JP3107259B2 - 回転体駆動制御装置 - Google Patents

回転体駆動制御装置

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JP3107259B2
JP3107259B2 JP04322076A JP32207692A JP3107259B2 JP 3107259 B2 JP3107259 B2 JP 3107259B2 JP 04322076 A JP04322076 A JP 04322076A JP 32207692 A JP32207692 A JP 32207692A JP 3107259 B2 JP3107259 B2 JP 3107259B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カラー電子写真複写機
やカラープリンタ等の画像形成装置に使用され、感光体
ドラムや転写ドラム等の回転体の駆動を制御するための
回転体駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、タンデム型カラー電子写真複
写機においては、用紙が転写ベルトによって搬送される
用紙搬送経路に沿って複数の記録部が順次配置されてい
る。各記録部には、潜像を担持するドラム状の像担持
体、この像担持体上の潜像をトナーで現像する現像器、
像担持体上のトナー像を用紙に転写する転写器等が配置
されており、各記録部において、転写ベルトによって搬
送される用紙上にそれぞれ異なった色のトナー像が重な
った状態で転写される。トナー像を用紙の所定位置に正
確に転写するためには、転写ベルトを一定速度で移動さ
せるとともに、ドラム状の像担持体を一定角速度で回転
させる必要がある。そこで、像担持体の回転角速度を検
出してこの回転角速度が一定となるように回転駆動源で
あるモータの回転を制御している。
【０００３】従来、この種の回転体駆動制御装置に関す
る技術としては、例えば、特開昭６３−７５７５９号公
報に示すものがある。この像担持体の駆動制御装置は、
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記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
ものである。
【０００４】しかし、上記特開昭６３−７５７５９号公
報に記載の像担持体の駆動制御装置の場合には、像担持
体の回転変動を打ち消すためのパルス発生パターンが予
めメモリに固定パターンとして記憶されており、このメ
モリに記憶された固定パルス発生パターンに基づいてパ
ルスを発生させ、このパルスでステッピングモータを駆
動することによって、像担持体の回転変動を防止するよ
うに構成したものである。そのため、温度変化等の環境
変化や長期間の使用等に伴う経時変化によって、像担持
体を回転駆動する減速歯車列の回転変動の状態が変化す
ると、この回転変動を打ち消すパルス発生パターンは、
メモリに記憶された固定パターンであるため、環境変化
等に伴う不測の回転変動に対応することができない。そ
の結果、環境変化や経時変化によって生じる像担持体の
回転変動を十分抑制することができず、像担持体に回転
変動が残るため、形成される画像に色ずれやピッチむら
（バンディング）等が発生するという問題点があった。
【０００５】そこで、本出願人は、上記の問題点を解決
するため、特開平２−４３５７４号公報に示す多重転写
装置における回転制御方法及び装置を既に提案してい
る。この提案に係る回転制御方法は、共通の転写ロール
に対して複数の像が多重転写される多重転写装置におい
て、予め前記転写ロールを駆動するモータを一定角速度
で回転させたときの前記転写ロールの角速度の変化の情
報を記憶手段に記憶させ、転写時に前記記憶手段から前
記角速度の変化の情報を読み出し、該情報に基づいて前
記モータの角速度を変更すると共に、環境や経時変化に
伴う転写ロールの各速度変化に対応すべく付設のロータ
リーエンコーダーからの角速度信号を読み込み、変化分
を補正するように構成したものである。すなわち、フィ
ードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせ
て構成したものである。これにより用紙上の各色間の位
置合わせを行うようにしている。
【０００６】この提案に係る多重転写装置における回転
制御方法は、環境変化や経時変化によって像担持体に新
たに回転変動が生じた場合でも、この回転変動は、予め
記憶手段に記憶された転写ロールの角速度の変化情報を
読み出し、この情報とリアルタイムで読み込んだ補正情
報に基づいてモータの角速度を変更する際に、角速度の
変化分として補正することができるので、環境変化や経
時変化等にも対応することができるようになっている。
【０００７】しかし、上記従来技術の場合には、次のよ
うな問題点を有している。すなわち、上記本出願人の提
案に係る多重転写装置における回転制御方法の場合に
