(57)【要約】      （修正有）【課題】マーク或いはスリットを検知するセンサ間の距離のばらつきの影響を削減してより高精度に回転体の周速度を制御する。【解決手段】フォトセンサ１３０が光学マーク１０１を検知したタイミングｔ１からフォトセンサ１４０が当該光学マーク１０１を検知したタイミングｔ２までの時間Ｔ１が計時される。さらに、フォトセンサ１３０が光学マーク１０１を検知したタイミングから当該光学マーク１０１が一周してきて再びフォトセンサ１３０によって検知されるまでの時間Ｔ２が計時される。Ｔ２は、フォトセンサ１３０、１４０間の距離の誤差ΔＬ２の影響や、複数の光学マーク１０１間の距離の誤差ΔＬ１の影響を受けない。一方で、Ｔ１から求められる平均周速度Ｖ１ａｖｅには誤差ΔＬ２の影響が含まれている。Ｔ１とＴ２との関係に基づいて、誤差ΔＬ２の影響が小さくなるようにモータを制御している。【選択図】図１
2013186344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマークが記録された或いは複数のスリットが形成された回転体と、
前記回転体を駆動する駆動手段と、
前記マーク或いは前記スリットを検知することでパルス信号を出力する複数の検知手段と、
前記複数の検知手段のうち第１の検知手段が前記複数のマークのうち１つのマーク或いは前記複数のスリットのうち１つのスリットを検知するタイミングから前記複数の検知手段のうち第２の検知手段が当該１つのマーク或いは当該１つのスリットを検知するタイミングまでの時間である第１の時間を計時する第１計時手段と、
前記回転体が一周する間にわたって前記第１の時間を積算することで得られた積算値と、前記第１の検知手段が前記マーク或いは前記スリットを検知する前記回転体上の位置である検知位置と前記第２の検知手段が前記マーク或いは前記スリットを検知する前記回転体上の位置である検知位置との間の距離と、前記複数のマークの総数とから前記回転体の平均周速度を演算する平均周速度演算手段と、
前記複数の検知手段のうち第３の検知手段が前記複数のマークのうち１つのマーク或いは前記複数のスリットのうち１つのスリットを検知するタイミングから当該１つのマーク或いは当該１つのスリットが一周してきて再び前記第３の検知手段によって検知されるまでの時間である第２の時間を計時する第２計時手段と、
前記第３の検知手段が前記マーク或いは前記スリットを検知する検知位置が、前記回転体が回転することで描く軌跡の長さである円周長と前記第２の時間とから前記回転体の周速度を演算する周速度演算手段と、
前記回転体の平均周速度と前記周速度演算手段が求めた前記回転体の周速度とが一致するように前記駆動手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする回転制御装置。
【請求項２】
前記平均周速度を前記周速度演算手段が求めた前記回転体の周速度で除算することで補正係数を演算する補正係数演算手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記回転体の周速度の目標値に前記補正係数を乗算して得られた新しい目標値で前記駆動手段を制御することで、前記回転体の平均周速度と前記周速度演算手段が求めた前記回転体の周速度とが一致するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の回転制御装置。
【請求項３】
前記補正係数演算手段は、前記回転体が一周するたびに前記補正係数を更新することを特徴とする請求項２に記載の回転制御装置。
【請求項４】
前記第１の検知手段または前記第２の検知手段が前記第３の検知手段として兼用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回転制御装置。
【請求項５】
前記第１の検知手段の検知位置と前記第２の検知手段の検知位置との間に存在する前記マーク或いは前記スリットの数が、前記回転体が回転している間も一定の数となるように前記複数のマーク或いは前記複数のスリットの間隔と前記第１の検知手段と前記第２の検知手段との配置間隔とが決定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の回転制御装置。
【請求項６】
前記回転体は回転板であり、
前記複数のマーク或いは前記複数のスリットが当該回転板の上に設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の回転制御装置。
【請求項７】
前記回転体は円柱形状をしており、
前記複数のマーク或いは前記複数のスリットは、前記回転体の周面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の回転制御装置。
【請求項８】
