(57)【要約】【課題】  回転体の角速度を一定にするフィードバック制御を行なう回転体の駆動制御装置を、複数の回転体を対象とするの場合も低コストで提供することである。【解決手段】  スリット数ｎの整数倍個のパルスを一つの制御単位とし、任意のパルスを制御単位の開始点とすると共にモータクロック発生のタイミングの基準となるように構成し、複数の回転体を独立して一定の角速度で回転させる場合には、各回転体毎にコードホイール、ロータリーエンコーダ、及びモータ制御回路とを有するが、演算回路は一つの演算回路を時分割で使用する。【選択図】図１
2005341741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個のスリットをリング状に配置したコードホイールを回転体の駆動軸に備え、前記回転する前記コードホイールのスリットが通過する間隔を矩形波状の電気信号に変換するロータリーエンコーダと、前記ロータリーエンコーダの出力パルスから前記回転体の角速度を検出する速度検出回路と、該速度検出回路の速度情報から前記モータの回転速度設定を演算する演算回路と、回転速度設定をもとにモータクロックのパルス幅を増減して前記モータの回転速度を可変するモータ制御回路とを有し、前記回転体の角速度を一定にするようなフィードバック制御を行なう回転体の駆動制御装置において、スリット数ｎの整数倍個の前記ロータリーエンコーダの出力パルスを一つの制御単位として制御を行ない、制御単位の開始点をタイミングの基準にしてモータクロックを発生すると共に、一つの制御単位の開始点は前記ロータリーエンコーダの任意の出力パルスとすることを特徴とする回転体の駆動制御装置。
【請求項２】
回転体を複数それぞれ一定の角速度で回転させ、前記各回転体毎に前記コードホイール、前記ロータリーエンコーダ、及び前記モータ制御回路とを有し、各速度情報から前記モータの回転速度設定を演算する前記演算回路は一つの演算回路を時分割で使用することを特徴とする請求項１記載の回転体の駆動制御装置。
【請求項３】
前記制御単位の開始点となるパルスから順に前記ロータリーエンコーダの出力パルスに通し番号をつけ、演算のために速度情報をメモリに蓄積する際に、前記ロータリーエンコーダの出力パルスにつけられた番号をアドレスのオフセット値とすることを特徴とする請求項１または２記載の回転体の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真印刷装置の感光体ドラムや転写ベルトの駆動軸等の回転体の駆動を制御する回転体の駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真印刷装置において、感光体ドラムや転写ベルトの速度に変動が生じた場合、画像の歪みや筋状のムラが生じることが知られている。また、複数の感光体ドラムを有するカラー電子写真印刷装置においては、各感光体ドラムの回転速度に変動やずれがある場合、画像の歪みや筋状のムラだけでなく、色ずれや色相の変化として現れることが知られている。
【０００３】
ところで、電子写真印刷装置の感光体ドラムや転写ベルトの駆動軸等の回転体は、駆動モータで所定の減速比を持ったギヤを介して駆動され、機器に必要な回転数で回転している。仮にモータの回転速度が精度よく一定であったとしても、感光体ドラムや駆動軸およびギヤには偏心や製造上の誤差があり、最終段の回転体の速度変動が生じる。
そこで、上記問題を解決する手段として、無端移動する像担持体に像を形成する画像形成装置において、像担持体を移動する機構として整数比の歯数の減速歯車列を介して像担持体を駆動するステッピングモータと、前記歯車列最終段の歯車の一回転の回転変動を打ち消すパルス発生パターンを前期最終段一回転分について記憶しているメモリと、前記最終段歯車のホームポジションの検知手段とを有し、前記像担持体を移動させるとき前記パルス発生パターンに基づきパルスを発生させ、前記ステッピングモータを駆動するように構成した像担持体の駆動制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記像担持体の駆動制御装置では固定のパルス発生パターンとなり、回転変動の経時的変化には対応出来ないことから、画像機器に使用される回転体の駆動を制御するための回転体駆動制御装置において、前記回転体の回転速度を検出する回転検出手段と、前記回転体を回転駆動する駆動手段を一定の速度で駆動した際に、前記回転検出手段によって検出された回転速度情報を所定の分割区間毎に記憶する記憶手段と、画像機器の動作時に、前記記憶手段に記憶された回転検出手段の回転速度情報を分割区間に応じた重み付けをして平均化した回転速度情報に基づいて前記回転体の駆動を制御する制御手段とを備え、前期回転検出手段によって検出された回転体の回転速度情報を、所定の分割区間毎に記憶手段に記憶する動作を開始する基準が、前記回転検出手段から出力される任意の回転速度情報とした回転体駆動制御装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
