JP4719043B2 - Drive control apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、転写装置等に用いられる転写搬送ベルト等の無端移動部材を回動させる駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置、およびその駆動制御装置を備えたカラープリンタやカラー複写機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a drive control device that drives and controls a drive roller that rotates an endless moving member such as a transfer conveyance belt used in a transfer device and the like, and image formation such as a color printer and a color copier equipped with the drive control device. Relates to the device.
カラー画像形成装置におけるカラー画像形成の一般的な方法としては、複数の感光体上にそれぞれ異なる色で形成されるトナー画像を直接転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、同じく色の異なるトナー画像を中間転写体に重ねながら転写させ、その後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式がある。これらの方式は、共通して複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させて並べて配置するのでタンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対して、静電潜像の形成および現像などの電子写真プロセスを実行させ、直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式においては走行中の中間転写体上に転写する。 As a general method of forming a color image in a color image forming apparatus, a direct transfer method in which toner images formed in different colors on a plurality of photosensitive members are transferred while being directly superimposed on a transfer sheet, and toners having the same color There is an intermediate transfer method in which an image is transferred while being superimposed on an intermediate transfer member, and then transferred onto a transfer sheet at once. These methods are commonly called a tandem method because a plurality of photosensitive members are arranged side by side facing a transfer paper or intermediate transfer member. For each photosensitive member, yellow (Y), magenta (M), cyan (C ), An electrophotographic process such as formation and development of an electrostatic latent image is executed for each color of black (K), and on the transfer paper in the direct transfer method, the intermediate transfer in the intermediate transfer method Transfer on the body.
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては、転写紙を担持しながら走行する無端ベルト（エンドレスベルト）を、中間転写方式にあっては、感光体から画像を受け取り担持する無端ベルトを採用するのが一般的である。そして、４個の感光体をそれぞれ含む作像ユニットを無端ベルトの一方の走行辺に沿って並設している。 In a tandem color image forming apparatus using each of these methods, an endless belt (endless belt) that runs while supporting transfer paper is used in the direct transfer method, and a photoconductor in the intermediate transfer method. It is common to employ an endless belt that receives and carries an image. Image forming units each including four photoconductors are arranged side by side along one running side of the endless belt.
上記タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を精度よく重ねることが色ズレの発生を防止する上で重要である。そのため、いずれの転写方式においても転写ベルトの速度変動による色ズレを回避するために、転写ユニットを構成する複数個の従動軸のうちの一つにエンコーダを取り付け、そのエンコーダの回転速度変動に応じて駆動ローラの回転速度をフィードバック制御するのが有効な手段となっている。 In the tandem color image forming apparatus, it is important to prevent the occurrence of color misregistration by accurately superimposing the toner images of the respective colors. Therefore, in any transfer system, an encoder is attached to one of the plurality of driven shafts constituting the transfer unit in order to avoid color misregistration due to the speed fluctuation of the transfer belt, and according to the rotational speed fluctuation of the encoder. Thus, feedback control of the rotational speed of the drive roller is an effective means.
このようなフィードバック制御を実現する最も一般的な方法として、比例制御（ＰＩ制御）がある。これはまず、エンコーダの目標角変位Ｒef（ｎ）とエンコーダの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差から位置偏差ｅ（ｎ）を演算する。そして、その演算結果の位置偏差ｅ（ｎ）にローパスフィルタをかけて高周波ノイズを除去するとともに、制御ゲインをかけ、更に一定の標準駆動パルス周波数を加える。これにより得られた駆動パルス周波数により、駆動ローラを駆動する駆動モータを制御することによって、常にエンコーダ出力が目標角変位で駆動されるように制御することができる。 The most common method for realizing such feedback control is proportional control (PI control). First, the position deviation e (n) is calculated from the difference between the target angular displacement Ref (n) of the encoder and the detected angular displacement P (n-1) of the encoder. Then, a low-pass filter is applied to the position deviation e (n) of the calculation result to remove high frequency noise, a control gain is applied, and a certain standard drive pulse frequency is added. By controlling the drive motor that drives the drive roller based on the obtained drive pulse frequency, the encoder output can be controlled to always be driven at the target angular displacement.
実際の制御としては、エンコーダパルスの出力の立上りエッジをカウントするカウンタと、制御周期（例えば１ｍｓ）毎にカウントするカウンタを使用し、制御周期（１ｍｓ）間に移動する目標角変位の演算結果と、制御周期毎に上記エンコーダカウント値を取得することで得られる検出角変位との差から、位置偏差を取得することができる。
具体的な演算としては、エンコーダが取り付けられている従動軸のローラ径をφ１５．６１５とすると以下のようになる。
As actual control, a counter that counts the rising edge of the output of the encoder pulse and a counter that counts every control cycle (for example, 1 ms) are used, and the calculation result of the target angular displacement that moves during the control cycle (1 ms) The position deviation can be acquired from the difference from the detected angular displacement obtained by acquiring the encoder count value for each control cycle.
A specific calculation is as follows when the roller diameter of the driven shaft to which the encoder is attached is φ15.615.
ｅ（ｎ）＝θ０×ｑ−θ１×ｎｅ［ｒａｄ］
なお、この式における各記号の意味は次のとおりである。
ｅ（ｎ）［ｒａｄ］：今回のサンプリングにて演算された位置偏差
θ０［ｒａｄ］：制御周期あたりの移動角度（＝２π×Ｖ×１０−３／１５．６１５π［ｒａｄ］）
θ１［ｒａｄ］：エンコーダ１パルスあたりの移動角度（＝２π／ｐ［ｒａｄ］、ここでｐはエンコーダのスリットピッチ）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
ｎｅ：エンコーダカウント値
Ｖ：ベルト線速［ｍｍ／ｓ］
e (n) = θ0 × q−θ1 × ne [rad]
The meaning of each symbol in this formula is as follows.
e (n) [rad]: Position deviation calculated in the current sampling θ0 [rad]: Movement angle per control cycle (= 2π × V × 10 −3 /15.615π [rad])
θ1 [rad]: Movement angle per pulse of encoder (= 2π / p [rad], where p is the slit pitch of the encoder)
q: Count value of control cycle timer ne: Encoder count value V: Belt linear velocity [mm / s]
ここで例えば、制御周期１ｍｓでエンコーダの分解能を１回転当たり３００パルスのものを使用し、転写ベルトを１６２ｍｍ／ｓで動作するようにフィードバック制御をかけた場合を想定すると以下のようになる。
θ０＝２π×１６２×１０−３／１５．６１５π＝０．０２０７４８７［ｒａｄ］
θ１＝２π×ｐ＝２π／３００＝０．０２０９４３９［ｒａｄ］
以上の演算を制御周期毎に行うことで位置偏差を取得し、フィードバック制御を行う。
Here, for example, assuming that the control resolution is 300 ms and the encoder resolution is 300 pulses per revolution, and the feedback control is performed so that the transfer belt operates at 162 mm / s, the following is assumed.
θ0 = 2π × 162 × 10 −3 /15.615π=0.0207487 [rad]
θ1 = 2π × p = 2π / 300 = 0.0209439 [rad]
A position deviation is acquired by performing the above calculation for every control period, and feedback control is performed.
一般的なエンコーダの構成は、円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットを有するディスクを従動ローラ軸に圧入してある。このディスクは、従動ローラと同時に回転するようになっていて、スリットをセンサで検出することで、従動ローラの回転量に応じたパルス信号（パルス状のＯＮ／ＯＦＦ信号）を得られる。このパルス信号を用いて従動ローラの移動角を検出することで、駆動ローラの回転速度を制御している。 In a general encoder configuration, a disk having a radial slit that transmits light with a resolution of several hundred units in the circumferential direction is press-fitted into a driven roller shaft. This disk rotates at the same time as the driven roller, and a pulse signal (pulsed ON / OFF signal) corresponding to the amount of rotation of the driven roller can be obtained by detecting the slit with a sensor. The rotational speed of the driving roller is controlled by detecting the moving angle of the driven roller using this pulse signal.
しかし、エンコーダのディスクの同芯度加工精度の影響で、従動ローラにディスクを取り付ける時に、お互いにずれた状態で取り付けられる場合がある。この状態で回転すると、従動ローラは一定速度で回転しているにも関わらず、ディスクが偏心した状態で回転される。これをセンサ（受光器）で読み取ると、ディスクの１回転成分がセンサの出力つまりパルス信号に出てしまう。更に１回転成分を、フィードバック制御により増幅して駆動ローラを回転させるため、ディスクの１回転毎に転写ベルトの速度変動が発生し、色ズレが発生する。 However, due to the influence of the concentricity processing accuracy of the disk of the encoder, when the disk is mounted on the driven roller, it may be mounted in a state shifted from each other. When rotating in this state, the driven roller is rotated at a constant speed, but the disk is rotated in an eccentric state. When this is read by a sensor (light receiver), one rotation component of the disk is output to the sensor output, that is, a pulse signal. Further, since one rotation component is amplified by feedback control to rotate the driving roller, the transfer belt speed fluctuates every time the disk rotates, and color misregistration occurs.
本来、フィードバック制御では、制御ゲインを上げることで負荷変動に対する応答性を良くしたいところであるが、制御ゲインを上げるとディスクの１回転成分が大きくなり、結果的に色ズレが大きくなるため、実際には制御ゲインが低い状態で、フィードバック制御をせざるを得なかった。そのため、本来制御したい他の変動成分の除去が十分に行われていなかった。 Originally, in feedback control, we would like to improve the response to load fluctuations by increasing the control gain. However, if the control gain is increased, one rotation component of the disk increases, resulting in increased color misregistration. Had to perform feedback control with a low control gain. For this reason, the removal of other variable components that are originally desired to be controlled has not been sufficiently performed.