像担持体と、
前記像担持体の回転を制御する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の回転制御装置と、
前記像担持体の上にトナー画像を形成し、当該トナー画像を記録材に転写する像形成ステーションと
を備えたことを特徴する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の周速度を目標速度となるように制御する回転制御装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体にトナー画像を生成し、像担持体上のトナー画像を記録材に転写し、用紙上のトナー画像を定着させる。一般的に、中間転写ベルトや感光体ドラムは、画像が伸縮してしまわぬように一定の周速度で回転しなければならない。感光体ドラムと中間転写ベルトのどちらにおいても、速度精度が、最終的に記録材に形成される画像再現性に影響を与える。つまり、微小な周速度ムラに起因した画像の伸縮であっても、バンディングと呼ばれる濃度の変動ムラとして、記録材上に現れ、画像劣化の一因となる。さらに、カラー画像形成装置では、感光体ドラムや中間転写ベルトの速度変動は、各色のトナー画像の重ね合わせのタイミングのズレをもたらし、いわゆる色ずれが発生する。色ずれが１００ｕｍになると、視認可能な画像劣化が生じる。よって、色ずれが数十ｕｍ以下となるように画像形成装置の設計がなされる。
【０００３】
感光体ドラムや中間転写ベルトを回転する駆動ローラは、ブラシレスＤＣモータによって駆動される。モータ出力を低速かつ高トルクに変換するため、減速比をもったギヤが１段あるいは２段用いられる。ギヤを介さず、モータ軸とドラムが直接つながっている場合に比較し、ギヤが介在する場合、ギヤの偏心などで、モータ速度を一定にしてもドラム速度が一定にならないことがある。そこで、光学エンコーダを用いて感光体ドラムの周速度を検知し、感光体ドラムの周速度を一定に制御する方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明では、複数のセンサで一つの光学マークの検知タイミングの時間差を測定することで周速度を算出しているため、隣り合った光学マーク間の距離の公差の影響を緩和できる。しかし、複数のセンサ間の距離のばらつきは排除できない。なお、このばらつきには、センサ配置の理想位置からのずれと、各センサの発光量のばらつきや受光感度のばらつきが含まれている。このように、特許文献１の発明は、複数のセンサ間の距離のばらつきの影響を削減できないため、モータ速度のフィードバック制御には不都合であった。そこで、本発明は、マーク或いはスリットを検知するセンサ間の距離のばらつきの影響を削減してより高精度に回転体の周速度を制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、たとえば、
複数のマークが記録された或いは複数のスリットが形成された回転体と、
前記回転体を駆動する駆動手段と、
前記マーク或いは前記スリットを検知することでパルス信号を出力する複数の検知手段と、
前記複数の検知手段のうち第１の検知手段が前記複数のマークのうち１つのマーク或いは前記複数のスリットのうち１つのスリットを検知するタイミングから前記複数の検知手段のうち第２の検知手段が当該１つのマーク或いは当該１つのスリットを検知するタイミングまでの時間である第１の時間を計時する第１計時手段と、
前記回転体が一周する間にわたって前記第１の時間を積算することで得られた積算値と、前記第１の検知手段が前記マーク或いは前記スリットを検知する前記回転体上の位置である検知位置と前記第２の検知手段が前記マーク或いは前記スリットを検知する前記回転体上の位置である検知位置との間の距離と、前記複数のマークの総数とから前記回転体の平均周速度を演算する平均周速度演算手段と、
前記複数の検知手段のうち第３の検知手段が前記複数のマークのうち１つのマーク或いは前記複数のスリットのうち１つのスリットを検知するタイミングから当該１つのマーク或いは当該１つのスリットが一周してきて再び前記第３の検知手段によって検知されるまでの時間である第２の時間を計時する第２計時手段と、
前記第３の検知手段が前記マーク或いは前記スリットを検知する検知位置が、前記回転体が回転することで描く軌跡の長さである円周長と前記第２の時間とから前記回転体の周速度を演算する周速度演算手段と、
前記回転体の平均周速度と前記周速度演算手段が求めた前記回転体の周速度とが一致するように前記駆動手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする回転制御装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、マークを検知するセンサ間の距離のばらつきの影響を削減できるため、従来よりも高精度に回転体の周速度を制御できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（Ａ）は光学式エンコーダの概略図、（Ｂ）および（Ｃ）はエンコーダ出力波形と測定時間を示す図