上記の提案は、いずれも予めパルス発生パターンを決めて制御を行なうフィードフォワード制御である。この他にも回転速度情報に基づいてモータの回転速度を可変して回転体の角速度を一定にするフィードバック制御が考えられる。
【０００６】
図５は、従来のフィードバック制御による回転体の駆動制御装置の構成の一例を示す説明図である。図５において、回転体である感光体ドラム１の駆動軸２を軸受３および４でフレーム７に回転可能に支持している。モータ８の発生する駆動力はギア６および５により駆動軸２に伝達される。駆動軸２にはコードホイール９が取り付けられており、ロータリーエンコーダ１５から出力されるパルス列を速度検出回路１０で速度情報に変換する。速度情報は演算回路１１に渡されるが、メモリ管理回路１３を介して一旦メモリ１４に蓄積される。通常マイクロプロセッサやデジタルシグナルプロセッサを演算回路１１として使用し、メモリ管理回路１３やメモリ１４を内蔵している場合もある。演算回路１１は蓄積された速度情報から、感光体ドラム１の速度変動を打ち消すような速度設定値を演算し、モータ制御回路１２に出力する。モータ制御回路１２は速度設定値に応じて出力パルス幅が変化するＰＷＭタイマを持っており、モータ８の回転数の基準となるモータクロックのパルス幅を速度設定値に応じて可変し、モータ８の回転速度を制御することによって感光体ドラム１は角速度が一定になるようにフィードバック制御される。本構成例では、モータ８の回転数の基準となるモータクロックのパルス幅を速度設定値に応じて可変してフィードバック制御を行なっているので、モータクロックと速度情報の相関が明らかになっている必要がある。そこで、コードホイール９にはロータリーエンコーダ１５用のスリットの他にイニシャル位置検出用のスリットが設けられており、イニシャル位置検出センサ１６により感光体ドラム１のイニシャル位置を検出している。このイニシャル位置検出センサ１６の出力パルスを制御の基準としてモータクロックを発生させることによって、モータクロックと速度情報の相関をとっている。
【０００７】
上記のように、フィードバック制御を行なえば、駆動系の磨耗や温度変化といった経時的変化が生じた場合も速やかに回転体の回転変動を打ち消すことが出来るが、常時フィードバック制御を行なうと演算回路が占有され、フィードバック制御専用に演算回路を設ける必要があることや、複数の回転体を角速度一定にフィードバック制御を行なう場合、回転体の数に比例して演算回路が増加するため、コストアップの要因となっていた。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−７５７５９号公報
【０００９】
【特許文献２】特開昭２０００−５０６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする課題は、回転体の角速度を一定にするフィードバック制御を行なう回転体の駆動制御装置を、複数の回転体を対象とする場合も低コストで提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、請求項１の発明によれば、スリット数ｎの整数倍個のロータリーエンコーダの出力パルスを一つの制御単位として制御を行ない、制御単位の開始点をタイミングの基準にしてモータクロックを発生すると共に、一つの制御単位の開始点は前記ロータリーエンコーダの任意の出力パルスとすることによって解決され、請求項２の発明によれば、複数の回転体をそれぞれ一定の角速度で回転させる場合に、各回転体毎にコードホイール、ロータリーエンコーダ、及びモータ制御回路とを有し、各速度情報からモータの回転速度設定を演算する演算回路は一つの演算回路を時分割で使用することによって解決され、請求項３の発明によれば、制御単位の開始点となるパルスから順にロータリーエンコーダの出力パルスに通し番号をつけ、演算のために速度情報をメモリに蓄積する際に、ロータリーエンコーダの出力パルスにつけられた番号をアドレスのオフセット値とすることによって解決される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転体の駆動制御装置は、ロータリーエンコーダの任意の出力パルスを開始点として、スリット数ｎの整数倍個の出力パルスを一つの制御単位として制御を行ない、制御単位の開始点をタイミングの基準にしてモータクロックを発生するので、イニシャル位置を検出する必要が無く、コストダウンが図れる。また、複数の回転体をそれぞれ一定の角速度で回転させる場合は、各回転体毎にコードホイールとロータリーエンコーダとモータ制御回路とを有するが、各速度情報からモータの回転速度設定を演算する演算回路は一つの演算回路を時分割で使用するため、大幅なコストダウンが図れる。更に、前記制御単位の開始点となるパルスから順にロータリーエンコーダの出力パルスに通し番号をつけ、演算のために速度情報をメモリに蓄積する際に、ロータリーエンコーダの出力パルスにつけられた番号をアドレスのオフセット値とすることにより、メモリ管理のためのハードウエアもしくはソフトウエアが簡易になりコストダウンが図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