上述した従動ローラに取り付けられたディスクの偏心で発生する転写ベルトの速度変動を制御する方法として、例えば特許文献１に記載されたものがある。これは、駆動ローラを定速で回転させ、エンコーダ出力から得られる角速度情報を少なくとも駆動ローラ１周期分にわたって取得し、駆動ローラの１／２周期で区切って前半部分と後半部分を足し合わせることにより、駆動ローラによる偏心の速度変動成分を相殺し、従動ローラによる速度変動分のみを抽出するものである。更に、画像形成時には、従動ローラから検出された角速度情報と上記速度変動分の差分を取ることで、ベルトの速度走行を一定にするものである。
As a method for controlling the speed fluctuation of the transfer belt caused by the eccentricity of the disk attached to the driven roller described above, for example, there is one described in
あるいは、従動ローラに取り付けられたディスクの偏心の影響を受けない制御方法として、例えば特許文献２に記載されたものがある。これは、無端ベルトまたはドラムの周方向に沿ってリニアスケールを部分的に形成し、リニアスケールに印刷された複数のタイミングマークを、無端ベルトまたはドラムが１回転する間に、複数のセンサのうち少なくとも２個のセンサが検出し、その各センサの出力パルスを基にエンコーダから速度信号としてのパルス信号を出力し、パルス信号と指令パルス信号との差を零にするための制御信号をコントローラで生成し、この制御信号に従って駆動モータを駆動することにより、無端ベルトまたはドラムの表面速度を一定に制御するものである。
特許文献１に記載の制御方法は、エンコーダのパルス間隔を一定クロックで計測し、駆動ローラを一定速度で回転させたときのエンコーダ速度変動分を、フィードバック制御したときのエンコーダ速度から差し引くことで、ディスク偏心で発生する速度変動をキャンセルし、エンコーダの速度を一定にしようと速度制御するものである。その制御を実現するためには、少なくともエンコーダのパルス間隔からディスクの偏心成分の影響を十分にサンプリングできるだけのクロックレートと、それを処理できる高速なハードウェア、および高い分解能のカウンタやタイマなどの計測手段が必要となり、高価なシステムとなり、コスト的にデメリットがある。
The control method described in
また、上述したようにエンコーダの目標角変位Ｒｅｆ（ｎｉ）とエンコーダの検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差から位置偏差ｅ（ｎ）を算出し、その算出結果から駆動モータの駆動パルス周波数を制御する位置制御の場合、そもそも特許文献１，２に記載の手法は適用できない。
Further, as described above, the position deviation e (n) is calculated from the difference between the target angular displacement Ref (ni) of the encoder and the detected angular displacement P (n−1) of the encoder, and the drive pulse of the drive motor is calculated from the calculation result. In the case of position control for controlling the frequency, the methods described in
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、画像形成装置等における対象ローラ（例えば転写搬送ベルト等の無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいはその無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラ）の周動を検出するエンコーダの出力信号に基づいて駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置において、エンコーダのディスク偏心により発生する無端移動部材の速度変動の安定化を簡易な構成で確実に行えるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and is a target roller in an image forming apparatus or the like (for example, a driving roller for rotating an endless moving member such as a transfer conveying belt or the rotation of the endless moving member) In the drive control device that drives and controls the drive roller based on the output signal of the encoder that detects the circumferential motion of the driven roller that is driven and rotated by the rotation of the endless moving member that is caused by the eccentricity of the disk of the encoder, The purpose is to ensure that the configuration can be used.
この発明は、上記の目的を達成するため、以下の駆動制御装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。
請求項１の発明による駆動制御装置は、無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいは該無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラの周動を検出するエンコーダを備え、該エンコーダの出力信号に基づいて上記駆動ローラを駆動制御する駆動制御装置であって、上記エンコーダを、複数のマーク又はスリットが円周方向に所定間隔で配置されたディスクと、その各マーク又はスリットを検出するための一対のセンサとを備え、その各センサが１８０度ずれた位置に取り付けられた構成とし、上記一対のセンサの出力信号を合成する合成手段と、該合成手段からの合成信号を１／２逓倍する逓倍手段と、該逓倍手段からの１／２逓倍された合成信号をカウントするカウント手段と、該手段によるカウント値を所定タイミングでサンプリングするサンプリング手段と、該サンプリング手段によってサンプリングされたカウント値に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行うことにより、上記駆動ローラを駆動制御するフィードバック制御手段と、上記一対のセンサの出力信号のうち、一方の出力信号の上記合成手段への入力タイミングを遅延させる遅延手段とを設けたことを特徴とする駆動制御装置。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following drive control device and an image forming apparatus including the same.
The drive control apparatus according to the first aspect of the present invention includes a drive roller that rotates the endless moving member or an encoder that detects the peripheral movement of the driven roller that rotates following the rotation of the endless moving member, and outputs an output signal of the encoder. A drive control device for driving and controlling the drive roller based on the encoder, wherein the encoder includes a disk having a plurality of marks or slits arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and a pair for detecting each mark or slit. Each of which is mounted at a position shifted by 180 degrees, a combining means for combining the output signals of the pair of sensors, and a multiplication for multiplying the combined signal from the combining means by 1/2 Means, a counting means for counting the half-multiplied composite signal from the multiplication means, and a count value obtained by the means at a predetermined timing. A sampling means for controlling the driving roller based on a count value sampled by the sampling means, a feedback control means for controlling the driving roller, and an output signal of the pair of sensors. A drive control device comprising delay means for delaying input timing of one output signal to the synthesis means.
請求項２の発明による駆動制御装置は、請求項１の駆動制御装置において、上記入力タイミングの遅延量として、任意の遅延量を入力する遅延量入力手段を設けたものである。
請求項３の発明による駆動制御装置は、請求項１の駆動制御装置において、上記一対のセンサの出力タイミングを検出する出力タイミング検出手段と、該出力タイミング検出検出手段による上記出力タイミングの検出結果に応じて上記入力タイミングの遅延量を算出する遅延量算出手段を設けたものである。
A drive control apparatus according to a second aspect of the present invention is the drive control apparatus according to the first aspect, further comprising delay amount input means for inputting an arbitrary delay amount as the delay amount of the input timing.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a drive control apparatus according to the first aspect, wherein the output timing detection means for detecting the output timings of the pair of sensors and the detection result of the output timing by the output timing detection detection means. Accordingly, delay amount calculation means for calculating the delay amount of the input timing is provided.
請求項４の発明による駆動制御装置は、請求項３の駆動制御装置において、所定時間毎に上記出力タイミング検出手段を動作させる動作指示手段を設けたものである。 A drive control apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the drive control apparatus according to the third aspect, further comprising operation instruction means for operating the output timing detection means at predetermined time intervals .
請求項５の発明による駆動制御装置は、請求項１〜４のいずれかの駆動制御装置において、上記フィードバック制御手段が、上記一対のセンサのうち、一方のセンサが使用不能になった場合に、他方のセンサの出力信号だけを用いて上記フィードバック制御を行うものである。
請求項６の発明による駆動制御装置は、請求項１〜５のいずれかの駆動制御装置において、上記フィードバック制御手段が、上記一対のセンサがいずれも使用不能になった場合に、上記フィードバック制御を中止するものである。
A drive control device according to a fifth aspect of the present invention is the drive control device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the feedback control means is configured such that when one of the pair of sensors becomes unusable, The feedback control is performed using only the output signal of the other sensor.
A drive control device according to a sixth aspect of the present invention provides the drive control device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the feedback control means performs the feedback control when both of the pair of sensors become unusable. It will be canceled.
請求項７の発明による画像形成装置は、請求項１〜６のいずれかの駆動制御装置と、該駆動制御装置によって駆動制御される画像形成用の無端移動部材とを備えたものである。
請求項８の発明による画像形成装置は、請求項７の画像形成装置において、上記無端移動部材を、感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，画像記録媒体搬送用ベルトのうちのいずれか一つ以上としたものである。
An image forming apparatus according to a seventh aspect of the invention includes the drive control device according to any one of the first to sixth aspects, and an endless moving member for image formation that is driven and controlled by the drive control device.
An image forming apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the seventh aspect , wherein the endless moving member is any one of a photosensitive belt, a transfer belt, an intermediate transfer belt, and an image recording medium conveying belt. That's it.
この発明の駆動制御装置によれば、対象ローラ（無端移動部材を回動させる駆動ローラあるいはその無端移動部材の回動により従動回転する従動ローラ）の周動を検出するエンコーダに、複数のマーク又はスリットが円周方向に所定間隔で配置されたディスクと、その各マーク又はスリットを検出するための一対のセンサとを備え、その各センサを１８０度ずれた位置に取り付けられた構成とし、その一対のセンサの出力信号を合成手段が合成し、その合成信号を逓倍手段が１／２逓倍して、その１／２逓倍した合成信号をカウント手段がカウントし、そのカウント値を所定タイミングでサンプリング手段がサンプリングし、そのサンプリングしたカウント値に基づいてフィードバック制御手段が制御目標値に対するフィードバック制御を行うことによって駆動ローラを駆動制御する。このとき、上記一対のセンサの出力信号のうち、一方の出力信号の合成手段への入力タイミングを必要に応じて遅延手段により遅延させる。 According to the drive control device of the present invention, the encoder that detects the circumferential movement of the target roller (the driving roller that rotates the endless moving member or the driven roller that rotates following the rotation of the endless moving member) includes a plurality of marks or The disc includes slits arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and a pair of sensors for detecting the marks or slits, and the sensors are mounted at positions shifted by 180 degrees. The synthesizing means synthesizes the output signal of the sensor, the multiplication means multiplies the synthesized signal by 1/2, the counting means counts the synthesized signal multiplied by 1/2, and the count value is sampled at a predetermined timing. And the feedback control means performs feedback control for the control target value based on the sampled count value. Drives and controls the driving roller by. At this time, of the output signals of the pair of sensors, the input timing of one output signal to the synthesizing unit is delayed by the delay unit as necessary.
したがって、上記エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材の速度変動の安定化を、簡易な構成で確実に行うことができる。
この発明の画像形成装置によれば、上記駆動制御装置を備えることにより、低コストで画像品位に応じた適切な処理を行うことが可能である。
Therefore, stabilization of the speed fluctuation of the endless moving member caused by the disk eccentricity of the encoder can be reliably performed with a simple configuration.
According to the image forming apparatus of the present invention, it is possible to perform appropriate processing according to the image quality at a low cost by including the drive control device.
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔第１実施例〕
まず、図２および図３によって、この発明による駆動制御装置を備えた画像形成装置の構成例について説明する。この画像形成装置は、直接転写方式の電子写真方式によりカラー画像を形成するカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）であり、図２はそのレーザプリンタ全体の概略構成図である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[First embodiment]
First, a configuration example of an image forming apparatus provided with a drive control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. This image forming apparatus is a color laser printer (hereinafter referred to as “laser printer”) that forms a color image by an electrophotographic method of a direct transfer method, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the entire laser printer.
