JPH08115012A - 感光体の回転情報検出器を備えた画像形成装置及び検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像形成装置において、良好な画像を得るた
めの安定した感光体の回転を実現する。 【構成】 画像形成の為の感光体と、前記感光体を回転
させる駆動系と、前記感光体上に設置され、前記感光体
の回転速度と回転加速度の一方或いは両方により異なっ
た電気信号を発生する加速度センサと、前記加速度セン
サから得られる前記電気信号から前記感光体の回転速度
情報と回転加速度情報の一方或いは両方を検出する制御
回路とを有する。 【効果】 感光体の回転は感光体上に設置された加速度
センサから直接回転速度と回転加速度の一方或いは両方
を表す情報を電気信号として得られ、それによって感光
体の回転を制御できるので、複雑な電気信号の演算処理
を必要とせず、速度と加速度の一方或いは両方の検知か
ら感光体の回転制御までの時間的な遅れがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報から転写紙上
に画像を再生する電子写真装置や印刷装置などの画像形
成装置に係わり、特に画像形成する感光体の回転情報を
検出する検出器を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真装置や印刷装置など
の画像形成装置の分野では、感光体上に電位差による静
電潜像を形成し、更にその静電潜像を現像剤によって現
像することで現像剤像を形成する方法が実施されてい
る。一例として、図を用いて電子写真装置の具体例を説
明する。

【０００３】図３において、画像記録装置本体10の上面
には自動原稿給送部11が位置している。自動原稿給送部
11は原稿を読み取り位置まで自動給送する。12は読み取
り部で、ＣＣＤ等の受光素子によって読み取り位置に搬
送された原稿の画像情報を読み取り、画像信号をアナロ
グ信号として出力する。13は処理回路部で、アナログ／
デジタル変換部、画像処理部、ビデオインターフェース
部などを含んでおり、読み取り部12より出力される画像
信号をアナログ／デジタル変換して、アナログ信号から
デジタル信号にし、更に画像処理部、ビデオインターフ
ェース部によってデジタル信号化された画像信号を画像
記録に適した記録信号に変換・処理する。14は記録信号
によって発光するレーザー光学系を含むレーザー書込部
で、回転する感光体ドラム15ａ上に光走査を行い、潜像
を形成する。感光体ドラム15ａとその周縁部に設けられ
た帯電器、現像器等からなる画像形成部15は、前記潜像
を現像材であるトナーにより現像してトナー像とし、給
紙部16ａ、16ｂから給紙される転写紙上に転写される。
この転写紙は、転写されたトナー像を保持しながら定着
器17まで搬送され定着される。トナー像の定着記録され
た転写紙は排紙部18より排出される。

【０００４】上記のような構成をもつ画像形成装置にお
いては、感光体ドラムの回転とレーザー書込部による光
走査との同期、或いは、感光体ドラムの回転と現像器に
よる現像との同期などが、最終的に転写紙上に形成され
る画像の画質に大きく影響する。即ち、感光体ドラムの
回転精度が画像の画質に直接影響する。このことは、ベ
ルト状の感光体を用いる場合も、そのベルトを駆動する
回転体の回転精度が画像の画質に影響するという点にお
いて同様である。そこで、感光体ドラム或いはベルト状
感光体を駆動する回転体の回転を一定に保つための方法
を講ずることが望ましい。

【０００５】従来この分野において実施されているもの
で、感光体の回転精度を上げるものは大別すると２つの
手段がある。第１の手段は、感光体が物理的に安定した
回転をするように何らかの構成を加えるものである。フ
ライホイール等を感光体に取り付け、感光体の慣性力を
大きくすることで回転ムラを少なくするものはこの第１
の手段に属する。第２の手段は、感光体の回転情報を検
出器によって検知し、検知された情報に基づき感光体を
駆動する駆動源を制御することで、感光体の回転を能動
的に制御しようとするもので、アクティブ制御やフィー
ドバック制御と呼ばれるものがある。第１の手段は比較
的安価に実施できるが、第２の手段によるもののような
きめ細かい感光体の回転制御は不可能である。また、フ
ライホイール等を取り付けることで駆動系に負荷がかか
る為、大出力の駆動系が必要となり、画像形成装置全体
が肥大化する。従って、よりコンパクトで良好な画質を
形成することのできる画像形成装置を実現するために
は、第２の手段である能動的な制御による感光体の回転
制御が必須となる。