は、転写ロールの角速度の変化の情報をそのまま記憶手
段に記憶させ、この記憶手段から前記角速度の変化の情
報を読み出して、該情報に基づいて前記モータの角速度
を直接変更するものである。そのため、上記記憶手段に
記憶させる転写ロールの角速度の変化情報を、角速度の
分割数を大幅に増加させることにより、転写ロールの回
転制御の高精度化を図ると、補正による変化分が漸次的
に大きくなって、モータからギヤを介して転写ロールの
回転軸に至るまでの系に対する加振源となり、発振した
り系の固有振動数の振幅が大きくなる虞れがあるという
問題点があった。また、この場合には、転写ロールの回
転制御の高精度化を図るために、転写ロールの角速度の
変化情報を検出するエンコーダとして、高精度のものを
使用する必要があり、その分コストアップを招くという
問題点もあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】また、特開昭５８−６
６５８９号公報には、電動モーターの回転位相と速度に
於ける変動を検出し、適応予測を行って自動制御する事
により、モーターの回転動作の安定化を図る技術が開示
されている。
【０００９】しかしながら、同公報に記載の制御方法で
は、モーター１回転周期に依存する周波数そのものの制
御はできても、たとえば、ダイレクトモーターとして使
用する条件、すなわち、比較的低周波帯域の制御の場
合、それより高い周波数帯域の角速度に対しては制御ゲ
インがなく、したがって色ずれやバンディングが発生す
るという問題があった。
【００１０】そこで本発明は、回転駆動体の回転速度を
制御する制御系において、系の変化に伴う回転精度の劣
化をできるだけ小さくすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、画像形成装置において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であって、回
転体を回転駆動する回転駆動源と、前記回転体の回転角
速度を検出する回転速度検出手段と、該回転速度検出手
段により検出された前記回転体の回転角速度に基づいて
前記回転駆動源の回転角速度を制御する回転制御手段
と、前記回転制御手段における伝達関数を求める手段
と、前記伝達関数から位相余裕とゲイン余裕を求める手
段と、前記位相余裕或いはゲイン余裕が所定の範囲外で
ある時には前記回転制御手段におけるフィードバック定
数を変更する手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明の回転体駆動制御装置においては、回転
制御手段の伝達関数が求められ、制御特性に十分な位相
余裕とゲイン余裕があるかどうかが調べられる。もし、
余裕が十分でない場合には、回転制御手段における制御
パラメータが切り換えられて制御装置が常に最適な条件
で動作するようになされる。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。
【００１４】図１は、本発明が適用されるタンデム型カ
ラー画像形成装置の概略構成図である。
【００１５】図１において、１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは
それぞれ黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のトナ
ー像がその表面に形成される感光体ドラムであり、これ
らの感光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは、互いに所
定の間隔をおいて用紙搬送経路に沿って順次配置されて
いる。上記各感光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの表
面は、一次帯電器２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃによって一様
に帯電された後、半導体レーザーやポリゴンミラー等か
らなる露光光学系３Ｋ、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃによって画像
が順次露光されて静電潜像が形成される。これらの各感
光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの表面に形成された
静電潜像は、現像器４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃによってそ
れぞれ、黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のトナ
ーによって現像され可視トナー像となり、これらの可視
トナー像は、転写帯電器５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃの帯電
により用紙Ｐ上に順次転写される。
