JPH08110347A - 感光体の回転情報検出器を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像形成装置において、良好な画像を得るた
めの安定した感光体の回転を実現する。 【構成】 感光体の円周面上にほぼ一定間隔でマーキン
グを施し、そのマーキングに向かって光線照射し、得ら
れるマーキングの投影像をラインセンサ上に結像レンズ
を通して結像させる。結像されたマーキングの投影像の
２つの異なった時間における状態を比較することによ
り、感光体の回転速度を検出し、さらに感光体の回転を
制御する。 【効果】 マーキングのピッチを精密に均一化しなくて
も、充分な精度の回転情報が得られ、さらにマーキング
の大きさも結像レンズの倍率によって微細にする必要が
なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報から転写紙上
に画像を再生する電子写真装置や印刷装置などの画像形
成装置に係わり、特に画像形成する感光体の回転情報を
検出する検出器を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真装置や印刷装置など
の画像形成装置の分野では、感光体上に電位差による静
電潜像を形成し、さらにその静電潜像を現像剤によって
現像することで現像剤像を形成する方法が実施されてい
る。一例として、図を用いて電子写真装置の具体例を説
明する。

【０００３】図４において、画像記録装置本体10の上面
には自動原稿給送部11が位置している。自動原稿給送部
11は原稿を読み取り位置まで自動給送する。12は読み取
り部で、ＣＣＤ等の受光素子によって読み取り位置に搬
送された原稿の画像情報を読み取り、画像信号をアナロ
グ信号として出力する。13は処理回路部で、アナログ／
デジタル変換部、画像処理部、ビデオインターフェース
部などを含んでおり、読み取り部12より出力される画像
信号をアナログ／デジタル変換して、アナログ信号から
デジタル信号にし、さらに画像処理部、ビデオインター
フェース部によってデジタル信号化された画像信号を画
像記録に適した記録信号に変換・処理する。14は記録信
号によって発光するレーザー光学系を含むレーザー書込
部で、回転する感光体ドラム15a上に光走査を行い、潜
像を形成する。感光体ドラム15aとその周縁部に設けら
れた帯電器、現像器等からなる画像形成部15は、前記潜
像を現像材であるトナーにより現像してトナー像とし、
給紙部16a、16bから給紙される転写紙上に転写される。
この転写紙は、転写されたトナー像を保持しながら定着
器17まで搬送され定着される。トナー像の定着記録され
た転写紙は排紙部18より排出される。

【０００４】上記のような構成をもつ画像形成装置にお
いては、感光体ドラムの回転とレーザー書込部による光
走査との同期、あるいは、感光体ドラムの回転と現像器
による現像との同期などが、最終的に転写紙上に形成さ
れる画像の画質に大きく影響する。すなわち、感光体ド
ラムの回転精度が画像の画質に直接影響する。このこと
は、ベルト状の感光体を用いる場合も、そのベルトを駆
動する回転体の回転精度が画像の画質に影響するという
点において同様である。そこで、感光体ドラムあるいは
ベルト状感光体を駆動する回転体の回転を一定に保つた
めの方法を講ずることが望ましい。

【０００５】従来この分野において実施されているもの
で、感光体の回転精度を上げるものは大別すると２つの
手段がある。第１の手段は、感光体が物理的に安定した
回転をするように何らかの構成を加えるものである。フ
ライホイール等を感光体に取り付け、感光体の慣性力を
大きくすることで回転ムラを少なくするものはこの第１
の手段に属する。第２の手段は、感光体の回転情報を検
出器によって検知し、検知された情報に基づき感光体を
駆動する駆動源を制御することで、感光体の回転を能動
的に制御しようとするもので、アクティブ制御と呼ばれ
ている。第１の手段は比較的安価に実施できるが、第２
の手段によるもののようなきめ細かい感光体の回転制御
は不可能である。また、フライホイール等を取り付ける
ことで駆動系に負荷がかかる為、大出力の駆動系が必要
となり、画像形成装置全体が肥大化する。したがって、
よりコンパクトで良好な画質を形成することのできる画
像形成装置を実現するためには、第２の手段であるアク
ティブ制御による感光体の回転制御が必須となる。

【０００６】アクティブ制御によって感光体の回転を制
御するには、ポイントセンサを使った従来のエンコーダ
によって感光体の回転情報を検知することが考えられ
る。このエンコーダの仕組みを図を用いて説明する。

