JPH1031027A - 回転速度検知装置 - Google Patents

回転速度検知装置

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JPH1031027A
JPH1031027A JP8184424A JP18442496A JPH1031027A JP H1031027 A JPH1031027 A JP H1031027A JP 8184424 A JP8184424 A JP 8184424A JP 18442496 A JP18442496 A JP 18442496A JP H1031027 A JPH1031027 A JP H1031027A
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JP8184424A
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English (en)
Inventor
Nobuo Iwata
信夫 岩田
Mitsugi Sugiyama
貢 杉山
Toshiya Sato
敏哉 佐藤
Masashi Shinohara
賢史 篠原
Yutaka Shio
豊 塩
Tomonori Yabuta
知典 薮田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01P3/40Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light using stroboscopic means

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転体の軸心とのズレやスリットのピッチム
ラが検知精度に影響しないようにし、検知精度の向上を
図るとともに製造コストの低減を図る。 【解決手段】 回転速度検知装置30には、周方向に複
数のスリット31が形成された回転板32と、スリット
31に向けて光を照射する発光素子33と、発光素子3
3より照射された光を受ける受光素子34と、検出信号
のピーク位置を検出するピーク検出器36a,36b
と、回転速度を算出する算出手段37とから概略構成さ
れている。発光素子33と受光素子34aは一つの検知
手段を構成し、発光素子33と受光素子34bは他の一
つの検知手段を構成するものである。受光素子34a,
34bは回転方向にΔLの距離を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
等に内蔵ざれる感光体ドラム、搬送ローラ等の回転体の
回転速度を検出する回転速度検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8に従来技術のカラー画像形成装置の
概要構成を示す。各々異なる色(イエロー、マゼンタ、
シアン、ブラック)の画像を形成する画像形成部1Y、
1M、1C、1Bkが記録紙11を搬送する搬送ベルト
7に沿って一列に配置されている。搬送ベルト7は、そ
の一方が駆動ローラで他方が従動回転する従動ローラで
ある搬送ローラ8,9間に架設されており、搬送ローラ
8,9の回転により矢印方向に回転駆動される。搬送ベ
ルト7の下部には、記録紙11が収容された給紙トレイ
12が備えられている。
【0003】収容された記録紙11のうち最上位置にあ
る記録紙11は、画像形成時には給紙され、静電吸着に
よって搬送ベルト7上に吸着される。吸着された記録紙
11は、第1の画像形成部1Y(イエロー)に搬送さ
れ、ここでイエローの画像形成が行われる。第1の画像
形成部1Yは、感光体ドラム2Yと、感光体ドラム2Y
の周囲に配置された帯電器3Y、露光器4Y、現像器5
Y、クリーニング装置6Yから構成されている。感光体
ドラム2Yの表面は、帯電器3Yで一様に帯電された
後、露光器4Yにより各色の画像に対応したレーザ光1
6Yで露光され、静電潜像が形成される。形成された静
電潜像は現像器5Yで現像され、これによって感光体ド
ラム2Y上に可視像としてのトナー像が形成される。こ
のトナー像は感光体ドラム2Yと搬送ベルト7上の記録
紙11と接する位置(転写位置)で転写器13Yによっ
て転写され、これによって記録紙11上には単色(イエ