【００１６】用紙Ｐを搬送するための搬送ベルト６は、
駆動ロール７と複数のアイドラロール８に巻き掛けられ
ており、矢印方向に回転駆動される。上記感光体ドラム
１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃから順次トナー像の転写を受け
る用紙Ｐは、給紙カセット９から供給されて、搬送べル
ト６上に静電的に保持された状態で搬送され、各感光体
ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの下方に位置する転写位
置へと順次搬送される。そして、各感光体ドラム１Ｋ、
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃから順次各色のトナー像が転写された
用紙Ｐは、搬送ベルト６から分離されて定着器ユニット
１０へと搬送され、この定着器ユニット１０によって用
紙Ｐ上にカラーの画像が定着され、定着後の用紙Ｐは排
紙トレイ１１に排出される。
【００１７】一方、上記トナー像の転写が終了した各感
光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの表面は、除電器１
２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃにより除電されると共
に、クリーニング器１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃに
よって残留トナー等が除去され次の画像形成に備える。
なお、１４は、搬送ベルト６の表面を清掃するためのベ
ルトクリーニングユニットである。
【００１８】図２は、上記感光体ドラムを回転駆動する
ための駆動機構を模式的に示す斜視図である。
【００１９】前記各感光体ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１
Ｃの各駆動機構は同一構成を有しているので、図２では
一つの感光体ドラムの駆動機構を例に挙げて説明する。
【００２０】図２において、１は感光体ドラム１Ｋ、１
Ｙ、１Ｍ、１Ｃを代表して示すものであり、この感光体
ドラム１は、ステッピングモータからなるモータ１５
と、このモータ１５の駆動軸に歯切りされた第１ギヤ１
６と、この第１ギヤ１６と歯合する第２ギヤ１７と、こ
の第２ギヤ１７と同じ軸に固着された第３ギヤ１８と、
この第３ギヤ１８と歯合する感光体ドラム１の回転軸２
０に固着された感光体ギヤ１９とによって回転駆動され
るようになっている。また、上記感光体ドラム１の回転
軸２０には、ロータリーエンコーダ２１が取り付けられ
ている。
【００２１】上記ロータリーエンコーダ２１は、図３に
示すように、外周近傍の同心円上に等間隔で円周方向に
形成された、たとえば、３６０個の角速度検出用ウィン
ドウ２２ａと、この角速度検出用ウィンドウ２２ａとは
異なる半径位置に１個だけ形成された基準位置検出用ウ
ィンドウ２２ｂとを有する金属円板からなるメタルコー
ドホイール２２と、回転軸に対して対称位置に配置され
て基準位置検出用ウィンドウの通過を検出する一対のセ
ンサモジュール２１ａ、２１ｂと、基準位置検出用ウィ
ンドウ２２ｂの通過を検出するセンサモジュール２１ｃ
とから構成されている。なお、角速度検出用ウィンドウ
２２ａの円周方向の幅は、隣合う二つの角速度検出用ウ
ィンドウ２２ａの間隔と等しく設定されている。但し、
これに限定されるものではない。上記メタルコードホイ
ール２２の角速度検出用ウィンドウ２２ａ及び基準位置
検出用ウィンドウ２２ｂは、金属円板にウィンドウパタ
ーンのマスクをかけてエッチングすることにより形成さ
れる。
【００２２】図４は、感光体ドラム駆動用のモータの回
転制御を行う制御部の構成例を示すブロック図である。
【００２３】ロータリーエンコーダ２１のセンサモジュ
ール２１ａ、２１ｂからは、１回転当たり３６０個のパ
ルスＰａ，Ｐｂが出力され、センサモジュール２１ｃか
らは１回転当たり１個のパルスＰｃが出力される。
【００２４】図において、２３はロータリーエンコーダ
２１により検出された感光体ドラム１の回転状態に応じ
てモータ１５の回転を制御するためのＣＰＵ、２４はこ
のＣＰＵ (中央処理装置) ２３が実行するプログラムや
後述する制御パラメータのルックアップテーブル等の所
定のデータを格納するＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、
２５はロータリーエンコーダ２１から供給されるパルス
Ｐａ，Ｐｂの時間間隔を計測するために使用されるクロ
ックパルスＣＰ１を発生させるためのクロック発振器、
２６はロータリーエンコーダ２１から読み込んだデータ
である各分割区間毎の時間間隔等を記憶するＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）、２７はクロック発振器２８か
ら出力されるパルスＣＰ２をＣＰＵ２３からの指示に基
づいて所定個数毎に出力して所定の指令周波数の駆動パ