【０００６】能動的な制御によって感光体の回転を制御
するには、ポイントセンサを使ったエンコーダによる感
光体の回転情報検出器を用いることが考えられる。この
エンコーダの仕組みを図を用いて説明する。

【０００７】図４において、回転体Ｒの表面には一定の
ピッチでマーキングＭが施してある。回転する回転体Ｒ
の表面に向かって一定の角度で光源Ｓから光線が照射さ
れる。照射された光線は回転体Ｒの表面で反射し固定さ
れた光センサＤによって受光される。光センサＤは受光
した反射光の光強度に応じた電気信号を発生する。この
とき、回転体Ｒの表面上に施されたマーキングＭの部分
では、光源Ｓからの光線は吸収されがちとなるので、光
センサＤからの電気信号は図５のｔ２のように電圧の低
い状態となり、回転体Ｒの表面のマーキングＭのない部
分では、電気信号は図５のｔ１のような電圧の高い状態
となる。従って結果的に、光センサＤからの電気信号は
図５のような波形を形成することとなる。

【０００８】このような構造を持つエンコーダにおいて
は、エンコーダからの出力信号の精度はエンコーダ内の
回転体の周長と回転体に施されたマーキングのピッチと
の関係で決まることになる。即ち、回転体を大きくする
か、マーキングのピッチを微細かつ高精度にすることで
エンコーダの出力信号の精度は向上する。しかし、エン
コーダを画像形成装置に利用する場合、装置本体の大き
さから自ずと回転体の大きさは制限されてしまうので、
マーキングのピッチを微細化する必要がある。本願発明
者が画像形成装置における良好な画像としている画質
は、カラー画像の解像度における画素数で最低限300〜4
00ＤＰＩの画像が良好に再現されることである。近年で
は、時に1200ＤＰＩ程度の解像度が要求されることもあ
る。仮に解像度を300〜400ＤＰＩとしても、１画素あた
り84.7〜63.5μmの長さとなり、再現する画像にはこの
１画素長の５％以上ずれが起こらないよう保証されてい
なければならない。即ち、良好な画質を達成するために
は、エンコーダの精度は、最低３μm程度の感光体のず
れを検知するものが必要であり、エンコーダの回転体上
のマーキングにおいて10〜50μm程度の印刷間隔および
マーキング幅の誤差１％未満を得なければならない。こ
のようなエンコーダは大変高価であり、画像形成装置に
搭載することは事実上不可能である。

【０００９】ところで、このようなエンコーダは回転体
の回転速度検知を目的とする手段であるが、実際に画像
形成装置の感光体の回転を制御するためには、得られる
回転体の位置情報から一時点の回転速度を算出し、更に
その回転速度の変化を算出することによって感光体の駆
動系を制御しなければならない。従って、感光体の回転
制御にはエンコーダから得られる位置情報から回転情報
を算出する処理手段と、回転情報を更に演算処理して回
転加速度情報を得る処理手段が必要であり、処理する時
間がかかり過ぎると、回転速度の変化と対応する処理と
の間に時間差が生じ、感光体の回転をリアルタイムで制
御することは難しくなる。

【００１０】本願発明者らは、画像処理装置の感光体の
回転制御には、従来のように感光体の回転の変化を検知
する方法よりも回転の回転速度或いは回転速度の変化
（即ち回転加速度）を直接検知する方が合理的であるこ
とに着眼し、速度或いは加速度を直接検知できる検知手
段の画像処理装置への応用を研究した。その結果、従来
全く利用分野は違うが画像処理装置への応用が可能な速
度或いは加速度を検知する検知手段には、ジャイロと呼
ばれる移動方向と加速を同時に検知する手段、衝撃セン
サと呼ばれる一過性の衝撃を検知する手段、また、圧力
センサと呼ばれる気圧・風量・水位などの変化を検知す
る手段のあることがわかった。従来、ジャイロは自動車
のナビゲーションシステムやＶＴＲカメラの手ぶれ防止
などに利用され、主に装着される装置の移動方向を検知
するのに使われている。また衝撃センサは、ハードディ
スクドライブが外部からの衝撃を受けるのを検知した
り、自動車の安全対策に応用され、装着される装置に加
わる一過性の衝撃を検知するのに使われている。更に、
圧力センサは自動車における吸気圧や家電製品における
風量・水位等を検知するのに使われている。しかし、こ
れらの検知手段が画像形成装置の感光体など、一定方向
に回転する回転体の回転加速度を検知する用途には応用
されていない。このような全く違った分野への検知手段
の応用は、検知手段を設計するに当たり応用する対象と
なる製品の仕様に対しての考察がなく、仕様の完全に合
ったものを見つけ出すのは大変困難である。

