(57)【要約】【課題】  モータの回転が伝達機構を介し伝えられる回転体を一定速度で回転させる装置において、モータ軸の偏心成分の外、回転体の整数倍の周期を持つノイズ成分により起きる速度変動を高精度な検出手段を用いることなく、検出可能とし、速度変動を抑制する。【解決手段】  一定速度で回転すべき感光体ドラム７にモータ４０の回転が減速ギア４５を介して伝達される装置構成において、減速ギア比を２．５対１（非整数）とし、ドラム回転の整数倍の周期を持つ予測ノイズ成分に対応する複数種の正弦波状回転むらを与えてドラムを回転させ、この回転制御時にドラム回転ごとに例えば２パルスを出力する検知手段（回転板６０とセンサ６１）による回転同期信号を２回転にわたって検出する。得られるパルス間隔時間から、モータ軸偏心、ノイズの各成分の振幅と位相を算出する。算出した各変動成分を打消すようにモータ駆動を制御することにより一定速度のドラム回転を得る。【選択図】          図３
2007256308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
出力回転速度が制御可能な回転駆動源と、
前記回転駆動源からの回転を減速して前記回転体に伝達する伝達機構と、
前記回転体の一定回転角度位置でパルスを発生する回転パルス発生手段と、
前記回転駆動源の回転速度目標値を設定する目標値設定手段と、
前記目標値設定手段によって設定された前記回転駆動源の回転速度目標値に対する補正値を、前記回転パルス発生手段で発生したパルスをもとに演算する補正値演算手段と、
前記補正値演算手段で得られた補正値に従い前記回転駆動源の出力回転速度を制御する制御手段とを有する回転装置であって、
前記伝達機構が減速比を非整数とする機構であり、
前記目標値設定手段が設定する回転速度目標値に、任意に設定できる波形を有する複数種の正弦波状回転むら付与する回転むら付与手段を備え、
前記補正値演算手段は、複数種の回転むらがそれぞれ付与された回転速度目標値の設定で動作させた時に、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分と前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分とによる回転変動を補正するための補正値を演算する手段であることを特徴とする回転装置。
【請求項２】
請求項２に記載された回転装置において、
前記回転パルス発生手段が前記回転体の１回転当たり１パルスを発生する手段であり、
前記補正値演算手段は、複数種の回転むらがそれぞれ付与された回転速度目標値の設定で動作させた時に、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルスにより得た複数組のパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を求め、それぞれ求めた振幅及び位相差から前記補正値を演算する手段であることを特徴とする回転装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された回転装置において、
前記回転むら付与手段が前記回転体の回転周期に対し整数倍の周期を持つ正弦波状回転むらを与える手段であり、
前記補正値演算手段は、前記回転むら付与手段が複数種の回転むらをそれぞれ与えた時に、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルスにより得た複数組のパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し整数倍の周期を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を求め、それぞれ求めた振幅及び位相差から前記補正値を演算する手段であることを特徴とする回転装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された回転装置において、
前記回転むら付与手段は、付与する複数種の正弦波状回転むらの数を前記補正値演算手段によって補正するノイズ成分数に応じた数にすることを特徴とする回転装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載された回転装置において、
前記補正値演算手段は、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を時間軸の演算方式により求めるようにしたことを特徴とする回転装置。
【請求項６】
請求項２乃至４のいずれかに記載された回転装置において、
前記補正値演算手段は、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を周波数軸の演算方式により求めるようにしたことを特徴とする回転装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載された回転装置において、
前記補正値演算手段は、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルス列の時間間隔を複数サンプルの平均値として求め、得られた平均値を補正値の演算に用いることを特徴とする回転装置。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれかに記載された回転装置において、
前記補正値演算手段は、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルス列の時間間隔の複数サンプルそれぞれをもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を求め、その平均値を補正値の演算に用いることを特徴とする回転装置。
【請求項９】
ライン走査で回転ドラムへ２次元書込みを行うことにより画像を形成する画像形成装置であって、前記回転ドラムを回転する装置に請求項１乃至８のいずれかに記載された回転装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
減速比を非整数とする伝達機構により回転駆動源からの回転を回転体に伝達する回転装置における該回転駆動源の出力回転速度を、設定した回転速度目標値に制御することにより、回転体の回転を制御する回転制御方法であって、
前記回転速度目標値に、任意に設定できる波形を有する複数種の正弦波状回転むらを付与する回転むら付与工程と、
複数種の回転むらがそれぞれ付与された回転速度目標値の設定で動作させた時に、前記回転体の一定回転角度位置で発生するパルスを検知し、回転毎に発生するパルス列の時間間隔を検出する時間間隔検出工程と、
検出したパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分と前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分とによる回転変動を補正するための補正値を演算する補正値演算工程と
演算した補正値により前記回転速度目標値の設定を補正する工程を行うことを特徴とする回転制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載された回転制御方法において、
前記時間間隔検出工程における検知パルスが前記回転体の一定回転角度位置で１回転当たり１パルスの発生パルスであり、
前記補正値演算工程が、回転毎に発生するパルスにより得た複数組のパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を求め、それぞれ求めた振幅及び位相差から前記補正値を演算する工程であることを特徴とする回転制御方法。
【請求項１２】