ルスＰｄを出力するインターバルカウンタ、２９はこの
インターバルカウンタ２７から出力される駆動パルスＰ
ｄに基づいてモータ１５を回転駆動するモータドライバ
である。また、３０はＣＰＵ２３を含む画像出力部全体
の動作を制御するための画像出力部制御回路である。な
お、図４においてモータ１５とロータリーエンコーダ２
１との間には、駆動ギヤ等の動力伝達系が介在してい
る。
【００２５】上述したカラー画像形成装置においては、
感光体ドラム１を回転駆動するモータ１５への指令周波
数を一定にしたときでも、感光体ドラム１の回転軸の偏
心や、駆動ギヤ１６、１７、１８、１９（図２参照）の
噛み合わせ誤差等によって、感光体ドラム１の回転に
は、図５（ａ）に示すように、感光体軸部での回転角速
度変動に伴う位置誤差（理想位置からの偏差を表す）Ｅ
１が現れる。そこで上述したように、感光体ドラム１の
回転軸にロータリーエンコーダ２１を取りつけて回転角
速度を検出し、この回転角速度が一定となるようにモー
タ１５の回転を制御している。しかしながら、ロータリ
ーエンコーダ２１は必ずしも正確に回転角速度を検出し
ているわけではなく、とくに、低コスト化のためにメタ
ルコードホイール型式のロータリーエンコーダを使用し
た場合には、同図（ｂ）に示すように、ロータリーエン
コーダ２１における検出誤差Ｅ２がかなり大きくなる。
なお、図５においては理解を容易にするため、検出誤差
を誇張して図示している。この検出誤差Ｅ２は、ランダ
ムに発生するのではなく、感光体ドラム１の回転軸の１
回転を１周期として周期的に発生するものである。ま
た、一対のセンサモジュール２１ａ、２１ｂは回転軸に
対して対称位置に配置されているので、たとえば、一方
のセンサモジュール２１ａで図５（ｂ）に示すような検
出誤差Ｅ２が発生する場合には、円周方向に１８０°ず
れた位置に設置された他方のセンサモジュール２１ｂに
おける検出誤差は同図（ｃ）に示すように同じ大きさで
あるが逆位相の検出誤差Ｅ３となる。一方、本来の感光
体ドラム１の回転軸の角速度の変化、すなわち、位置誤
差Ｅ１は同じ大きさで同位相で発生する。
【００２６】そこで本実施例においては、センサモジュ
ール２１ａの出力とセンサモジュール２１ｂの出力を加
算し、２で除算することにより、ロータリーエンコーダ
２１における検出誤差を無くして感光体ドラム１の回転
軸の角速度の真の誤差を求め、この真の誤差に基づいて
モータ１５の回転制御を行っている。
【００２７】以下、このモータ１５の回転制御について
詳細に説明する。
【００２８】カラー画像の形成を開始するときに、ＣＰ
Ｕ２３からインターバルカウンタ２７へ、インターバル
カウンタ２７から標準周波数ｆ０の駆動パルスＰｄが出
力されるような指示を与える。インターバルカウンタ２
７は、クロック発振器２８から出力されるパルスＣＰ２
をカウントし、このパルスＣＰ２のカウント値が標準周
波数ｆ０に対応した値に達する度に駆動パルスＰｄを出
力する。その結果、感光体ドラム１は、モータドライバ
２９を介してモータ１５に供給される駆動周波数ｆ０の
駆動パルスによって回転駆動される。
【００２９】モータ１５の回転は駆動ギヤ１６、１７、
１８、１９を介して感光体ドラム１に伝達され、感光体
ドラム１が回転し、感光体ドラム１の回転軸２０に連結
されているロータリーエンコーダ２１も回転する。ロー
タリーエンコーダ２１のセンサモジュール２１ａ、２１
ｂからの１回転当たり３６０個発生するパルスＰａ，Ｐ
ｂ（図６（ｃ），（ｅ）参照）は、ＣＰＵ２３の入力端
子Ａ及びＢにそれぞれ供給され、センサモジュール２１
ｃからの１回転当たり１個発生するパルスＰｃ（図６
（ｂ）参照）は入力端子Ｃに供給される。
【００３０】ＣＰＵ２３には、クロック発振器２５から
センサモジュール２１ａ、２１ｂからのパルスよりも十
分高い一定の周波数を有するクロックパルスＣＰ１（図
６（ａ）参照）が供給されており、ＣＰＵ２３はセンサ
モジュール２１ａ、２１ｂからのパルスの１周期の中に
存在するクロックパルスを計数する。本実施例において
は、図７に示すように、ロータリーエンコーダ２１にお
いて角速度検出用ウィンドウ２２ａに対応させて円周方
向に複数の区間に分割している。基本的には、角速度検
出用ウィンドウ２２ａと一つの区間を対応させて、区間
「１」から区間「３６０」の３６０区間に分割してい
る。しかしこの区間数は３６０に固定されているのでは
なく、後述するようにロータリーエンコーダ２１からの
出力を逓倍及び分周することにより区間数Ｎを切り換え
ることができるようになっている。なお、図７において
は、理解を容易にするため、各区間を円周方向に拡大し
て図示している。ＣＰＵ２３は、各区間毎に何個のクロ
ックパルスが含まれているかを計数する。図６（ｄ）は
センサモジュール２１ａからのパルスＰａに基づいて測
定された各区間「１」，「２」，「３」，「４」，・・
・における計数値Ｎ１ａ，Ｎ２ａ，Ｎ３ａ，Ｎ４ａ，・
・・を模式的に示している。また、図６（ｆ）はセンサ