【００１１】本発明はこの衝撃センサに代表される加速
度の検知手段を画像形成装置の感光体上に取り付け、そ
の検知手段から得られる電気信号から感光体の回転速度
或いは回転速度の変化を検知し、感光体の回転を能動的
に制御しようとするものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、感光体の安
定した回転を得る為に応用できる精度で、かつ安価な方
法で実現できる回転情報検出器を搭載し、その為良好な
画像を形成できる画像形成装置を得ることを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明による画像形成装置は、画像形成の為の感光体と、
前記感光体を回転させる駆動系と、前記感光体上に設置
され、前記感光体の回転速度と回転加速度の一方或いは
両方の変化により異なった電気信号を発生する加速度セ
ンサと、前記加速度センサから得られる前記電気信号か
ら前記感光体の回転速度情報と回転加速度情報の一方或
いは両方を検出する制御回路とを有する。即ち、本発明
による画像形成装置における感光体の回転情報検出方法
は、先ず画像形成の為の感光体を駆動系により回転さ
せ、次に回転体の回転速度と回転加速度の一方或いは両
方により異なった電気信号を発生する加速度センサを感
光体上に設置することで、前記感光体の回転速度情報と
回転加速度情報の一方或いは両方を含んだ前記電気信号
を得、更に得られた前記電気信号から制御回路によって
前記感光体の回転速度と回転加速度の一方或いは両方を
検知する。

【００１４】

【作用】上記の本発明による画像形成装置によれば、感
光体の回転は感光体上に設置された加速度センサから直
接回転速度と回転加速度の一方あるは両方を表す情報を
電気信号として得られ、それによって感光体の回転を制
御できるので、複雑な電気信号の演算処理を必要とせ
ず、回転速度と回転加速度の一方あるは両方の検知から
感光体の回転制御までの時間的な遅れがない。

【００１５】

【実施例】本発明による回転情報検出器を搭載する画像
形成装置の一般的動作や仕様は、前記図３とその説明に
よるものと同様であり、以下に説明する感光体の回転制
御手段を除いては本発明と特に関係がないので、それら
の一般的動作や仕様についての説明は省略する。

【００１６】本発明による画像形成装置では、図１の実
施例に示されるように感光体ドラム１の回転をアクティ
ブに制御する回転制御手段を備えている。感光体ドラム
１の円周面上には、前記の回転加速度を検知できる衝撃
センサを加速度センサ３として設置されている。この
時、加速度センサ３が設置される位置は、感光体ドラム
１の円周面上であれば、感光体ドラム１の外側、内側、
側面のいずれでもよい。この加速度センサ３は獲得した
感光体ドラム１の回転加速度情報を制御回路５に送信す
る。制御回路５では、加速度センサ３より送られる回転
情報に基づき、駆動系の回転を制御し感光体ドラム１の
回転が画像形成に最適となるようにする。この際、感光
体ドラム１の駆動系としてはモータ４と減速機２があ
り、モータ４の駆動は減速機２を介して感光体ドラム１
を回転させる。

【００１７】本発明に応用できる加速度センサは、圧電
素子等によって圧力を直接電気信号に変換する手段が応
用されているものであれば、衝撃センサ以外にも前記の
ジャイロや圧力センサ等が応用できるが、衝撃センサは
比較的簡単な構造を持っており、安価に入手できるので
好ましい。この衝撃センサの構造を図２を用いて説明す
る。