コンピュータを請求項１０又は１１のいずれかに記載された回転制御方法における各工程を実行するための手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置（例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリなど）の感光体ドラムのような、回転駆動源（モータ）の回転が伝達機構を介して伝えられる回転体を、一定の回転速度で駆動し得るように回転駆動源を制御する回転装置、回転制御方法、回転制御用プログラム及び該回転装置を組込んで構成した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、モータとモータの回転を被駆動回転体に伝達する機構よりなる回転体の回転装置への精度要求は、当該回転装置を用いる諸分野で益々高度化している。
例えば、電子写真方式で画像を形成する、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置では、画像データによりＬＤ（Laser Diode）を点灯制御し、発生させる光ビームによる主・副の２次元走査によって画像を感光体ドラムに書込む際、感光体ドラムの回転で副走査を受け持っている。従って、感光体ドラムの回転による副走査の速度が変動すると、光ビームによる主走査のライン画像に位置ずれが生じ、画質が低下する（特にカラー画像においては、書込みを色毎に行うので、その間、速度を一定に保たないと、色ずれとなって現われる）。こうした状況を背景に、感光体ドラムの回転速度を精度良く一定に保つための重要な要素の１つとして、モータの駆動制御が位置付けられる。
従来から、感光体ドラムを駆動するモータの回転軸の回転角変位又は回転角速度を検出し、その検出結果に基づいてモータの回転をフィードバック制御するものが知られている。
この駆動制御によれば、モータの回転速度変動を抑制して一定速度で回転させることにより、モータの回転速度変動によって生じる感光体ドラムの回転速度変動に起因した画像の位置ずれ、色ずれ等の画質低下を防止することが可能になる。
ところが、感光体ドラムを駆動するモータを一定速度で回転させたとしても、モータから伝達ギアを経て伝えられる感光体ドラムの回転には、各回転軸の偏心に起因する回転速度変動が生じてしまう。
【０００３】
感光体ドラムの回転に生じるこうした回転速度変動の影響をなくすことを目的として提案された従来技術として、下記特許文献１，２を示すことができる。
下記特許文献１には、４連タンデム型画像形成装置において、実際に各色ごとのレジパッチを中間転写ベルトに作像し、レジパッチをセンサで検知し、検出結果をもとに、各感光体ドラムの偏心に加え、駆動モータからドラムまでのギア等の偏心に起因する偏心位相成分を求め、求めた値によってモータを制御し、位相合わせを行うことにより、ずれを低減する、という手法を用いることが示されている。
また、下記特許文献２には、感光体ドラムの回転に生じる回転速度変動を高精度のエンコーダを用いることなく、検出し、検出結果をもとに感光体ドラムの変動を抑制するようにモータの駆動制御を行う手法について示されている。この手法は、モータを目標とする一定の回転速度に制御した時に、ドラム半回転ごとに発生するパルスの時間間隔Ｔ１を検出し、その後、ドラムの回転周期で変動する測定用正弦波基準信号を新たな目標としてモータを制御した時に、ドラム半回転ごとに発生するパルスの時間間隔Ｔ２を検出し、検出結果として得たＴ１、Ｔ２に基づいて、感光体ドラムにおける１回転周期の回転速度変動の振幅及び位相、即ちドラム軸の偏心による速度変動を求めることを特徴とし、求めた速度変動を打ち消すようにモータを制御することにより、ドラムを安定した速度で回転させるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−２１９６７１号公報
【特許文献２】特開２００５−９４９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の手法では、モータ軸及び感光体ドラムの回転軸の偏心による影響を、実際に中間転写（無端）ベルトに画像（レジパッチ）を作像し、そこに現れる作像位置の変化を検知することにより、把握する。従って、この手法では、各色のドラムの偏心を補正するために実際に作像する必要がある（即ち、画像形成プロセスを余分に行い、トナーが消費される）上、モノクロ対応の画像形成装置のように無端ベルトを持たないものについては、適用することができない。
また、上記特許文献２記載の手法は、感光体ドラムが規定回転角を回転したときの回転時間を２個所で（回転軸を中心に１８０度離れた位置に設けた例が示されている）観測し、２個所の通過時間をもとに、感光体ドラムにおける１回転周期の回転速度変動の振幅及び位相を求める、というものであり、感光体ドラム軸の偏心による速度変動の検出が可能であり、得られた検出結果をもとに、モータを制御することによって、偏心による影響を無くすことが可能である。ただ、この手法では、モータ軸の偏心による速度変動成分は、検出できない。つまり、感光体ドラムには、高速回転するモータの回転を減速して伝達しているので、感光体ドラム軸の偏心による速度変動に対して、モータ軸の偏心による速度変動成分は、周波数が高くなる。このため、モータ軸の偏心による速度変動成分の検出には、感光体ドラムの回転角度の検出精度を高く（回転板における回転パルスの発生間隔を短く）しなければならないが、高精度の回転板を実現することは大変困難で、また実際に作成が可能であっても、コストアップとなってしまう、という問題が生じる。
【０００５】
この問題に対し、本出願人は、先に、次に示す解決策を提案している（特願２００５−号、以下「先行技術」という）。
即ち、この先行技術では、一定速度で回転すべき感光体ドラムにモータの回転が減速ギアを介して伝達される装置構成とし、この構成において、減速ギア比を非整数（例えば、１．５対１）とし、モータ軸の偏心によりドラムの各回転に現われる速度の違いを検知（ドラムの回転ごとに定回転位置で出力するパルスの時間間隔で検知）している。また、この検知した１回転目と２回転目のドラム回転速度の違いをもとに、モータの回転周期で正弦波状に変化するモータ軸の偏心による回転速度変動の位相と振幅を算出し、この変動を打消すようにモータ駆動を制御する制御方式によって、一定速度のドラム回転を得るようにしている。
この先行技術は、上記の制御方式によって、モータの偏心に起因する速度変動を、高精度のエンコーダを用いることなく、ドラムの１回転で１検知パルスを出力する、といった汎用性の高い、簡素な手段を用いて、抑制することが可能になる、としている。
ただ、この先行技術では、上記の例に示す様な非整数の減速ギア比による場合に、回転速度の正弦波状ノイズとして、回転体周期の例えば２倍の周期を持つ成分が含まれてくると、モータ軸の偏心成分と回転体２周毎に周期が一致してしまうため、求めようとしているモータ軸偏心の振幅と位相が正確に検出できなくなってしまう、というあらたな問題が生じる。また、正確にモータ軸偏心の振幅と位相が検出できないばかりでなく、誤った検出結果から回転体の回転速度を制御してしまうため、回転制御を悪化させてしまう、という問題が生じる可能性がある。
本発明は、回転駆動源（モータ）の回転が伝達機構を介して伝えられる回転ドラムなどの回転体を一定の速度で回転させるように、モータの駆動を制御する回転装置における上記した従来技術及び先行技術の問題に鑑みてなされたもので、その解決すべき課題は、制御対象である回転駆動源（モータ）の回転軸の偏心による速度変動のみならず、回転速度を変動させる正弦波状のノイズとして、回転体周期の整数倍等の周期を持つノイズ成分が含まれてくる場合であっても、その速度変動をロータリエンコーダのように高精度な手段を用いることなく、検出可能とし、かつ特定の回転体にのみ適用可能な方式（例示した特許文献１の無端ベルトへレジパッチを作像する方式）によらずに、より汎用性が高い速度変動の検出方式を採用することにより、適用対象を拡張することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、回転体と、出力回転速度が制御可能な回転駆動源と、前記回転駆動源からの回転を減速して前記回転体に伝達する伝達機構と、前記回転体の一定回転角度位置でパルスを発生する回転パルス発生手段と、前記回転駆動源の回転速度目標値を設定する目標値設定手段と、前記目標値設定手段によって設定された前記回転駆動源の回転速度目標値に対する補正値を、前記回転パルス発生手段で発生したパルスをもとに演算する補正値演算手段と、前記補正値演算手段で得られた補正値に従い前記回転駆動源の出力回転速度を制御する制御手段とを有する回転装置において、前記伝達機構が減速比を非整数とする機構であり、前記目標値設定手段が設定する回転速度目標値に、任意に設定できる波形を有する複数種の正弦波状回転むら付与する回転むら付与手段を備え、前記補正値演算手段は、前記回転むら付与手段により複数種の回転むらがそれぞれ付与された回転速度目標値の設定で動作させた時に、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分と前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分とによる回転変動を補正するための補正値を演算する手段であることを特徴とし、このようにすることによって、上記課題を解決するものである。