モジュール２１ｂからのパルスＰｂに基づいて測定され
た各区間「１」，「２」，「３」，「４」，・・・にお
ける計数値Ｎ１ｂ，Ｎ２ｂ，Ｎ３ｂ，Ｎ４ｂ，・・・を
模式的に示している。
【００３１】ＣＰＵ２３は、各区間毎にセンサモジュー
ル２１ａからのパルスＰａを計数した値Ｎｉａ（ｉ：
１，２，３，・・・３６０）とセンサモジュール２１ｂ
からのパルスＰｂを計数した値Ｎｉｂとを各区間ごとに
加算し２で除算して、区間の計数値Ｎｉ（＝（Ｎｉａ＋
Ｎｉｂ）／２）を求める（図６（ｇ）参照）。これらの
計数値Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，・・・は、ＣＰＵ２３
により、図８（ａ）に示すようにＲＡＭ２６上に設定さ
れた第１のテーブルＴ１に順次書き込まれる。これらの
計数値Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，・・・には、ロータリ
ーエンコーダ２１の検出誤差は含まれていない。
【００３２】次に、ＣＰＵ２３により連続する複数区
間、たとえば、３区間の平均値が求められ、図８（ｂ）
に示すようにＲＡＭ２６上に設定された第２のテーブル
Ｔ２に順次書き込まれる。すなわち、最初に（Ｎ１＋Ｎ
２＋Ｎ３）／３が計算され、平均値Ｍ１として第２のテ
ーブルＴ２の先頭に書き込まれる。次に、Ｍ２＝（Ｎ２
＋Ｎ３＋Ｎ４）／３が計算されＭ１の次に書き込まれ
る。この際、第１のテーブルの書き込みが終了したの
ち、第２のテーブルの書き込みが行われる。この３区間
の平均処理は、高周波信号成分を除去するために行われ
るものであり、区間数が多い程カットオフ周波数が低く
なる。
【００３３】次に、ＣＰＵ２３は、連続する三つの平均
値を加算した値から、感光体ドラム１の回転角速度を求
め、この回転角速度から次の区間でモータを駆動するた
めの駆動周波数ｆｄを求める。たとえば、連続する三つ
の平均値がＭ１，Ｍ２，Ｍ３であるとする。また、感光
体ドラム１が規定の回転角速度で回転しているときの区
間の計数値がＭｒであるとする。もし、感光体ドラム１
が規定の回転角速度で回転しているとすれば、連続する
３区間の計数値の合計（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３）は３Ｍｒと
なるはずである。いま、Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３≠３Ｍｒであ
るとすると、感光体ドラム１が規定の回転角速度で回転
していないということであるので、モータを駆動する駆
動パルスの周波数ｆｄ、すなわち、一定時間当たりの駆
動パルスの個数を増減する必要がある。本実施例では、
次の１区間で得られるパルスの個数が４Ｍｒ−（Ｍ１＋
Ｍ２＋Ｍ３）となるようにモータ１５の回転を制御す
る。たとえば、（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３）＜３Ｍｒである場
合には、感光体ドラム１の回転角速度が規定の回転角速
度より速いということであるので、次の１区間で得られ
るパルスの個数が４Ｍｒ−（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３）となる
ように、駆動パルスの数を減らしてモータ１５の回転を
遅くする。すなわち、ＣＰＵ２３からインターバルカウ
ンタ２７に、駆動パルスの周波数ｆｄが４Ｍｒ−（Ｍ１
＋Ｍ２＋Ｍ３）に応じた周波数だけ低くなるような制御
信号を供給する。後続する区間でも同様である。上述の
処理により感光体ドラム１の回転角速度が規定の回転角
速度に一致するようにモータ１５の回転が制御される。
【００３４】いま、１区間の平均カウント値（上記Ｍｒ
に対応）をＴm 、４Ｍｒ−（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３）をＴ
(n) 、標準駆動パルスの周波数をｆ０、フィードバック
定数をβとすると、駆動パルスの周波数ｆｄは次式で表
される。
【００３５】
【数１】 上述したモータ１５の回転制御系は、図９に示すような
自動制御のブロック図で表される。図９において、Ｘ
（ｓ）は入力、Ｙ（ｓ）は出力、Ｇ（ｓ）は制御系にお
ける前向き伝達関数、Ｈ（ｓ）は帰還系の伝達関数であ
る。図９に示す制御系においては、
【数２】 の関係が得られる。ここで、Ｇ（ｓ）・Ｈ（ｓ）は一巡
伝達関数と呼ばれ、この一巡伝達関数をボード線図で表
すと、図１０に示すようなグラフとなる。同図（ａ）は
周波数に対するゲインの変化を示し、同図（ｂ）は周波
数に対する位相の変化を示している。このような自動制
御系において安定な動作を行うためには、ゲインが０に
なる周波数ｆ１において十分な位相余裕があり、且つ、
位相が−１８０°になる周波数ｆ２において十分なゲイ
ン余裕があることが必要とされている。たとえば、定値
制御の場合の位相余裕は２０〜７０°必要であり、ゲイ
ン余裕は３〜１０ｄＢ必要である。図１１は、同じ一巡