【図２】画像形成装置の概略構成を示す図
【図３】実施例１の感光体ドラム駆動装置を示す図
【図４】実施例１のＣＰＵ２００の処理を示すフローチャート
【図５】実施例２の感光体ドラム駆動装置を示す図
【図６】実施例２のエンコーダ出力波形と測定時間を示す図
【図７】実施例２の光学マークとフォトセンサを示す図
【図８】実施例２のＣＰＵ２０１の処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施例１＞
図１（Ａ）を用いて光学式エンコーダについて説明する。
【００１０】
円板１０３は、回転軸１０５に固定されており、光を透過する透明の樹脂製の回転体または回転板である。光学マーク１０１は、回転体上に設けられ、回転体に同期して回転する複数のマーク（パターン）である。実施例１では、光学マーク１０１が、円板１０３上にプリントされており、光を遮光する。センサユニット１０２は、フォトセンサ１３０とフォトセンサ１４０の二つのセンサを備えている。フォトセンサ１３０とフォトセンサ１４０は、マークを検知することでパルス信号を出力する複数の検知手段として機能する。フォトセンサ１３０は、発光部１３１と受光部１３２を備えている。同様に、フォトセンサ１４０は、発光部１４１と受光部１４２を備えている。発光部１３１、１４１は、たとえば、発光ダイオードなどの光源である。受光部１３２、１４２は、フォトダイオード等の受光素子である。円板１０３が回転することで、発光部１３１と受光部１３２の間に透明の部分があるとき、受光部１３２がローレベルの信号を出力する。一方、発光部１３１と受光部１３２の間に光学マーク１０１があるとき、受光部１３２は、ハイレベルの信号を出力する。なお、発光部１４１と受光部１４２も同様に動作する。このローレベルからハイレベルに切り替わる信号エッジの部分を検知することで、速度情報が得られる。
【００１１】
図１（Ｂ）はフォトセンサ１３０の出力信号と時間Ｔ３の関係を示している。光学マーク１０１のエッジがフォトセンサ１３０の受光部１３２への光を遮ると、受光部１３２からの出力が上昇する。１番目の光学マーク１０１によって受光部１３２からの出力が閾値を超えたタイミングから、２番目の光学マーク１０１によって受光部１３２からの出力が閾値を超えたタイミングまでの時間Ｔ３をタイマーがカウントする。隣り合った２つの光学マーク１０１のエッジ間の距離Ｌ１は既知である。よって、距離Ｌ１を時間Ｔ３で除算することで速度が導出される。
【００１２】
または、Ｔ３＝Ｔ（１＋Δｔ）
Ｔを定数とし、Δｔ≒０とすると、速度Ｖ＝Ｌ１／｛Ｔ＊（１＋Δｔ）｝は、一次近似により、
Ｖ≒Ｌ１／Ｔ＊（１−Δｔ）＝−Ｌ１／Ｔ＾２＊Ｔ３
となる。よって、速度Ｖは、Ｔ３に線形比例することがわかる。つまり、除算を行うことなく、時間Ｔ３を、速度Ｖを示す物理量として利用できるのである。
【００１３】
なお、Ｌ２は、第１の検知手段であるフォトセンサ１３０がマークを検知する円板１０３上の位置である検知位置と第２の検知手段であるフォトセンサ１４０がマークを検知する円板１０３上の位置である検知位置との間の距離である。以下では、この距離のことを単純にセンサ間距離と呼ぶことにする。また、ΔＬ２は、センサ間距離のばらつき（誤差）である。なお、円板１０３が回転することで、検知位置は軌跡を描く。この軌跡は円形となり、その軌跡の長さ（円周長）をＬ３とする。
【００１４】
なお、円板１０３が金属製で、円板１０３に光学マーク１０１の代わりにスリットが設けられ、センサユニット１０２がスリットを通過する光を検知し、スリット以外の部分が光を遮断する構成であってもよい。この構成の場合は、センサユニット１０２の受光部が出力する信号のレベルは円板１０３が透明な樹脂製の場合とは逆になる。
【００１５】
図２は、本発明を適用した電子写真プロセスの画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの像形成ステーションを有している。感光体ドラム１は、潜像やトナー画像を担持する像担持体である。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電器である。露光装置３は、一様に帯電した感光体ドラム１の表面に、画像信号に応じたレーザ光を照射して潜像を形成する。現像器４は、現像スリーブ４１によりトナーを潜像に付着させて現像し、トナー画像を生成する。１次転写ローラ５は、感光体ドラム１のトナー画像を中間転写ベルト７に１次転写する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックが順番に１次転写されることで、多色画像が形成される。２次転写ローラ９は、中間転写ベルト７上の多色画像を記録材Ｐ上に２次転写する。クリーナー６は、感光体ドラム１上に残った転写残トナーを掻き取る。中間転写ベルトクリーナー１０は、中間転写ベルト７に残った転写残トナーを掻き取る。定着器１１は、記録材Ｐに転写されたトナー画像に圧力と熱を加えて転写材Ｐに対して定着させる。