請求項２の発明は、請求項２に記載された回転装置において、前記回転パルス発生手段が前記回転体の１回転当たり１パルスを発生する手段であり、前記補正値演算手段は、複数種の回転むらがそれぞれ付与された回転速度目標値の設定で動作させた時に、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルスにより得た複数組のパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を求め、それぞれ求めた振幅及び位相差から前記補正値を演算する手段であることを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された回転装置において、前記回転むら付与手段が前記回転体の回転周期に対し整数倍の周期を持つ正弦波状回転むらを与える手段であり、前記補正値演算手段は、前記回転むら付与手段が複数種の回転むらをそれぞれ与えた時に、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルスにより得た複数組のパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し整数倍の周期を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を求め、それぞれ求めた振幅及び位相差から前記補正値を演算する手段であることを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載された回転装置において、前記回転むら付与手段は、付与する複数種の正弦波状回転むらの数を前記補正値演算手段によって補正するノイズ成分数に応じた数にすることを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載された回転装置において、前記補正値演算手段は、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を時間軸の演算方式により求めるようにしたことを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
請求項６の発明は、請求項２乃至４のいずれかに記載された回転装置において、前記補正値演算手段は、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を周波数軸の演算方式により求めるようにしたことを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
【０００９】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載された回転装置において、前記補正値演算手段は、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルス列の時間間隔を複数サンプルの平均値として求め、得られた平均値を補正値の演算に用いることを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
請求項８の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載された回転装置において、
前記補正値演算手段は、前記回転パルス発生手段で回転毎に発生するパルス列の時間間隔の複数サンプルそれぞれをもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を求め、その平均値を補正値の演算に用いることを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
【００１０】
請求項９の発明は、ライン走査で回転ドラムへ２次元書込みを行うことにより画像を形成する画像形成装置において、前記回転ドラムを回転する装置に請求項１乃至８のいずれかに記載された回転装置を用いることによって、上記課題を解決するものである。
【００１１】
請求項１０の発明は、減速比を非整数とする伝達機構により回転駆動源からの回転を回転体に伝達する回転装置における該回転駆動源の出力回転速度を、設定した回転速度目標値に制御することにより、回転体の回転を制御する回転制御方法において、前記回転速度目標値に、任意に設定できる波形を有する複数種の正弦波状回転むらを付与する回転むら付与工程と、複数種の回転むらがそれぞれ付与された回転速度目標値の設定で動作させた時に、前記回転体の一定回転角度位置で発生するパルスを検知し、回転毎に発生するパルス列の時間間隔を検出する時間間隔検出工程と、検出したパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分と前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分とによる回転変動を補正するための補正値を演算する補正値演算工程と演算した補正値により前記回転速度目標値の設定を補正する工程を行うことを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
請求項１１の発明は、請求項１０に記載された回転制御方法において、前記時間間隔検出工程における検知パルスが前記回転体の一定回転角度位置で１回転当たり１パルスの発生パルスであり、前記補正値演算工程が、回転毎に発生するパルスにより得た複数組のパルス列の時間間隔をもとに、前記回転駆動源の回転軸偏心成分、前記回転体の回転周期に対し所定の周期関係を持つノイズ成分それぞれの振幅及び位相差を求め、それぞれ求めた振幅及び位相差から前記補正値を演算する工程であることを特徴とし、このようにすることによって上記課題を解決するものである。
【００１２】
請求項１２の発明は、コンピュータを請求項１０又は１１のいずれかに記載された回転制御方法における各工程を実行するための手段として機能させるためのプログラムによって上記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転駆動源（モータ）の回転が伝達機構を介して伝えられる回転体の回転速度に現れるモータ軸の偏心成分と回転体の周期と所定の周期関係を持つノイズ成分（例えば、回転体の回転周期に対し整数倍の周期を持つノイズ成分）とによる回転変動を、コストアップの要因となる高精度エンコーダを用いる従来の検出方式ではなく、回転体の回転毎に発生するパルス列の時間間隔の検出・演算方式（例えば、１回転当たり１パルスを検出し、得たパルス列の時間間隔から、モータ軸の偏心成分、ノイズ成分の各正弦波ノイズ成分の振幅と位相を演算）で検出・演算し、この演算値から求めたモータの制御目標値への補正値を用いた制御により、回転変動を抑制し、回転を一定に保つことが可能になり、しかも特定の回転体にのみ適用可能な方式（例示した特許文献１の無端状ベルトへレジパッチを作像する方式）とは異なり、より汎用性の高い方式を提供することが可能になる（請求項１〜３，１０，１１）。
【００１４】
また、回転体の回転周期に対し整数倍の周期を持つノイズ成分の全てを対象にせずに、影響が大きい周波数成分のみとすることができるので、パルス間隔時間の検出と正弦波ノイズ成分の振幅と位相の演算時間および、制御補正値の算出時間を短縮することが可能になる（請求項４）