【００１８】図２において、Ｂｉは圧電セラミックなど
の圧電素子をバイモルフ構造にしたバイモル圧電素子
で、ベースＢａ上に設置されている。更に、バイモル圧
電素子Ｂｉには電気信号を出力するターミナルＴｍが接
続されている。バイモル圧電素子Ｂｉは何らかの圧力を
かけられるとセル状の素子が撓み、その圧縮によって電
気信号を発生する。そして、発生した電気信号はターミ
ナルＴｍを通って外部の回路等に伝達される。本発明の
実施例に加速度センサとして応用した衝撃センサは、そ
の衝撃（加速度）に対する感度が２mV／Ｇで、周波数特
性は100〜20kHzである。本実施例の画像処理装置は、装
置筺体の大きさ駆動系の構成等により約100〜500Hzの振
動が起こるが、上記の特性を持った衝撃センサでは感光
体ドラム１の回転速度と回転速度変化を検知するには充
分である。

【００１９】加速度センサ３から出力される回転速度情
報と回転加速度情報の一方或いは両方の電気信号は、制
御回路３が受け、感光体ドラム１の回転速度と回転加速
度の一方或いは両方を直接検知する。制御回路３は、こ
のため複雑な演算なしにリアルタイムに感光体ドラムの
回転を制御する。この際、加速度センサの検知方向を感
光体ドラム１の回転方向と同心円方向の一方或いは両方
に向ける。これは、加速度センサ１個を用いて、その検
知方向を感光体ドラム１の回転方向に向けて設置する
と、感光体ドラム１の回転加速度に対応した信号が出力
され、加速度センサの検知方向を感光体ドラム１の同心
円方向に向けて設置すると、加速度センサは感光体ドラ
ム１の遠心力を捕らえ、感光体ドラム１の回転速度に対
応した信号を出力するからである。当然ながら、加速度
センサ２個を感光体に設置し、これらの加速度センサの
検知方向を感光体ドラム１の回転方向と同心円方向の両
方に向けると、回転速度と回転加速度の両方を同時に検
知することができる。本実施例では感光体ドラム１の回
転が一定になるように制御するのに、感光体ドラム１の
速度と加速度の少なくとも一方の変化を捕らえて制御す
る必要がある。発明者らの実験によれば、感光体ドラム
１の速度のみを捕らえて制御すると高精度な制御がで
き、加速度のみを捕らえると演算処理時間が最も短縮で
き、高精度な制御もできることがわかった。

【００２０】更に、加速度センサ２個を用いる代わりに
上記のジャイロを用いると、１つのセンサで感光体ドラ
ム１の回転速度と回転加速度の両方を同時に得ることが
可能である。これは、ジャイロはもともと移動体の３次
元の移動方向と加速度を同時に検知する手段であり、衝
撃センサを複数集めたような構成になっているからであ
る。実際のジャイロでは、三角柱以上の多面柱のような
ベースを設け、そのベースの複数の側面に対して、図２
の衝撃センサのバイモル電圧素子と同様の圧電素子を設
置してある。従って、ベースはジャイロに加わる３次元
方向の応力によってたわみ、複数の圧電素子は、ベース
のたわみに応じてそれぞれが設置された方向の応力を受
けて電気信号を出力する。即ち、ジャイロに加わる３次
元方向の応力は電気信号に変換されて出力される。この
ように複数の加速度センサかジャイロを用いた構成によ
れば、感光体ドラム１が決められた一定速度で回転して
いるかを監視しながら、同時に回転速度に変化が起こっ
ていないかを検知でき、更に複雑な制御が可能になる。

【００２１】ところで、本発明では、加速度センサ３は
感光体ドラム１に直接設置する必要があるが、感光体ド
ラム１と共に回転する加速度センサ３からの出力を制御
回路５に送信するためには、その送信経路の中に感光体
ドラム１の回転にたいして自由運動できる接点を設ける
必要が生じる。しかし、そのような接点では、ノイズが
起こりやすく加速度センサ３からの信号を正確に送信す
ることが困難となる。本実施例では、図示しないＡ／Ｄ
コンバータを加速度センサ３と共に感光体ドラム１に設
置し、加速度センサ３からの信号が接点を通る前にデジ
タル化してしまう。そのため、接点を通って制御回路５
に入力される信号はデジタル信号となり、接点ノイズに
たいして影響を受けにくくなっている。

