Kの感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204の回転を制御する。   In FIG. 13, reference numeral 1223 denotes a speed variation control unit including the encoder A 105, the encoder B 106, the code wheel 107, the HP sensor 108, the stepping motor 103, and the motor driver 104 of the speed control device shown in FIG. 1. The control unit 109 controls the rotation of the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 of each of the image forming units 1200Y, 1200M, 1200C, and 1200K according to a command from the system controller 1220.

図14は、図13に示す画像形成装置による画像形成動作時の感光ドラム及び中間転写ローラの制御シーケンスを示している。   FIG. 14 shows a control sequence of the photosensitive drum and the intermediate transfer roller during the image forming operation by the image forming apparatus shown in FIG.

図14において、制御ユニット109は、システムコントローラ1220から画像形成動作開始(ON命令)を受信すると(S1301)、モータ103の出力軸の加速を開始し、予め設定された目標速度に到達した後に定速で駆動させる(S1302)。   In FIG. 14, when the control unit 109 receives an image forming operation start (ON command) from the system controller 1220 (S1301), the control unit 109 starts accelerating the output shaft of the motor 103 and reaches a preset target speed. Drive at high speed (S1302).

次に、感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204に対して上述した低周波速度変動成分補正制御を実行する。ここでは、感光ドラム1201と中間転写ローラ1204とを同時に制御しないようにしている。これは、低周波速度変動成分補正制御では、制御過渡期において回転体としての感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204の平均速度が目標値に対して異なって回転している状態が存在する。そして、感光ドラム1201と中間転写ベルト1202のように互いに摺擦した状態で回転していると、摺擦部分における摩擦係数の変動によって想定外の負荷変動を及ぼし、補正テーブルの生成(収束)に長時間を要することになるからである。   Next, the above-described low frequency speed fluctuation component correction control is executed for the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204. Here, the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 are not controlled simultaneously. This is because, in the low-frequency speed fluctuation component correction control, there is a state in which the average speeds of the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 as the rotating bodies rotate differently with respect to the target values in the control transition period. If the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer belt 1202 rotate while being rubbed against each other, an unexpected load fluctuation is caused by the fluctuation of the friction coefficient in the rubbing portion, and the correction table is generated (converged). This is because it takes a long time.

制御ユニット109は、最初に感光ドラム1201に対して補正制御を実施し(S1303)、感光ドラム1201の補正テーブルが固定された時点で(S1304)、中間転写ローラ1204に対して同様の補正制御を実施する(S1305)。   The control unit 109 first performs correction control on the photosensitive drum 1201 (S1303), and when the correction table on the photosensitive drum 1201 is fixed (S1304), the control unit 109 performs similar correction control on the intermediate transfer roller 1204. Implement (S1305).

感光ドラム1201と中間転写ローラ1204の各速度変動が安定した時点(各補正テーブルが固定された時点)で(S1306)、制御ユニット109は、システムコントローラ1220からの命令に従って画像形成シーケンスを開始する(S1307)。そして、例えば、電子写真プロセスに必要な高圧が、帯電器1208、現像器1206、一次転写体1209に印加される。   When the speed fluctuations of the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 are stabilized (when each correction table is fixed) (S1306), the control unit 109 starts an image forming sequence in accordance with a command from the system controller 1220 ( S1307). Then, for example, a high voltage necessary for the electrophotographic process is applied to the charger 1208, the developing device 1206, and the primary transfer body 1209.

このとき、感光ドラム1201及び中間転写ベルト1202に対して大きく負荷変動を及ぼす動作例として、二次転写器1211およびベルトクリーナ1213の「着」動作(S1308)があるが、該負荷変動は着動作後、所定時間後に収束するため、本実施形態による高周波速度変動成分補正制御によって追従させる必要はない場合が多い。   At this time, as an example of an operation that greatly varies the load on the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer belt 1202, there is a “wearing” operation (S1308) of the secondary transfer device 1211 and the belt cleaner 1213. After that, since it converges after a predetermined time, there is often no need to follow the high-frequency speed fluctuation component correction control according to this embodiment.