また、検出されたパルス間隔時間データをそのまま時間軸で演算してモータ軸の偏心成分、ノイズ成分の各正弦波ノイズ成分の振幅と位相を算出することができ、回路の簡素化が可能になる（請求項５）。
また、検出されたパルス間隔時間データにＦＦＴ等を用い周波数軸上で演算してモータ軸の偏心成分、ノイズ成分の各正弦波ノイズ成分の振幅と位相を算出することができ、高精度化が可能になる（請求項６）。
また、パルス間隔時間の検出を複数回実施し、それらを平均化したデータを用いてモータ軸の偏心成分、ノイズ成分の各正弦波ノイズ成分の振幅と位相を算出することにより、外乱ノイズの影響を低減することが可能になる（請求項７）。
また、パルス間隔時間の検出を複数回実施し、モータ軸の偏心成分、ノイズ成分の各正弦波ノイズ成分の振幅と位相を算出した後にそれらを平均化することにより、外乱ノイズの影響を低減することが可能になる（請求項８）。
【００１５】
また、本発明の回転装置により奏し得る上記の各効果を画像形成装置に具備する回転装置（例えば、感光体ドラムの回転装置など）において実現することにより、形成する画像の高画質化（例えば、感光体ドラムに形成する画像の位置ずれや色ずれの発生を防止できる）を可能にする（請求項９）。
また、プログラムにより、モータ軸の偏心成分、ノイズ成分の各正弦波ノイズ成分による回転変動を抑制し、回転を一定に保つ制御機能を装備するようにしたので、容易に機能実現手段を構成することが可能になる（請求項１２）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係わる実施形態を説明する。なお、以下に示す実施例では、本願に係わる回転装置を画像形成装置へ適用した形態で示すが、本願に係わる回転装置は、モータの回転がギア等の伝達機構を介して回転体に伝えられ、モータの駆動制御によって所定の速度で回転させるようにすることが求められる、諸種の回転体を対象とする装置へ適用し得るものであり、画像形成装置に限定する趣旨ではない。
また、本実施形態の装置は、ライン走査で回転体へ２次元書込みを行う此の種の装置として典型的な、電子写真方式の画像形成装置を例にするが、２次元書込みにより作像を行うために、回転体を定速で駆動することが必要な他の装置へも、同様に適用し得る。
【００１７】
まず、画像形成装置における感光体ドラムの回転装置について、図１に示す本発明が前提とする既存の構成を参照して説明する。
図１において、感光体ドラム７には、ドラム面を光ビームによって主・副２次元走査で露光を行う既存の典型的な走査露光方式によってドラム面に画像が生成される。この走査露光方式では、主走査は、光源（レーザ）を画像データにより点灯制御し、発する光をビーム状にし、これを回転ミラーで振ることでドラム軸に平行に走査させ、主走査ライン画像を生成する。副走査は、ドラム軸を回転させ、主走査ラインに直交する方向にドラム面を移動させることによって、所定の送りで主走査ライン画像を連ねる。このとき、主走査光ビームは、一定の走査周期で振られるので、副走査を受持つドラムも一定の回転速度で回転させる必要がある。感光体ドラム７を低速度でかつ速度変動を小さくすればするほど、副走査方向の画像密度が上がり、むらを無くし、高画質が得られる。
また、上記の露光工程で感光体ドラム７に生成される静電潜像は、既存の画像形成プロセスに従った処理で記録（転写）紙に可視像として固定される。即ち、静電潜像にトナーを付着することにより可視像化（現像）し、転写工程を経て、転写紙に写されたトナー像は、定着工程で固定され、画像形成プロセスを完了する。
なお、感光体ドラムを定速回転させるための本案の要旨に係わる構成を除く、画像形成装置における他の処理部は、電子写真方式の当該装置における既存の技術を用いることにより実施できるので、以下では、要旨に係わる構成を中心に説明し、既存の技術については、記載を省略する。
【００１８】
図１に示す回転装置は、感光体ドラム７を駆動するためのモータ４０を有し、このモータ４０の駆動は、モータ制御部２０によってドライバ３０を介して制御される。
モータ制御部２０には、画像形成装置本体の主制御部１０からの回転速度指示値とモータ４０の回転軸に接続されたロータリーエンコーダ５０によって実際に検出されたモータ軸の回転変位に応じた信号が入力される。モータ制御部２０は、検出されたモータ軸の回転変位信号をもとに、モータ４０の回転を回転速度指示値と比較しながら、指示された速度でモータ４０を回転するように制御する。
また、モータ２０の回転軸上には、感光体ドラム７で低速回転を得るために、減速ギア４５を設け、この減速ギア４５を通じて感光体ドラム７にモータ２０の回転が伝達される。ここで、モータ２０の回転を感光体ドラム７に伝えるまでの伝達機構に誤差が無ければ、図１に示す基本構成により、指示値に従って感光体ドラム７を一定の速度で回転させることができる。
ところが、例えば、図２に示すように、感光体ドラム７の回転軸７ｅが、ドラムの円心に対して偏心していると、常に角速度ωでモータが回転しており、モータ４０からドラム軸までに回転の伝達誤差が無かったとしても、ドラム７の回転軸７ｅからの距離が異なる外周面それぞれの速度Ｖ1、Ｖ2は、Ｖ1≠Ｖ2 となり、ドラム７の表面速度は一定とはならない。
このドラム７の外周面間に生じる速度差は、主走査ライン画像の副走査方向の書込み密度を不均一にして、画像にむらができ、形成される画像の品質に大きく影響する。
【００１９】
感光体ドラム７の回転軸の偏心による速度変動は、次に示す補正方法を適用することによって抑制することができる。この方法は、偏心による回転変動を検出し、検出された変動を打消すような制御を掛けることによって変動を抑制する方法である。
図３は、偏心による回転変動を抑制する機能を付加した回転装置として、従来において、提案された構成例を示す。図３に示す装置の構成は、図１に示した装置における回転ドラム７に生じる回転の変動を検出するために、ドラム回転軸と一体に回転する回転板６０と静止側のセンサ６１よりなる回転検知手段を設け、ここで検知される回転同期信号を主制御部１０で偏心による回転変動を抑制するための制御に用いる、という点を図１の装置に付加したものである。
回転板６０とセンサ６１の関係は、回転板６０の回転に応じてセンサ６１が回転同期信号を出力するように、回転板６０に設けた検知要素（本例のように光学的手段による場合、スリットを検知要素とする）の発生する信号を一定回転位置に設けたセンサ６１が通過時に検知し、パルス状の回転同期信号を出力する。
感光体ドラム７の回転時にセンサ６１からの回転同期信号の入力を受ける主制御部１０は、回転同期信号の時間間隔から回転板６０の回転速度の変動を認識する。
【００２０】
例えば、感光体ドラム７の回転軸に偏心がある場合、ドラム表面の速度変動は、図４のグラフに示すようになる。なお、図４のグラフの縦軸は速度、横軸は回転角であり、同図に示すように、速度は、回転角に対し、無偏心時の速度を中心に正弦波（振幅は偏心量に比例する）状に変化する。
また、このときに、回転角を１８０度隔ててスリットが設けられた回転板６０を用いて（即ち、半回転ごとにパルスを出力）回転を検知すると、センサ６１の出力は、図５のグラフに示すように、ドラム１周で２パルスの出力となる。なお、図５のグラフの縦軸はセンサ出力、横軸は時間である。
感光体ドラム７の１周で出力される２パルスのパルス間隔ｔ１、ｔ２から、感光体ドラム７の回転軸の偏心による変動成分の位相と振幅を求めることができる。この変動成分の検出方法は、まずモータ４０を目標とする一定の回転速度に制御した時に、ドラム半回転ごとに発生するパルス間隔を検出する。その後、ドラムの回転周期で変動する測定用正弦波基準信号を新たな目標としてモータを制御した時に、ドラム半回転ごとに発生するパルス間隔を再び検出し、２度の制御時におけるパルス間隔の検出結果に基づいて、ドラム軸の偏心による１回転周期の回転速度変動の振幅及び位相を求める、という方法を基本とする。