【０００７】図５において、回転体Ｒの表面には一定の
ピッチでマーキングＭが施してある。回転する回転体Ｒ
の表面に向かって一定の角度で光源Ｓから光線が照射さ
れる。照射された光線は回転体Ｒの表面で反射し固定さ
れた光センサＤによって受光される。光センサＤは受光
した反射光の光強度に応じた電気信号を発生する。この
とき、回転体Ｒの表面上に施されたマーキングＭの部分
では、光源Ｓからの光線は吸収されがちとなるので、光
センサＤからの電気信号は図６のｔ２のように電圧の低
い状態となり、回転体Ｒの表面のマーキングＭのない部
分では、電気信号は図６のｔ１のような電圧の高い状態
となる。したがって結果的に、光センサＤからの電気信
号は図６のような波形を形成することとなる。

【０００８】このような構造を持つエンコーダにおいて
は、エンコーダからの出力信号の精度はエンコーダ内の
回転体の周長と回転体に施されたマーキングのピッチと
の関係で決まることになる。即ち、回転体を大きくする
か、マーキングのピッチを微細かつ高精度にすることで
エンコーダの出力信号の精度は向上する。しかし、エン
コーダを画像形成装置に利用する場合、装置本体の大き
さから自ずと回転体の大きさは制限されてしまうので、
マーキングのピッチを微細化する必要がある。本願発明
者が画像形成装置における良好な画像としている画質
は、カラー画像の解像度における画素数でおよそ300Ｄ
ＰＩ〜400ＤＰＩの画像が良好に再現されることであ
る。この解像度は１画素あたり84.7μm〜63.5μmの長さ
となり、仮に再現する画像にこの１画素の長さの５％以
上ずれが起こると、予定した良好な画質を達成できな
い。すなわち、良好な画質を達成するためには、エンコ
ーダの精度は、最低３μm程度の感光体のずれを検知す
るものが必要であり、エンコーダの回転体上のマーキン
グにおいて10μm〜50μm程度の印刷間隔およびマーキン
グ幅の誤差１％未満を得なければならない。このような
エンコーダは大変高価であり、画像形成装置に搭載する
ことは事実上不可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、感光体の安
定した回転を得る為に応用できる精度で、かつ安価な方
法で実現できる回転情報検出器を搭載し、その為良好な
画像を形成できる画像形成装置を得ることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明による画像形成装置は、先ず回転させる感光体の円
周面上に一定間隔でマーキングを施し、そのマーキング
に対して光線を照射する光源を備える。そして、これに
よって得られるマーキングからの反射光を結像レンズに
よりラインセンサ上に結像することで、ラインセンサは
マーキングの投影像を受光する。このとき、ラインセン
サは複数連なった画素をもっており、おのおのの画素は
受けるマーキングの投影像に対応した電気信号を出力す
る。さらに、ラインセンサから得られた電気信号を処理
ユニットによって処理し感光体の回転情報を得、さら
に、制御回路が得られた回転情報によって感光体の回転
を制御する。

【００１１】

【作用】上記の本発明による画像形成装置によれば、感
光体の回転はラインセンサ上に投影されたマーキングの
投影像の移動により検知されるので、マーキングの一周
期分を全体的に捕らえて投影像の移動量を演算すること
ができる。すなわち、感光体上に施されたマーキングの
ピッチが均一でなくても、感光体の回転を正確に検知す
ることができる。さらに、ラインセンサにマーキングの
投影像を結像する際には結像レンズを用いるので、その
倍率により感光体上に施すマーキングの大きさを決める
ことができる。その為、マーキングは特に微細な加工を
強いられることがない。

【００１２】

【実施例】本発明による回転情報検出器を搭載する画像
形成装置の一般的動作や仕様は、前記図４とその説明に
よるものと同様であり、以下に説明する感光体の回転制
御手段を除いては本発明と特に関係がないので、それら
の一般的動作や仕様についての説明は省略する。