このレーザプリンタは、図２に示すように、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）が、図中の矢印Ａに沿って転写搬送ベルト６０が走行することによって転写紙Ｐが移動する方向における上流側（図で右下側）から順に配置されている。
この各トナー像形成部１はそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）と、現像ユニット１２とを備えている。また、各トナー像形成部１の配置は、各感光体ドラム１１の回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
As shown in FIG. 2, the laser printer includes four sets of toner image forming units 1 (1Y) for forming images of each color of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black). , 1M, 1C, 1K) are arranged in order from the upstream side (lower right side in the figure) in the direction in which the transfer paper P moves as the
Each toner
また、このレーザプリンタは、トナー像形成部１のほかに、光書込ユニット２、給紙カセット３，４、レジストローラ対５、転写紙（画像記録媒体）Ｐを担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する無端移動部材としての転写搬送ベルト（転写ベルトと画像記録媒体搬送用ベルトの機能を併せたもの）６０を備えたベルト駆動装置６、ベルト定着方式の定着ユニット７、および排紙トレイ８等を備えている。なお、ベルト駆動装置６は、後述する制御系（駆動制御装置）を併せたものであり、また転写ユニットとしても機能するものである。
In addition to the toner
このレーザプリンタはさらに、手差しトレイ１４、トナー補給容器２２も備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。
光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備えており、画像データに基づいて各感光体ドラム１１の表面（外周面）にレーザ光を走査しながら照射する。
The laser printer further includes a
The
図３は、上述したベルト駆動装置６の概略構成を示す拡大図である。
このベルト駆動装置６で使用する転写搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０９〜１０１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層エンドレスベルト（無端状のベルト部材）であり、その材質は例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルト６０は、各トナー像形成部１の感光体ドラム１１に接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ６１〜６６に張架されている。
FIG. 3 is an enlarged view showing a schematic configuration of the
The
これら支持ローラ６１〜６６のうちの転写紙移動方向の上流側に位置する入口ローラ６１に対し、転写搬送ベルト６０を挟んでその外周面側で対向するように静電吸着ローラ８０が設けられている。この静電吸着ローラ８０には電源１８によって所定電圧が印加されており、２つのローラ６１，８０の間を通過した転写紙Ｐは帯電して転写搬送ベルト６０上に静電吸着される。駆動ローラ６３は転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、駆動モータ（後述）によって矢印Ｄの方向に回転される。
An
各感光体ドラム１１に対向する各転写位置において、転写電界を形成する転写電界形成手段としての転写バイアス印加部材２７（２７Ｙ，２７Ｍ，２７Ｃ，２７Ｋ）が転写搬送ベルト６０の裏面に接触するように設けられている。これらの転写バイアス印加部材２７はスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９（９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ）からローラ心金に転写バイアス電圧が印加される。この印加された転写バイアス電圧の作用により、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写搬送ベルト６０の表面と感光体ドラム１１の表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体ドラム１１の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８を備えている。
The transfer bias applying member 27 (27Y, 27M, 27C, 27K) as transfer electric field forming means for forming a transfer electric field is brought into contact with the back surface of the
各転写バイアス印加部材２７とそれらの近傍にそれぞれ配置されるバックアップローラ６８は、それぞれ回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印Ｅの方向に回動することによって時計方向に回動する。
Each transfer bias applying member 27 and the
前述した入口ローラ６１と静電吸着ローラ８０は一体的に、入口ローラブラケット９０に支持され、軸９１を回動中心として、図３の状態から時計方向に回動可能である。そして、揺動ブラケット９３に設けられた孔９５に、入口ローラブラケット９０に突設されたピン９２が嵌入しており、揺動ブラケット９３の回動と連動して入口ローラブラケット９０も回動する。これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、各転写バイアス印加部材２７とそれらの近傍にそれぞれ配置されるバックアップローラ６８は感光体ドラム１１から離され、入口ローラ６１と静電吸着ローラ８０も下方に移動する。これにより、黒（ブラック）トナーのみで画像を形成する時に、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと転写搬送ベルト６０の接触を避けることが可能になっている。
The
一方、転写バイアス印加部材２７Ｋとその隣のバックアップローラ６８は出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラ６２と同軸の軸９９を中心に回動可能になっている。このベルト駆動装置６をレーザプリンタ本体に着脱する際に、図示していないハンドルの操作により出口ブラケット９８を時計方向に回動させ、転写バイアス印加部材２７Ｋおよびバックアップローラ６８とともに転写搬送ベルト６０を、ブラック画像形成用の感光体ドラム１１Ｋから離間させることができる。
On the other hand, the transfer
転写搬送ベルト６０の駆動ローラ６３に巻きつけられた部分の外周面には、図２に示すように、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５により転写搬送ベルト６０上に付着した残留トナー等の異物が除去される。
その転写搬送ベルト６０の走行方向で駆動ローラ６３のすぐ下流側に、転写搬送ベルト６０の外周面を押し込むようにローラ６４を設け、駆動ローラ６３に対する転写搬送ベルト６０の巻き付け角を大きく確保している。また、ローラ６４のすぐ下流側には、転写搬送ベルト６０の内周面に接触し、押圧部材であるばね６９の付勢力により外側へ押圧して転写搬送ベルト６０にテンションを与えるテンションローラ６５が配設されている。
As shown in FIG. 2, a
A
次に、このレーザプリンタによる画像形成動作について説明する。
このレーザプリンタによる画像形成時には、図２に示す給紙カセット３，４および手差しトレイ１４のいずれかより転写紙Ｐが給紙されて、図示しない搬送ガイドにガイドされながら一点鎖線で示す搬送経路に沿って搬送ローラによって搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。
Next, an image forming operation by this laser printer will be described.
At the time of image formation by this laser printer, the transfer paper P is fed from one of the
一方、カラー画像形成時には４組のトナー像形成部１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の各感光体ドラム１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）は、図２で時計方向に回転しており、それぞれ図示していない帯電部材によって表面が均一に帯電された後、その表面に光書込ユニット２によって、形成すべき画像の各色のデータによって変調されたレーザ光が照射走査され、それぞれ静電潜像が書き込まれる。その後現像ユニットによって各色のトナーによって現像され、各感光体ドラム１１の表面に各色のトナー像が形成される。
On the other hand, at the time of color image formation, the photosensitive drums 11 (11Y, 11M, 11C, 11K) of the four sets of toner image forming units 1 (1Y, 1M, 1C, 1K) are rotated clockwise in FIG. After the surface is uniformly charged by a charging member (not shown), the
前述のようにレジストローラ対５に挟持されて一時停止された転写紙Ｐは、レジストローラ対５により所定のタイミングで送り出され、転写搬送ベルト６０に担持されて各トナー像形成部１に向けて順次搬送され、その各転写ニップを通過する。各トナー像形成部１の感光体ドラム１１上に形成される各色のトナー像は、それぞれ各転写ニップにおいて転写紙Ｐ上で重ね合わされるように順次作像タイミングをずらして作像されており、転写紙Ｐが各転写ニップを通過する際に上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙Ｐ上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙Ｐ上にはフルカラートナー像が形成される。
このトナー像転写後の各感光体ドラム１１の表面はクリーニング装置１３によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。
The transfer paper P sandwiched between the
The surface of each
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙Ｐは、定着ユニット７でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイド２１の回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方、第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送させるか、またはスイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。
On the other hand, the transfer paper P on which the full-color toner image is formed is fixed in the first paper discharge direction B or the second in accordance with the rotation posture of the switching
以上のようにして、このレーザプリンタは転写紙Ｐにフルカラー画像を形成する。
このようなタンデム方式の画像形成装置では、各色のトナー画像を高い位置精度で重ね合わせることが色ズレの発生を防止する上で重要である。しかしながら、ベルト駆動装置６で使用している駆動ローラ６３、入口ローラ６１、出口ローラ６２、転写搬送ベルト６０は、部品製造時に数十μｍ単位の製造誤差が発生する。この誤差により各部品が一回転した際に発生する変動成分が転写搬送ベルト６０に伝達され、転写紙の搬送速度に変動が生じてしまう。
As described above, this laser printer forms a full-color image on the transfer paper P.
In such a tandem image forming apparatus, it is important to prevent the occurrence of color misregistration by superimposing toner images of respective colors with high positional accuracy. However, the
この転写紙の搬送速度（転写搬送ベルト６０の回動速度）の変動により、各感光体ドラム１１上のトナー像を転写紙Ｐに転写する際に、それぞれタイミングに微妙なズレが生じ、副走査方向（転写紙の搬送方向）に色ズレが発生してしまう。特に１２００×１２００ＤＰＩ等の微小ドットで画像を形成する装置では、数μｍのタイミングのズレが色ズレとして目立ってしまう。
そこで、この第１実施例におけるベルト駆動装置６（駆動制御装置を含む）では、図３で右下部の従動ローラ（「右下ローラ」という）６６の軸上に設けたエンコーダの検出信号（出力パルス信号）によって右下ローラ６６の回転速度を検出し、駆動ローラ６３の回転をフィードバック制御することにより、転写搬送ベルト６０を一定速度で走行させるようにする。
Due to the change in the transfer paper conveyance speed (the rotation speed of the transfer conveyance belt 60), when the toner image on each
Therefore, in the belt driving device 6 (including the drive control device) in the first embodiment, the detection signal (output) of the encoder provided on the shaft of the lower right driven roller (referred to as “lower right roller”) 66 in FIG. The rotation speed of the lower
図４は、転写搬送ベルト６０を透視してベルト駆動装置６の全体構成を示す斜視図である。
駆動ローラ６３はタイミングベルト３３を介して駆動モータ３２に連結しており、駆動モータ３２の回転速度に比例して回転駆動される。そして、この駆動ローラ６３の回転によって転写搬送ベルト６０が摩擦回動し、転写搬送ベルト６０が回動することによって右下ローラ６６が摩擦回転する。前述したように、この第１実施例では、右下ローラ６６（対象ローラ）の軸上にエンコーダ３１を設けており、このエンコーダ３１の検出信号から検出した右下ローラ６６の回転速度に基づいて駆動モータ３２の速度制御を行っている。これは、前述したように、転写搬送ベルト６０の位置変動（回動変動）で色ズレが発生するため、それを抑制するために行っている。
FIG. 4 is a perspective view illustrating the entire configuration of the
The
図５は、図４の右下ローラ６６とエンコーダ３１の構成例を示す斜視図である。
図６は、そのエンコーダ３１内のディスク３１１とセンサの構成例を示す図であり、（ａ）はディスク３１１のみの正面図、（ｂ）はディスク３１１とセンサの側面図である。