よって、制御ユニット109は、二次転写器1211およびベルトクリーナ1213の「着」動作時の負荷変動収束後で且つ画像形成動作にトナー像を形成する(S1310)所定時間前の時間帯において、感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204に対して高周波速度変動成分補正制御を実行する(S1309)。   Therefore, the control unit 109 forms a toner image in the image forming operation after convergence of load fluctuations during the “arrival” operation of the secondary transfer device 1211 and the belt cleaner 1213 (S1310). High frequency speed fluctuation component correction control is executed for the drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 (S1309).

以上のように、低周波速度変動成分補正制御及び高周波速度変動成分補正制御を感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204に対して実行することで、画像形成部により形成されるトナー像の「倍率変動」や「色ずれ」、「ピッチムラ」を低減でき、長期間にわたり画質の安定化を実現することができる。   As described above, by executing the low-frequency velocity fluctuation component correction control and the high-frequency velocity fluctuation component correction control on the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204, the “magnification fluctuation” of the toner image formed by the image forming unit. And “color misregistration” and “pitch unevenness” can be reduced, and stabilization of image quality can be realized over a long period of time.

本発明に係る実施形態の速度制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the speed control device of an embodiment concerning the present invention. エンコーダの出力信号を用いて回転体の角速度変動を検出する方法を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the method to detect the angular velocity fluctuation | variation of a rotary body using the output signal of an encoder. 本実施形態による回転体の角速度変動補正制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the angular velocity fluctuation correction control of the rotary body by this embodiment. 実験により得られた回転体の角速度変動データプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the angular velocity fluctuation data profile of the rotary body obtained by experiment. 図4のデータプロファイルのFFT演算(高速フーリエ演算)結果を示す図である。It is a figure which shows the FFT calculation (fast Fourier calculation) result of the data profile of FIG. 図5のデータプロファイルのFFT演算結果と低周波成分通過型フィルタFilter0との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the FFT calculation result of the data profile of FIG. 5, and the low frequency component passage type filter Filter0. 図6に示す低周波成分通過型フィルタFilter0の係数プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the coefficient profile of the low frequency component passage type filter Filter0 shown in FIG. デジタルフィルタの信号処理ブロックを示す図である。It is a figure which shows the signal processing block of a digital filter. 図4に示す検出エンコーダデータに対してフィルタ演算を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the filter calculation with respect to the detection encoder data shown in FIG. 図9に示すフィルタ演算により得られたエンコーダデータプロファイルに対してFFT演算を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed FFT calculation with respect to the encoder data profile obtained by the filter calculation shown in FIG. 低周波成分のエンコーダデータにより速度変動補正を行った実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result which performed the speed fluctuation correction by the encoder data of the low frequency component. 高周波速度変動成分補正制御を示す図である。It is a figure which shows high frequency speed fluctuation component correction control. 第1の実施形態の速度制御装置を画像形成装置に適用した構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration in which a speed control apparatus according to a first embodiment is applied to an image forming apparatus. 図13に示す画像形成装置による画像形成動作時の感光ドラム及び中間転写ローラの制御シーケンスを示すタイミングチャートである。14 is a timing chart showing a control sequence of the photosensitive drum and the intermediate transfer roller during an image forming operation by the image forming apparatus shown in FIG. 本発明の前提となる電子写真プロセスを用いた画像形成装置の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus using an electrophotographic process which is a premise of the present invention.

Claims (4)

