JP2003186368A

JP2003186368A - 感光体ドラムの駆動制御方法及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2003186368A
Application number: JP2001386002A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Ueda; 忠行植田; Atsushi Onishi; 淳大西; Hiroyuki Maruyama; 宏之丸山; Kenji Izumiya; 賢二泉宮; Tomohito Ogata; 智史小片; Takaharu Okutomi; 隆治奥富; Hidefumi Nishikawa; 英史西川; Toshihiro Motoi; 俊博本井; Yumiko Azuma; 由美子東
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度に等角速度が維持される感光体ドラム
の駆動制御方法を提供する。【解決手段】駆動モータ６０によって回転し画像形成
を行う感光体ドラム１０のドラム軸１０ａに設けたエン
コーダ４０によって検出した角速度信号により、制御部
は感光体ドラム１０の１回転のプロファイルをリアルタ
イムに更新しつつメモリし、回転する感光体ドラム１０
の現在ドラム位置において検出された角速度情報を、メ
モリされた１回転前のドラム位置でのプロファイルもし
くはその近傍のデータを呼び出し参照して演算処理を行
い、演算処理結果に基づいて前記駆動モータ６０への指
令値を出力することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
って回転する感光体ドラム上にトナー像を形成し画像形
成を行う画像形成装置、及び前記の回転する感光体ドラ
ムの回転周速度を一様に制御を行う回転駆動制御方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式による画像形成装置では、
回転する感光体ドラムや感光体ベルトの像担持体上にト
ナー像を形成し、形成されたトナー像を直接或いは間接
に記録紙上に転写し、定着することが行われている。画
像形成に当たっては、帯電手段によって一様帯電された
像担持体上に像露光手段により像露光が行われ、潜像が
形成されるが、潜像形成に当たって一様の回転速度で回
転する像担持体の周速度が変動すると、形成される画像
に歪みが生じることとなる。またタンデム方式のカラー
画像形成装置では、複数の単色画像形成ユニットで形成
された単色画像を重ね合わせてカラー画像を記録紙上に
形成しているが、各単色画像形成ユニットでの像担持体
は同速でかつ速度むらがないことが良質なカラー画像を
得るための必須の条件とされている。

【０００３】感光体ドラムの速度制御には色々の速度検
知手段を用いた制御方法が提案されているが、リアルタ
イムに感光体ドラムの角速度を等速に制御しようとする
と、エンコーダによる角速度検出手段を用い回転速度制
御を行う回転速度制御方法が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平６−３２７２７
８号明細書には、感光体ドラムの角速度制御に対してフ
ィードバック制御やフィードフォワード制御を用いてあ
る時間での感光体ドラムの回転むらのプロファイルを測
定し、次回の決められたサンプリングタイミングまでそ
のデータを用いて角速度制御を行うことが提案されてい
る。かかる提案はフィードバック制御を用いることで回
転する感光体ドラムの再現性の無い要素を制御すること
を考慮したものであった。しかし上記提案では、たまた
まサンプリング時期に発生した回転むら要素のみを抑制
する制御となっている。またフィードバック制御につい
ても広範囲の回転むらを抑制しようとすると、高価なＣ
ＰＵや高分解能のエンコーダなどが必要となり現実的で
はない。

【０００５】本発明は、感光体ドラムの回転むらを繰り
返し制御を用いることによって、高精度に回転むらを抑
制するようにした感光体ドラムの駆動制御方法、及びか
かる駆動制御方法を用いて画像形成を行う画像形成装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的の感光体ドラム
の駆動制御方法は、駆動モータによって回転し画像形成
を行う感光体ドラムのドラム軸に設けた角速度測定手段
によって検出した角速度信号により、制御部は感光体ド
ラム１回転のプロファイルをリアルタイムに更新しつつ
メモリし、回転する感光体ドラムの現在ドラム位置にお
いて検出された角速度情報を、メモリされた１回転前の
ドラム位置でのプロファイルもしくはその近傍のデータ
を呼び出し参照して演算処理を行い、演算処理結果に基
づいて前記駆動モータへの指令値を出力することを特徴
とする感光体ドラムの駆動制御方法によって達成され
る。