【００１６】
図３に本発明を適用した感光体ドラム１の駆動部および回転制御装置を示す模式図である。上位ＣＰＵ２０２は、画像形成装置１００の全体を統括的に制御する制御装置である。ＣＰＵ２００は、上位ＣＰＵ２０２からの指示にしたがってＤＣモータ１０８を制御する制御装置である。ＤＣモータ１０８は、回転体を駆動する駆動手段として機能する。感光体ドラム１は、回転軸１０５で保持されながら回転する円柱形状の回転体である。回転軸１０５には、円板１０３およびドラムギヤ１１０が固定されている。ＤＣモータ１０８が発生する駆動力は、モータ軸ギヤ１０９を介して、ドラムギヤ１１０に伝達される。これにより、円板１０３が感光体ドラム１に同期して回転する。センサユニット１０２のフォトセンサ１３０、１４０は、円板１０３上の光学マーク１０１のエッジが通過するごとに、図１（Ｃ）に示したパルス信号を出力する。フォトセンサ１３０、１４０間の間隔は、Ｌ２±ΔＬ２だけ離れているため、フォトセンサ１３０がパルス信号を出力するタイミングと、フォトセンサ１４０がパルス信号を出力するタイミングとには時間Ｔ１だけの差が存在する。Ｌ２は公称の距離であり、ΔＬ２はばらつきである。ばらつきは製造時に発生するものと、画像形成装置１００の使用によって発生するものなどが含まれている。センサユニット１０２からのパルス信号は、ＣＰＵ２００に入力される。ＣＰＵ２００は、感光体ドラム１の周速度が所定の周速度になるようにフィードバック制御を実行する。たとえば、ＣＰＵ２００は、入力されたパルス信号から周速度に比例または相関した値を導出し、感光体ドラム１の周速度が所定の周速度になるように駆動力指令であるＰＷＭ信号をモータドライバ１０７に出力する。
【００１７】
実際の周速度Ｖは、次式によって表現できる。
【００１８】
Ｖ  ＝  Ｖｔａｒ＋ΔＶ  ＝  Ｌ２  ／Ｔ１  ＝  Ｌ２／｛Ｔｔａｒ（１＋Δｔ）｝    Δｔ≒０
≒Ｌ２／  Ｔｔａｒ  ＊（１−Δｔ）＝−Ｌ２／Ｔｔａｒ＾２＊Ｔ１
ここで、Ｖｔａｒは周速度の目標値である。Ｔｔａｒは理想検知時間である。フォトセンサ１３０がある光学マーク１０１を検知して出力したエンコーダ信号の振幅が閾値を超えたタイミングをｔ１とする。フォトセンサ１４０がこれと同一の光学マーク１０１を検知して出力したエンコーダ信号の振幅が閾値を超えたタイミングをｔ２とする。Ｔｔａｒは、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの理想的な（公称の）時間である。エンコーダ信号はパルス形状の信号である。ΔＶは、Ｖｔａｒに対する偏差である（Ｖｔａｒ≫ΔＶ）。Ｔ１は、図１（Ｃ）が示すように、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの実際の時間（測定値）である。第１の時間であるＴ１は、タイマー２０５がカウントする。つまり、タイマー２０５は、フォトセンサ１３０が複数の光学マーク１０１のうち１つの光学マークを検知したタイミングｔ１にカウントを開始する。そして、タイマー２０５は、フォトセンサ１４０が当該１つの光学マーク１０１を検知したタイミングｔ２にカウントを停止する。これにより、タイマー２０５は、第１の時間Ｔ１を計時する第１計時手段として機能する。
【００１９】
ＣＰＵ２００は、周速度に相関した物理量である時間の目標値としてＴｔａｒを与え、Ｔ１との差分を偏差としてＤＣモータ１０８の制御量を導出する。ここでは、ＣＰＵ２００が、ＰＩＤ制御を実行するものとする。ＣＰＵ２００は、導出した制御量と、ＰＷＭ周期の期間にわたってカウントしたカウント値とを比較し、制御量がカウント値に比較し大きいときに１を、小さいときに０を出力する。これが、ＰＷＭ信号となる。モータドライバ１０７は、ＤＣモータ１０８の回転角に基づきＤＣモータ１０８の三相巻線に流す電流を切替えるとともに、ＰＷＭ信号に基づきその電流量を変化させることで、ＤＣモータ１０８の周速度を調整する。
【００２０】
図４を用いて、ＣＰＵ２００が実行する処理について説明する。Ｓ１で、ＣＰＵ２００は、上位ＣＰＵ２０２から駆動指示を受信し、モータの駆動を開始する。ＣＰＵ２００は、上位ＣＰＵ２０２から目標値Ｔｔａｒも指示される。
【００２１】