図７は、図４の駆動モータ３２を一定速度で駆動してエンコーダ３１の出力パルスのカウント値を一定タイミング（所定タイミング）でサンプリングしたときのサンプリング結果の異なる例を示す線図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration example of the lower
6A and 6B are diagrams showing a configuration example of the
FIG. 7 is a diagram showing different examples of sampling results when the
エンコーダ３１は、例えば図５，図６に示すように、ディスク３１１と、２つの発光素子３１２，３１６と、２つの受光素子３１３，３１７と、圧入ブッシュ３１４，３１５とを備えている。
ディスク３１１は、右下ローラ６６の軸に圧入ブッシュ３１４，３１５を圧入することによって固定され、右下ローラ６６の回転と同時に回転するようになっている。
また、このディスク３１１には、その円周方向に数百単位の分解能で光を透過する放射状のスリットが形成されており、その両側に一対つまり２つのエンコーダセンサをそれぞれ構成する発光素子３１２，受光素子３１３と発光素子３１６，受光素子３１７とを１８０度ずれた位置に配置しており、その受光素子３１３，３１７によって右下ローラ６６の回転角度に応じた数のパルス信号（パルス状のＯＮ／ＯＦＦ信号）を発生する。そのパルス信号を用いて右下ローラ６６の移動角（以下「角変位」と称す）を検出することにより、駆動モータ３２の駆動量を制御する。
For example, as shown in FIGS. 5 and 6, the
The
Further, the
ところで、ディスク３１１を右下ローラ６６に圧入するときの同軸穴の加工には、数μｍの誤差が発生し、これはゼロにすることは実質的には不可能である。そのため、ディスク３１１を右下ローラ６６に取り付けるときに、お互いにずれた状態で取り付けられる場合があり、この状態で回転すると、右下ローラ６６は一定速度で回転しているにも関わらず、ディスク３１１が偏心した状態で回転される。これをエンコーダセンサ（受光素子３１３，３１７）で読み取ると、ディスク３１１の１周期（１回転）毎に角変位変動が発生する。
By the way, an error of several μm occurs in the machining of the coaxial hole when the
図７において、（ａ）はディスク３１１の偏心がない状態でのサンプリング結果で、（ｂ）は偏心があるときのサンプリング結果を示している。通常、ディスク３１１の偏心がない状態では、右肩上がりのサンプリング結果となるが、偏心がある場合、正弦波状のサンプリング結果となる。
なお、そのサンプリング結果はエンコーダ３１の検出角変位を示しているため、サンプリング結果が正弦波状となっているということは、それだけ検出位置誤差が大きいことを示している。ディスク３１１の同軸穴の加工精度誤差が大きい場合、この正弦波の振幅がより大きく検出される。
In FIG. 7, (a) shows the sampling result when there is no eccentricity of the
Since the sampling result indicates the detected angular displacement of the
２つの受光素子３１３，３１７は、１８０度ずれた位置に配置されているため、サンプリング結果の正弦波の位相は１８０度ずれたものとなる。よって、この２つのサンプリング結果を合成することにより、ディスク３１１の偏心による角変位変動を打ち消すことが可能になる。この第１実施例では、この２つのサンプリング結果を後述する出力合成回路によって合成することにより、ディスク３１１の偏心の影響を受けない比例制御演算を行い、転写搬送ベルト６０の回動速度を一定にすることを特徴としている。
Since the two
図８は、このレーザプリンタにおける上述したベルト駆動装置６の駆動モータ制御部（駆動制御装置）を含む制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、この図８には、図示の都合上、エンコーダセンサは１つしか図示していないが、実際には２つあるものとする。
ベルト駆動装置６の駆動モータ制御部は、各エンコーダセンサ３３１（それぞれ発光素子と受光素子とからなる）の出力パルス信号に基づいて駆動モータ３２の駆動パルスをデジタル制御する。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of a control unit including the drive motor control unit (drive control device) of the
The drive motor control unit of the
その駆動モータ制御部を含む制御部６００は、ＣＰＵ６０１，ＲＡＭ６０２，ＲＯＭ６０３，ＩＯ制御部６０４，駆動モータＩＦ６０６，ドライバ６０７，検出ＩＯ部６０８，およびバス６０９によって構成されている。
ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０３内のプログラムに基づいてパーソナルコンピュータ等の外部装置３８からの画像データの受信、およびその外部装置３８との間の制御コマンドの送受信の制御をはじめ、このレーザプリンタ全体の制御を行う中央処理装置である。
The control unit 600 including the drive motor control unit includes a
The
このＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０３内のプログラムに従って動作し、エンコーダセンサ３３１等を使用することにより、この発明による各手段、つまりサンプリング手段，フィードバック制御手段，出力タイミング検出手段，遅延量入力手段，遅延量算出手段，および動作指示手段としての機能を果たすことができる。
このＣＰＵ６０１には、ＲＡＭ６０２，ＲＯＭ６０３，ＩＯ制御部６０４，駆動モータＩＦ６０６，および検出ＩＯ部６０８がバス６０９を介して相互に接続されている。
ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６０１が制御（処理）を行う際に利用するワークメモリや、画像データを展開する際の画像メモリとして使用される読み書き可能なメモリ（記憶手段）である。
The
A
A
ＲＯＭ６０３は、ＣＰＵ６０１が実行する（ＣＰＵ６０１が動作するための）プログラム等の固定データを格納している読み出し専用のメモリである。
ＩＯ制御部６０４は、ＣＰＵ６０１からの指示により、モータ，クラッチ，ソレノイド，センサ等の各負荷３９との間の信号の入出力を制御する。
駆動モータＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１からの駆動指令により、ドライバ６０７を介して転写搬送ベルト６０を回動させるための駆動モータ３２（駆動ローラ６３）へ駆動パルス信号を出力することにより、駆動モータ３２の回転駆動を制御する。この回転駆動は、駆動パルス信号の周波数に応じて行われるため、転写搬送ベルト６０の回動速度の可変制御が可能となる。
The
The
The drive motor IF 606 outputs a drive pulse signal to the drive motor 32 (drive roller 63) for rotating the
エンコーダセンサ３３１の出力パルス信号（エンコーダパルス）は、検出ＩＯ部６０８に入力される。
検出ＩＯ部６０８は、エンコーダセンサ３３１の出力パルスを処理してデジタル値に変換する。また、この検出ＩＯ部６０８は、エンコーダセンサ３３１の出力パルスを計数（カウント）するカウンタ（カウント手段）を含む複数のカウンタを備えている。そして、そのカウンタの値（エンコーダセンサ３３１の出力パルス数）に予め定められたパルス数対角変位の変換定数をかけて、右下ローラ６６の軸（図５）の角変位に対応するデジタル値に変換する。このエンコーダ３１のディスク３１１の角変位に対応するデジタル値の信号は、バス６０９を介してＣＰＵ６０１に送られる。
An output pulse signal (encoder pulse) of the
The
ここで、駆動モータＩＦ６０６，ドライバ６０７，ＲＡＭ６０２について、もう少し詳しく説明する。
駆動モータＩＦ６０６は、ＣＰＵ６０１からバス６０９を介して駆動指令（駆動周波数の指示を含む）を受けると、その駆動指令に基づいて指示された駆動周波数を有するパルス状の制御信号を生成し、それをドライバ６０７へ出力する。
Here, the drive motor IF 606, the
When the drive motor IF 606 receives a drive command (including a drive frequency instruction) from the
ドライバ６０７は、パワー半導体素子（例えばトランジスタ）等によって構成されている。このドライバ６０７は、駆動モータＩＦ６０６から入力されるパルス状の制御信号に基づいて動作し、駆動モータ３２に駆動パルス信号を出力する。つまり、パルス状の駆動電圧を印加する。その結果、駆動モータ３２は、ＣＰＵ６０１の駆動指令によって指示された駆動周波数に比例する速度で駆動制御される。これにより、エンコーダ３１のディスク３１１の角変位が目標角変位になるように追値制御され、右下ローラ６６が所定の角速度で等角速度回転する。このディスク３１１の角変位は、エンコーダセンサ３３１と検出ＩＯ部６０８により検出され、ＣＰＵ６０１に取り込まれて制御が繰り返される。
The
ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６０１が制御を行う（ＲＯＭ６０３内のプログラムを実行する）際のワークメモリや画像メモリとして使用される機能の他に、事前に、作像プロセスを実行しないで駆動モータ３２を一定速度で駆動することで計測しておいたエンコーダ３１のディスク偏心に対応したディスク１回転分の検出角変位誤差データ、つまり一定周期毎にサンプリングしたデータが格納されるデータメモリとしての機能を有している。
なお、ＲＡＭ６０２は揮発性メモリであるため、図示しないＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに上記検出角変位誤差データを格納しておき、電源ＯＮ時もしくは駆動モータ３２の起動時等に、その検出角変位誤差データをＲＡＭ６０２上に展開することもできる。
In addition to functions used as a work memory and an image memory when the
Since the
ところで、一般に駆動モータのフィードバック制御に用いられる比例制御演算では、前述したように制御周期毎の目標角変位と検出角変位の差に制御ゲインをかけて、駆動モータの駆動速度を制御するため、エンコーダのディスク偏心による検出角変位誤差が大きいと、より増幅して駆動モータを駆動してしまう。そのため、ディスクの１回転毎に転写搬送ベルト６０の位置変動が発生し、色ズレが発生してしまう。
By the way, in the proportional control calculation generally used for the feedback control of the drive motor, as described above, the control gain is applied to the difference between the target angular displacement and the detected angular displacement for each control cycle to control the drive speed of the drive motor. If the detected angular displacement error due to the disk eccentricity of the encoder is large, it will be further amplified and drive the drive motor. For this reason, the position of the transfer /
また、前述したように、図７の（ｂ）は駆動モータ３２を一定速度で駆動した時の挙動を示しているが、これは言い換えると、エンコーダ３１のパルス数のカウント値を一定タイミングでサンプリングした結果が、図７の（ｂ）に示したものになっていると、右下ローラ６６は一定速度で回転していることになる。
そのため、この第１実施例では、図７の（ｂ）に示したように、制御周期毎の目標角変位（実際にはエンコーダ３１の単位時間当りの角変位が一定となるような制御目標値である目標角変位に検出角変位誤差を加算したもの）を生成し、その目標角変位に一致するエンコーダ３１の角変位をエンコーダセンサ３３１によって検出し、ディスク３１１の偏心の影響を受けない比例制御演算を行って駆動モータ３２を駆動制御することにより、転写搬送ベルト６０の回動速度を一定にするようにしている。
Further, as described above, FIG. 7B shows the behavior when the
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 7B, the target angular displacement for each control cycle (actually, the control target value that makes the angular displacement per unit time of the
図１は、この発明による駆動制御装置の一実施形態の機能を説明するための構成を示す模式的な機能ブロック図である。この実施形態は、この発明を上述したベルト駆動装置６の制御に適用した場合の例を示す。
この図１において、この制御コントローラ部４０は、減算回路４１と、高周波ノイズを除去するためのローパスフィルタ４２と、比例演算部（ゲインＫｐ）４３と、定常駆動パルス周波数設定部４４と、加算回路４５とによって構成されている。この制御コントローラ部４０と目標角変位生成部３０とパルス出力器３７は、図８のＣＰＵ６０１がＲＯＭ６０３内のプログラムを実行し、駆動モータＩＦ６０６，ドライバ６０７，および検出ＩＯ部６０８を使用することによって実現することができる。
FIG. 1 is a schematic functional block diagram showing a configuration for explaining functions of an embodiment of a drive control apparatus according to the present invention. This embodiment shows an example when the present invention is applied to the control of the
In FIG. 1, the
目標角変位生成部３０は、作像プロセスを実行しないで駆動モータ３２を一定速度で駆動することで予め計測したエンコーダ３１のディスク偏心によって生じる検出角変位誤差を特性値としてメモリ３０１（図８のＲＡＭ６０２内のデータメモリに相当する）に保持しておく。そして、作像プロセス時に、所定のタイミング、例えば図示しないマークセンサによって基準位置を示すディスク３１１の基準マークが検出され、マークセンサから出力されるマーク検出信号が入力されるタイミングに応じてメモリ３０１から特性値を順次読み出す。これは、ディスク３１１の基準位置の検出タイミングから順次メモリの参照アドレスを切り替えることによって行われる。その後、その読み出した特性値を制御目標値である目標角変位に加算して新たな目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とし、それを制御コントローラ部４０に入力させる。
The target angular
ここで、特性値（検出角変位誤差）と目標角変位の加算は、例えばマークセンサによってディスク３１１の１回転毎に基準マークが検出され、そのマークセンサから出力されるマーク検出信号が入力されるタイミングに応じて、周期的に繰り返されるように行われる。
なお、目標角変位生成部３０が、予め計測した検出角変位誤差（特性値）を加算した目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）をメモリ３０１に保持しておき、作像プロセス時に、上記所定のタイミング（例えばディスク３１１の基準位置の検出タイミング）から順次メモリの参照アドレスを切り替えることによって目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）を読み出し、それを制御コントローラ部４０に入力させるようにしてもよい。