ロー)の画像が形成される。
【0004】転写が終わった感光体ドラム2Yは、ドラ
ム表面に残ったトナーをクリーニング装置6Yによって
クリーニングされ、次の画像形成に備えることになる。
このように第1の画像形成部1Yで単色画像(イエロ
ー)を転写された記録紙11は、搬送ベルト7によって
第2の画像形成部1M(マゼンタ)に搬送される。ここ
でも同様に、感光体ドラム2M上に形成されたトナー像
(マゼンタ)は記録紙11上に重ねて転写される。記録
紙11はさらに第3の画像形成部1C(シアン)、第4
の画像形成部1Bk(ブラック)に搬送され、同様に形
成されたトナー像を転写されてカラー画像を形成されて
いく。第4の画像形成部1Bkを通過してカラー画像が
形成された記録紙11は、搬送ベルト7から剥離され、
定着器14で定着された後、排紙トレイ15に排紙され
る。
【0005】このような4つの画像形成部1Y、1M、
1C、1Bkを並べたいわゆるタンデム方式の画像形成
装置は、印刷速度が他の方式より速いという利点がある
反面、記録紙上に4色の画像を重ね合わせる際にズレが
生じ易く、画像品質が悪化する場合があるという欠点を
持っている。そこで、画像の位置ズレを回避するために
搬送ベルト7上にレジストマーク17(図9)を形成
し、レジストマーク検知センサ10によって各色のレジ
スト位置ズレ量を検知し、露光器から出力されるレーザ
光の露光タイミングを微調整することによって位置合わ
せを行うレジスト位置補正が行われている。
【0006】しかしながら、従来技術のレジスト位置補
正は、各ユニットの取付位置精度のバラツキ等の静的な
レジスト位置ズレに対して位置補正を行うものに限られ
ていた。実際、出力されるカラー画像に現れる位置ズレ
は、このような静的なレジスト位置ズレに限定されるも
のではない。例えば、各々の感光体ドラムの回転速度変
動や搬送ベルトの搬送速度変動、あるいは駆動系のギヤ
のピッチのバラツキなどがある場合、特定の周期をもっ
た副走査方向の走査ラインのピッチムラが生じ、これが
出力画像にバンディングと呼ばれる縞状の濃淡ムラとな
って出力されてしまうことがあった。すなわち、動的な
位置ズレとなって現れることがあった。
【0007】このような特定周期をもった位置ズレに対
する補正方法としては、例えば特開平7−225544
号公報に開示されるように、感光体ドラムの速度変動を
検出し、その速度変動に合わせて記録タイミングを制御
する方法がある。また、上記特開平7−225544号
公報では述べられていないが、他の方法として、検出し
た感光体ドラムの速度変動に合わせて感光体ドラムの回
転駆動を補正する方法も考えられる。この方式を画像形
成装置の一部の構成図である図9に基づいて簡単に説明
する。感光体ドラム2の回転軸には回転速度を検出する
ためのロータリエンコーダ19が取付けられており、ロ
ータリエンコーダ19によって検出された速度変動を対
応する感光体ドラム2の反対側の回転軸に取付けられた
感光体ドラム駆動モータ18の回転制御回路にフィード
バックする。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、感
光体ドラムの回転速度を検出する場合、高価なロータリ
エンコーダを用いることが多い。また、感光体ドラムの
速度変動の検出精度を高めようとすると、ロータリエン
コーダの回転板のスリット数を増やす必要があり、益々
ロータリエンコーダのコスト上昇を来していた。図8及
び図9に示したタンデム方式の画像形成装置の場合、4
つの感光体ドラムにそれぞれロータリエンコーダ19を
取り付ける必要があるため、ロータリエンコーダ19の
コストは無視できない。
【0009】更に、いくら精度のよいエンコーダを用い
ても、その取り付け精度が非常に重要となる。すなわ
ち、感光体ドラムの回転軸心とエンコーダの回転軸心を
精度よく合わせなければ正確な速度検知を行うことはで
きない。例えば特開平7−306612号公報におい
て、ロータリエンコーダの入力軸心が感光体ドラムの回
転軸の軸心と完全に一致しないと感光体ドラムの回転速
度を正確に検出することができないということが指摘さ
れているように、エンコーダの回転軸と検知対象である
回転体の軸との間にズレがあると速度検知の精度が悪く
なる。