なお、感光体ドラム７の変動成分の検出や変動の抑制制御を上記のように主制御部１０で行わずに、モータ制御部２０で行うように構成することも可能である、また、上記ドラム軸の偏心による回転変動の検出方法については、詳しくは、上記特許文献２（特開２００５−９４９８７号公報、本出願人の先願に係わる）に示される。
【００２１】
しかしながら、減速ギア４５を伝達機構とする図３の装置構成の場合、回転軸の偏心は、感光体ドラム７のみだけでなく、モータ４０の回転軸にも存在する。
仮に感光体ドラム７の回転軸の偏心がなく、モータ４０の回転軸の偏心成分のみがあり、かつ減速ギア比が４対１の場合、ドラム表面の速度変動は、図６のグラフに示すようになる。なお、図６のグラフの縦軸は速度、横軸は回転角である。同図に示すように、回転速度は、回転角に対し、無偏心時の速度を中心に、モータの回転周期で正弦波（振幅は偏心量に比例する）状に変化する。この例では減速ギア比が４対１であるから、ドラム１回転にモータ４回転分を含む。
また、このときに、回転角が１８０度隔たるスリットを持つ回転板６０を用いて回転を検知する（後記図１４、参照）と、センサ６１の出力は、図７のグラフに示すように、ドラム１周で２パルスの出力となる。なお、図７のグラフの縦軸はセンサ出力、横軸は時間である。同図に示すように、前半１８０度の通過時間ｔ１と、後半１８０度の通過時間ｔ２は等しくなる。これは、減速ギア比が４対１の場合に、前、後半でそれぞれモータ４０は２回転するために、モータ４０の回転軸の偏心による速度変動パターンは、同じになるからである。従って、モータ軸の偏心については、パルス時間ｔ１とｔ２からは算出できない。
【００２２】
そこで、モータ４０の回転軸の偏心に対しても、上記と同様の回転板６０による回転同期信号検知方式を用いることを前提として、速度変動の検出を可能とする方法を検討した。この結果、減速ギア比を４対１とした装置条件では、上記で説明したように検出できなかったモータ４０の回転軸の偏心による速度変動が、減速ギア比を非整数とする条件の変更によって、回転同期信号の変化として現われるようになり、この変化から、モータ軸の偏心の振幅及び位相が求められることを提案した。
例えば、感光体ドラム７の１回転でモータ４０の位相が１８０度ずれるようなギア比、例えば、２．５対１の比とすることで、モータ４０の回転軸の偏心による速度変動が回転板６０による回転同期信号に現れるようになる。図８は、この場合のドラム表面の速度変動を示すグラフである。なお、図８のグラフの縦軸は速度、横軸は回転角である。
同図に示すように、回転速度は、回転角に対し、無偏心時の速度を中心に、モータの回転周期で正弦波（振幅は偏心量に比例する）状に変化する。この例では減速ギア比が２．５対１であるから、ドラム２回転にモータ５回転分を含む。なお、同図に示す例は、感光体ドラム７の回転軸の偏心がない場合を示している。
また、このときに、回転角が１８０度隔たるスリットを持つ回転板６０を用いて回転を検知する（後記図１４、参照）と、センサ６１の出力は、図９のグラフに示すように、ドラム１周で２パルスの出力となる。なお、図９のグラフの縦軸はセンサ出力、横軸は時間である。この場合、図９に示すように、１周目の通過時間ｔ１＋ｔ２と２周目の通過時間ｔ３＋ｔ４は、ドラム１周目と２周目の速度変動パターンが異なる（図８、参照）ので、等しくならない。
よって、これらｔ１〜ｔ４のパルス間隔の時間関係（（ｔ１＋ｔ２）−（ｔ３＋ｔ４）の時間差、或いはｔ１＝ｔ２、ｔ３＝ｔ４であれば、（ｔ１−ｔ３）の時間差でも良い）から、モータ４０の回転軸の偏心による速度変動の位相と振幅を求めることができる。
【００２３】
上記のように、減速ギア比を非整数とした回転同期信号検知方式によって、モータ４０の回転軸の偏心による速度変動の位相と振幅を求めることが可能になる。
ただ、ドラムの１周目と２周目の間といったように、各回転間に生じる回転同期信号の時間間隔を検知する方式でモータ４０の回転軸の偏心による速度変動を検出する場合、モータ４０の回転軸の偏心以外に、例えば、ドラムの回転の２倍周期で正弦波ノイズが加わると、モータ４０の回転軸の偏心による速度変動の検出結果に誤差が生じる。
図１０は、このようなケースにおけるモータ軸の偏心による速度変動と正弦波ノイズの関係を示す図である。この例は、減速ギア比を２．５対１とし、又正弦波ノイズがドラム回転の２倍周期で加わる場合を示す図である。なお、図１０のグラフの縦軸は速度、横軸は回転角である。
図１０に示すように、モータ軸の偏心による回転速度の変動は、回転角に対し、無偏心時の速度を中心に、モータの回転周期で正弦波（振幅は偏心量に比例する）状に変化する（この例では、ドラム２回転にモータ５回転分を含む）。また、ドラム回転の２倍周期で加わる正弦波ノイズによる回転速度の変動は、図中に鎖線で示すように、ドラム回転ごとに逆相となり、ドラム２回転で１周期の速度変動を示す。
図１１は、このときに、回転板６０を検知するセンサ６１の出力を示すグラフである。回転角が１８０度隔たるスリットを持つ回転板６０を用いて回転を検知する（後記図１４、参照）と、同図に示すように、ドラム１周で２パルスの出力となる。この場合、ドラム１周目と２周目のパルス出力のピッチは、正弦波ノイズ（ドラム回転の２倍周期で加わるノイズ）がない図９に示すパルス出力に比べ、１周目はさらに短く、２周目はさらに長くなる。
よって、２倍周期で加わる正弦波ノイズが加わったときのパルス出力に、モータ４０の回転軸の偏心による速度変動の位相と振幅を求める先の演算をそのまま適用しても、正しい変動量を得ることができず、誤った制御結果を導くことになる。
【００２４】
そこで、本案では、モータ軸の偏心による回転速度の変動成分に、さらに所定の周期（ドラムの回転周期と整数倍の周期関係を持つ）の正弦波ノイズ成分が加わる場合に対応してそれぞれの速度変動量の検出し、変動を抑制する方法を示す。
ここでは、一種の分析手法により、モータ軸の偏心、正弦波ノイズが重畳されたドラムの回転出力からそれぞれの変動成分における振幅と位相を求め、求めた振幅と位相に基づいてそれぞれの速度変動量を得、得られる速度変動量を打消すようにモータを制御する方法により、感光体ドラム７の回転を一定速度に保つことを可能にする。
上記したそれぞれの変動成分における位相と振幅は、ドラムの回転毎に発生するパルス列の時間間隔の検出・演算によるという点で、上記で前提技術として説明したと同様の方法を用いる。
ただ、この分析手法には、モータ軸の偏心による回転速度の変動成分を求めるために要する上記前提技術の外に、モータに対して、任意に設定できる波形を有する複数種の正弦波状の回転むらを付与する手段を新たに設ける必要がある。この回転むら付与手段によって加えた複数種の回転むらが、回転に同期して発生する上記パルス列の時間間隔をどのように変化させるかによって、モータ軸偏心成分と正弦波ノイズ成分それぞれの位相と振幅を演算するものである。
【００２５】
回転むらを付与して正弦波ノイズ成分を求める方法の原理は、次のとおりである。
例えば、感光体ドラム７の回転速度を縦軸に、回転角度を横軸にとった図１２のグラフに示すように、モータ軸に偏心がなく、かつ感光体ドラム７の２倍周期のノイズ成分が生じるドラム回転の出力がある場合を対象にする。ここで、図１３のグラフに示すような正弦波状回転むらをドラム回転に発生させるような制御目標値をモータに付与するときの動作を考える。
図１３に示す回転むらを付与する場合、仮に、感光体ドラム７にドラムの２倍周期のノイズ成分がなければ、図示の回転むら成分がそのままドラムの回転変動に現われ、センサ６１の検知パルスの間隔は、１回転目は短く、２回転目は長くなる。ところが、図１２に示すノイズ成分が生じるドラム回転出力に対する場合に、仮に制御目標値として与えた回転むらの振幅とノイズの振幅が一致していれば、互いに回転変動分を打消し合い、感光体ドラム７上の回転変動はなくなってしまう。つまり、回転むらが起きるようにモータを制御しているにも関わらず、センサ６１の検知パルスの間隔が一定となる。
従って、パルス列の時間間隔に差がない、という検知結果から、付与した回転むらと逆相のノイズ成分が含まれていることを検出することができる。
【００２６】