Here, for adding the characteristic value (detection angular displacement error) and the target angular displacement, for example, the mark sensor detects the reference mark every rotation of the
Note that the target angular
制御コントローラ部４０は、目標角変位生成部３０から入力される制御目標値である目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）と、エンコーダ３１のエンコーダセンサ３３１から出力合成回路７００経由で受け取った検出角変位Ｐ（ｎ−１）とを減算回路４１に入力してその差ｅ（ｎ）をとる。つまり、差分の変位量の演算を行う。なお、検出角変位Ｐ（ｎ−１）は実際にはエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号に基づいて算出されるが、それについては追って詳細に説明する。
その差ｅ（ｎ）はローパスフィルタ４２を通ることによって高周波ノイズが除去された後、比例演算部４３に入力される。
The
The difference e (n) is input to the
比例演算部４３は、ローパスフィルタ４２からの差ｅ（ｎ）をゲインＫｐで比例増幅し、補正量（ｒａｄ）Ｈｚとして加算回路４５に与える。
加算回路４５は、定常駆動パルス周波数設定部４４からの一定の定常駆動パルス周波数（Ｒｅｆｐｃ）Ｈｚに比例演算部４３からの補正量（ｒａｄ）Ｈｚを加算して駆動パルス周波数ｆ（ｎ）を決定し、それをパルス出力器３７へ出力する。
パルス出力器３７は、加算回路４５から受けた駆動パルス周波数ｆ（ｎ）の駆動パルス信号を生成し、それを駆動モータ３２へ出力する。
The
The
The
図９は、図１の出力合成回路７００の第１構成例を示すブロック図である。
この出力合成回路７００は、遅延回路７０１，合成回路７０２，および逓倍回路７０３を備えている。
エンコーダ３１内の２つのエンコーダセンサ３３１の受光素子３１３，３１７の各出力パルス信号は、合成回路７０２に入力される。
合成回路７０２は、合成手段であり、入力される各出力パルス信号を合成し、その合成した出力パルス信号を逓倍回路７０３へ出力する。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a first configuration example of the
The
Output pulse signals of the
The synthesizing
逓倍回路７０３は、逓倍手段であり、合成回路７０２からの出力パルス信号を、図示しない基準クロック生成回路からの基準クロックで同期をとり、１／２の周波数に逓倍して出力する。
よって、図１の制御コントローラ部４０は、出力合成回路７００からの出力パルス信号（実際には所定タイミングでサンプリングされる出力パルス信号のカウント値）に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行い、駆動モータ３２つまり転写搬送ベルト６０を駆動制御することになる。
The
1 performs feedback control on the control target value based on the output pulse signal from the output synthesis circuit 700 (actually, the count value of the output pulse signal sampled at a predetermined timing), and the drive The drive of the
但し、この効果を発揮するためには、２つの受光素子３１３，３１７が精度よく１８０度ずれた配置である必要があるが、実際にはエンコーダ３１の製造ばらつき、特にエンコーダ３１内の各エンコーダセンサ３３１の取り付けのばらつきにより、１８０度の精度が出ているとは限らないのが実情である。この精度が出ていないと、エンコーダ３１の出力パルス信号のカウント値を一定タイミングでサンプリングした時の２つの受光素子３１３，３１７のサンプリング結果は、正弦波であることにかわりがないが、位相のずれも１８０度でないものになってしまい、合成してもディスク３１１の偏心による角変位変動を打ち消すことができなくなってしまうことになる。
However, in order to exert this effect, the two
図１０にその例を示すと、エンコーダ３１のディスク３１１に対し、２つのエンコーダセンサ３３１（発光素子３１２，受光素子３１３と発光素子３１６，受光素子３１７）の位置関係がαで１８０度となっていないとき、図７の（ａ）に示した特性から（ｂ）に示した特性を差し引いた特性、いわゆるディスク３１１の偏心により発生してしまう変位誤差カウント値は図１１に示すようになる。位置関係αに対して位相差α（１８０度でない）の特性である。したがって、この両特性を合成しても、ディスク３１１の偏心による角変位変動を打ち消すことができないのが分かる。
In the example shown in FIG. 10, the positional relationship between the two encoder sensors 331 (light emitting
そこで、第１実施例では、この位相のずれを正すため、図９の遅延回路７０１にて補正を行う。具体的には、例えば図１０において、α＝１７５度であった場合，位相差５度早くなっていることになり、遅延回路７０１で、位相差５度分の伝達を遅延させてやることになる。これにより、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号を合成したとき、ディスク３１１の偏心による角変位変動を打ち消すことが可能となる。
Therefore, in the first embodiment, correction is performed by the
なお、第１実施例では、エンコーダ３１の製造ばらつき、特にエンコーダ３１内の２つのエンコーダセンサ３３１の取り付けのばらつきにより、１８０度の精度が出ていない場合を例に取り上げてきたが、遅延回路７０１で用意された遅延量によっては、意図して２つのエンコーダセンサ３３１の位置関係を１８０度でない角度で配置したいときにも有効で、受光素子３１３，３１７、発光素子３１２，３１６の機械的なレイアウトの都合で９０度といった位置に配置した場合でも、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号により、角変位変動を打ち消すことが可能となる。
以上のような動作により、合成回路７０２および逓倍回路７０３を経由して得られる値として、エンコーダ３１の検出角変位をＰ（ｎ−１）とする。
In the first embodiment, the case where the accuracy of 180 degrees is not obtained due to the manufacturing variation of the
With the above operation, the detected angular displacement of the
図１２に、この発明による駆動制御を実現する上でのタイミングチャートの例を示す。なお、図８には、図示を省略したが、制御部６００には、時間計測を行なう制御周期タイマが設けられているものとする。また、検出ＩＯ部６０８には、後述するエンコーダパルスカウンタおよび制御周期タイマカウンタが備えられている。さらに、以下のエンコーダ３１の出力パルスとは、実際には出力合成回路７００の出力パルスのことである。
FIG. 12 shows an example of a timing chart for realizing the drive control according to the present invention. Although not shown in FIG. 8, it is assumed that the control unit 600 is provided with a control cycle timer for measuring time. The
まず、図１２において、エンコーダ３１の出力パルスであるエンコーダパルスをカウントするエンコーダパルスカウンタのカウント値は、エンコーダパルスの出力の立上りエッジによりインクリメント（＋１）される。また、この制御の制御周期は１ｍｓであり、制御周期タイマによるＣＰＵ６０１への割り込みがかかる毎に制御周期タイマカウンタのカウント値がインクリメント（＋１）される。
First, in FIG. 12, the count value of the encoder pulse counter that counts the encoder pulse that is the output pulse of the
制御周期タイマの時間計測のスタートは、駆動モータ３２のスルーアップおよびセトリング終了後に初めてエンコーダパルスの立上りエッジが検出された時点で行われ、且つ制御周期タイマカウンタのカウント値を「０」にリセットする。
また、制御周期タイマによるＣＰＵ６０１への割り込みがかかる毎に、エンコーダパルスカウンタのカウント値：ｎｅの取得および制御周期タイマカウンタのカウント値：ｑの取得およびインクリメント（＋１）を行う。
The time measurement of the control cycle timer is started when the rising edge of the encoder pulse is detected for the first time after the through-up and settling of the
Each time the
これらの各カウント値をもとに、次に示すように位置偏差の演算を行う。
Ｐ（ｎ−１）＝θ１×ｎe
Ｒｅｆ（ｎ）＝θ０×ｑ
ｅ（ｎ）＝Ｒｅｆ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１） （単位：ｒａｄ）
Based on these count values, the position deviation is calculated as follows.
P (n−1) = θ1 × ne
Ref (n) = θ0 × q
e (n) = Ref (n) -P (n-1) (unit: rad)
ここで、上式中の各記号の意味は次の通りである。
ｅ（ｎ）［ｒａｄ］：（今回のサンプリングにて演算された）位置偏差
θ０［ｒａｄ］：制御周期１[ｍｓ]あたりの移動角度（＝２π×Ｖ×１０−３／Ｌπ［ｒａｄ］）
Here, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
e (n) [rad]: Position deviation (calculated in this sampling) θ0 [rad]: Movement angle per control period 1 [ms] (= 2π × V × 10 −3 / Lπ [rad])
θ１［ｒａｄ］：エンコーダ１パルスあたりの移動角度（＝２π／ｐ［ｒａｄ］）
ｑ：制御周期タイマのカウント値
Ｖ：ベルト線速[ｍｍ／ｓ]
Ｌ：右下ローラ径［ｍｍ］
ｆ：ディスク回転の周期［Ｈｚ］
θ1 [rad]: Movement angle per encoder pulse (= 2π / p [rad])
q: Count value of control cycle timer V: Belt linear velocity [mm / s]
L: Lower right roller diameter [mm]
f: Disk rotation period [Hz]
この第１実施例においては、エンコーダ３１を取り付けてある従動ローラである右下ローラ径はφ１５．５１５［ｍｍ］である。また、エンコーダ３１の分解能ｐは、１回転あたり３００パルスのものとする。
次に、急激な位置変動に応答してしまうことを避けるため、演算された偏差に対して、以下の仕様のフィルタ演算を行うとよい。
In the first embodiment, the diameter of the lower right roller, which is a driven roller to which the
Next, in order to avoid responding to a sudden position change, it is preferable to perform a filter calculation with the following specifications on the calculated deviation.
フィルタタイプ：Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ ＩＩＲ ローパスフィルタ
サンプリング周波数：１ＫＨｚ（＝制御周期と等しい）
パスバンドリップル（Ｒｐ）：０．０１ｄＢ
ストップバンド端減衰量（Ｒｓ）：２ｄＢ
パスバンド端周波数（Ｆｐ）：５０Ｈｚ
ストップバンド端周波数（Ｆｓ）：１００Ｈｚ
Filter type: Butterworth IIR low-pass filter Sampling frequency: 1 KHz (= equal to control period)
Passband ripple (Rp): 0.01 dB
Stop band end attenuation (Rs): 2 dB
Passband edge frequency (Fp): 50Hz
Stopband edge frequency (Fs): 100Hz
そのフィルタ演算のブロック図を図１３に、フィルタ係数一覧を図１４に示す。同じ構成のフィルタを２段カスケード接続し、各段における中間ノードをそれぞれｕ１（ｎ），ｕ１（ｎ−１），ｕ１（ｎ−２）およびｕ２（ｎ），ｕ２（ｎ−１），ｕ２（ｎ−２）と定める。ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
（ｎ）：現在のサンプリング
（ｎ−１）：１つ前のサンプリング
（ｎ−２）：２つ前のサンプリング
A block diagram of the filter operation is shown in FIG. 13, and a list of filter coefficients is shown in FIG. Two stages of filters having the same configuration are cascade-connected, and intermediate nodes in each stage are u1 (n), u1 (n-1), u1 (n-2) and u2 (n), u2 (n-1), u2 respectively. (N-2). Here, the meaning of the index is as follows.
(N): Current sampling (n-1): Previous sampling (n-2): Second previous sampling
以下のプログラム演算をフィードバック実行中に制御タイマ割り込みがかかる度に行う。
ｕ１（ｎ）＝ａ１１×ｕ１（ｎ−１）＋ａ２１×ｕ１（ｎ−２）＋ｅ（ｎ）×ＩＳＦ
ｅ１（ｎ）＝ｂ０１×ｕ１（ｎ）＋ｂ１１×ｕ１（ｎ−１）＋ｂ２１×ｕ１（ｎ−２）
ｕ１（ｎ−２）＝ｕ１（ｎ−１）
ｕ１（ｎ−１）＝ｕ１（ｎ）
ｕ２（ｎ）＝ａ１２×ｕ２（ｎ−１）＋ａ２２×ｕ２（ｎ−２）＋ｅ１（ｎ）
ｅ′（ｎ）＝ｂ０２×ｕ２（ｎ）＋ｂ１２×ｕ２（ｎ−１）＋ｂ２２×ｕ２（ｎ−２）
ｕ２（ｎ−２）＝ｕ２（ｎ−１）
ｕ２（ｎ−１）＝ｕ２（ｎ）
図１５にこのフィルタの振幅特性を、図１６に位相特性を示す。
The following program calculation is performed each time a control timer interrupt occurs during feedback execution.
u1 (n) = a11 * u1 (n-1) + a21 * u1 (n-2) + e (n) * ISF
e1 (n) = b01 * u1 (n) + b11 * u1 (n-1) + b21 * u1 (n-2)
u1 (n-2) = u1 (n-1)
u1 (n-1) = u1 (n)
u2 (n) = a12 * u2 (n-1) + a22 * u2 (n-2) + e1 (n)
e '(n) = b02 * u2 (n) + b12 * u2 (n-1) + b22 * u2 (n-2)
u2 (n-2) = u2 (n-1)
u2 (n-1) = u2 (n)
FIG. 15 shows the amplitude characteristics of this filter, and FIG. 16 shows the phase characteristics.
