(57)【要約】【課題】経時、環境変動にも対応し、待ち時間も発生させずに、上記駆動伝達系の加工、組立て誤差に起因する位置ズレやバンディングを低減する画像形成装置を提供することにある。【解決手段】本発明の画像形成装置は、像担持体（８）の回転速度、若しくは、回転位置を検出するエンコーダー（５７）はセンサーを２個有する２相出力のエンコーダー（５７）であり、いずれか１方の出力を参照信号として直接駆動モーター（５０）にフィードバックし、他方の出力の回転速度、若しくは回転位置を演算する演算手段と、像担持体（８）の１回転内の基準位置を検出する基準位置検出手段と、上記速度演算結果に基づいて駆動モーター（５０）の入力クロックを微調整する手段とを有する。【選択図】      図３
2008203472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を回転駆動する駆動モーターであって、回転速度を指令するため入力クロック信号と、回転体からの回転速度に応じたクロック信号を参照信号として入力し、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御する駆動モーターと、像担持体の回転速度、若くは、回転位置を検出するエンコーダーを有する画像形成装置において、
像担持体の回転速度、若しくは、回転位置を検出するエンコーダーはセンサーを２個有する２相出力のエンコーダーであり、いずれか１方の出力を参照信号として直接駆動モーターにフィードバックし、他方の出力の回転速度、若しくは回転位置を演算する演算手段と、像担持体の１回転内の基準位置を検出する基準位置検出手段と、上記速度演算結果に基づいて駆動モーターの入力クロックを微調整する手段とを有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
像担持体駆動モーターは、モーターローター自体の回転速度、若しくは回転位置を検出するエンコーダー機能を有し、駆動モーターの参照信号として切り替える、参照信号切替え手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
像担持体の回転速度、若しくは、回転位置を検出するエンコーダーは、センサーを２個有する２相出力のエンコーダーであって、駆動モーターの参照信号として、モーターローター自体の回転速度、若しくは回転位置を選択し、駆動モーターを回転させ、像担持体のエンコーダーからの２相出力の回転速度、若しくは、回転位置を演算する演算手段と、像担持体の１回転内の基準位置を検出する、基準位置検出手段を有し、参照信号として、像担持体からのエンコーダー２相信号のいずれか１方を選択した場合、上記演算の演算結果によって、駆動モーターの入力クロック信号を微調整する手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
像担持体の１回転内の基準位置を検出する基準位置検出手段は、像担持体、もしくは、像担持体と機械的に一体となって回転される連結部材に設けられ、駆動モーターの入力クロックを微調整する手段の基準信号とする
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに画像形成装置において、
像担持体は、像担持体を保持する保持部材と、像担持体を帯電するための帯電手段、露光後潜像をトナーによって顕像する為の現像手段、トナー転写後の残トナーを除去するためのトナークリーニング手段のいずれか１つ、若しくはすべてと一体的に構成され、画像形成装置本体に脱着可能な構成であって、本体側の駆動源からの駆動力を保持部材内に構成された像担持体に伝達して回転駆動する駆動伝達手段を有する画像形成装置において、像担持体の回転速度、若くは、回転位置を検出するエンコーダーは、上記一体的な保持部材内に装着されている
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、市場からの要求にともない、フルカラーの画像を形成可能なものが多くなってきている。このようなカラー画像を形成可能な画像形成装置には、例えば一直線上にそれぞれ配置した像担持体上に異なる色のトナーで現像をする現像装置をそれぞれ設け、各像担持体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、その単色のトナー画像を、回動する中間転写ベルトに、像担持体に対向する位置に配置された各１次転写装置により順次重ね合わせていくように転写しフルカラーの合成カラー画像を形成し、その中間転写ベルト上の画像を２次転写装置により記録媒体上に一括転写することによって画像形成をする、いわゆるタンデム型のものがある。このようなタンデム型のカラー画像形成装置では、各感光体上に形成した異なる色のトナー画像を中間転写ベルト上に重ね合わせてカラー画像を形成するため、その各色の画像の重ね合わせ位置が互いにずれてしまうと、画像上において色ずれや微妙な色合いに変化が生じてしまうようになるので画像品質が低下してしまう。したがって、その各色のトナー画像の位置ずれ（色ずれ）は重要な問題となる。