【０００７】なお、前記プロファイルの取得は、前記駆
動モータが目的とする速度に達してからその機械的変動
が収まるまでの待ち時間が経過したのち開始することが
好ましい実施態様である。

【０００８】上記目的の画像形成装置は、駆動モータに
よって回転し画像形成を行う感光体ドラムと、前記感光
体ドラムのドラム軸に設けた角速度測定手段と、該角速
度測定手段によって検出した角速度信号によって取得し
た感光体ドラム１回転のプロファイルをリアルタイムに
更新しつつメモリするメモリと、回転する感光体ドラム
の現在ドラム位置において前記角速度測定手段によって
検出された角速度情報を、前記メモリから呼び出された
１回転前のドラム位置でのプロファイルもしくはその近
傍のデータを参照して演算処理を行う演算処理部と、前
記演算処理部による演算結果に基づいて前記駆動モータ
への指令値を出力する制御部とを設けたことを特徴とす
る画像形成装置によって達成される。

【０００９】なお、前記感光体ドラムに接して回転する
周辺の径に対して該感光体ドラムの径は整数倍の関係と
したことが好ましい実施態様である。

【００１０】

【発明の実施の形態】（１）本発明の回転速度制御方法
を用いて、像担持体である感光体ドラム１０の回転角速
度を一定に保持しつつ画像形成を行う画像形成装置につ
いて、図１に示す断面構成図を用いて説明する。但し本
発明は図１に示す画像形成装置に限定されるものではな
く、電子写真方式により像担持体上にトナー画像を形成
する画像形成装置に広く適用される。

【００１１】画像形成を行う回転する感光体ドラム１０
の周囲には、帯電器１１、像露光器１２、現像器１３、
転写器１５、分離器１６、クリーニング装置１７が配設
されている。画像形成に当たっては感光体ドラム１０周
面はスコロトロン帯電器等を用いた帯電器１１によって
一様帯電が行われる。ついで、像露光器１２は画像情報
信号に基づいてレーザ光を変調し、一様帯電された感光
体面上に投光することによって静電潜像を形成する。静
電潜像は現像バイアスが印加された現像器１３によって
現像が行われトナー像が感光体ドラム１０上に形成され
る。

【００１２】一方、給紙トレイから分離搬送された記録
紙はレジストローラ２１において一旦停止し、感光体ド
ラム１０上に形成されたトナー像と同期して搬送され、
転写域へと到達する。

【００１３】転写器１５は転写域において転写紙の背後
からトナーと逆極性のバイアスの印加がなされて、感光
体ドラム１０上のトナー像を転写紙上へ転写する。転写
されてトナー像を担持した転写紙は、分離器１６により
交流バイアス及び直流バイアスが重畳して印加されて感
光体ドラム１０より分離される。転写紙が分離したのち
の感光体ドラム１０上の残留しているトナーはクリーニ
ング装置１７によって感光体面より除去される。

【００１４】転写域においてトナー像が転写された転写
紙は搬送ベルト２２上を搬送されて、加熱ローラ３０ａ
と加圧ローラ３０ｂとから成る定着器３０によって挟持
搬送され、その間に加熱と加圧とによりトナー像は転写
紙上に固着・定着される。定着を終えた転写紙は排紙ロ
ーラ３１によって機外に排出される。

【００１５】（２）感光体ドラム１０のドラム軸１０ａ
には角速度測定手段としてエンコーダ４０を設置してい
る。エンコーダ４０は、ドラム軸１０ａに取り付けられ
た回転円板４１に対して、その外周部に所定の間隔で多
数のスリットをリング状に配置した被検知部４１ａと、
被検知部４１ａに対応する位置に速度検出器４２ａ、４
２ｂを配置している。速度検出器４２ａ、４２ｂの２つ
のセンサを回転円板４１の対角線上に配置して、２つの
センサの検知値を平均して、角速度の変動を精度よく検
知することがなされている。