次に、制御対象に対する制御量を求める。制御ブロック図において、まず位置コントローラとしてＰＩＤ制御を考えると、
Ｆ（Ｓ）＝Ｇ（Ｓ）×Ｅ′（Ｓ）＝Ｋｐ×Ｅ′（Ｓ）＋Ｋｉ×Ｅ′（Ｓ）／Ｓ＋Ｋｄ×Ｓ×Ｅ′（Ｓ）
ただし、Ｋｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン、Ｋｄ：微分ゲイン である。
Ｇ（Ｓ）＝Ｆ（Ｓ）／Ｅ′（Ｓ）＝Ｋｐ＋Ｋｉ／Ｓ＋Ｋｄ×Ｓ ……（１）
Next, the control amount for the controlled object is obtained. In the control block diagram, first, considering PID control as a position controller,
F (S) = G (S) × E ′ (S) = Kp × E ′ (S) + Ki × E ′ (S) / S + Kd × S × E ′ (S)
However, Kp: proportional gain, Ki: integral gain, Kd: differential gain.
G (S) = F (S) / E ′ (S) = Kp + Ki / S + Kd × S (1)
ここで、（１）式を双一次変換（Ｓ＝（２／Ｔ）×（１−Ｚ−１）／（１＋Ｚ−１））を行うと、次式を得る。
Ｇ（Ｚ）＝（ｂ０＋ｂ１×Ｚ−１＋ｂ２×Ｚ−２）／（１−ａ１×Ｚ−１−ａ２×Ｚ−２） ……（２）
ただし、ａ１＝０
ａ２＝１
ｂ０＝Ｋｐ＋Ｔ×Ｋｉ／２＋２×Ｋｄ／Ｔ
ｂ１＝Ｔ×Ｋｉ−４×Ｋｄ／Ｔ
ｂ２＝−Ｋｐ＋Ｔ×Ｋｉ／２＋２×Ｋｄ／Ｔ
Here, when the bilinear transformation (S = (2 / T) × (1-Z −1 ) / (1 + Z −1 )) is performed on the equation (1), the following equation is obtained.
G (Z) = (b0 + b1 * Z- 1 + b2 * Z- 2 ) / (1-a1 * Z- 1- a2 * Z- 2 ) (2)
However, a1 = 0
a2 = 1
b0 = Kp + T × Ki / 2 + 2 × Kd / T
b1 = T × Ki−4 × Kd / T
b2 = −Kp + T × Ki / 2 + 2 × Kd / T
（２）式をブロック図として表すと、図１７のようになる。ここで、ｅ′（ｎ）、ｆ（ｎ）は、Ｅ′（Ｓ）、Ｆ（Ｓ）をそれぞれ離散データとして扱うことを示している。図１５において、中間ノードとしてそれぞれｗ（ｎ）、ｗ（ｎ−１）、ｗ（ｎ−２）を定めると、差分方程式は次式のようになる（ＰＩＤ制御の一般式）。
ｗ（ｎ）＝ａ１×ｗ（ｎ−１）＋ａ２×ｗ（ｎ−２）＋ｅ′（ｎ） ………（３）
ｆ（ｎ）＝ｂ０×ｗ（ｎ）＋ｂ１×ｗ（ｎ−１）＋ｂ２×ｗ（ｎ−２） …（４）
ここで、インデックスの示す意味は次のとおりである。
（ｎ）：現在のサンプリング
（ｎ−１）：１つ前のサンプリング
（ｎ−２）：２つ前のサンプリング
Expression (2) is represented as a block diagram as shown in FIG. Here, e ′ (n) and f (n) indicate that E ′ (S) and F (S) are treated as discrete data, respectively. In FIG. 15, when w (n), w (n-1), and w (n-2) are defined as intermediate nodes, the difference equation is as follows (general expression of PID control).
w (n) = a1 * w (n-1) + a2 * w (n-2) + e '(n) (3)
f (n) = b0 * w (n) + b1 * w (n-1) + b2 * w (n-2) (4)
Here, the meaning of the index is as follows.
(N): Current sampling (n-1): Previous sampling (n-2): Second previous sampling
今、位置コントローラとして比例制御を考えると、積分ゲイン、微分ゲインはゼロとなる。従って、図１７における各係数は以下のようになり、（３）式および（４）式は次の（５）式のように簡略化される。
ａ１＝０ ａ２＝１ ｂ０＝Ｋｐ ｂ１＝０ ｂ２＝−Ｋｐ
ｗ（ｎ）＝ｗ（ｎ−２）＋ｅ′（ｎ）
ｆ（ｎ）＝Ｋｐ×ｗ（ｎ）−Ｋｐ×ｗ（ｎ−２）
→∴ｆ（ｎ）＝Ｋｐ×ｅ′（ｎ） ……（５）
Now, considering proportional control as a position controller, the integral gain and derivative gain are zero. Accordingly, the coefficients in FIG. 17 are as follows, and the expressions (3) and (4) are simplified as the following expression (5).
a1 = 0 a2 = 1 b0 = Kp b1 = 0 b2 = -Kp
w (n) = w (n−2) + e ′ (n)
f (n) = Kp × w (n) −Kp × w (n−2)
→ ∴f (n) = Kp × e ′ (n) (5)
また、Ｆ０（Ｓ）に対応する離散データｆ０（ｎ）は、この第１実施例の場合、一定であり、
ｆ０（ｎ）＝６１０５［Ｈｚ］
である。よって、駆動モータ３２に設定するパルス周波数は、最終的に次の（６）式により計算する。
ｆ′（ｎ）＝ｆ（ｎ）＋ｆ０（ｎ）＝Ｋｐ×ｅ′（ｎ）＋６１０５［Ｈｚ］…（６）
Also, the discrete data f0 (n) corresponding to F0 (S) is constant in the case of the first embodiment,
f0 (n) = 6105 [Hz]
It is. Therefore, the pulse frequency set in the
f ′ (n) = f (n) + f0 (n) = Kp × e ′ (n) +6105 [Hz] (6)
図１８に前述したエンコーダパルスカウンタの動作フローチャートを示す。この図１８のフローチャートおよび以下に説明するフローチャートにおいて、各ステップを「Ｓ」と略記している。
まず、駆動モータ３２のスルーアップ＆セトリング後の最初のパルス入力かどうかを判定し（Ｓ１）、ＹＥＳならば、エンコーダパルスカウンタをリセットし（Ｓ２）、制御周期タイマカウンタをリセットし（Ｓ３）、制御周期タイマによる割り込みを許可し（Ｓ４）、制御周期タイマをスタートして（Ｓ５）、図示していないメインルーチンへリターンする。また、ステップ１の判定でＮＯであった場合は、エンコーダパルスカウンタをインクリメントして（Ｓ６）、メインルーチンへリターンする。
FIG. 18 shows an operation flowchart of the encoder pulse counter described above. In the flowchart of FIG. 18 and the flowchart described below, each step is abbreviated as “S”.
First, it is determined whether or not it is the first pulse input after the through-up and settling of the drive motor 32 (S1). If YES, the encoder pulse counter is reset (S2), the control cycle timer counter is reset (S3), The interrupt by the control cycle timer is permitted (S4), the control cycle timer is started (S5), and the process returns to the main routine (not shown). If the determination in
図１９に制御周期タイマによる割り込み処理のフローチャートを示す。
まず、制御周期タイマカウンタをインクリメントし（Ｓ２１）、次いでエンコーダパルスカウント値ｎｅを取得する（Ｓ２２）。さらに、テーブルデータを参照してΔθの値を取得し（Ｓ２３）、テーブルデータ参照アドレスをインクリメントする（Ｓ２４）。次いで、これらの値を用いて位置偏差演算を行い（Ｓ２５）、得られた位置偏差に対してフィルタ演算を行い（Ｓ２６）、そのフィルタ演算の結果をもとに制御量の演算（比例演算）を行う（Ｓ２７）。そして、実際に駆動モータ３２（ステッピングモータ）の駆動パルスの周波数を変更して（Ｓ２８）、メインルーチンへリターンする。
FIG. 19 shows a flowchart of interrupt processing by the control cycle timer.
First, the control cycle timer counter is incremented (S21), and then the encoder pulse count value ne is acquired (S22). Furthermore, the value of Δθ is acquired by referring to the table data (S23), and the table data reference address is incremented (S24). Next, a position deviation calculation is performed using these values (S25), a filter calculation is performed on the obtained position deviation (S26), and a control amount calculation (proportional calculation) is performed based on the result of the filter calculation. (S27). Then, the frequency of the drive pulse of the drive motor 32 (stepping motor) is actually changed (S28), and the process returns to the main routine.
以上の制御によって、位置制御におけるエンコーダ３１のディスク偏心によって発生する転写搬送ベルト６０の回動速度を安定化する制御を、安価に且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。
With the above control, it is possible to appropriately perform the control for stabilizing the rotational speed of the
〔第２実施例〕
次に、第２実施例について説明する。つまり、上記の説明では、図９における遅延回路７０１で必要な遅延量である２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号のいずれか一方の合成回路７０２への入力タイミングの遅延量を決めるタイミングについて述べていないので、そのタイミングについて第２実施例として説明する。
エンコーダ３１内の２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の位相差は、機械的な位置関係で決まる。そのため、一度そのエンコーダ３１を使うことが決まれば、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の位相差はほぼ同じといえる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. That is, in the above description, the timing for determining the delay amount of the input timing to one of the
The phase difference between the output pulse signals of the two
第２実施例では、この特徴に鑑み、エンコーダ３１を機械に組み込む前にまず、部品単体で２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の発生タイミングを調べておく。それより、遅延回路７０１で必要な遅延量を算出しておき、１部品対１特性値（遅延量）の関係を明らかにしておく。
その後、工場で機械本体にエンコーダ３１を組み付けた時、遅延回路７０１で必要な遅延量をパーソナルコンピュータ等の外部装置又は操作部上の操作により入力させ、それを図８のＣＰＵ６０１内のメモリ（図示しない不揮発性メモリでもよい）に記憶させ、エンコーダ３１の動作時には必ずその遅延量が掛かるようにしてやる。
In the second embodiment, in view of this feature, before the
After that, when the
これにより、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号のいずれか一方が遅延回路７０１によって必要な遅延量（最適な遅延量）だけ遅延された後、合成回路７０２へ入力され、結果として誤差のない狙いの周波数信号が得られることになる。
なお、本方式は工場組み立て時だけでなく、外部装置又は操作部上の操作により、市場でのサービスマン対応も可能であるので、エンコーダ３１の部品が交換されても、遅延回路７０１で必要な遅延量を入力し直すことで問題は発生しない。
As a result, one of the output pulse signals of the two
Since this method can be handled by a serviceman in the market not only at the time of factory assembly but also by operation on an external device or an operation unit, it is necessary for the
〔第３実施例〕
次に、第３実施例について説明する。なお、第１実施例又は第２実施例とは若干異なるだけなので、その異なる部分のみ説明する。
第３実施例であるが、出力合成回路７００として、図９に示したものの代わりに図２０に示すものを用いる。
図２０は図１の出力合成回路７００の第２構成例を示すブロック図であり、図９と対応する部分には同一符号を付している。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described. Since only the first embodiment or the second embodiment is slightly different, only the different portions will be described.