【０００３】
特に、複数の感光体に、非同期な周期的位置変動や速度ムラがある場合、画像上に位置ズレ、バンディングのなって画像品質を劣化させる要因となる。この感光体の速度変動は、一般的に、駆動源からの伝達系のギアの加工誤差（特にギアの偏芯や、歯型精度）や組立て誤差によって、ギアの１回転周期や１歯周期の速度変動として現れる。又、駆動モーター巻線の相数、若しくは、極数によるコギングによっても同様に速度むらが発生する。又、感光体ユニットが脱着可能な構成になっている駆動系では、駆動を連結するための部材、例えば、カックリングや、ジョイント、ギア等の偏芯等によっても発生する。これらの変動は、回転体の部品の加工精度や、組立て精度、モーターの構成等に依存
しているため、初期的には回転体１回転内でずれ量は毎回概ね同じになる。
そのため、この問題を解決するために、感光体の回転速度ムラを１度検出して、記憶し、記憶情報に基づいて、速度ムラを逆位相になる様に、目標の回転速度を補正して、実際の感光体の回転ムラを所定値以下にするようなフィードフォーワード制御を行なうことが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、感光体の駆動では無く、転写駆動系に上記の考えを用いているため直接は本発明と関係がないが、駆動モーターを一定速度で回転させた時の、転写体駆動軸の角速度変化を記憶させ、記憶情報に基づいて、駆動モーターの目標値を変更して転写体の角速度を一定にするものである。特許文献２は、同様に、感光体ドラムに設けられた回転検出手段の回転情報に基づいて変動を相殺する様に、駆動モーターの目標値を変更するものである。
しかしながら、これらの方法では、経時的な、ギア、カップリングの磨耗や劣化による変化や、温度・環境変動による不測の回転変動には対応出来ない欠点があった。又、伝達関数の変化に対し制御が発振したるする欠点もあった。そのため、特許文献１において、適時に、回転速度変動と伝達関数を求め、ゲイン余裕と位相余裕を確認しながら、フィードバック定数を変更することが提案されている。しかしながら、この方法でも、回転体の速度変動を少なくとも１回は計測しなければならす、計測のための待ち時間が発生してしまい、効率が悪い。又、基本的に、フィードフォワード制御であるため、負荷である感光体に外乱負荷が入った場合、応答性が悪いと言う欠点もある。
【０００５】
【特許文献１】特許第３１０７２５９号
【特許文献２】特開平７−１２９０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、経時、環境変動にも対応し、待ち時間も発生させずに、上記駆動伝達系の加工、組立て誤差に起因する位置ズレやバンディングを低減する画像形成装置を提供することにある。又、外乱負荷が入った場合でも、応答性を向上させることによって位置ズレやバンディングを低減させる画像形成装置を提供することにある。
また、駆動モーターの参照信号を、モーター自体の回転速度と切替えることで、像担持体のエンコーダーが汚れや破損によって正常な信号を発生しなくなった場合でも、正常な回転を行なわせ画像形成装置全体がダウンするのを防止する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置では、像担持体を回転駆動する駆動モーターであって、回転速度を指令するため入力クロック信号と、回転体からの回転速度に応じたクロック信号を参照信号として入力し、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御する駆動モーターと、像担持体の回転速度、若くは、回転位置を検出するエンコーダーを有する画像形成装置において、像担持体の回転速度、若しくは、回転位置を検出するエンコーダーはセンサーを２個有する２相出力のエンコーダーであり、いずれか１方の出力を参照信号として直接駆動モーターにフィードバックし、他方の出力の回転速度、若しくは回転位置を演算する演算手段と、像担持体の１回転内の基準位置を検出する基準位置検出手段と、上記速度演算結果に基づいて駆動モーターの入力クロックを微調整する手段とを有する。