【００２２】このような接点のノイズ対策としては、加
速度センサ３からの信号を電波に変調し送信することも
考えられる。その際には接点を全く介さずに信号を制御
回路５に送信できるので、接点によるノイズはなくな
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明による画像処理装置では加速度セ
ンサ３からの電気信号を制御回路５が受け、感光体ドラ
ム１の回転速度と回転加速度の一方或いは両方を直接検
知し、感光体ドラム１の回転を制御する。そのため、従
来画像処理装置で行われていた、エンコーダ等による感
光体ドラムの回転速度検知と、更に演算処理手段による
回転速度の変化の検知は不必要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による感光体の回転制御手段の構成図。

【図２】本発明に応用可能な加速度センサの構造を示し
た斜視図。

【図３】一般的な画像形成装置の構成を示した構成図。

【図４】従来のポイントセンサによるエンコーダの構成
を示した構成図。

【図５】従来のエンコーダより得られる信号の波形を示
した図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 減速機 ３ 加速度センサ ４ モータ ５ 制御回路 Ｂｉ バイモル圧電素子 Ｂａ ベース Ｔｍ ターミナル

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成の為の感光体と、前記感光体を
   回転させる駆動系と、前記感光体上に設置され、前記感
   光体の回転加速度の変化により異なった電気信号を発生
   する加速度センサと、前記加速度センサから得られる前
   記電気信号から前記感光体の回転加速度情報を検出する
   制御回路とを有する画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記制御回路は、得られた前記回転加速
   度情報に基づき前記駆動系を制御することで、前記感光
   体の回転を制御する請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記加速度センサは前記感光体の回転速
   度情報と回転加速度情報を含んだ電気信号を同時に発生
   し、前記制御回路は前記電気信号から前記回転速度情報
   と前記回転加速度情報を検出し、前記制御回路は更に得
   られた前記回転速度情報と前記回転加速度情報に基づき
   前記駆動系を制御することで、前記感光体の回転を制御
   する請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 画像形成の為の感光体と、前記感光体を
   回転させる駆動系と、前記感光体の回転速度の変化によ
   り異なった電気信号を発生するよう前記感光体上に設置
   された加速度センサと、前記加速度センサから得られる
   前記電気信号から前記感光体の回転速度情報を検出する
   制御回路とを有する画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記制御回路は、得られた前記回転速度
   情報に基づき前記駆動系を制御することで、前記感光体
   の回転を制御する請求項４記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 画像形成装置において、画像形成の為の
   感光体を駆動系により回転させ、回転体の回転加速度の
   変化により異なった電気信号を発生する加速度センサを
   感光体上に設置することで、前記感光体の回転加速度情
   報を含んだ前記電気信号を得、得られた前記電気信号か
   ら制御回路によって前記感光体の回転加速度を検知する
   検知方法。
7. 【請求項７】 前記制御回路は、検知された前記回転加
   速度に基づき前記駆動系を制御することで、前記感光体
   の回転を制御する請求項６記載の検知方法。
8. 【請求項８】 前記加速度センサから前記感光体の回転
   速度情報と回転加速度情報を含んだ前記電気信号同時に
   得、前記制御回路は前記電気信号から前記回転速度情報
   と前記回転加速度情報を検出し、前記制御回路は更に得
   られた前記回転速度情報と前記回転加速度情報に基づき
   前記駆動系を制御することで、前記感光体の回転を制御
   する請求項６記載の検知方法。
9. 【請求項９】 画像形成装置において、画像形成の為の
   感光体を駆動系により回転させ、回転体の回転速度の変
   化により異なった電気信号を発生するよう加速度センサ
   を感光体上に設置することで、前記感光体の回転速度情
   報を含んだ前記電気信号を得、得られた前記電気信号か
   ら制御回路によって前記感光体の回転速度を検知する検
   知方法。
10. 【請求項１０】 前記制御回路は、検知された前記回転
    速度に基づき前記駆動系を制御することで、前記感光体
    の回転を制御する請求項９記載の検知方法。