In the third embodiment, the
FIG. 20 is a block diagram showing a second configuration example of the
第２実施例において、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の位相差は、機械的な位置関係で決まると述べたが、実際には、信号経路の違い、経時変化といったエンコーダ３１以外の要因も実は存在する。
そこで、第３実施例では、より正確な周波数が得られるよう、機械システムとしての必要な遅延量を算出する。
具体的には、図２０に示すように、機械システムとして組み込まれた状態で、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号を直接ＣＰＵ６０１が検出して、その発生タイミングを調べ、遅延回路７０１で必要な遅延量つまり最適な遅延量を算出する。
In the second embodiment, it has been described that the phase difference between the output pulse signals of the two
Therefore, in the third embodiment, a necessary delay amount as a mechanical system is calculated so that a more accurate frequency can be obtained.
Specifically, as shown in FIG. 20, the
そして、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号のディスク３１１の偏心による角変位変動を打ち消すような位相関係になるように、一方のエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号のみを遅延回路７０１が必要な遅延量だけ遅延した上で、合成回路７０２へ入力する。
これにより、機械システムとしての最適な遅延が掛かり、結果としてより誤差のない狙いの周波数信号が得られることになる。
Then, the
As a result, an optimum delay as a mechanical system is applied, and as a result, a target frequency signal with less error is obtained.
さらに、第３実施例では、経時変化なども想定し、機械組み込み時だけでなく、ある一定時間（所定時間）ごとに再三遅延量を見直すということも行う。「ある一定時間」とは、組まれる機械システムにより、その値は変わってくる。
例えば、長周期でエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の発生タイミングが変化してくる特性のシステムでは、複写機やプリンタ等の使用具合であれば、一日に一回必ず行われる「電源ＯＮごと」に行えば問題とならない。
また、機内温度などにより変化するといった、一日の使用状況の中でも変化する、短周期でエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の発生タイミングが変化してくるのであれば、機内温度を検出して、その温度変化によりその出力パルス信号を検出してその発生タイミングを再度調べ直すのが最適と言える。
Further, in the third embodiment, it is also assumed that the amount of delay is reconsidered not only at the time of incorporation into the machine but also every certain time (predetermined time) assuming a change with time. The value of “certain fixed time” varies depending on the mechanical system to be assembled.
For example, in a system having a characteristic in which the generation timing of the output pulse signal of the
Also, if the generation timing of the output pulse signal of the
いずれにせよ、その組まれるシステムにより、「ある一定時間」というのは異なってくるが、この第３実施例により、機械システムでの対応が可能となる。
以上より、エンコーダ３１内の２つのエンコーダセンサ３３１の機械的な位置関係が１８０度でない場合でも、エンコーダ３１内のディスク３１１の偏心により発生する角変位変動を抑えることが可能となる。
In any case, the “certain fixed time” differs depending on the system to be assembled, but the third embodiment makes it possible to cope with the mechanical system.
As described above, even when the mechanical positional relationship between the two
〔第４実施例〕
次に、第４実施例について説明する。なお、第１実施例〜第３実施例のいずれかと若干異なるだけなので、その異なる部分のみ説明する。
第４実施例では、合成回路７０２の改善を狙う。
合成回路７０２による各出力パルス信号の合成は、一般的にはＯＲ合成が簡易であるが、仮に２つのエンコーダセンサ３３１の受光素子３１３，３１７の出力パルス信号のパルスが重なった場合、単純にクロックパルスが１つ減ってしまうことになり、結果として得られる周波数に誤差が生じてしまう。それに対応するため、第４実施例では、出力合成回路７００として、図９に示したものの代わりに図２１に示すものを用いる。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. In addition, since it is only slightly different from any of the first embodiment to the third embodiment, only the different portions will be described.
In the fourth embodiment, the
The synthesis of the output pulse signals by the
図２１は図１の出力合成回路７００の第３構成例を示すブロック図であり、図９，図２０と対応する部分には同一符号を付している。
第４実施例では、第１実施例〜第３実施例で使用してきた遅延回路７０１を遅延回路７０５とし、更に遅延回路７０６を設けている。
具体的には、図２２に示すような現象に対応するもので、ＣＰＵ６０１などの制御部が、意図して片方のエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の発生タイミングを遅延できるようになっている。
FIG. 21 is a block diagram showing a third configuration example of the
In the fourth embodiment, the
Specifically, this corresponds to the phenomenon shown in FIG. 22, and a control unit such as the
これにより、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の合成回路７０２への入力タイミングをずらすことが可能となり、かつ周波数はそのままであるので、合成回路７０２，逓倍回路７０３を経由した出力パルス信号は正確に周波数合成されたものとなる。
なお、このシステムでの駆動周波数は、複数の場合もあり得るが，基本的にフィードバック制御すべき周波数は決まっており、第１実施例〜第３実施例、つまり２つのエンコーダセンサ３３１の機械的な位置関係の補正により、遅延回路７０５で必要な遅延量が決定した状態において、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号のパルスの重なりは管理できることになる。
As a result, the input timing of the output pulse signals of the two
Although there may be a plurality of drive frequencies in this system, the frequency to be feedback-controlled is basically determined, and the first to third embodiments, that is, the mechanical functions of the two
第４実施例では、この特性より、常に片方のエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号を遅延回路７０５によって一定量遅延させるようにしておく。これにより、上述の２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号のパルスが重なった場合の判断が不要となり、回路削減およびＣＰＵ６０１の負荷を軽減することが可能である。
以上により、遅延回路７０６を動作させる場合、パルスの重なった場合のみ動作させる場合も、あらかじめ一定量の遅延量を設定した場合も、パルス数が欠けることは無くなるが、１パルス１パルスの周波数は細かく変動してしまうことになるので、このような急な変動を無くすため、フィードバッグ制御系にフィルタ演算を行う機能（フィルタ演算手段）を設けることで、変動を抑える必要がある。
In the fourth embodiment, due to this characteristic, the output pulse signal of one
As described above, when the
〔第５実施例〕
次に、第５実施例について説明する。なお、第４実施例と若干異なるだけなので、その異なる部分のみ説明する。
前述したように、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の位相差は、機械的な位置関係で決まるため、機械システムとして図２１の遅延回路７０５で必要な遅延量を決定することができ、更に遅延回路７０５で必要な遅延量が決まった状態であれば、遅延回路７０６で必要な遅延量も決定することができる。
[Fifth embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. Since only the fourth embodiment is slightly different, only the different parts will be described.
As described above, since the phase difference between the output pulse signals of the two
第５実施例では、この特徴に鑑み、機械に組み込む前にまず、部品単体で２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の発生タイミングを調べておく。それより、遅延回路７０５，７０６でそれぞれ必要な２つの遅延量を算出しておき、１部品対１特性値（遅延量）の関係を明らかにしておく。
その後、工場で機械本体にエンコーダ３１を組み付けた時、遅延回路７０５，７０６でそれぞれ必要な２つの遅延量をパーソナルコンピュータ等の外部装置又は操作部上の操作により入力させ、それを図８のＣＰＵ６０１内のメモリ（図示しない不揮発性メモリでもよい）に記憶させ、エンコーダ３１の動作時には必ずその２つの遅延量が掛かるようにしてやる。
In the fifth embodiment, in view of this feature, the generation timings of the output pulse signals of the two
Thereafter, when the
これにより、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号のいずれか一方が遅延回路７０５，７０６によって２つの必要な遅延量だけ遅延された後、合成回路７０２へ入力され、結果として誤差のない狙いの周波数信号が得られることになる。
なお、本方式は工場組み立て時だけでなく、外部装置又は操作部上の操作により、市場でのサービスマン対応も可能であるので、エンコーダ３１の部品が交換されても、遅延回路７０５，７０６でそれぞれ必要な２つの遅延量を入力し直すことで問題は発生しない。
As a result, one of the output pulse signals of the two
Since this method can be handled by a serviceman in the market not only at the time of factory assembly but also by operation on an external device or operation unit, even if the parts of the
〔第６実施例〕
次に、第６実施例について説明する。なお、第４実施例又は第５実施例と若干異なるだけなので、その異なる部分のみ説明する。
第６実施例であるが、出力合成回路７００として、図２１に示したものの代わりに図２３に示すものを用いる。
図２３は図１の出力合成回路７００の第４構成例を示すブロック図であり、図２１と対応する部分には同一符号を付している。
[Sixth embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described. Since only the fourth embodiment or the fifth embodiment is slightly different, only the different portions will be described.
In the sixth embodiment, the
FIG. 23 is a block diagram showing a fourth configuration example of the
第５実施例において、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の位相差は、機械的な位置関係で決まると述べたが、実際には、信号経路の違い、経時変化といったエンコーダ３１以外の要因も存在する。
そこで、第６実施例では、より正確な周波数が得られるよう、機械システムとしての必要な遅延量を算出する。
具体的には、図２３に示すように、機械システムとして組み込まれた状態で、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号を直接ＣＰＵ６０１が検出して、その発生タイミングを調べ、遅延回路７０５で必要な遅延量を算出する。
In the fifth embodiment, it has been described that the phase difference between the output pulse signals of the two
Therefore, in the sixth embodiment, a necessary delay amount as a mechanical system is calculated so that a more accurate frequency can be obtained.
Specifically, as shown in FIG. 23, the
また、遅延回路７０５で必要な遅延量が決まることで、遅延回路７０５の出力パルス信号を直接ＣＰＵ６０１が検出して、その発生タイミングを調べ、遅延回路７０６で必要な遅延量も算出する。
そして、２つのエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号のディスク３１１の偏心による角変位変動を打ち消すような位相関係になるように、またパルスの重なりによる合成回路７０２経由後の周波数不一致もなくなるように、一方のエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号のみを遅延回路７０５，７０６がそれぞれ必要な遅延量だけ遅延した上で、合成回路７０２へ入力する。
In addition, when the delay amount required by the
The output pulse signals of the two
それにより、機械システムとしての最適な遅延が掛かり、結果としてより誤差のない狙いの周波数信号が得られることになる。
さらに、第６実施例では、経時変化なども想定し、機械組み込み時だけでなく、ある一定時間ごとに再三遅延量を見直すということも行う。「ある一定時間」とは、組まれる機械システムにより、その値は変わってくる。
例えば、長周期でエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の発生タイミングが変化してくる特性のシステムでは、複写機やプリンタ等の使用具合であれば、一日に一回必ず行われる「電源ＯＮごと」に行えば問題とならない。
As a result, an optimum delay as a mechanical system is applied, and as a result, a target frequency signal with less error is obtained.
Furthermore, in the sixth embodiment, it is also assumed that the amount of delay is reconsidered not only at the time of incorporation in the machine but also at certain time intervals, assuming a change with time. The value of “certain fixed time” varies depending on the mechanical system to be assembled.