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、像担持体駆動モーターは、モーターローター自体の回転速度、若しくは回転位置を検出するエンコーダー機能を有し、駆動モーターの参照信号として切り替える、参照信号切替え手段を有することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、像担持体の回転速度、若しくは、回転位置を検出するエンコーダーは、センサーを２個有する２相出力のエンコーダーであって、駆動モーターの参照信号として、モーターローター自体の回転速度、若しくは回転位置を選択し、駆動モーターを回転させ、像担持体のエンコーダーからの２相出力の回転速度、若しくは、回転位置を演算する演算手段と、像担持体の１回転内の基準位置を検出する、基準位置検出手段を有し、参照信号として、像担持体からのエンコーダー２相信号のいずれか１方を選択した場合、上記演算の演算結果によって、駆動モーターの入力クロック信号を微調整する手段を有することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、像担持体の１回転内の基準位置を検出する基準位置検出手段は、像担持体、もしくは、像担持体と機械的に一体となって回転される連結部材に設けられ、駆動モーターの入力クロックを微調整する手段の基準信号とすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、像担持体は、像担持体を保持する保持部材と、像担持体を帯電するための帯電手段、露光後潜像をトナーによって顕像する為の現像手段、トナー転写後の残トナーを除去するためのトナークリーニング手段のいずれか１つ、若しくはすべてと一体的に構成され、画像形成装置本体に脱着可能な構成であって、本体側の駆動源からの駆動力を保持部材内に構成された像担持体に伝達して回転駆動する駆動伝達手段を有する画像形成装置において、像担持体の回転速度、若くは、回転位置を検出するエンコーダーは、上記一体的な保持部材内に装着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明の画像形成装置では、２相出力のエンコーダーを用いることで、エンコーダー自体の偏芯による回転速度の検出誤差による影響を軽減し、位置ズレを低減して、正常な回転を行なわせ、画像形成装置全体がダウンすることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態である画像形成装置の構成を示す全体図である。同図に示す画像形成装置はタンデム方式のカラー複写機であるが、本発明では、複写機だけでなくプリンタやファクシミリ装置あるいは印刷機を対象とすることも可能である。図１において、画像形成装置には、色分解色に対する補色関係にある色のトナーであるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒（Ｋ）を用いた画像を形成可能な像担持体（８）Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが水平方向で同一線上に並置されている。各像担持体は、一つの像担持体ユニット（２５）に配置されており、このユニットには、画像形成処理工程である、帯電、及びクリーニング、現像、除電などの工程を実行する装置が含まれている。像担持体ユニットの上部には像担持体Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの並置方向に平行する展張面を有するベルトが用いられた１次転写装置（２０）を収容している中間転写ユニット（１）が配置されている。像担持体ユニットの下方には、走査装置が配置されている書き込みユニット（９）が配置されている。各像担持体に対向している展張面を有する中間転写ベルト（１０）に対して各像担持体からの色画像を順次転写し、１次転写により重畳された画像を給紙装置（２０）から送り出される記録媒体に対して、一括転写する２次転写装置（３）が配置されている。各像担持体と対峠する位置にローラで構成された１次転写装置が設置されており、そして、中間転写駆動ローラ（５）の対峠する位置にローラで構成された２次転写装置が配置されている。
【００１１】
カラー複写機では、各像担持体に対する帯電後に書き込み走査に応じた静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置によって可視像処理されると転写装置に対して各像担持体から色画像が１次転写装置を介して順次転写されて重畳画像が形成され、重畳画像が画像媒体に対して２次転写装置により一括転写される。２次転写装置によって重畳画像を一括転写された記録媒体は排紙トレイ（２４）に至る搬送路中に設けられている定着装置（６）によって定着処理されて排出される。
図２は、２次転写装置のまわりの構成を示す図である。２次転写ユニット（３）には、２次転写ローラ（４）が定位置に設置されている。この２次転写ローラ（４）は中間転写駆動ローラ（５）の対峠位置にあり、水平ライン（B）に対して、角度θを持って配置されている。そのθの概ねライン延長上には２次転写ユニット加圧スプリング（１３）が設置されており、これによって２次転写ユニット（３）全体に加圧することができ、２次転写ユニット回転支点（１７）を中心に中間転写駆動ローラ（５）へ加圧する機構となっている。