Ｓ２で、ＣＰＵ２００は、期間Ｔ１が目標値Ｔｔａｒに近づくように、ＰＷＭ信号をモータドライバ１０７に出力する。上述したように、ＰＷＭ信号のデューティは、Ｔ１の測定値と目標値Ｔｔａｒの差分に対するフィードバック制御量として導出される。これにより、時間Ｔ１が目標値Ｔｔａｒに収束する。つまり、円板１０３の周速度Ｖが、目標値Ｔｔａｒに対応した速度Ｖ１に収束する。
【００２２】
期間Ｔ１は次のようにして測定される。ＤＣモータ１０８が回転すると、駆動力が円板１０３に伝達され、センサユニット１０２から、図１（Ｃ）に示すパルス信号がＣＰＵ２００に入力される。図１（Ｃ）が示すように、ＣＰＵ２００は、発光部１３１から受光部１３２に向かう光が光学マーク１０１のエッジによって遮光されたタイミングｔ１を、フォトセンサ１３０からのエンコーダ信号から検知する。ＣＰＵ２００は、タイミングｔ１に第１のタイマー２０５をスタートさせる。ＣＰＵ２００は、発光部１４１から受光部１４２に向かう光が、同一の光学マーク１０１のエッジによって遮光されたタイミングｔ２を、フォトセンサ１４０からのエンコーダ信号から検知する。ＣＰＵ２００は、タイミングｔ２に第１のタイマー２０５を停止させ、そのときのカウント値を読み取る。これにより、期間Ｔ１が取得される。ここで、距離Ｌ２＋ΔＬ２は、距離Ｌ１＋ΔＬ１より小さくなるように、光学マーク１０１間の間隔とフォトセンサ１３０、１４０間の間隔が設計されているものとする。これにより、フォトセンサ１３０のエンコーダ信号の立ち上りエッジの直後のフォトセンサ１４０の立ち上りエッジが、同一の光学マーク１０１に起因したエッジであることが保証されている。ＣＰＵ２００は、目標値Ｔｔａｒに対するＴ１の測定値の偏差を計算し、この偏差が小さくなるようにＰＩＤ制御を実行する。なお、目標値Ｔｔａｒを用いて制御された速度Ｖ１は、フォトセンサ１３０、１４０間のばらつきΔＬ２が考慮されていない。そのため、速度Ｖ１は、速度の目標値Ｖｔａｒからずれた値に制御される。
【００２３】
Ｓ３で、ＣＰＵ２００は、期間Ｔ１が収束したかどうかを判定する。たとえば、ＣＰＵ２００は、期間Ｔ１が目標値Ｔｔａｒ±３％の範囲内に収まったかどうかを確認する。具体的に、ＣＰＵ２００は、所定期間（例：１００ｍｓ）ごとに期間Ｔ１を第１のタイマー２０５を使ってサンプリングする。さらに、ＣＰＵ２００は、所定回数（例：１０回）連続して、期間Ｔ１が目標値Ｔｔａｒ±３％の範囲内に収まったときに、期間Ｔ１が収束したと判定する。期間Ｔ１が収束すると、Ｓ４に進む。
【００２４】
Ｓ４で、ＣＰＵ２００は、第２のタイマー２０６とフォトセンサ１３０（またはフォトセンサ１４０）を使用して、任意の１つの光学マーク１０１が一周するのに必要となる時間Ｔ２の測定を開始する。たとえば、ＣＰＵ２００は、フォトセンサ１３０が任意の１つの光学マーク１０１のエッジを検知したタイミングに、第２のタイマー２０６をスタートさせる。つまり、第２のタイマー２０６は、第３の検知手段として兼用されるフォトセンサ１３０、１４０が１つの光学マーク１０１を検知したタイミングにカウントをスタートする。そして、第２のタイマー２０６は、当該１つの光学マーク１０１が一周してきて再び第３の検知手段によって検知されたタイミングにカウントを停止する。これにより、第２のタイマー２０６は、時間Ｔ２を計時する第２計時手段として機能する。
【００２５】
Ｓ５で、ＣＰＵ２００は、各光学マーク１０１について、第１のタイマー２０５で計測した時間Ｔ１を積算する。光学マーク１０１の総数はＮであるため、Ｎ個の時間Ｔ１が積算されることになる。積算値をΣＴ１とする。
【００２６】
Ｓ６で、ＣＰＵ２００は、上述の１つの光学マーク１０１のエッジが再びフォトセンサ１３０によって検知されたときに、第２のタイマー２０６を停止させる。ＣＰＵ２００は、第２のタイマー２０６のカウント値を時間Ｔ２として読み取る。
【００２７】
光学マーク１０１が１周してきたことを判断する方法は、いくつか考えられる。たとえば、円板１０３に配置される光学マーク１０１の総数Ｎは、設計上、既知である。そこで、ＣＰＵ２００は、カウンタ２０７を使用して、光学マーク１０１のエッジを検知した数をカウントする。たとえば、光学マークの総数数Ｎが７２０であれば、カウンタ２０７の値が７２０に達したときに、同一の光学マーク１０１が一周してきたとＣＰＵ２００が判断する。
ここで、図１（Ａ）が示すように、円板１０３においてフォトセンサ１３０、１４０の検知位置における円周長をＬ３とする。時間Ｔ２と円周長Ｌ３とから円板１０３の周速度Ｖ２が求められる。ＣＰＵ２００は、回転体においてフォトセンサ１３０とフォトセンサ１４０とがマークを検知する位置の軌跡の長さである円周長Ｌ３と第２の時間Ｔ２とから回転体の周速度を演算する周速度演算手段として機能する。
【００２８】
Ｖ２  ＝  Ｌ３  ／  Ｔ２