伝達関数をニコルス線図で表したグラフである。
【００３６】上述した自動制御系において、標準周波数
ｆ０とモータ１５への駆動周波数ｆｄの関係は先にも説
明したように、以下の式で表される。なお、βはフィー
ドバック定数である。
【００３７】
【数３】 自動制御系を設計する際には、当然十分なゲイン余裕及
び位相余裕が得られるように設計される。したがって、
設計時に想定した条件と同様な条件下で動作する装置の
使用開始時においては、問題なく自動制御が行われ、感
光体ドラム１の回転角速度が規定の回転角速度に一致す
るようにモータ１５の回転が制御される。
【００３８】しかしながら、モータ１５から感光体ドラ
ム１までの動力伝達系の特性は一定ではなく、環境や使
用条件が変化した場合には変化する。このため、ゲイン
余裕や位相余裕が不足して正常な自動制御動作が行えな
くなるおそれがある。
【００３９】そこで本実施例においては、必要に応じ
て、或いは、装置の動作開始時に制御系のゲイン余裕や
位相余裕を検出し、所定の基準範囲から外れていた場合
には、制御パラメータを変更することにより、常に十分
なゲイン余裕及び位相余裕を持った状態で自動制御動作
が行われるようにしている。本実施例では、ロータリー
エンコーダ２１の１周の区間数Ｎ、平均をとる区間数
ｐ、及びフィードバック定数βの三つの制御パラメータ
を動作状態に応じて切り換える。これらの各制御パラメ
ータＮ，ｐ，βは、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示
すように、それぞれ異なった値が予めＲＯＭ２４内のル
ックアップテーブルに書き込まれている。
【００４０】区間数Ｎは基本的には３６０であるが、ロ
ータリーエンコーダ２１から得られたパルスの数に対し
てＣＰＵ２３で逓倍処理や分周処理を施すことにより、
図１２（ａ）に示すように、Ｎの値として６０〜７２０
を得ることができる。すなわち、ロータリーエンコーダ
２１のセンサモジュール２１ａ，２１ｂの出力の立ち上
がりを検出した場合には、Ｎの値は３６０となるが、こ
れをＣＰＵ２３で１／２に分周することにより１８０と
なり、更に１／２に分周することにより９０となる。ま
た、センサモジュール２１ａ，２１ｂの出力の立ち上が
りと立ち下がりの両方を検出した場合には、Ｎの値は７
２０となる。これをＣＰＵ２３で１／３に分周すること
により２４０となり、更に１／２に分周することにより
１２０となり、更に１／２に分周することにより６０と
なる。
【００４１】また、ｐの値は、ＣＰＵ２３において、図
８に示される第１のテーブルＴ１の各区間の計数値の中
の何区間分平均するか、及び、図８に示される第２のテ
ーブルＴ２に基づいて回転制御を行う際に何区間分を単
位として制御を行うかを指定することにより切り換える
ことができる。
【００４２】また、βの値はＣＰＵ２３の内部におい
て、前記した
【数４】 の演算を行う際に変更すればよい。
【００４３】上記区間数Ｎを切り換えることは単位時間
当たりのサンプリング数を変更することに対応し、区間
数ｐを切り換えることはフィルタ処理のカットオフ周波
数を変更することに対応し、フィードバック定数βを切
り換えることはフィードバック量を変更することに対応
する。図１３（ａ），（ｂ）〜図１５（ａ），（ｂ）
は、制御パラメータＮ，ｐ，βの切り換えによる伝達特
性のゲイン及び位相の変化を模式的に示すものである。
【００４４】図１６は、区間数ｐ，フィードバック定数
βを切り換えたときの位相余裕の変化範囲Ｒ１とゲイン
余裕の変化範囲Ｒ２を模式的に示している。図１６から
判るように、環境変化や経時変化によって制御系の位相
余裕やゲイン余裕が減少したような場合でも、区間数ｐ
やフィードバック定数βを切り換えることにより、十分
な位相余裕やゲイン余裕を確保することができる。
【００４５】以下、位相余裕及びゲイン余裕を検出して
制御パラメータを切り換える処理について説明する。
【００４６】装置の動作開始時に自動的に、或いは、ユ
ーザの指示に基づいて、ＣＰＵ２３は制御系における一
巡伝達関数Ｇ（ｓ）／Ｈ（ｓ）を求め、この一巡伝達関
数からゲイン余裕と位相余裕を求める。そして、ゲイン
余裕或いは位相余裕が予め決めれた規定範囲内にあるか
否かを判別する。本実施例では、ゲイン余裕が３〜１０
ｄＢであり、位相余裕が２０〜７０°である場合を規定
範囲内にあるものとする。何れかの余裕が規定範囲外で
ある場合には、フィードバック定数βと区間数ｐを切り
換える。具体的には、ルックアップテーブルからフィー
ドバック定数βと区間数ｐを順次取り出して装置を動作
させ、余裕が規定範囲内となるまでフィードバック定数
β及び区間数ｐを切り換える。
【００４７】図１７は、伝達関数を求めて制御パラメー
タＮ，ｐ，βを切り換える処理を示すフローチャートで
ある。先ず、十分なゲイン余裕が得られるまでフィード
バック定数βを加減し、次に十分な位相余裕が得られる
まで区間数ｐを加減する。但し、Ｎは既に決定されてい
るものとする。