上記の原理に従い、感光体ドラム７の回転に生じる正弦波ノイズとして、ドラムの回転周期と整数倍の周期関係を持つノイズ成分を検知するが、本案では、この正弦波ノイズ成分が、モータ軸の偏心による回転速度の変動成分に重畳されて出力される場合に対応して、それぞれの変動成分の位相と振幅を求めることを可能とする方法により実施する。
この方法は、上記したモータ軸の偏心成分及び正弦波ノイズ成分の各検出原理に従って、感光体ドラム７を回転させた場合に、変動するドラム回転速度に応じて検出される回転同期パルス列の時間間隔の検出に基づいて、それぞれの変動成分の位相と振幅を数値として算出する方法である。
ここで、この方法の実施に必要となるドラムの回転同期パルスを発生する回転板６０とセンサ６１の関係を説明する。
図１４は、感光体ドラム７に取り付けられる回転板６０の構成を示す。同図に示す回転板６０とセンサ６１の関係は、回転板６０の回転に応じてセンサ６１が回転同期信号を出力するように、回転板６０に設けたスリットS1 ６３，スリットS2 ６５を一定回転位置に設けたセンサ６１が通過時に検知し、パルス状の回転同期信号を出力する。この例では、回転板６０上のスリットS1 ６３，スリットS2 ６５は、回転角をγ（任意で良いがここでは略180°）隔てて設けられている。
図１４に示す例では、回転ごとの回転同期パルス列の時間間隔は、スリットS1 ６３を検知してからスリットS2 ６５を検知するまでの時間であり、後記で示す感光体ドラム７の２倍周期の正弦波ノイズ成分を対象にする場合、最低限、連続する２回転分の回転同期パルス列の時間間隔を検出することにより、目的とする変動成分の位相と振幅を求めることができる。
また、上記のように、回転板６０に設けたスリットS1 、S2と、スリットの通過を検知するセンサ６１という単純な構成により、高価な高精度エンコーダ等を用いずに、検出対象のノイズの位相と振幅を検出することが可能になる。
【００２７】
次に、回転同期パルス列の時間間隔から変動成分の位相と振幅を算出する方法について説明する。
モータ４０の回転軸に偏心かあり、減速ギア比を非整数とした場合に、感光体ドラム７の回転速度は、モータ回転速度（角速度）：ω、減速ギア比：２．５対１、モータ軸偏心による速度変動の振幅：Ａ、モータ軸偏心による速度変動の位相：α１とすると、モータ軸偏心がない時のドラム回転速度ω／２．５にモータ軸偏心による速度変動を加えたドラム回転速度は、
ドラム回転速度＝ω／２．５＋Ａｓｉｎ（ωｔ＋α１）
となる。
さらに、ドラムの回転周期と整数倍の周期関係を持つノイズ成分（正弦波ノイズ成分の振幅：Ｂ、正弦波ノイズ成分の位相：α２）が重畳すると、感光体ドラム７の回転速度は、
ドラム回転速度＝ω／２．５＋Ａｓｉｎ（ωｔ＋α１）＋Ｂｓｉｎ（ωｔ／５＋α２）
となる。
感光体ドラム７が上記の速度で回転するときに、スリットS1 ６３を検知してからスリットS2 ６５を検知するまでの時間を検知し、それぞれτ１、τ２であったとすると、スリットS1 ６３とスリットS2 ６５の角度を表す下記式 (1) 及び式 (2) が成り立つ。
【００２８】
【数１】
2007256308.tif 000003
【００２９】
ここで、ドラムの回転周期と整数倍の周期関係を持つノイズ成分を検出するために、上記の検出原理に従い、正弦波状回転むらをドラム回転に発生させるような制御目標値をモータに付与する。
この動作により、本実施例では２種類の正弦波状回転むらを発生させる。その１つは、ノイズ成分と同一回転周期をもつ波形で、この回転むらによる速度変動の振幅：Ｃ、この回転むらによる速度変動の位相は０とするので、感光体ドラム７の回転速度には、さらに、
回転むら＝Ｃｓｉｎωｔ／５
が重畳される。
感光体ドラム７の回転速度が、モータ軸偏心成分（式 (1) 、参照）及びドラムの回転周期と整数倍の周期関係を持つノイズ成分（式 (2) 、参照）に、さらに正弦波状回転むらが付与され、これらの成分によって変動するときに、スリットS1 ６３を検知して（検知時０時）からスリットS2 ６５を検知する（検知時Ｔ１時）までの時間に回転板６０が回転した角度（スリットS1 ６３とスリットS2 ６５の角度γ）を表す下記式 (3) が成り立つ。
また、１周目の検出結果として、上のように時間Ｔ１を検出してから、次の回転周期（２周目）で同じ様にスリットS1 ６３を検知して（検知時Ｔ２時）から、スリットS2 ６５を検知する（検知時Ｔ３時）までの時間に回転板６０が回転した角度γを表す下記式 (4) が成り立つ。
また、次に２種類の正弦波状回転むらのもう１つを発生させ、１つ目の回転むらと同様にノイズ成分に重畳する。この回転むらは、この実施例では、１つ目の回転むらの位相をπずらせたもので、
回転むら＝Ｃｓｉｎ（ωｔ／５＋π）
とする。
感光体ドラム７の回転速度が、モータ軸偏心成分（式 (1) 、参照）及びドラムの回転周期と整数倍の周期関係を持つノイズ成分（式 (2) 、参照）に、さらにこの正弦波状回転むらが付与され、これらの成分によって変動するときに、スリットS1 ６３を検知して（検知時０時）からスリットS2 ６５を検知する（検知時Ｔ１’時）までの時間に回転板６０が回転した角度（スリットS1 ６３からスリットS2 ６５の角度γ）を表す下記式 (5) が成り立つ。
また、１周目の検出結果として、上のように時間Ｔ１’を検出してから、次の回転周期（２周目）で同じ様にスリットS1 ６３を検知して（検知時Ｔ２’時）から、スリットS2 ６５を検知する（検知時Ｔ３’時）までの時間に回転板６０が回転した角度γを表す下記式 (6) が成り立つ。
【００３０】
【数２】
2007256308.tif 000004
【００３１】
上記式 (3) 〜 (6) における右辺は、同一の回転板のスリットS1 ６３からスリットS2 ６５までの角度γを表しているので、各式の左辺同士は、等しいとすることができる。つまり、式 (3) と式 (4)の左辺同士をイコール、また、式 (5) と式 (6)の左辺同士をイコールとして、角度γをなくした２つの等式が導出できる。
上記のようにして、回転板のスリットS1 ６３からスリットS2 ６５までの角度γを求める検出・演算を行い、２つの等式を導出したと同様に、次に、回転板のスリットS2 ６５からスリットS1 ６３までの角度（２π−γ）を求める操作を行う。
即ち、上記式 (3) における積分時間を「（Ｔ２−Ｔ１）〜Ｔ２」とし、上記式 (4) における積分時間を「（Ｔ４−Ｔ３）〜Ｔ４」とすることにより得られる角度（２π−γ）をイコールで結び、もう１つの等式が導出できる。なお、上記のＴ１〜Ｔ４は、回転板のスリットの検知動作が、スリットS1（検知時０時）→スリットS2 （検知時Ｔ１時）→スリットS1（検知時Ｔ２時）→スリットS2 （検知時Ｔ３時）→スリットS1（検知時Ｔ４時）と、２回転にわたって順次通過するスリットを検知するときの各時間を指す。
また、上記式 (5) における積分時間を「（Ｔ２’−Ｔ１ ’）〜Ｔ２’」とし、上記式 (6) における積分時間を「（Ｔ４’−Ｔ３ ’）〜Ｔ４’」とすることにより得られる角度（２π−γ）をイコールで結び、もう１つの等式が導出でき、全部で４つの等式を導くことができる。
こうして導いた４つの等式のうち、モータ回転角速度ω、ドラム回転に付与する正弦波状回転むらは予め設定するので既知量であるから、未知の変数は、モータ軸偏心の振幅成分である「Ａ」と位相成分である「α１」、及びノイズの振幅成分である「Ｂ」と位相成分である「α２」の４つである。４つの式で未知変数が４つであるため、上記積分式の連立方程式を解くことでそれぞれの振幅と位相を求めることができる。
【００３２】
ところで、上記で示した例は、回転板のスリットは、回転角度γを隔てて２つ設けているので、ドラム回転に付与する正弦波状回転むらを２種類にすれば、未知の４変数であるモータ軸偏心成分とノイズ成分それぞれの振幅と位相を求めることができるが、例えば、回転板のスリットにスリットを１つだけ設けるようにした場合には、未知の４変数を求めるようにするためには、正弦波状回転むらを４種類にすることにより、４つの等式を導くことができ、上記と同様に連立方程式を解くことができる。
また、上記実施例では、減速ギア比を２．５対１としたが、非整数倍であればどんな値でも良い。検出するノイズ成分も感光体ドラム７の２倍周期成分として説明しているが、整数倍の周期で感光体ドラムの周期と一致するノイズ成分であれば検出が可能である。