【００１６】図２は、感光体ドラム１０の駆動制御を示
すブロック図である。定常状態となって回転する感光体
ドラム１０に対してエンコーダ４０の速度検出器４２に
よって検出された検出値は制御部（ＣＰＵ）８０に入力
され、感光体ドラム１０の１回転中に検出されたデータ
はメモリ（ＲＡＭ）８１にプロファイル（角速度偏差地
図）としてリアルタイムに更新しつつメモリされる。制
御部８０は演算処理部８２によって、回転する感光体ド
ラム１０の現在ドラム位置において検出された角速度情
報を、メモリ（ＲＡＭ）８１にメモリされた１回転前の
ドラム位置でのプロファイルデータもしくは近傍のプロ
ファイルデータを呼び出して参照して演算処理を行い、
演算処理結果に基づいて感光体ドラム１０を駆動する駆
動モータ６０の駆動回路６０ａに等角速度回転がなされ
る指令値を出力する。また現在ドラム位置での角速度偏
差値は、１回転前のドラム位置の角速度偏差値を更新し
てストアがなされる。

【００１７】図３は演算処理部８２の回路図を示し、図
４は角速度偏差プロファイルの模式図を示している。速
度検出器４２ａ、４２ｂから入力されたエンコーダ信号
は、角速度偏差演算部４３で加算されてからエンコーダ
角速度基準値の２倍との差を取り偏差を算出する。算出
された偏差について、１回転前に演算処理された角度補
正データを加算器４４で演算し、演算結果はフィードフ
ォワードループとフィードバックループに分割される。

【００１８】フィードフォワードループでは、制御対象
の伝達関数より求めたカットオフ周波数により決定され
たローパスフィルタ４５を通し、１回転の遅れを調整す
るために繰り返し遅れ補償装置４６でメモリシフトを行
う。

【００１９】前記繰り返し遅れ補償手段でシフトされた
データは伝達関数演算手段４８で制御対象の伝達関数に
対応したデータが選ばれ、出力データとなる。また、遅
れ補償装置４６でメモリシフトを行ったデータは伝達関
数演算手段４８と並行して、メモリディレイ演算手段４
７に送られ、次回の１回転前近傍データ算出用メモリシ
フトが行われる。

【００２０】フィードバックループでは、フィードバッ
クコントローラ４９で演算され、その結果と前記フィー
ドフォワードループでの出力データを加算器５０で加算
され、ゲイン演算器５１で出力値にあった偏差を算出
し、加算器５２で出力基準値を加算することで、最終的
な出力値となる。

【００２１】なお、前記フィードバックコントローラ４
９は一般的にはＰＩ制御（比例積分制御）をさし、ロバ
スト制御等近代的制御理論を用いても良い。

【００２２】以上説明した感光体ドラムの駆動制御方法
では、メモリ（ＲＡＭ）内の角速度偏差プロファイルを
絶えず更新しながら１回転前の現在ドラム位置での角速
度偏差値を参照して駆動制御が行われるので、角速度む
らは急速に収束して感光体ドラムの等角速度回転がなさ
れることとなる。

【００２３】なお上記の角速度偏差プロファイルの取得
は、駆動モータ６０の回転開始直後から行うのは好まし
くない。プロファイルの取得は駆動モータ６０が目的と
する基準角度に達し、機械的な加速時に発生する機械的
振動が収まる待ち時間（ウェイトタイム）の経過後に行
うことが、短時間内に等角度回転に達する上で必要であ
る。