【0010】ここで、感光体ドラム等の回転体の回転軸
と速度検知を行うエンコーダの回転軸にズレがある場合
について具体的に考えてみる。図10は一般的なロータ
リエンコーダの模式図である。回転板20には狭ピッチ
のスリット21が等間隔で設けられており、回転板20
は回転軸24を中心に回転する。発光素子22は光を発
光し、回転板20のスリット21を通過した光は受光素
子23によって検知される。なお、図示しないが、回転
板20と受光素子23の間に固定したスリットを設ける
構造のエンコーダも多い。このようなエンコーダでは、
発光素子22と受光素子23が配置された検出位置にお
いて通過するスリット21を検知することによって速度
変動を検知している。
【0011】図11は、回転体の回転軸心O1 (回転中
心)とエンコーダの回転板20の軸心O2 (円中心)と
の間に取付誤差がある場合を示した図であり、回転板2
0は回転体の回転軸心O1 を中心に回転、すなわち偏心
回転しているものとする。ここで回転体の回転軸心O1
から検出位置Pまでの距離をD、回転軸心O1 と回転板
20の軸心O2 とのズレをAとし、回転体は一定の角速
度W0 で回転している場合について考えてみる。仮に、
D=10(mm)、A=0.1(mm)、W0 =2π
(rad/sec)とすると、検出位置Pをスリット2
1が通過する数(通過スリット数)は、図12(a)の
ようになる。ここでは、回転板20には1周当たり50
00スリットが等間隔で設けられているロータリエンコ
ーダを用いている。図12(a)において、破線は軸心
のズレが無い場合に検出位置Pをスリット21が通過す
る数(理想的な状態)を示しており、実線は軸心のズレ
がある場合の通過スリット数を示している。図12
(b)は、軸心のズレがある場合と無い場合の塚スリッ
ト数の差(実線と破線の差)を示したものであり、約8
スリット程度の誤差が見られる。このようなエンコーダ
を用いて検知対象である回転体の回転速度を検知使用と
する場合、検出位置での通過スリットの誤差は検出され
る速度誤差となって現れる。図12(c)は、検出位置
Pでのスリット21が通過した速度(検出速度)の変動
を示したものであり、理想的な速度(破線)に対して±
1%程度の速度検知誤差が生じている。
【0012】以上、回転体の軸心とエンコーダの軸心の
ズレによる検出速度の誤差について述べたが、このよう
なエンコーダを用いて感光体ドラム等の回転速度を検知
する場合、本来検出したい回転体の真の速度変動自体が
1%以下の精度を必要としているため、この軸心のズレ
による速度検知誤差は無視できないものとなる。従っ
て、このような検知誤差を回避するためには、感光体ド
ラム等の回転軸心とエンコーダの軸心を高精度に合わせ
るような機構上の精度がどうしても必要となってくる。
また、図12では、スリット21のピッチは理想的な等
間隔のものであることを前提に話を進めたが、従来技術
ではスリット21の数が回転体の角速度を求める一つの
要因となるために、スリットピッチにムラがあると上記
と同様に検出速度に誤差が出てしまう。
【0013】そこで、本発明は、回転体の軸心と速度検
出器の軸心のズレやスリットピッチのムラの影響を受け
ることなく回転速度を高精度に検知できる回転速度検知
装置の提供を、その目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】検知手段を通過するスリ
ット数で回転速度を割り出すのではなく、ある一つのス
リットが複数の検知手段の間を通過するに要する時間を
回転速度算出の基準にすれば軸心ズレもスリットピッチ
ムラも検知誤差の要因とはならない、これが本発明の趣
旨でる。この考えに基づき、請求項1記載の発明では、
検知対象である回転体に同期回転するように取付けられ
回転軸心に対して放射状に延びるスリットが周方向に複
数形成された回転板と、当該回転板の外周近傍に周方向
に間隔をおいて設けられ前記スリットが通過した時間を
検知する複数の検知手段と、各検知手段による検知時間
の差に基づいて前記回転体の回転速度を算出する算出手
段を備える、という構成を採っている。請求項2記載の
発明では、請求項1記載の構成において、前記検知手段
で行うスリットが通過した時間の検知は、検知位置をス