【００４８】制御パラメータを固定した場合には、経時
変化等で伝達特性が変化すると図１８（ａ）に示すよう
に感光体ドラム１の位置誤差が大きくなるが、本実施例
のように、伝達特性の変化に応じて制御パラメータを適
応的に切り換えた場合には、同図（ｂ）に示すように感
光体ドラム１の位置誤差を小さくすることができる。
【００４９】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、経時変
化、温度変化等により制御系の伝達特性が変化して十分
な位相余裕及びゲイン余裕が得られなくなった場合には
制御パラメータを切り換えることにより、十分な位相余
裕及びゲイン余裕を確保することができ、常に回転体の
速度制御を高精度に行なうことができる。これにより色
ずれや色むらのない品質の高い出力画像を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用されるタンデム型カラー画像形
成装置の概略構成図である。
【図２】 図１に示すカラー画像形成装置において使用
される感光体駆動伝達系の概略構成図である。
【図３】 図２に示す感光体駆動伝達系において使用さ
れるロータリーエンコーダの概略構成図である。
【図４】 図１に示すカラー画像形成装置における回転
体駆動制御装置を示すブロック図である。
【図５】 感光体における位置ずれ及びロータリーエン
コーダにおける検出誤差を説明するための波形図であ
る。
【図６】 図４に示す回転体駆動制御装置における感光
体の回転角速度の検出動作を説明するためのタイミング
チャートである。
【図７】 本実施例における区間の概念を説明するため
の模式図である。
【図８】 各区間毎の計数値を格納する第１のテーブル
及び連続する複数の区間の平均値を格納する第２のテー
ブルを示す説明図である。
【図９】 本発明の回転体駆動制御装置の自動制御系を
示すブロック図である。
【図１０】 本発明の回転体駆動制御装置における伝達
特性を示すボード線図である。
【図１１】 本発明の回転体駆動制御装置における伝達
特性を示すニコルス線図である。
【図１２】 制御パラメータが格納されたルックアップ
テーブルを示す説明図である。
【図１３】 ロータリーエンコーダの１周の区間数Ｎが
切り換えられた場合の伝達特性の変化を示すグラフであ
る。
【図１４】 平均化される区間数ｐが切り換えられた場
合の伝達特性の変化を示すグラフである。
【図１５】 フィードバック定数βが切り換えられた場
合の伝達特性の変化を示すグラフである。
【図１６】 制御パラメータとゲイン余裕及び位相余裕
との関係を示す説明図である。
【図１７】 伝達関数を求めて制御パラメータＮ，ｐ，
βを切り換える処理を示すフローチャートである。
【図１８】 本発明により感光体ドラムの位置誤差を減
少する様子を示す波形図である。
【符号の説明】
１，１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ…感光体ドラム、２Ｋ，２
Ｙ，２Ｍ，２Ｃ…一次帯電器、３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ
…露光光学系、４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ…現像器、５
Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ…転写帯電器、６…搬送ベルト、
７…駆動ロール、８…アイドラロール、９…給紙トレ
イ、１０…定着器ユニット、１１…排紙トレイ、１２
Ｋ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ…除電器、１３Ｋ，１３
Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ…クリーニング器、１４…ベルトク
リーニングユニット、１５…モータ、１６…第１ギヤ、
１７…第２ギヤ、１８…第３ギヤ、１９…感光体ギヤ、
２０…回転軸、２１…ロータリーエンコーダ、２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ…センサモジュール、２２…メタルコー
ドホイール、２２ａ…角速度検出用ウィンドウ、２２ｂ
…基準位置検出用ウィンドウ、２３…ＣＰＵ、２４…Ｒ
ＯＭ、２５…クロック発振器、２６…ＲＡＭ、２７…イ
ンターバルカウンタ、２８…クロック発振器、２９…モ