【００２４】（３）上記に説明した感光体ドラムの回転
速度制御方法は、図１に示した画像形成装置に適用する
ことによって、高精度で良好な等角速度制御が行われ、
良質で位置ずれのない画像が得られるが、図５に示すタ
ンデム方式のカラー画像形成装置に適用することによっ
て、更に本発明の回転速度制御方法の有する効果は顕著
となる。

【００２５】図５に示すカラー画像形成装置は中間転写
ベルト７１の周縁部にイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒（Ｋ）とから成る４組の
プロセスユニット１００が設けられていて、各プロセス
ユニット１００ではＹ，Ｍ，Ｃ及びＫトナー像が形成さ
れる。レジストローラ２１によって同期搬送され、紙帯
電器７２によって中間転写ベルト７１に密着搬送される
転写紙Ｐ上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像は順
次重ね合わせて転写され、定着器３０によって定着され
たのち排紙ローラ３１によって機外に排出される。

【００２６】かかるカラー画像形成装置で、プロセスユ
ニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋは何れ
も現像器１３内に内蔵する現像剤のトナー色を異にする
以外は同一形状、同一構成となっていて、各プロセスユ
ニット１００は図１に示した画像形成装置におけると同
様に各プロセスユニット１００には、帯電器１１、像露
光器１２と、現像器１３とによって画像形成が行われ、
ドラム軸に設けたエンコーダ４０によって回転むらの繰
り返し制御がなされ、各感光体ドラム１０の角速度制御
が行われる。この際各プロセスユニット１００について
基準角速度を同一値に設定することによってＹ，Ｍ，
Ｃ，Ｋ各色のトナー像は同一形状に形成され、同期して
トナー像を重ね合わすことによって良好なカラー画像が
得られることとなる。

【００２７】上記に説明したタンデム方式の画像形成装
置では、感光体ドラム１０と中間転写ベルト７１とがあ
る一定の圧力で圧着されている構成では、感光体ドラム
に中間転写ベルトユニットの変動が伝達される。

【００２８】回転制御を行わない場合でのドラム１回転
でのプロファイルが毎回同じ状態で再現性があること
が、高精度に感光体１０の角速度が一定になるよう繰り
返し制御を行う際に重要である。本発明者らは、感光体
ドラム１０に直接又は中間転写ベルト７１を介して接す
る回転部材の径に対して感光体ドラム１０の径を整数倍
の関係とすることによって、感光体ドラム１０が周辺部
材から受ける変動を抑制することができることを実験的
に確認した。

【００２９】図５に示すカラー画像形成装置で、中間転
写ベルト７１に当接して駆動回転する駆動ローラ７３、
中間転写ベルト７１に当接して従動回転する従動ローラ
７４、中間転写ベルト７１に当接してベルトに付着した
トナーのクリーニングを行うクリーニングローラ７５に
おいて、感光体ドラム１０の半径をｒ₀、駆動ローラ７
３の半径をｒ₁、従動ローラ７４の半径をｒ₂、クリーニ
ングローラ７５の半径をｒ₃とするとき、ｒ₁／ｒ₀＝Ｎ₁ ，Ｎ₁＝１，２，３・・・ｎｒ₂／ｒ₀＝Ｎ₂ ，Ｎ₂＝１，２，３・・・ｎｒ₃／ｒ₀＝Ｎ₃ ，Ｎ₃＝１，２，３・・・ｎまた、駆動ローラ７３に直結した歯車Ｇ₁と、歯車Ｇ₁と
噛合した駆動モータ軸に取り付けた歯車Ｇ₂との間で
は、Ｇ₁／Ｇ₂＝Ｎ₄ ，Ｎ₄＝１，２，３・・・ｎの関係にあるとき、感光体ドラム１０の周辺部材から受
ける変動影響を確実に抑制することができ、安価にかつ
高精度の一定速度での角速度制御を行うことが可能とな
る。