【００１２】
図３は、本発明の実施例１の概略を示す構成図である。
像担持体（８）が像担持体駆動軸（５４）と像担持体フランジ（５８）を介して固定され、像担持体保持部材（２５）の軸受けを介して回転自在に保持されている。像担持体保持部材（２５）には、図示はしていないが、現像器、クリーニングユニット等も一緒に保持されている。像担持体のフランジ（５８）には、エンコーダープレートが一体的に保持され、像担持体と一体的に回転する。エンコーダープレート（５６）は、透明なシート状フィルムにスクリーン印刷やフォトマスク処理を行なって、概ね放射状の明暗パターンが作成されている。概ね放射状にパターンを作成することにより、プレートの偏芯による角速度検出精度の劣化を極力抑えるように構成している。プレートのパターン部の明暗を読み取る為に、エンコーダーセンサー（５７）が像担持体保持部材側に脱着可能に設けられている。エンコーダーセンサー（５７）は、像担持体の回転速度に比例した周波数のクロックを出力する。像担持体ユニット側駆動軸の先端には本体側のカップリング２（５２）と連結して駆動を伝達されるためのカップリング１（５１）が取り付けられている。像担持体保持部材（２５）を図示しない本体側のガイド部材にそって本体に装着すると、上記のカップリング同士が連結し、駆動力が伝達され像担持体が回転する。
【００１３】
像担持体駆動モーター（５０）には、所定の回転速度指令を与える為の、速度指令信号（入力クロック信号）が入力され、さらに、上記エンコーダーの信号が照クロック信号として入力される。モーター内部では、ＰＬＬ機能によって入力クロック信号と参照クロック信号の位相が合致する様に、電流制御されモーターが回転する。即ち、駆動ギアやカップリングの偏芯等があっても、像担持体の回転速度が入力クロック信号と同一になる様に自動的に制御される。  速度指令の入力クロック信号が一定であれば（通常は一定）モーター側の回転が駆動伝達系の誤差による回転変動と逆相に速度変動し、像担持体は一定速度で回転する。これによって、ＰＬＬ制御を有する相担持体の駆動モーターの参照信号に像担持体の回転検出信号を直接用いている事により、外乱負荷に対する応答性を向上させ、位置ズレやバンディングを低減することができる。さらに、伝達系の加工誤差等による周期的な回転変動も、特に、記憶装置や演算装置を用いることなく計測低コストで低減することができる。また、像担持体の速度変動を計測する為の待ち時間を低減することができる。
また、この構成においては、像担持体の交換は像担持体の中心軸は、機械本体に残したまま像担持体を脱着する必要がある。その為、像担持体を脱着する際に、周辺に配置されている現像器、クリーニング装置、転写装置と干渉して、キズをつけてしまったり汚してしまったりする。特に現像器とのギャップは非常に狭く設定されており、キズをつけ易い。又、像担持体の脱着の際は、現像器を逃がすような機構が必要でコスト高になっていた。そこで、近年は、メンテナンス性を向上させるために、像担持体周辺の現像器、やクリーニング装置等をユニット化して全体を一体的に脱着する方式が一般的になっている。こうする事で、ギャップの狭いユニットごと脱着するので、像担持体にキズをつける事がない。そうなると、像担持体の駆動軸もユニット化された側に装着しているので、駆動軸を本体側の駆動軸と分離しなければならない。そのため、駆動を連結するためのカップリング機構が必要となる。カップリング機構が介在すると、カップリングの装着時の位置誤差による偏芯や軸角度誤差が発生し、本体側に装着してあるエンコーダーが一定回転する様に補正しても、エンコーダーまでのギアの偏芯による速度ムラは補正は可能であるが、カップリングで連結された後の像担持体の回転速度むらには、カップリングによる速度むらが残ってしまうと言う問題点がある。この速度むらは、感光体ユニットの脱着の度に噛合いが固定されていないため、変化する事になる。本発明の目的は、像担持体がユニットとして脱着され、カップリングで駆動が連結される場合でも像担持体の回転速度を一定に保ち位置ズレを防止し、高品質の画像を得ることができる。
【００１４】
図４は、本発明の実施例２の概略を示す構成図である。実施例１と異なる所について説明する。
エンコダーセンサーＡ（５７−１）、エンコーダーセンサＢ（５７−２）が像担持体保持部材（２５）に脱着可能装着されている。これらは、エンコーダープレートのパターン生成部に概ね１８０度で配置されている。配置角度は特に１８０度でなくても良い。又、像担持体の基準位置を検出するための基準位置検出センサー（６０）も装着されている。実施例では、感光体上のマ−クを検出するように配置されているが、像担持体と一体的に回転する部材、例えば駆動ギア（５４）や、本体側駆動軸（５５）等で検出しても良い。