ータドライバ、３０…画像出力制御回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｄ 13/62 Ｇ０５Ｄ 13/62 Ｅ Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｂ (72)発明者 笠間 稔 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 安斎 敏雄 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロ ックス株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−120609（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177512（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−83979（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−298975（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−154353（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144378（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126187（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−130750（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−252774（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−245786（ＪＰ，Ａ) 特許2523983（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03G 21/14 B41J 2/525 G03G 15/00 550 G03G 15/16 G03G 21/00 350 G03G 21/00 370 - 512 G05D 13/62 G05D 13/00,13/66

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像形成装置において使用される回転体
    の駆動を制御するための回転体駆動制御装置であって、 回転体を回転駆動する回転駆動源と、 前記回転体の回転角速度を検出する回転速度検出手段
    と、 該回転速度検出手段により検出された前記回転体の回転
    角速度に基づいて前記回転駆動源の回転角速度を制御す
    る回転制御手段と、 前記回転制御手段における伝達関数を求める手段と、 前記伝達関数から位相余裕とゲイン余裕を求める手段
    と、 前記位相余裕或いはゲイン余裕が所定の範囲外である時
    には前記回転制御手段におけるフィードバック定数を変
    更する手段とを有することを特徴とする回転体駆動制御
    装置。
  2. 【請求項２】 前記回転速度検出手段が、前記回転体の
    回転軸に連結され該回転軸の１回転当たり一定個数のパ
    ルスを発生するロータリーエンコーダであり、 前記回転制御手段が、前記ロータリーエンコーダを円周
    方向に前記一定個数に応じた複数の区間に分割し、各区
    間における角速度を順次検出し、連続する複数区間の角
    速度の平均値を求め、この平均値に基づいて前記回転駆
    動源の回転角速度を制御するものであり、 前記制御パラメータが、平均値が求められる区間の数 で
    あることを特徴とする請求項１記載の回転体駆動制御装
    置。
  3. 【請求項３】 前記回転速度検出手段が、前記回転体の
    回転軸に連結され該回転軸の１回転当たり一定個数のパ
    ルスを発生するロータリーエンコーダであり、 前記回転制御手段が、前記ロータリーエンコーダを円周
    方向に複数の区間に分割し、各区間における角速度を順
    次検出し、連続する複数区間の角速度の平均値を求め、
    この平均値に基づいて前記回転駆動源の回転角速度を制
    御するものであり、 更に、前記回転制御手段が、前記ロータリーエンコーダ
    から出力される一定個 数のパルスを逓倍或いは分周する
    ことにより、前記ロータリーエンコーダを円周方向に前
    記一定個数と所定の比関係にある複数の区間に分割する
    手段を有しており、 前記制御パラメータが、前記ロータリーエンコーダの１
    周当たりの区間数 であることを特徴とする請求項１記載
    の回転体駆動制御装置。
  4. 【請求項４】 前記回転制御手段はプロセッサを備えて
    おり、該プロセッサは読み出し専用メモリにルックアッ
    プテーブルとして予め書き込まれている複数の制御パラ
    メータの中から所望の制御パラメータを選択して前記回
    転駆動源の回転角速度を制御するものであることを特徴
    とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の回転体駆
    動制御装置。
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