リットが通過した時に検出強度が変化する信号を検出
し、検出した信号のピーク位置の時間を検出することに
よって行う、という構成を採っている。請求項3記載の
発明では、請求項1記載の構成において、検知した回転
速度データを、検知対象である回転体の回転速度の速度
変動成分に合わせて平滑化処理する、という構成を採っ
ている。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図7に基
づいて説明する。図1に示すように、回転速度検知装置
30には、周方向に複数のスリット31が形成された回
転板32と、スリット31に向けて光を照射するLED
等の発光素子33と、発光素子33より照射された光を
受けるホトダイオード等の受光素子34と、検出信号の
ピーク位置を検出するピーク検出器36a,36bと、
回転速度を算出する算出手段37とから概略構成されて
いる。発光素子33と受光素子34aは一つの検知手段
を構成し、発光素子33と受光素子34bは他の一つの
検知手段を構成するものである。
【0016】回転板32は検知対象である回転体に取付
けられる回転軸38を備えており、スリット31は回転
軸38に対して放射状に延びるように形成されている。
受光素子34は回転板32の回転方向に距離ΔL離れた
2つの受光素子34a,34bから構成されており、各
受光素子34a,34bは各々独立にスリット31が通
過したことを検知する。2つの受光素子34a,34b
で検知された信号は、それぞれに対応する検出アンプ3
9a,39bで増幅され、検出信号DET1,DET2
としてピーク検出器36a,36bに出力される。ピー
ク検出器36a,36bでは、検出信号DET1,DE
T2のピーク位置を検出し、ピーク検出信号PK1,P
K2を出力する。さらにピーク検出信号PK1,PK2
は算出手段37に入力され、ここでピーク検出信号PK
1,PK2に基づいて回転速度が算出される。
【0017】図2は回転速度検知装置30の各信号の様
子を示すものである。図2(a)に示すように、ここで
は、回転板32のあるスリット31をスリット1とし、
2つ先のスリット(スリット2,3)の検知信号まで表
示している。2つの受光素子34a,34bは距離ΔL
離れているため、検出信号DET1,DET2はその分
だけ時間差を持っている。ピーク検出器36a,36b
は検出信号DET1,DET2のピーク位置を検出し、
ピーク位置で立ち上がるピーク検出信号PK1,PK2
を出力している。図2は算出手段37で行う処理につい
ても示している。先ず、ピーク検出信号の時間差ΔTを
測定する。ここでは、スリット1,2,3に対する検出
信号の時間差をΔT1,ΔT2,ΔT3としている。さ
らに算出手段37ではスリット1,2,3に対する速度
V1,V2,V3を求めている。なお、速度Vは、 V=ΔL/ΔT によって求めることができる。図2(b)は算出した速
度Vをプロットしたものを示しており、破線は理想的な
速度である。このように、各スリット1,2,3が2つ
の受光素子34a,34bを通過する時間差ΔTによっ
て検出速度Vを求める。なお、算出手段37の演算処理
は、演算機能をもったCPU等を用いて実現する。
【0018】次に、回転速度検知装置30による速度検
出の方式が、回転体の軸心と回転速度検出器自体の軸心
のズレの影響を受けないことを説明する。図3は、本発
明に係る回転速度検知装置30を模式的に示した図であ
る。回転体の回転軸心O1 から受光素子34a,34b
は同じ距離Dをもって配置されている。回転板32の軸
心O2 (円の中心)は回転軸心O1 とは距離Aズレてい
る。かかる構成において、ある1つのスリット31が検
出位置1,2を通過する場合、検出位置1を通過したス
リット31が時間ΔT後に検出位置2を通過する。従っ
て、検知速度Vはこの時間差ΔTによって求められる。
このような検知位置での時間差によって速度を求める方
式では、スリット31が検知位置を通過する数には無関
係に速度検知を行っている。すなわち、回転軸心O1
ら検出位置1,2までの距離は一定に保たれており、検
出速度には軸心のズレは関係しない。従って、従来技術
のように軸心のズレによって検出速度に誤差が現れるこ
とはなく、本来の検出したい回転体の回転速度を検出す
ることができる。また、本方式では特定のスリット31