回転体と、当該回転体を予め決められた回転比で駆動する駆動部と、前記回転体の速度を検出する検出部と、検出される速度データに基づいて前記駆動部に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された駆動信号を補正して前記駆動部を制御する制御部と、を有する速度制御装置において、
前記制御部は、前記回転体の1回転する間の速度データから、単数または複数の周波数成分を有する第1の速度変動成分と、単数または複数の周波数成分を有する第2の速度変動成分とを抽出する処理を実行し、
前記第1の速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワードによる第1の補正制御と、前記第2の速度変動成分を目標値に収束させるためのフィードバックによる第2の補正制御と、を実行し、
前記補正テーブルにおいて、前記駆動信号は、前記第1の速度変動成分が予め決められた範囲に収束した時点における値に固定され、
前記第2の補正制御は、前記補正テーブルにおいて固定された駆動信号を、前回までの速度データから算出された補正値により補正した値を用いてフィードバック制御を実行することを特徴とする速度制御装置。
A rotator, a drive unit that drives the rotator at a predetermined rotation ratio, a detection unit that detects the speed of the rotator, and a drive signal that is output to the drive unit based on detected speed data. In a speed control device having a control unit that calculates a frequency, corrects the calculated drive signal, and controls the drive unit,
The control unit obtains a first speed fluctuation component having one or more frequency components and a second speed fluctuation component having one or more frequency components from speed data during one rotation of the rotating body. Execute the process to extract,
First correction control by feedforward using the correction table of the drive signal for converging the first speed fluctuation component to a target value, and feedback for converging the second speed fluctuation component to the target value And performing the second correction control by
In the correction table, the drive signal is fixed to a value at the time when the first speed fluctuation component converges to a predetermined range,
The second correction control performs a feedback control using a value obtained by correcting the driving signal fixed in the correction table with a correction value calculated from speed data up to the previous time. .
前記第2の補正制御は、前記第1の補正制御を実行した後、前記速度データが予め決められた値を超えた場合に実行され、
前記制御部は、前記第2の速度変動成分を補正するための補正値を算出し、当該補正値により補正した駆動信号を用いて前記駆動部を制御すること特徴とする請求項1に記載の速度制御装置。
The second correction control is executed when the speed data exceeds a predetermined value after executing the first correction control,
2. The control unit according to claim 1, wherein the control unit calculates a correction value for correcting the second speed fluctuation component, and controls the driving unit using a driving signal corrected by the correction value. Speed control device.
前記制御部は、前記速度データにフィルタリング処理を行って前記第1の速度変動成分を抽出することを特徴とする請求項1又は2に記載の速度制御装置。   The speed control apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs filtering processing on the speed data to extract the first speed fluctuation component. 感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御して、当該感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、
前記感光体及び転写体を予め決められた回転比で駆動する駆動部と、
前記感光体及び転写体の速度を検出する検出部と、
検出される速度データに基づいて前記駆動部に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された駆動信号を補正して前記駆動部を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記感光体及び転写体のいずれか一方の1回転する間の速度データから、第1の速度変動成分を抽出し、前記第1の速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワードによる第1の補正制御を実行し、
前記感光体及び転写体のいずれか他方の1回転する間の速度データから、第1の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第1の速度変動成分を目標値に収束させるために前記駆動信号の補正テーブルを用いたフィードフォワードによる第1の補正制御を実行し、
前記感光体及び転写体の1回転する間の速度データから、第2の速度変動成分を抽出し、前記第2の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるためのフィードバックによる第2の補正制御を実行し、
前記補正テーブルにおいて、前記駆動信号は、前記第1の速度変動成分が予め決められた範囲に収束した時点における値に固定され、
前記第2の補正制御は、前記補正テーブルにおいて固定された駆動信号を、前回までの速度データから算出された補正値により補正した値を用いてフィードバック制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
In the image forming apparatus for controlling the rotational speed so that the photosensitive member and the transfer member rub against each other and transferring the electrostatic latent image formed on the photosensitive member to the transfer member,
A drive unit for driving the photosensitive member and the transfer member at a predetermined rotation ratio;
A detector for detecting the speed of the photosensitive member and the transfer member;
A control unit that calculates the frequency of the drive signal output to the drive unit based on the detected speed data, corrects the calculated drive signal, and controls the drive unit;
The controller extracts a first speed fluctuation component from speed data during one rotation of either the photoconductor or the transfer body, and converges the first speed fluctuation component to a target value. Performing the first correction control by feedforward using the correction table of the drive signal;
The drive signal is used to extract a speed fluctuation component due to a first frequency from speed data during one rotation of the other of the photoconductor and transfer body, and to converge the first speed fluctuation component to a target value. The first correction control by feedforward using the correction table is executed,
Second correction control by feedback for extracting the second speed fluctuation component from the speed data during one rotation of the photosensitive member and the transfer body, and for converging the speed fluctuation component due to the second frequency to the target value. the execution,
In the correction table, the drive signal is fixed to a value at the time when the first speed fluctuation component converges to a predetermined range,
The second correction control performs feedback control using a value obtained by correcting the driving signal fixed in the correction table with a correction value calculated from speed data until the previous time. .
JP2006280597A 2006-10-13 2006-10-13 Speed control device and image forming apparatus Active JP5031316B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006280597A JP5031316B2 (en) 2006-10-13 2006-10-13 Speed control device and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006280597A JP5031316B2 (en) 2006-10-13 2006-10-13 Speed control device and image forming apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008099490A JP2008099490A (en) 2008-04-24
JP5031316B2 true JP5031316B2 (en) 2012-09-19