この式からわかるように、周速度Ｖ２は、ΔＬ１、ΔＬ２の影響を受けない値である。また、光学マーク１０１のエッジが１周するのに要した時間Ｔ２において得られた時間Ｔ１の積算値ΣＴ１から平均周速度Ｖ１ａｖｅが求められる。
【００２９】
Ｖ１ａｖｅ  ＝Ｎ  ＊Ｌ２    ／  ΣＴ１
ここでは、フォトセンサ１３０、１４０間の距離（フォトセンサ１３０の検知位置とフォトセンサ１４０の検知位置との間の距離）をＬ２と仮定している。このようにＣＰＵ２００は、回転体が一周する間にわたって第１の時間Ｔ１を積算することで得られた積算値ΣＴ１と、距離Ｌ２と、複数の光学マーク１０１の総数Ｎとから回転体の平均周速度を演算する平均周速度演算手段として機能する。
【００３０】
ところで、Ｖ１ａｖｅとＶ２は別々に導出されるものの、同じ期間の速度である。そのため、本来であれば、両者は一致するはずである。しかし、Ｖ１ａｖｅは、ΔＬ２を考慮していないので、両者が一致しない。そこで、ＣＰＵ２００は、回転体の平均周速度Ｖ１ａｖｅと周速度演算手段が求めた回転体の周速度Ｖ２とが一致するようにＤＣモータ１０８を制御する制御手段として機能することで、ΔＬ２の影響を低減させる。
【００３１】
Ｓ７で、ＣＰＵ２００は、目標値Ｔｔａｒを補正するための補正係数αを導出する。たとえば、Ｖ１ａｖｅとα＊Ｖ２が等しいとすると、次式が成り立つ。
【００３２】
Ｖ１ａｖｅ  ＝  α  ＊  Ｖ２
α＝Ｖ１ａｖｅ／Ｖ２
よって、ＣＰＵ２００は、平均周速度Ｖ１ａｖｅを周速度演算手段が求めた回転体の周速度で除算することで補正係数を演算する補正係数演算手段として機能することになる。補正係数αはさらに次のようにして求めることもできる。
【００３３】
Ｎ  ＊  Ｌ２  ／  ΣＴ１  ＝α  ＊  Ｌ３  ／  Ｔ２
Ｔ２  ＝  α＊  Ｌ  ３／（Ｎ  ＊  Ｌ２）  ＊  ΣＴ１
α＝  （Ｔ２  ＊  Ｎ  ＊  Ｌ２）／（Ｌ３  ＊  ΣＴ１）
このように、補正係数αは、既知の円周長Ｌ３、光学マーク１０１の総数Ｎ、光学マーク１０１間の理想距離Ｌ２、および、積算値ΣＴ１及び時間Ｔ２から導出される。つまり、直接的に周速度を求めずに、周速度と相関性のあるパラメータであるＴ１、Ｔ２を使用して補正係数αが求められるのである。
【００３４】
Ｓ８で、ＣＰＵ２００は、補正係数αを用いて目標値Ｔｔａｒを補正する。たとえば、ＣＰＵ２００は、補正係数αを元の目標値Ｔｔａｒに乗算して、補正された新しい目標値α＊Ｔｔａｒを算出する。新しい目標値α＊Ｔｔａｒは、フォトセンサ１３０、１４０間の誤差ΔＬ２による誤差が削減された目標値である。よって、ＣＰＵ２００が新しい目標値α＊Ｔｔａｒを用いてＤＣモータ１０８を制御することで、円板１０３の速度Ｖ１が本来の目標値Ｖｔａｒに収束する。つまり、誤差ΔＬ２の影響が補正係数αによって削減されたため、平均周速度Ｖ１ａｖｅとの周速度Ｖ２とが一致するようになる。
【００３５】
Ｓ９で、ＣＰＵ２００は、時間Ｔ１がα＊Ｔｔａｒ±３％の範囲内に収束したかどうかを判定する。たとえば、ＣＰＵ２００は、所定期間（例：１００ｍｓ）ごとにＴ１をサンプリングし、１０回連続でＴ１がα＊Ｔｔａｒ±３％の範囲内であるときに、時間Ｔ１が収束したと判定する。
【００３６】
Ｓ１０で、ＣＰＵ２００は、時間Ｔ１が収束したことを示す信号を上位ＣＰＵ２０２に送信する。時間Ｔ１が収束したことを示す信号を受信した上位ＣＰＵ２０２は、作像シーケンスを実行する。作像シーケンスの実行中は、目標値α＊Ｔｔａｒに対して時間Ｔ１の測定値を追従させるフィードバック制御が継続して実行される。
【００３７】
Ｓ１１で、ＣＰＵ２００は、上位ＣＰＵ２０２からモータ駆動停止信号を受信すると、ＰＷＭ信号の出力を停止することで、ＤＣモータ１０８の駆動を停止する。
【００３８】
本実施例によれば、ＣＰＵ２００は、フォトセンサ１３０が光学マーク１０１を検知したタイミングｔ１からフォトセンサ１４０が当該光学マーク１０１を検知したタイミングｔ２までの時間である第１の時間Ｔ１を計時する。さらに、ＣＰＵ２００は、フォトセンサ１３０が光学マーク１０１を検知したタイミングから当該光学マーク１０１が一周してきて再びフォトセンサ１３０によって検知されるまでの時間である第２の時間Ｔ２を計時する。第２の時間Ｔ２は、複数のフォトセンサ間の距離の誤差ΔＬ２や、複数の光学マーク間の距離の誤差ΔＬ１の影響を受けない。ただし、第１の時間Ｔから求められる平均周速度Ｖ１ａｖｅには誤差ΔＬ２の影響が含まれている。そこで、本実施例では、ＣＰＵ２００が、第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２との関係に基づいて、誤差ΔＬ２の影響が小さくなるようにＤＣモータ１０８が制御している。これにより、誤差ΔＬ１だけでなく、誤差ΔＬ２の影響も削減できるため、従来よりも高精度に回転体である感光体ドラム１の周速度を制御できるようになる。また、本実施例に回転制御装置を画像形成装置１００に採用することで、感光体ドラム１の定速駆動での検知誤差による応答悪化だけでなく、それに付随して発生するバンディングを低減できる。