まず、実施例１と同様に、エンコーダーセンサーＡ（５７−１）の信号を駆動モーターの参照信号とし、入力クロックを一定として像担持体を回転させる。これによって、２相出力のエンコーダーを用いることで、エンコーダー自体の偏芯による回転速度の検出誤差による影響を軽減し、位置ズレを低減することができる。
【００１５】
その時の各信号を図５に示す。図５は、Ａ相の出力を参照信号とした場合の各信号を表した図である。Ａ相の信号を参照信号として用いているので、Ａ相の回転速度信号はほぼ一定に制御される。この時のエンコーダーセンサーＢの回転速度はエンコーダープレート（５６）の僅かな偏芯により、図５の実線の様に感光体１回転を周期とする速度むらが生じる。これは、像担持体補助部材を脱着しなければ、ほぼ、基準信号と位相が毎回同じになる。図５の速度むらはかなり誇張して書かれている。このエンコーダー偏芯による速度むらがあると、参照信号としてセンサーＡの出力を用いた場合、エンコーダーの偏芯分も補正されてしまう為、像担持体の実際の回転速度は、点線のように偏芯分を含んだ状態で制御されてしまう。これは、Ｂ相で検出された振幅の約半分になる。
【００１６】
これらの信号は、回転速度演算手段によって計測され、記憶される。図６は、Ａ相の出力を参照信号とし、Ｂ相出力の速度演算結果で入力クロックを補正した場合の各信号を表した図である。次に、記憶された速度むらはクロック発生器に送られ、図６に示す様な、Ｂ相の速度むらの振幅の約半分で位相が１８０度ずれた信号を発生し速度指令としてモーターの入力クロックに送られる。２個のセンサーの配置によってずらす位相差が決定され、９０度で配置した場合は９０度位相がずれた信号を発生させる。これにより、像担持体の回転速度は。図６の点線に示す様に概ね一定になる。Ａ相の回転速度むらは、入力信号とをＰＬＬ制御されることによって同一になる。Ｂ相は１８０度ずれた状態で振幅が同じになる。以上によって、エンコーダーの偏芯によって発生する像担持体の回転速度むらが補正される。これによって、さらに、モータローター自体のエンコーダーを参照信号とすることでモーターを一定速度で回転し、その時の像担持体の２相エンコーダーの回転速度を検出する事で、駆動伝達系や像担持体のエンコーダー偏芯の誤差による速度むらを検出記憶し、像担持体のエンコーダーによるフィードバックに変更したときに、速度目標値を逆補正することで、高精度の位置ズレ補正を行なうことができる。
【００１７】
図７に、本発明の実施例３の概略図を示している。像担持体駆動モーター（５０）は、ローター自体の回転速度を検出するエンコーダー機能を有しており（通常ＦＧ信号と呼ばれる）、駆動モーターエンコーダー信号（６０）を発生する。これは、像担持体側のエンコーダーセンサー（５７）と共に信号切替え手段（６１）に入力されており、モーターの参照信号として自由に切替えることが出来る。たとえば、エンコーダーセンサーＡ（５７）が、汚れたりして、正常にしなくなった場合、参照信号を切替えることで、暫定的に機械をダウンさせずに画像形成動作を遂行することが可能となり、その間にサービスマンコールなどの表示を行いユーザーに清掃が必要であることを知らせることが出来る。これによって、駆動モーターの参照信号を、モーター自体の回転速度と切替えることで、像担持体のエンコーダーが汚れや破損によって正常な信号を発生しなくなった場合でも、正常な回転を行なわせ画像形成装置全体がダウンするのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態である画像形成装置の構成を示す全体図である。
【図２】２次転写装置のまわりの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の概略を示す構成図である。
【図４】本発明の実施例２の概略を示す構成図である。
【図５】Ａ相の出力を参照信号とした場合の各信号を表した図である。
【図６】Ａ相の出力を参照信号とし、Ｂ相出力の速度演算結果で入力クロックを補正した場合の各信号を表した図である。
【図７】本発明の実施例３の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  中間転写ユニット
２  中間転写ベルトクリーニングユニット
３  ２次転写装置
４  ２次転写ローラ
５  中間転写駆動ローラ
６  定着ユニット
７  トナー補給ユニット
８  像担持体
９  書き込みユニット
１０  中間転写ベルト
１１  読み取りユニット
２０  １次転写装置
２１  給紙装置
２４  排紙トレー
【図１】
2008203472.tif 000003
【図２】
2008203472.tif 000004
【図３】
2008203472.tif 000005
【図４】
2008203472.tif 000006
【図５】
2008203472.tif 000007
【図６】
2008203472.tif 000008
【図７】
2008203472.tif 000009