【００３０】図６は感光体ドラム１０の１回転のプロフ
ァイルが再現性をもって繰り返される状態（図６
（ｂ））と、繰り返されない状態（図６（ａ））とを模
式的に示した説明図で、図６（ａ）は周辺部材（例えば
駆動ローラ７３、従動ローラ７４・・・）の半径の整数
倍が感光体ドラム１０の半径に等しくない（変動要因１
Ａ、２Ａ）ことによってドラム１回転のプロファイルの
再現性が失われることを示し、図６（ｂ）は周辺部材の
半径の整数倍が感光体ドラム１０の半径に等しい（変動
要因１Ｂ，２Ｂ）ことによってドラム１回転のプロファ
イルの再現性が維持されることを示している。

【００３１】

【発明の効果】本発明の感光体ドラムの駆動制御方法に
よるときは、感光体ドラムの回転むらの繰り返し制御が
なされて、短時間内に高精度の回転むらの抑制が行わ
れ、定速の角速度回転が行われることとなる。

【００３２】更に感光体ドラムの周辺部材のローラ径の
整数倍が感光体ドラム径となるよう構成することによっ
て、周辺部材から受ける変動要因も確実に抑制されて高
精度の駆動制御が行われることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の断面構成図。

【図２】感光体ドラムの駆動制御を示すブロック図。

【図３】演算処理部の回路図。

【図４】角速度偏差プロファイルの模式図。

【図５】カラー画像形成装置の断面構成図。

【図６】感光体ドラムのプロファイルの再現性の有無を
示す説明図。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１１帯電器１２像露光器１３現像器４０エンコーダ４２速度検出器８０制御部（ＣＰＵ）８１メモリ（ＲＡＭ）８２演算処理部

フロントページの続き (72)発明者泉宮賢二東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者小片智史東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者奥富隆治東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者西川英史東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者本井俊博東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者東由美子東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内Ｆターム(参考） 2H027 DA22 DE07 ED02 EE03 EE04 EE08 EF02 EF07 2H035 CA07 CG01 2H071 CA02 CA05 DA09 DA15 DA26 DA31 2H134 GA01 GB02 HA01 HA09 KG08 KH01 2H200 FA19 GA12 GA16 GA23 GA34 GA47 GB15 GB25 HA12 HB03 JA01 JC04 JC09 LA29 LA40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動モータによって回転し画像形成を行
う感光体ドラムのドラム軸に設けた角速度測定手段によ
って検出した角速度信号により、制御部は感光体ドラム
１回転のプロファイルをリアルタイムに更新しつつメモ
リし、回転する感光体ドラムの現在ドラム位置において
検出された角速度情報を、メモリされた１回転前のドラ
ム位置でのプロファイルもしくはその近傍のデータを呼
び出し参照して演算処理を行い、演算処理結果に基づい
て前記駆動モータへの指令値を出力することを特徴とす
る感光体ドラムの駆動制御方法。
【請求項２】前記プロファイルの取得は、前記駆動モ
ータが目的とする速度に達してからその機械的変動が収
まるまでの待ち時間が経過したのち開始することを特徴
とする請求項１に記載の感光体ドラムの駆動制御方法。
【請求項３】駆動モータによって回転し画像形成を行
う感光体ドラムと、前記感光体ドラムのドラム軸に設け
た角速度測定手段と、該角速度測定手段によって検出し
た角速度信号によって取得した感光体ドラム１回転のプ
ロファイルをリアルタイムに更新しつつメモリするメモ
リと、回転する感光体ドラムの現在ドラム位置において
前記角速度測定手段によって検出された角速度情報を、
前記メモリから呼び出された１回転前のドラム位置での
プロファイルもしくはその近傍のデータを参照して演算
処理を行う演算処理部と、前記演算処理部による演算結
果に基づいて前記駆動モータへの指令値を出力する制御
部とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】前記感光体ドラムに接して回転する周辺
部材の径に対して該感光体ドラムの径は整数倍の関係と
したことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。