【００３９】
とりわけ、本実施例では、第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２との関係から補正係数αを求め、補正係数αにより周速度の目標値（ここではＴｔａｒ）を補正することで、誤差ΔＬ２の影響を削減している。さらに、
本実施例では、作像シーケンスの前に目標値の補正シーケンスを設けたが、画像形成装置１００に電源が投入されたときに補正シーケンスが実行されてもよい。ＣＰＵ２００は、作像数が所定数に到達したタイミングや、温度変化が一定量に達したときに、補正係数αを更新してもよい。
【００４０】
図１では、透光性を有する円板１０３に複数の光学マーク１０１を設けたが、円板１０３を透光性の低い素材で作成し、さらに、光学マーク１０１をスリットにしてもよい。また、光学マーク１０１を磁性体で構成し、フォトセンサ１３０、１４０をホール素子などの磁気検知素子で構成してもよい。また、マークが付与された部分とマークが付与されていない部分との容量の違いを利用して、マークを検知する容量検知センサが採用されてもよい。
【００４１】
時間Ｔ２を測定するために、フォトセンサ１３０またはフォトセンサ１４０を使用したが、第３のタイマーを採用してもよい。
【００４２】
＜実施例２＞
図５に本発明を適用した感光体ドラム１の駆動部および回転制御装置を示す。実施例１では、感光体ドラム１と同期して回転する円板１０３を利用して感光体ドラム１の速度を制御していた。一方で、実施例２では、感光体ドラム１の端部（画像が形成されない部分）に光学スケール３００を形成し、それをフォトセンサ３３０、３０４で検知することを特徴とする。なお、図５において、図３に示した部材と同じ部材には同一の符号を付与することで、説明の簡潔化を図る。
【００４３】
感光体ドラム１には、その軸方向の片端の感光層のない素管部分に光学スケール３００がマーキングされている。光学スケール３００は、回転体に同期して回転する複数のマークとして機能する。一方、光学スケール３００に対向するようにセンサユニット３０２が配置されている。センサユニット３０２は反射形のフォトセンサであり、二つのフォトセンサ３３０、３４０を備える。図７が示すように、フォトセンサ３３０は発光部３３１と受光部３３２を備え、発光部３３１から出力された光の反射光を受光部３３２で受光する。同様に、フォトセンサ３４０は発光部３４１と受光部３４２を備え、発光部３４１から出力された光の反射光を受光部３４２で受光する。受光部３３２、３４２での受光量には、光学スケール３００（マーキング部）と非マーキング部の反射率の違いによる受光量差が生じる。受光部３３２、３４２は、検知位置に非マーキング部があるときにローレベルの信号を出力し、検知位置にマーキング部があるときにハイレベルの信号を出力する。ローレベルからハイレベルに切り替わるタイミングを検知することで、感光体ドラム１の周面の速度が得られる。
【００４４】
図６は、フォトセンサ３３０、３４０が出力する出力信号の一例を示している。感光体ドラム１が回転することで光学スケール３００が移動する。光学スケール３００は、設計上、等間隔で配置されているため、フォトセンサ３３０、３４０が出力する出力信号は、図６に示したようなパルス信号となる。ＣＰＵ２０１は、フォトセンサ３３０、３４０から入力されたパルス信号から、感光体ドラム１の周面の速度（周速度）を導出し、当該速度が所定の目標値になるようにフィードバック制御を実行する。
【００４５】
上位ＣＰＵ２０２は、目標値α’＊Ｖｔａｒ’をＣＰＵ２０１に与える。α’は補正係数である、初期値は１である。受光部３３２から受光部３４２まで光学スケール３００が移動する速度をＶ４とする。
【００４６】
Ｖ４＝Ｌ４／Ｔ４
ここで、Ｌ４は、図７が示すように、フォトセンサ３３０とフォトセンサ３４０との間の距離（配置間隔）である。Ｔ４は、図６が示すように、ある光学スケール３００をフォトセンサ３３０が検知したタイミングからその光学スケールをフォトセンサ３４０が検知したタイミングまでの時間である。
【００４７】
本発明を適用したＣＰＵ２０１の処理について図８を用いて説明する。Ｓ１２で、ＣＰＵ２０１は、上位ＣＰＵ２０２から駆動指示を受信し、モータの駆動を開始する。ＣＰＵ２０１は、上位ＣＰＵ２０２から目標値α’＊Ｖｔａｒ’も指示される。
【００４８】
Ｓ１３で、ＣＰＵ２０１は、タイマー２１５を用いて測定した時間Ｔ４から速度Ｖ４を算出し、速度Ｖ４が目標値α’＊Ｖｔａｒ’に近づくようにＤＣモータ１０８を制御する。たとえば、ＣＰＵ２０１は、速度Ｖ４が目標値α’＊Ｖｔａｒ’に近づくようにＰＷＭ信号のデューティを決定し、決定したデューティのＰＷＭ信号をモータドライバ１０７へ出力する。これにより、感光ドラム１の速度Ｖ４が目標値α’＊Ｖｔａｒ’に収束する。