回転体の角速度を一定にフィードバック制御する回転体の駆動制御装置について、特に複数の回転体を独立して制御する場合に低コストの駆動制御装置を提供するという目的をフィードバック制御の精度を損なわずに実現した。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の１実施例の構成を示す説明図である。図１において、回転体である感光体ドラム１、駆動軸２、軸受３および４、ギヤ５および６、フレーム７、モータ８が制御対象となる回転体とその駆動機構であり、コードホイール９、速度検出回路１０、演算回路１１、モータ制御回路１２、メモリ管理回路１３、メモリ１４、ロータリーエンコーダ１５が回転体の駆動制御装置である。回転体の駆動制御装置が感光体ドラム１を角速度が一定になるようにフィードバック制御する方法の基本的な部分は従来技術と同様なので、相違点を中心に説明する。
【００１５】
本実施例では、コードホイール９のスリット数ｎまたはその整数倍の数のロータリーエンコーダ１５の出力パルス、すなわち感光体ドラム１の１回転分または複数回転分のロータリーエンコーダ１５の出力パルスを一つの制御単位としている。また、制御単位の開始点を基準にしてモータクロックを発生させるタイミングを決めており、モータ制御回路１２によって可変されたモータクロックのパルス幅と、モータ８の回転速度および感光体ドラム１の角速度の変化の結果として反映される速度情報の変化が一つの制御単位において相関を持つことになる。更に、一つの制御単位におけるモータクロックのパルス数を一定数にすることにより、感光体ドラム１の単位時間当りの回転数を一定に保つことが出来る。また、制御単位毎にモータクロックのパルス幅と速度情報の変化は相関を持っているので、ロータリーエンコーダ１５の任意の出力パルスを制御単位の開始点とすることができ、感光体ドラム１のイニシャル位置を検出する必要がない。したがって、従来の技術では必要であったコードホイール９のイニシャル位置検出用のスリットとイニシャル位置検出センサが不要になり、回転体の駆動制御装置のコストを低減することが出来る。
【００１６】
図２は、ロータリーエンコーダ１５の出力パルスと制御単位の関係を示した説明図である。図１を参照しながら、図２でロータリーエンコーダ１５の出力パルスと制御単位の関係を説明する。図を分かりやすくするため、図２ではｎ＝８すなわちコードホイール９のスリット数を８としている。また、ロータリーエンコーダ１５の出力パルスを単に出力パルスと表記している。
【００１７】
ａは回転体１回転毎にフィードバック制御する場合の制御単位を示している。２番目の出力パルスを制御開始点として、以後８パルス毎に順次制御単位がスタートする。モータクロックは速度情報をもとにパルス幅を制御され、感光体ドラム１が角速度が一定になるようにフィードバック制御される。
【００１８】
ｂは回転体の４回転分の平均を取ってフィードバック制御する場合の制御単位の一例を示している。ａの場合と同様に２番目の出力パルスを制御開始点として、以後８パルス毎に順次制御単位がスタートするが、一つの制御単位は３２パルスである。回転体の４回転分の平均を取る場合、この他にも第一の制御単位の開始点から３２パルス毎に順次制御単位をスタートさせてもよい。
【００１９】
また、図示した以外にも、ｎの整数倍を一つの制御単位として回転体の最初の１回転をフィードバック制御実行期間、残りをフィードバック制御休止期間といった制御方法を取ることも出来る。この方法であれば、演算回路１１の占有率を４分の１にすることが出来る。
【実施例２】
【００２０】
図３は、本発明の他の１実施例の回転体の駆動制御装置の構成を示す説明図である。図３の構成ブロックの機能は、実施例１の構成ブロックと同様であるが、情報の伝達経路と制御の方法に違いがある。実施例１との違いを中心に説明する。
【００２１】