Family

ID=39381731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006280597A Active JP5031316B2 (en) 2006-10-13 2006-10-13 Speed control device and image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5031316B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5127290B2 (en) * 2007-04-27 2013-01-23 キヤノン株式会社 Speed control device and image forming apparatus
JP5229615B2 (en) * 2008-06-30 2013-07-03 株式会社リコー Image forming apparatus
JP5369855B2 (en) * 2009-04-20 2013-12-18 コニカミノルタ株式会社 Image forming apparatus
JP5317878B2 (en) * 2009-07-30 2013-10-16 キヤノン株式会社 Image forming apparatus
JP2012226201A (en) * 2011-04-21 2012-11-15 Canon Inc Rotating body speed detection device and image forming device
JP5812728B2 (en) * 2011-07-12 2015-11-17 キヤノン株式会社 Image forming apparatus and control method thereof
JP6079047B2 (en) * 2012-08-23 2017-02-15 株式会社リコー Rotating body driving device and image forming apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6370265A (en) * 1986-09-11 1988-03-30 Fuji Xerox Co Ltd Controller for copying machine
JP2004045862A (en) * 2002-07-12 2004-02-12 Ricoh Co Ltd Image forming device
JP2005080378A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Konica Minolta Business Technologies Inc Driving unit, image forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008099490A (en) 2008-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5031316B2 (en) Speed control device and image forming apparatus
US9058008B2 (en) Image forming apparatus that prevents image defect caused by off-centering of rotating shaft of photosensitive drum
JP2020092601A (en) Control device, motor drive device, sheet conveyance device and image forming apparatus
JP5127290B2 (en) Speed control device and image forming apparatus
US9158240B2 (en) Image forming apparatus that prevents surface speed difference from being generated between photosensitive drum and intermediate transfer belt
US9229401B2 (en) Image forming apparatus
US8879960B2 (en) Image bearing member drive unit that drives image bearing member, method of controlling image bearing member drive unit, storage medium, and image forming apparatus
US9086646B2 (en) Image forming apparatus that corrects developing bias voltage
JP5203823B2 (en) Image forming apparatus, method for controlling image forming apparatus, program, and storage medium
JP2004045862A (en) Image forming device
JP5522964B2 (en) Image forming apparatus
JP5369445B2 (en) Motor control apparatus, image forming apparatus, and program
JP2014119648A (en) Image forming apparatus
JP4873720B2 (en) Stepping motor drive control device and image forming apparatus using the same
JP4841077B2 (en) Method and apparatus for controlling rotational speed of image carrier in image forming apparatus
JP5369855B2 (en) Image forming apparatus
JP2011147273A (en) Motor control device, image forming device, semiconductor integrated device, and motor control program
JP4920369B2 (en) Image forming apparatus
US20150355569A1 (en) Rotational position detection device, image forming apparatus, and non-transitory computer readable medium storing rotational position detection program
JP2014119649A (en) Image forming apparatus
JP2008301625A (en) Stepping motor driver and image forming apparatus
JP5262427B2 (en) Rotating body driving device, image forming apparatus, rotating body drive control method, and computer program
JP2011172350A (en) Motor drive, motor drive system, and microcomputer
JPH11164578A (en) Method for driving and controlling rotating body
JP2007127966A (en) Image forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111024

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120622

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120627

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5031316

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150706

Year of fee payment: 3