に対してその検知される時間の差を見ているので、検出
速度にはスリットのピッチムラは関係しない。従って、
スリットのピッチムラがある場合でもこれに基づく速度
検出の誤差が生じない。
【0019】従って、軸心ズレ対策としての高精度の構
成並びに組立技術を必要としないとともに、回転板32
のスリット31のピッチ精度を上げる必要がなく、よっ
て製作コストを低減することができる。
【0020】次に、回転速度検知装置30を画像形成装
置の感光体ドラムの回転速度の検知に用いることを考え
てみる。図4の(a)部分は感光体ドラムの実際の速度
変動を示している。速度についてみると、速度のDC分
(破線)は感光体ドラムの平均の回転速度を示してい
る。また、速度のAC分(変動分)は、回転速度の速度
変動を示している。速度のAC分に注目すると、大きな
周期(周波数でいうと数ヘルツ以下)の速度変動と、比
較的周期の短い(周波数でいうと数10ヘルツ程度)の
速度変動が見られる。ここで、大きな周期の速度変動は
感光体ドラムの1周程度で現れる速度変動であり、感光
体ドラムの回転駆動機構の偏心等によって生じるもので
ある。また比較的周期の短い速度変動は、回転駆動ギヤ
のピッチムラや振動等によって生じるものである。
【0021】このような速度変動をもった感光体ドラム
の速度を求める場合、速度のDC分は感光体ドラムの1
周分の時間を図ることによって簡単に求めることができ
る。すなわち、感光体ドラムに回転軸に取り付けた回転
速度検知装置30の1周分の時間を求めればよい。な
お、検出した結果(速度変動を含んでいる)の実効値を
算出しても求めることができる。また、速度のAC分
(変動分)については、大きな周期の速度変動分のみを
求めればよいと考えられる。画像形成装置の場合、画像
の書き込み位置を補正するために感光体ドラムの速度変
動を求めている。書き込み位置の補正は、数10ヘルツ
程度の速度変動に対して行うのは不可能に近いため、い
くら高い周波数の速度変動を検出してもその結果を実際
的に用いることがない。従って、回転速度検知装置30
においても低い周波数の速度変動のみを検出すればよい
ことになる。
【0022】図4の(b)部分は、感光体ドラムの速度
変動に対して、回転速度検知装置30の検出結果を示し
ており、低周波の速度変動に対してほぼ一致した速度を
検出している。しかし、この検出した結果には高い周波
数の速度変動も含まれるので、低い周波数の速度変動の
みを表示すべく、検出した速度をデータ処理等によって
平滑化する必要がある。図4の(c)部分は、平滑化処
理した検出速度を示している。この平滑化処理は、予め
分かっている速度変動要因の周期に合わせて行うとよ
い。例えば、感光体ドラムの1周分の周期の速度変動に
対してのみ速度変動を求める場合、1周分で変動する正
弦波を検出データにフィットするようにデータ処理す
る。
【0023】回転速度検知装置30を用いて速度検出す
る際に上記のように高い周波数の速度変動分が必要ない
場合、回転板32に設けるスリット31の数を少なくで
きる。例えば従来のロータリエンコーダがスリットが数
千程度必要であったのに対して、本発明の回転速度検知
装置30において周期の大きい速度変動のみを検出した
い場合は、数十スリット程度でよくなる。このようにス
リット数も従来の方式に対して少なくて済むという利点
がある。
【0024】次に、検出信号DET1,DET2のピー
ク位置で検知タイミングを求める方法について述べる。
図5は、ピーク検出器36a,36bの一般的な構成に
ついて示した図である。検出信号DETは微分回路40
によって微分される。微分された信号は、コンパレータ
42によってゼロクロスする点を検出され、ピーク検出
信号PKとして出力される。このようなピーク検出器3
6a,36bは、入力信号DETの振幅強度が変動して
も正確なピーク位置のタイミングを検出できる。例え
ば、図6に示すように、検出信号DETのエッジ部をあ
るしきい値と比較することで検出タイミングを求める
と、振幅強度の変動によって検知タイミングがずれるの
に対し、図7に示すように、ピーク位置検出では検知タ
イミングがずれることはない。
【0025】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、ある特定