ロータリーエンコーダ１５から出力されるパルス列を速度検出回路１０で速度情報に変換した後、本実施例では速度情報を演算回路１１を介さずにメモリ管理回路１３に渡し、メモリ１４に蓄積している。速度情報はロータリーエンコーダ１５の出力パルス毎に生成されるので、例えば感光体ドラム１が１秒間に１回転し、コードホイール９のスリット数がｎ＝３６０とすると、約２．８ｍｓ毎に速度情報をメモリ１４に格納しなければならない。前記の方法を取ることによって、演算回路１１は約２．８ｍｓ周期で発生する割込み処理から開放される。
【００２２】
次に、演算回路１１はメモリ１４に蓄積された速度情報を読み出し、感光体ドラム１の角速度変動を打ち消すような速度設定値を演算する。演算結果はメモリ管理回路１３を介して一旦メモリ１４に蓄積される。モータ制御回路１２は、モータクロックを発生するためにＰＷＭタイマを使用しているが、このＰＷＭタイマはパルス出力のエッジで設定値を取り込み、設定値に応じたパルス幅を出力するように構成している。例えば、平均１５００Ｈｚのモータクロックを発生する場合、約６６６．７μｓ毎に設定値を変更する必要がある。本実施例では、モータ制御回路１２が演算回路１１を介さずにメモリ１４から速度設定値を取得する構成としているので、演算回路１１は約６６６．７μｓ周期で発生する割込み処理から開放される。
【００２３】
上記のような構成とすることによって、演算回路１１は速度情報の管理と速度設定値の書き込みという処理から開放されると共に、モータの速度設定値の演算はモータが１回転するまでに実行できればよいので、リアルタイムに演算を実行する必要がない。したがって、演算回路１１は他のデバイス制御と共用して、他の処理の空き時間にモータの速度設定値の演算を行なう構成とすることが出来、コストを低減することが出来る。
【実施例３】
【００２４】
図４は、本発明の他の１実施例の回転体の駆動制御装置の構成を示す説明図である。本実施例は、回転体である感光体ドラム１が４個の場合に、各感光体ドラムを独立して角速度一定にフィードバック制御する回転体の駆動制御装置の構成例である。図４では、感光体ドラム１ａ、駆動軸２ａ、軸受３ａおよび４ａ、ギヤ５ａおよび６ａ、フレーム７ａ、モータ８ａがユニットＡ（図示せず）の制御対象となる回転体とその駆動機構であり、コードホイール９ａ、速度検出回路１０ａ、モータ制御回路１２ａ、ロータリーエンコーダ１５ａがユニットＡ（図示せず）用の回転体の駆動制御装置の一部である。同様に、感光体ドラム１ｂ、駆動軸２ｂ、軸受３ｂおよび４ｂ、ギヤ５ｂおよび６ｂ、フレーム７ｂ、モータ８ｂがユニットＢ（図示せず）の制御対象となる回転体とその駆動機構、コードホイール９ｂ、速度検出回路１０ｂ、モータ制御回路１２ｂ、ロータリーエンコーダ１５ｂがユニットＢ（図示せず）用の回転体の駆動制御装置の一部、感光体ドラム１ｃ、駆動軸２ｃ、軸受３ｃおよび４ｃ、ギヤ５ｃおよび６ｃ、フレーム７ｃ、モータ８ｃがユニットＣ（図示せず）の制御対象となる回転体とその駆動機構、コードホイール９ｃ、速度検出回路１０ｃ、モータ制御回路１２ｃ、ロータリーエンコーダ１５ｃがユニットＣ（図示せず）用の回転体の駆動制御装置の一部、感光体ドラム１ｄ、駆動軸２ｄ、軸受３ｄおよび４ｄ、ギヤ５ｄおよび６ｄ、フレーム７ｄ、モータ８ｄがユニットＤ（図示せず）の制御対象となる回転体とその駆動機構、コードホイール９ｄ、速度検出回路１０ｄ、モータ制御回路１２ｄ、ロータリーエンコーダ１５ｄがユニットＤ（図示せず）用の回転体の駆動制御装置の一部である。演算回路１１とメモリ管理回路１３とメモリ１４は、４つのユニットの回転体の駆動制御装置で一組だけ持つ構成としている。
【００２５】
本実施例では、実施例２の場合と同様にロータリーエンコーダ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄから出力されるパルス列を速度検出回路１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄで速度情報に変換した後、速度情報を演算回路１１を介さずにメモリ管理回路１３に渡し、メモリ１４に蓄積している。メモリ管理回路１３は、各速度検出回路の書き込み要求に従って、順次速度情報をメモリ１４の各保存領域に書き込む。各速度情報の書き込み要求は非同期に発生するが、同一のユニットから発生する書き込み要求の間隔はｍｓ単位の時間あるので、順次処理で各速度情報を損なうことなく書込むことが出来る。また、演算回路１１はメモリ１４に蓄積された速度情報を読み出し、感光体ドラム１の角速度変動を打ち消すような速度設定値を演算するが、演算結果はメモリ管理回路１３を介して一旦メモリ１４に蓄積される。モータ制御回路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが演算回路１１を介さずにメモリ１４から速度設定値を取得してモータクロックを発生する構成としている。各モータ制御回路も非同期で速度設定値の読出し要求を発生するが、この場合も各ユニットの読出し要求には数百μｓ単位の間隔があり、順次処理で各速度設定値を損なうことなく読み出すことが出来る。