さらに、検出できるノイズ成分は１つだけでなく、Ｎ種類のノイズ成分を検出するのであれば、Ｎ＋１種類の回転むらを与えることで対応が可能である。
またドラム７の回転同期パルスを発生する手段は、必ずしも回転板６０上にスリットを設け、スリットの透過光を検知する透過型センサを用いる必要はなく、回転板６０上に光の反射／非反射部を設けて、それを反射型センサで検出してもよい。回転板６０上に固定した２つの位置マークを検知できる構成であればよい。
上記で付与する正弦波状回転むらの位相成分を０とπ、振幅をＣとしているが、これらの値はいくつに設定しても基本的に構わない。
【００３３】
上記方法によって感光体ドラム７の速度変動成分の位相と振幅を算出し、算出結果に従い速度変動を抑制するために行う制御は、図３に示した回転装置の構成例における主制御部１０に必要な制御機能を実現する手段を備えることによって、実施することができる。
図１５は、主制御部１０の内部構成の１例を示すブロック図である。同図に示すように、制御機能を実現するためのハードウェア構成として、ＣＰＵ１２、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１６、タイマ１８等がバス１１を介して接続されている。
ＲＯＭ１４には、ＣＰＵ１２が演算処理を実行するためのプログラム、制御パラメータ等のデータが格納される。ＲＡＭ１６は、ＣＰＵ１２が処理を実行する際に、センサ６１で検知したパルス間隔時間等の処理すべきデータを一時的に格納したり、演算用のワークエリアを提供する。ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１４に格納されたプログラムやデータに従って、パルス間隔時間の計測、速度変動成分の位相、振幅の算出等、感光体ドラム７の速度制御に必要な演算処理を実行する。
また、タイマ１８は、モータ４０の回転速度を制御するために使用され、PWM（Pulse Width Modulation）クロックとしてモータ制御部２０に制御信号を送る。モータ制御部２０は、このPWMクロックに同期してモータ４０を回転させる動作を行う。例えば、一定の回転速度の設定にすると、タイマ１８からのPWM出力は、図１６に示すように一定周期（時間：T ）のパルスとなる。モータ制御部２０は、この一定周期のPWMクロックに同期するようにモータの駆動を制御するので、モータ４０の回転速度は一定になる。
【００３４】
本発明を実施する際に、ＣＰＵ１２は、主制御部１０に必要な制御機能として、先ず、正弦波状回転むらをドラム回転に発生させるようにモータ４０を制御する。上記の実施例におけるように、感光体ドラム７の速度変動成分の位相と振幅を算出するために、Ｃｓｉｎωｔ／５の回転むらを付与する場合には、一定回転速度：ωに、モータ回転周期の５倍の周期で変化する回転速度変動を加えた制御目標値を設定し、モータの回転速度をこの変動目標値で制御する。
モータ４０の回転速度を変動目標値で制御するときには、変動する目標速度値に従い、タイマ１８から出力するPWMクロックの周期を、図１７に示すように可変することによって制御する。同図に示すように徐々にクロックパルス間隔を広げていく（ T1 ＜ T2 ＜ T3 ＜ T4 ・・）と、このPWMクロックに同期するようにモータの駆動を制御するので、モータ４０の回転速度が遅くなるし、逆にクロックパルス間隔を狭めていくと、速くなるように動作させることができる。このクロック周期を振幅、位相が任意に設定できる正弦波のカーブに従って変化させることで、感光体ドラム７に正弦波状の回転むらを与えるモータ４０の速度制御が可能になる。
なお、上記では、モータ４０の速度を制御する手段として、タイマ１８からの出力をモータ制御部２０に供給する方式を示したが、タイマ１８の代わりにＤ／Ａコンバータ等を使用して電圧レベルを制御することで、モータ回転数制御を行ってもよい。
【００３５】
また、ＣＰＵ１２は、上記の動作によって、モータ４０を速度制御することで感光体ドラム７に正弦波状の回転むらを与えながら、回転板６０のスリットS1、S2を検知するセンサ６１（図１４、参照）が発生する回転同期パルスからパルス間隔時間の計測を行う。即ち、この回転制御モードにおいて、回転板６０のスリットS1（検知時０時）→スリットS2 （検知時Ｔ１時）→スリットS1（検知時Ｔ２時）→スリットS2 （検知時Ｔ３時）→スリットS1（検知時Ｔ４時）と、２回転にわたって順次スリットの通過を検知した各時間をチェックし、各パルス間隔時間を計測する。
このパルス間隔時間は、回転むらの種類を変えて、再び２回転にわたってスリットの通過時間（検知時０時→検知時Ｔ１’時 →検知時Ｔ２’時 →検知時Ｔ３’時 →検知時Ｔ４’時）をチェックし、計測する。
ここで計測されたパルス間隔時間は、上記で導いた４つの等式（式 (3) 〜 (6) に関する上記説明、参照）を解く際の関数となって、未知の変数であるモータ軸偏心の振幅成分「Ａ」、位相成分「α１」と、ノイズの振幅成分「Ｂ」、位相成分「α２」の４つを時間軸で演算する。
さらに、ＣＰＵ１２は、算出した速度変動成分の位相、振幅の４変数をもとに補正制御を行う。即ち、モータ軸偏心成分とノイズ成分が４変数を算出することによって解析されるので、得た４変数に基づいて、これらの成分を打消すような回転速度変動を加えた制御目標値を設定し、モータの回転速度をこの補正目標値で制御する。モータ４０の回転速度を変動目標値で制御するときには、変動する目標速度値に従い、タイマ１８から出力するPWMクロックの周期を、図１７に示すように可変することによって、モータ４０の回転速度のフィードフォワード制御をする。
このモータ４０の回転速度制御により、速度変動を抑制し、感光体ドラム７の回転を一定速度に保つことが可能になる。
【００３６】
ここで、主制御部１０（ＣＰＵ１２）がモータ４０の速度制御に必要な動作の一環として行う、感光体ドラム７に発生する速度変動成分の位相、振幅を算出するプロセスを図１８の制御フロー図に従って説明する。
図１８の制御フローによると、先ず、主制御部１０は、感光体ドラム７に発生することが予測されるノイズに応じた回転むらがドラム上で生じるように、所期のモータ回転速度：ωにこの回転むらを付与する設定でモータ４０を回転させる（ステップＳ１０１）。ここでは、予め振幅と位相を任意に定めることが可能な正弦波状回転むらが感光体ドラム７上で１種類目の回転むらを発生するように、モータ４０への目標回転速度を設定し、この設定に従い、モータ制御部２０にPWMクロックを制御信号として出力することにより、モータ４０を回転制御する。
モータ制御部２０によって、駆動制御されるモータ４０は、感光体ドラム７上で１種類目の回転むらを発生させるが、感光体ドラム７には速度変動成分としてモータ軸の偏心成分とその外にノイズとして、例えばドラム周期の整数倍の周期を持つノイズ成分が発生し、これらが重畳してドラム回転速度として現われる。
次いで、回転速度が変動するドラムの回転同期信号を、ドラムに固設した回転板６０のスリットS1、S2をセンサ６１により検知することに検出し（図１４、参照）、回転同期信号によりパルス間隔時間時間を測定する（ステップＳ１０２）。上記実施例では、検出対象ノイズは、モータ軸の偏心成分とドラム周期の２倍の周期を持つノイズ成分の２つであり、それぞれ未知の変数は２で、計４変数を求めるのであるから、最低限、１種類の回転むらに対して、回転板６０の２回転にわたって、通過するスリットS1、S2をセンサ６１によって検知したパルスのパルス間隔時間の計測が必要になる。
【００３７】
１種類の回転むらに対して、パルス間隔時間の計測を終わった後、検出対象ノイズの変数を求めるために必要なパルス間隔時間の計測を完了したかをチェックする（ステップＳ１０３）。回転板６０の２回転にわたって、通過するスリットS1、S2を検知するセンサ６１によって、２回分のパルス間隔時間の計測を行っている（スリットS1→S2とスリットS2→S1の２回）ので、未知の変数が２であれば、完了する。
ただ、上記実施例では、未知の変数が４であるから、ステップＳ１０１に戻し、２種類目の回転むらを発生するように、設定を変更し、再びステップＳ１０１〜１０３のフローを行う。