For example, in a system having a characteristic in which the generation timing of the output pulse signal of the
また、機内温度などにより変化するといった、一日の使用状況の中でも変化する、短周期でエンコーダセンサ３３１の出力パルス信号の発生タイミングが変化してくるのであれば、機内温度を検出して、その温度変化によりその出力パルス信号を検出してその発生タイミングを再度調べ直すのが最適と言える。
いずれにせよ、その組まれるシステムにより、「ある一定時間」というのは異なってくるが、この第６実施例により、機械システムでの対応が可能となる。
Also, if the generation timing of the output pulse signal of the
In any case, the “certain fixed time” varies depending on the system to be assembled, but this sixth embodiment makes it possible to cope with the mechanical system.
〔第７実施例〕
次に、第７実施例について説明する。なお、第１実施例〜第６実施例のいずれかと同様の制御に新たな制御を加えただけなので、その新たな制御についてのみ説明する。
上述の第１実施例〜第６実施例において、エンコーダセンサ３３１の出力に異常があった場合、上記フィードバック制御を行うために駆動系を壊す要因になりかねないため、商品においてエラー処置は必須事項である。
[Seventh embodiment]
Next, a seventh embodiment will be described. Note that only new control is added to the same control as in any of the first to sixth embodiments, and only the new control will be described.
In the first to sixth embodiments described above, if there is an abnormality in the output of the
そこで、第７実施例では、２つのエンコーダセンサ３３１の受光素子３１３，３１７のうち、いずれか一方の受光素子が使用不能になった場合には、もう一方の受光素子の出力パルス信号が合成信号として出力合成回路７００から出力されるため、その合成信号を用いて上記フィードバック制御を行う。このとき、逓倍回路７０３による合成信号の１／２逓倍は行わない。また、受光素子３１３，３１７の両方が使用不能になった場合には、上記フィードバック制御を中止する。具体的には、目標角変位Ｒｅｆ（ｎ）とエンコーダ３１の検出角変位Ｐ（ｎ−１）との差ｅ（ｎ）の値を常に「０」に設定する。なお、実際には、図１８のステップＳ１で正常なパルスが来ているかの監視を行うことで実現可能である。
Therefore, in the seventh embodiment, when one of the
なお、上述の第１〜第７実施例では、転写搬送ベルトの回動により従動回転する従動ローラのうちの右下ローラ６６をエンコーダを取り付けた対象ローラとしたが、他の従動ローラ又は転写搬送ベルトを回動させる駆動ローラを対象ローラとしてもよい。また、エンコーダとして、円周方向に数百単位の分解能で光を反射する放射状のマークが形成されたディスクと、１８０度ずれた位置にマークの部位と対向するように配置した一対のセンサである２つのセンサ（それぞれ発光素子と受光素子とからなる）とを備えたものを使用することもできる。
In the first to seventh embodiments described above, the lower
以上、この発明を、転写搬送ベルトを駆動制御する駆動制御装置（ベルト駆動装置）に適用した実施例について説明したが、この発明はこれに限らず、画像形成用の他の無端移動部材（感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，又は画像記録媒体搬送用ベルト）を駆動制御する駆動制御装置にも適用可能である。 As described above, the embodiment in which the present invention is applied to the drive control device (belt drive device) for driving and controlling the transfer conveyance belt has been described. However, the present invention is not limited to this, and other endless moving members (photosensitive members) for image formation. The present invention can also be applied to a drive control device that drives and controls a body belt, a transfer belt, an intermediate transfer belt, or an image recording medium conveyance belt.
すなわち、転写搬送ベルト６０上に感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが複数並べて配設されるタンデム式のレーザプリンタにおけるベルト駆動装置にこの発明を適用した例について説明したが、この発明が適用可能な画像形成装置およびベルト駆動装置はこの構成に限るものではない。
複数のローラに張架された無端状ベルトをそのローラのうちの少なくとも１つ以上のローラ（対象ローラ）によって回転駆動するベルト駆動装置を有する画像形成装置であれば、そのいずれのベルト駆動装置にも適用可能である。
That is, an example in which the present invention is applied to a belt driving device in a tandem type laser printer in which a plurality of
As long as the image forming apparatus has a belt driving device that rotationally drives an endless belt stretched around a plurality of rollers by at least one of the rollers (target roller), any of the belt driving devices Is also applicable.
また、前述の各実施例では、転写搬送ベルト６０によって転写紙を搬送し、その転写紙上で感光体ドラムからの４色のトナー像を順次転写する直接転写方式のカラープリンタにこの発明を適用したが、中間転写ベルト上に４色のトナー像を転写して、４色重ね合わせた後に転写紙に一括して転写する間接転写方式のカラープリンタ等における中間転写ベルト駆動装置にも、この発明を適用可能である。
さらに、前述の各実施例では露光光源としてはレーザ光を使用しているが、これに限ったものではなく、例えばＬＥＤアレイ等を光源として使用するものでもよい。
In each of the above-described embodiments, the present invention is applied to a direct transfer type color printer in which transfer paper is transported by the
Further, in each of the embodiments described above, laser light is used as the exposure light source. However, the present invention is not limited to this. For example, an LED array or the like may be used as the light source.
以上の説明から明らかなように、この発明の駆動制御装置によれば、エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材の回動速度変動を安定化する制御を低コストで行うことが可能になり、良好なフィードバック制御を行うことができる。したがって、この発明を利用すれば、無端移動部材の回動速度の安定化を低コストで実現可能な駆動制御装置を提供することができる。
この発明の画像形成装置によれば、上記駆動制御装置を用いることにより、エンコーダのディスク偏心によって発生する無端移動部材（感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，又は画像記録媒体搬送用ベルト）の回動速度の変動を安定化する制御を低コストで且つ画像品位に応じて適切に行うことが可能になる。したがって、この発明を利用すれば、高品位の画像を低コストで取得可能な画像形成装置を提供することができる。
As is apparent from the above description, according to the drive control device of the present invention, it is possible to perform control that stabilizes the rotational speed fluctuation of the endless moving member caused by the disk eccentricity of the encoder at a low cost, Good feedback control can be performed. Therefore, if this invention is utilized, the drive control apparatus which can implement | achieve stabilization of the rotational speed of an endless moving member at low cost can be provided.
According to the image forming apparatus of the present invention, an endless moving member (photosensitive belt, transfer belt, intermediate transfer belt, or image recording medium conveying belt) generated by the disk eccentricity of the encoder is obtained by using the drive control device. Control for stabilizing the fluctuation of the rotation speed can be appropriately performed at low cost according to the image quality. Therefore, if this invention is used, an image forming apparatus capable of acquiring a high-quality image at a low cost can be provided.
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ：トナー像形成部 ６：ベルト駆動装置
３０:目標角変位生成部 ３１：エンコーダ ３２：駆動モータ
３７:パルス出力器 ４０：制御コントローラ部 ６０：転写搬送ベルト
６３:駆動ローラ ６６:右下ローラ(従動ローラ) ３１１：ディスク
３３１：エンコーダセンサ ６００：制御部 ６０１：ＣＰＵ ６０２：ＲＡＭ
６０３：ＲＯＭ ６０４：ＩＯ制御部 ６０６：駆動モータＩＦ
６０７：ドライバ ６０８：検出ＩＯ部 ６０９：バス ７００：出力合成回路
７０１，７０５，７０６：遅延回路 ７０２：合成回路 ７０３：逓倍回路
1Y, 1M, 1C, 1K: toner image forming unit 6: belt driving device 30: target angular displacement generating unit 31: encoder 32: driving motor 37: pulse output device 40: control controller unit 60: transfer conveyance belt 63: driving roller 66: Lower right roller (driven roller) 311: Disk 331: Encoder sensor 600: Control unit 601: CPU 602: RAM
603: ROM 604: IO control unit 606: Drive motor IF
607: Driver 608: Detection IO unit 609: Bus 700:
Claims (8)
前記エンコーダは、複数のマーク又はスリットが円周方向に所定間隔で配置されたディスクと、その各マーク又はスリットを検出するための一対のセンサとを有し、その各センサが１８０度ずれた位置に取り付けられた構成となっており、
前記一対のセンサの出力信号を合成する合成手段と、
該合成手段からの合成信号を１／２逓倍する逓倍手段と、
該逓倍手段からの１／２逓倍された合成信号をカウントするカウント手段と、
該手段によるカウント値を所定タイミングでサンプリングするサンプリング手段と、
該サンプリング手段によってサンプリングされたカウント値に基づいて制御目標値に対するフィードバック制御を行うことにより、前記駆動ローラを駆動制御するフィードバック制御手段と、
前記一対のセンサの出力信号のうち、一方の出力信号の前記合成手段への入力タイミングを遅延させる遅延手段と
を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 Drive control for driving and controlling the drive roller based on an output signal of the encoder, the drive roller for rotating the endless moving member or the encoder for detecting the peripheral movement of the driven roller rotated by the rotation of the endless moving member A device,
The encoder has a disk in which a plurality of marks or slits are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and a pair of sensors for detecting the marks or slits, and the sensors are shifted by 180 degrees. It has a configuration attached to
Combining means for combining the output signals of the pair of sensors;
A multiplying means for multiplying the combined signal from the combining means by 1/2;
Counting means for counting the half multiplied composite signal from the multiplication means;
Sampling means for sampling the count value by the means at a predetermined timing;
Feedback control means for driving and controlling the drive roller by performing feedback control on the control target value based on the count value sampled by the sampling means;
A drive control device comprising: delay means for delaying input timing of one output signal to the combining means among the output signals of the pair of sensors.
前記入力タイミングの遅延量として、任意の遅延量を入力する遅延量入力手段を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to claim 1,
A drive control device comprising delay amount input means for inputting an arbitrary delay amount as the delay amount of the input timing.
前記一対のセンサの出力タイミングを検出する出力タイミング検出手段と、
該出力タイミング検出手段による前記出力タイミングの検出結果に応じて前記入力タイミングの遅延量を算出する遅延量算出手段を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to claim 1,
Output timing detecting means for detecting the output timing of the pair of sensors;
A drive control apparatus comprising delay amount calculating means for calculating a delay amount of the input timing in accordance with a detection result of the output timing by the output timing detecting means.
所定時間毎に前記出力タイミング検出手段を動作させる動作指示手段を設けたことを特徴とする駆動制御装置。 The drive control device according to claim 3, wherein
A drive control device comprising operation instruction means for operating the output timing detection means at predetermined time intervals.
前記フィードバック制御手段は、前記一対のセンサのうち、一方のセンサが使用不能になった場合に、他方のセンサの出力信号だけを用いて前記フィードバック制御を行うことを特徴とする駆動制御装置。 In the drive control device according to any one of claims 1 to 4 ,
The drive control device, wherein the feedback control means performs the feedback control using only the output signal of the other sensor when one of the pair of sensors becomes unusable.
前記フィードバック制御手段は、前記一対のセンサがいずれも使用不能になった場合に、前記フィードバック制御を中止することを特徴とする駆動制御装置。 In the drive control device according to any one of claims 1 to 5 ,
The drive control device, wherein the feedback control unit stops the feedback control when both of the pair of sensors become unusable.
前記無端移動部材が、感光体ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，画像記録媒体搬送用ベルトのうちのいずれか一つ以上であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 7 .
The image forming apparatus, wherein the endless moving member is at least one of a photosensitive belt, a transfer belt, an intermediate transfer belt, and an image recording medium conveyance belt.
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