【００２６】
上記のような構成とすることによって、演算回路１１は速度情報の管理と速度設定値の書き込みという処理から開放されると共に、モータの速度設定値の演算はモータが１回転するまでに実行できればよいので、リアルタイムに演算を実行する必要がない。したがって、本実施例のように複数の回転体を独立して角速度一定となるようにフィードバック制御する場合でも、一組の演算回路１１、メモリ管理回路１３、メモリ１４を時分割で使用することが出来、コストを大幅に低減することが出来る。また、演算回路１１を他のデバイス制御と共用して、他の処理の空き時間にモータの速度設定値の演算を行なうことにより、更にコストを低減できる。
【００２７】
制御対象の回転体の数に比例してメモリ１４に確保する速度情報の領域の数は増加するが、フィードバック制御の制御単位の開始点となるパルスから順にロータリーエンコーダ１５の出力パルスに通し番号をつけ、速度情報をメモリ１４に蓄積する際に、ロータリーエンコーダの出力パルスにつけられた番号をアドレスのオフセット値として使用すれば、各領域のベースアドレスに出力パルスの番号を加算するだけでアドレス計算が出来、構成を簡単にすることが出来る。ハードウエアでアドレスを決定する場合には特に効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
タンデム方式のカラー電子写真印刷装置の感光体ドラムや転写ベルトの駆動軸といった複数の回転体を独立して、角速度が一定になるようにフィードバック制御を行なう回転体の駆動制御装置を低コストで提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】回転体の駆動制御装置の実施方法を示した説明図である。（実施例１）
【図２】ロータリーエンコーダの出力パルスと制御単位の関係を示した説明図である。
【図３】回転体の駆動制御装置の実施方法を示した説明図である。（実施例２）
【図４】回転体の駆動制御装置の実施方法を示した説明図である。（実施例３）
【図５】従来の回転体の駆動制御装置の構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ              感光体ドラム
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ              駆動軸
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ              軸受
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ              軸受
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ              ギヤ
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ              ギヤ
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ              フレーム
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ              モータ
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ              コードホイール
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ    速度検出回路
１１                                    演算回路
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ    モータ制御回路
１３                                    メモリ制御回路
１４                                    メモリ
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ    ロータリーエンコーダ
１６                                    イニシャル位置検出センサ
【図１】
2005341741.tif 000003
【図２】
2005341741.tif 000004
【図３】
2005341741.tif 000005
【図４】
2005341741.tif 000006
【図５】
2005341741.tif 000007