【００４９】
ここで、時間Ｔ４についてより詳細に説明する。時間Ｔ４は、フォトセンサ３３０の出力信号の立ち上りから、ｍパルスだけ遅れて出力されるフォトセンサ３４０の出力信号の立ち上りまでの時間である。図６、図７においてパルス遅れｍは３である。フォトセンサ３３０からフォトセンサ３４０までの実際の距離は、公称距離Ｌ４に誤差ΔＬ４を加算した値となる。隣り合った光学スケール３００間の実際の距離は、公称距離Ｌ５に誤差ΔＬ５を加算した値となる。パルス遅れｍは次式により算出される。
【００５０】
ｍ  ＝  （Ｌ４  ＋  ΔＬ４）  ／  （Ｌ５  ＋  ΔＬ５）
ここで、ｍは整数であるため、右辺の小数点以下の値は切上げられる。このように、フォトセンサ３３０、３４０間に複数の光学スケール３００が入る場合であっても、距離Ｌ４と距離Ｌ５は既知である。ただし、誤差ΔＬ４、ΔＬ５によりｍの値が変化しないように公差を設計により決定しなければならない。つまり、図７が示すように、フォトセンサ３３０の検知位置とフォトセンサ３４０の検知位置との間に存在する光学スケール３００の数が、回転体が回転している間も一定の数となる。この条件を満たすように、隣り合った光学スケール３００の間隔とフォトセンサ３３０とフォトセンサ３４０との配置間隔とが決定されている。
【００５１】
既知の距離Ｌ４に対して時間Ｔ４の測定値を除算することで、ＣＰＵ２０１は、速度Ｖ４を算出する。目標値α’＊Ｖｔａｒ’に対する速度Ｖ４の偏差をＰＩＤ制御によって、ＰＷＭ信号に反映させる。目標値α’＊Ｖｔａｒ’に制御された速度Ｖ４には、誤差ΔＬ４が考慮されていない。そのため、速度Ｖ４は、真の目標値Ｖｔａｒ’からずれている。
【００５２】
Ｓ１４で、ＣＰＵ２０１は、タイマー２１６とフォトセンサ３３０（またはフォトセンサ３４０またはさらに別の第３のタイマー）を用いて、ある光学スケール３００が一周するのに必要となる時間Ｔ６の測定を開始する。
【００５３】
Ｓ１５で、ＣＰＵ２０１は、各光学スケール３００を検出するごとに速度Ｖ４を算出し、それを積算してゆく。
【００５４】
Ｓ１６で、ＣＰＵ２０１は、光学スケール３００が一周してくると、タイマー２１６を停止し、タイマー２１６のカウント値を時間Ｔ６として取得し、速度Ｖ６を算出する。光学スケール３００が一周してきたかどうかの判定方法は、実施例１で説明したとおりである。
【００５５】
Ｖ６＝Ｌ６／Ｔ６
ここで、Ｌ６は、感光体ドラム１の周長（円周）である。この式から、速度Ｖ６は、誤差ΔＬ４、誤差ΔＬ５の影響を受けない値であることがわかる。さらに、ＣＰＵ２０１は、速度Ｖ４の平均値である平均周速度Ｖ４ａｖｅを算出する。
【００５６】
Ｖ４ａｖｅ  ＝ΣＶ４  ／  Ｎ
Ｎは光学スケール３００の総数である。平均周速度Ｖ４ａｖｅと速度Ｖ６は、本来一致するはずである。しかし、平均周速度Ｖ４ａｖｅは、誤差ΔＬ４を考慮していないので、両者は一致しない。そこで、補正係数α’が必要となる。
【００５７】
Ｓ１７で、ＣＰＵ２０１は、感光体ドラム１が１周するごとに、補正係数α’を更新し、目標値α’＊Ｖｔａｒ’に反映させる。補正係数α’は次式から算出される。
【００５８】
α’＝Ｖ６  ／  Ｖ４ａｖｅ
補正係数α’により補正された新しい目標値は、誤差ΔＬ４を低減する目標値である。この新しい目標値に基づいてＤＣモータ１０８を制御することで、感光体ドラム１の周面の速度が、本来の目標値Ｖｔａｒ’に収束する。本実施例では、感光体ドラム１が１周するごとに補正係数α’が更新されるので、画像形成装置１００の内部温度の上昇に起因してフォトセンサ３３０、３４０の感度の閾値の変化に対してリアルタイムで追従できる。
【００５９】
Ｓ１８で、ＣＰＵ２０１は、上位ＣＰＵ２０２からモータ駆動停止信号を受信したかどうかを判定する。モータ駆動停止信号を受信していなければ、Ｓ１３に戻る。一方、モータ駆動停止信号を受信すると、Ｓ１９に進む。Ｓ１９で、ＣＰＵ２０１は、ＤＣモータ１０８の駆動を停止する。
【００６０】
本実施例では、感光体ドラム１に光学マークとしての光学スケール３００を設けることで、実施例１と同様の効果を発揮できる。円板１０３が不要となるため、実施例２は実施例１よりもコスト面とスペース面で有利となろう。また、感光体ドラム１が１周するごとに補正係数α’が更新されるので、画像形成装置１００の内部温度の上昇に起因してフォトセンサ３３０、３４０の感度の閾値の変化に対してリアルタイムで追従できる。
【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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