２種類目の回転むらを発生させ、この回転状態で、さらに２回分のパルス間隔時間の計測を行うので、検出対象ノイズ成分に対応する未知の変数（上記実施例では変数が４）を求めるために必要なデータが揃ったか、否かを再びチェックする（ステップＳ１０３）。
必要なパルス間隔時間の計測が完了したことを確認し（ステップＳ１０３-YES）、次のノイス成分の変数を求める処理を実行する（ステップＳ１０４）。ここでは、これまでのステップで求めたパルス間隔時間から、検出対象ノイズ成分の振幅と位相を予め定めた関数関係に基づいて算出する。上記実施例では、予め導いておいた４つの等式（式 (3) 〜 (6) に関する上記説明、参照）を解く際に、上記で求めたパルス間隔時間を関数として、未知の変数であるモータ軸偏心の振幅成分「Ａ」、位相成分「α１」と、ノイズの振幅成分「Ｂ」、位相成分「α２」の４つを時間軸で演算し、算出する。
検出対象ノイズ成分の振幅と位相を算出した後、このフローを抜ける。
【００３８】
ところで、上記実施例では、計測したパルス間隔時間から検出対象ノイズ成分の振幅と位相を算出するための演算手段として、計測したパルス間隔時間をそのまま時間軸上で演算できる関数関係に基づいて行う手段を用いる例を示したが、他の演算手段としてＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を利用することが可能である。
図１９は、感光体ドラムに発生する複数種の速度変動成分を補正する手段にＦＦＴを備えたこの実施例の回転装置の構成を示す。
図１９において、ＦＦＴ７０は、感光体ドラム７の回転同期パルスを検知するセンサ６１（上記実施例と同一手段）の検知パルスの信号入力を受け、ＦＦＴ出力として、検出対象ノイズ成分の振幅と位相データを主制御部１０に渡す。
ＦＦＴは、周波数軸で入力信号を演算し、信号の周波数分析をする手段として既存の手段であり、この実施例では、既存のＦＦＴをセンサ６１の出力パルス信号に適用することにより所期の結果を得ることができる。即ち、この実施例では、ＦＦＴ７０による周波数分析の結果として、ドラムの速度変動におけるモータ軸偏心による成分と回転体の整数倍の周期を持つノイズ成分それぞれの振幅と位相データを検出することができる。
なお、図１９中では、ＦＦＴ７０は、外部に設けられているが、主制御部１０上の演算部として構成することも可能である。
【００３９】
上記では、回転ドラム７の回転に同期するパルス間隔時間を検出し、検出したパルス間隔時間から検出対象ノイズ成分の振幅と位相を算出するために、時間軸上で演算できる関数関係に基づいて行う方式とＦＴＴを用いる方式の２方式を示した。いずれの方式においても、検出対象のノイズ成分の種類を多くすればするほど、回転変動の検出精度を上げることができる。
ただ、検出対象のノイズ成分の種類を多くすると、パルス間隔時間の検出時に回転むらを付与するモータの制御動作やノイズ成分の振幅と位相の演算処理のために、主制御部１０のＣＰＵ１２の処理負担、要処理時間は増大し、装置（システム）のパフォーマンスを低下させることが考えられる。
そこで、装置（システム）によっては検出すべきノイズ成分が限られている場合、もしくは回転体（感光体ドラム７）の回転変動に影響の少ないレベルとわかっている場合には、全てのノイズ成分を検出する必要はなく、検出対象のノイズ成分の種類を回転変動への影響度の大きいノイズ種類に限定するための設定手段を備えることで、パフォーマンスを向上することが可能になる。
設定により影響のあるノイズ種類を限定することで、パルス間隔時間の検出、ノイズ成分の振幅、位相の演算に用いるＣＰＵ１２の処理負担を少なくし、演算時間を短縮し、動作を適正化することが可能になる。
【００４０】
ところで、感光体ドラム７の回転変動を検出するための手段として、図１４に示した実施例では、回転板６０とセンサ６１を用い、定位置に設けたセンサ６１は、回転板６０に設けたスリットS1、S2の通過を検知し、回転同期パルスを発生する。この実施例に示したような光学的な手段による場合に、特に外乱光等により誤ったパルス信号が発生し、後動作を起すことが考えられる。
そこで、センサ６１が出力する回転同期パルスにランダムに発生する外乱ノイズへの影響を低減するために次に示す方法を用いる。本実施例では、この方法として、パルス間隔時間の計測回数を増やし、そのデータを平均化する方法を用いる。例えば、図１４に示した回転板６０のように、１回転に２パルスを発生させ、検出対象のノイズを２成分（モータ軸偏心による成分と回転体の整数倍の周期を持つノイズ成分）とすると、最低限２回転にわたって発生する回転同期パルスを検出する必要があるが、この検出をｎ回繰り返す（２ｎ回転の検知をする）。このときに計測された複数のパルス間隔時間の平均値をとることにより、ランダムに発生する外乱ノイズを検出しても、その影響を低減することが可能になる。
また、パルス間隔時間の計測数を増加させた場合に、上記では計測された複数のパルス間隔時間の平均値をとっているが、パルス間隔時間からノイズ成分の各振幅および位相を演算し、算出された値の平均値を得るようにしても良い。即ち、パルス間隔時間を計測し、計測したパルス間隔時間をもとにノイズ成分の振幅および位相の演算までを通して行う処理を複数回繰り返す。このときに算出された複数のノイズ成分の振幅、位相それぞれの平均値をとることにより、ランダムに発生する外乱ノイズの影響を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】画像形成装置における感光体ドラムの回転装置の基本構成を概略図にて示す。
【図２】感光体ドラムの回転軸の偏心による速度変動の説明図を示す。
【図３】図１の回転装置に伝達誤差の補正手段を付加した構成を示す。
【図４】感光体ドラムの回転軸に偏心がある場合のドラム表面の速度変動を示す。
【図５】回転角が１８０度隔たるスリットを持つ回転板を用いて、図４の回転を検知したときのセンサ出力を示す。
【図６】モータの回転軸に偏心がある場合の感光体ドラム表面の速度変動を示す。
【図７】回転角が１８０度隔たるスリットを持つ回転板を用いて、図６の回転を検知したときのセンサ出力を示す。
【図８】モータの回転軸に偏心がある場合（非整数ギア比 １：２．５）の感光体ドラム面の速度変動（非整数ギア比 １：２．５）を示す。
【図９】回転角が１８０度隔たるスリットを持つ回転板を用いて、図８の回転を検知したときのセンサ出力を示す。
【図１０】感光体ドラムに生じるモータ軸の偏心による速度変動と正弦波ノイズ（ドラムの２倍周期を持つ）の関係を示す。
【図１１】回転角が略１８０度隔たるスリットを持つ回転板を用いて、図１０の２つの速度変動成分が重畳した回転を検知したときのセンサ出力を示す。
【図１２】モータ軸に偏心がなく、かつ感光体ドラムの２倍周期のノイズ成分が生じるドラム回転出力を示す。
【図１３】モータ制御により感光体ドラムの２倍周期の回転むらを発生させた場合の速度変動を示す。
【図１４】感光体ドラムの回転を検知するために２つのスリットを設けた回転板の構成を示す。
【図１５】図３に示す回転装置における主制御部の内部構成の１例をブロック図にて示す。
【図１６】図１５に示すPWMを出力するタイマの動作例（モータ定速回転時）を示す。
【図１７】図１５に示すPWMを出力するタイマの動作例（モータ回転むら付与時）を示す。
【図１８】感光体ドラムに発生する速度変動成分の位相、振幅を算出するプロセスの制御フロー図を示す。
【図１９】感光体ドラムに発生する複数種の速度変動成分を補正する手段を付加した実施例の回転装置の構成を示す。
【符号の説明】
【００４２】
７・・感光体ドラム、１０・・主制御部、１２・・ＣＰＵ、１４・・ＲＯＭ、１６・・ＲＡＭ、１８・・タイマ、２０・・モータ制御部、３０・・ドライバ、４０・・モータ、４５・・減速ギア、５０・・ロータリエンコーダ、６０・・回転板、６１・・センサ、６３・・スリットS1 、６５・・スリットS2 、７０・・ＦＦＴ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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