のスリットが複数の検知位置を通過する時間差を求め、
この時間差で回転体の回転速度を算出する構成としたの
で、検知対象である回転体の軸心とのズレやスリットの
ピッチズレに起因する検知誤差を回避でき、よって速度
検知の精度の向上を図ることができるとともに、軸心ズ
レやピッチズレ等を回避するための構成上の精度を要し
ないので製作コストの低減を図ることができる。
【0026】請求項2記載の発明によれば、検出した信
号のピーク位置の時間を検出することによって行うこと
としたので、さらに、信号強度変動に対しても検知誤差
がなく、よって速度検知の精度を一層向上させることが
できる。
【0027】請求項3記載の発明によれば、さらに、不
用な高周波成分の速度変動を検知しないかあるいは平滑
化処理によって除去する構成としたので、回転板に設け
るスリット数を減らすことができ、よって製作コストの
一層の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回転速度検知装置の概
要図である。
【図2】検出信号を示す図で、(a)は検出信号とこれ
に対応するピーク検出信号を示す図、(b)はピーク検
出信号に基づいて算出した速度をプロットした図であ
る。
【図3】回転板の軸心ズレと検出位置の関係を示す模式
図である。
【図4】感光体ドラムの回転速度の変動と、検出速度、
平滑化処理した検出速度の関係を示すグラフである。
【図5】ピーク検出器を示すブロック図である。
【図6】振幅強度の変動による検知タイミングのズレを
示す図である。
【図7】ピーク位置検出による検知タイミングを示す図
である。
【図8】カラー画像形成装置の構成を示す概要図であ
る。
【図9】従来のロータリエンコーダによる感光体ドラム
の検知構成を示す斜視図である。
【図10】従来のロータリエンコーダの構成を示す斜視
図である。
【図11】従来のロータリエンコーダの回転板の軸心ズ
レと検出位置の関係を示す模式図である。
【図12】従来のロータリエンコーダによる検知状態を
示す図で、(a)は通過スリット数を示すグラフ、
(b)はスリットの誤差数を示すグラフ、(c)は速度
変動を示すグラフである。
【符号の説明】
31 スリット 32 回転板 33 検知手段の構成要素としての発光素子 34a,34b 検知手段の構成要素としての受光素子 37 算出手段 O1 回転軸心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠原 賢史 東京都大田区中馬込1丁目3番6号・株式 会社リコー内 (72)発明者 塩 豊 鳥取県鳥取市北村10−3・リコーマイクロ エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 薮田 知典 鳥取県鳥取市北村10−3・リコーマイクロ エレクトロニクス株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検知対象である回転体に同期回転するよう
    に取付けられ回転軸心に対して放射状に延びるスリット
    が周方向に複数形成された回転板と、当該回転板の外周
    近傍に周方向に間隔をおいて設けられ前記スリットが通
    過した時間を検知する複数の検知手段と、各検知手段に
    よる検知時間の差に基づいて前記回転体の回転速度を算
    出する算出手段を備えたことを特徴とする回転速度検知
    装置。
  2. 【請求項2】前記検知手段で行うスリットが通過した時
    間の検知は、検知位置をスリットが通過した時に検出強
    度が変化する信号を検出し、検出した信号のピーク位置
    の時間を検出することによって行うことを特徴とする請
    求項1記載の回転速度検知装置。
  3. 【請求項3】検知した回転速度データを、検知対象であ
    る回転体の回転速度の速度変動成分に合わせて平滑化処
    理することを特徴とする請求項1記載の回転速度検知装
    置。
JP8184424A 1996-07-15 1996-07-15 回転速度検知装置 Pending JPH1031027A (ja)

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