【００１３】本発明による画像形成装置では、図１に示
されるように感光体ドラム１の回転をアクティブに制御
する回転制御手段を備えている。感光体ドラム１の円周
面上には、一定間隔のマーキング６が施されている。こ
の時、マーキング６が施される位置は、感光体ドラム１
の円周面上については、感光体ドラム１の外側、内側、
側面のいずれでもよいし、感光体ドラム１の回転軸と同
軸上に回転体を取り付けマーキング６を施すこともでき
る。このマーキング６には、図示しない光源からの光線
が照射され、その反射光を結像レンズ７によってライン
センサ８上に結像する。マーキング６の投影像を含む反
射光を受けたラインセンサ８は、その投影像を電気信号
に変換して処理ユニット３に送信する。処理ユニット３
では、ラインセンサ８から送られる電気信号に基づき後
述する処理により、感光体ドラム１の回転情報を得る。
さらに、処理ユニット３は獲得した感光体ドラム１の回
転情報を制御回路５に送信する。制御回路５では、処理
ユニット３より送られる回転情報に基づき、駆動系の回
転を制御し感光体ドラム１の回転が画像形成に最適とな
るようにする。この際、感光体ドラム１の駆動系として
はモータ４と減速機２があり、モータ４の駆動は減速機
２を介して感光体ドラム１を回転させる。また、本実施
例において感光体ドラム１の回転制御はアクティブ制御
と呼ばれる制御回路を用いている。これは、処理ユニッ
ト３から得た回転情報に対して、あらかじめ登録されて
いる経験値によるデータを参照したり、様々な環境変化
に対する補正を加えながらデータの予測などを行う制御
であり、比較的複雑で高精度な回転制御である。しか
し、本実施例の特徴としているラインセンサを用いた回
転情報の検知そのものは、もっと簡単な回転制御に対し
ても応用可能であり、例えば、フィードバック制御と呼
ばれる従来の制御にも用いることができる。このフィー
ドバック制御では、得られる感光体ドラム１の回転情報
は、駆動系の制御量として直接駆動系に送られ駆動系を
制御することになる。

【００１４】本実施例に用いられるラインセンサ８は、
最大画素数5000画素のＣＣＤ素子で、一般に安価に入手
できるものである。使用した5000画素のＣＣＤ素子は、
素子長が35mmで１画素の長さは７μm程度の仕様を持
つ。図２にあるように、感光体ドラム１は矢印で示され
る方向に15rpmの速度で回転しており、直径180mmの感光
体ドラム１は周速度約141.3mm／秒で移動する。感光体
ドラム１の円周面上にマーキング周期Ｔで施されたマー
キング６の投影像を倍率１／Ｍの結像レンズ７によって
ラインセンサ８上に結像する。ラインセンサ８では、図
２の様に、マーキング６の投影像を受光する部分と、マ
ーキング６が施されていない余白部分からの反射光を受
光する部分とによって、斜線とブランクで表されるよう
な異なった光強度の反射光を受光する画素が生まれる。
そのため、ラインセンサ８はそれぞれの画素が受ける光
強度に対応した電圧（あるいは電流）の電気信号を発生
させることになる。

【００１５】本発明では、こうしてラインセンサ８によ
って得られる電気信号が、一時点においてマーキング６
の１周期分以上に対応した情報を持つように構成されて
いる。マーキング６のマーキング周期Ｔは、ラインセン
サ８の素子長Ｌと画素数Ｎ、そして結像レンズ７の倍率
１／Ｍの関係によって決められる。ラインセンサ８は上
記のように素子長Ｌ＝35mmで、画素数Ｎ＝5000であり、
結像レンズ７は倍率が１／10（Ｍ＝10）のものを使用す
るので、マーキング周期Ｔは、Ｔ＝Ｌ×１／Ｍの関係式
より、3.5mmとなる。処理ユニット３はラインセンサ８
から送られる電気信号の情報を一旦記憶手段に記憶さ
せ、異なった２つの時間で得られた情報を比較すること
で、感光体ドラム１の回転情報を検出する。これを図３
（ａ）及び３（ｂ）を例にとって説明すると、先ず、時
刻ｔの時点でラインセンサ８から送られる電気信号によ
る情報を記憶手段に記憶させる。この記憶された情報
は、前記の構成によりマーキング６の１周期分以上あ
り、図３（ａ）のようになる。実際には5000画素の情報
が記憶されるが、図３（ａ）では、簡略化して図示して
いる。ここで、斜線部分が、マーキング６からの投影像
を捕らえた部分である。さらに、時刻ｔよりαだけ遅れ
た時刻ｔ＋αの時点で再びラインセンサ８からの電気信
号による情報を記憶手段に記憶させる。この記憶された
情報もやはり、マーキング６の１周期分以上あり、図３
（ｂ）のようになる。

【００１６】処理ユニット３はこのようにして得られ
た、時刻ｔの時点の情報と時刻ｔ＋αの時点での情報と
を比較し斜線で描かれたマーキング６の投影像のα時間
における移動量を検出する。すなわちこの移動量が感光
体ドラム１の周速度であり、さらにこの周速度を単位時
間ごとに比較すれば、感光体ドラム１が一定速度で回転
しているかどうかを知ることができる。処理ユニット３
において、２つの時点の情報を比較演算する時間は、感
光体ドラム１の周速度が約141.3mm／秒であり、マーキ
ング周期Ｔは3.5mmであるので、精度１％で演算すると
しても、247μ秒内であればよい。この時間は安価なＣ
ＰＵなどを用いて演算するのに充分な時間である。ま
た、演算に専用の回路を用意して高速に処理することも
当然可能である。さらに、5000画素の情報を１つずつ比
較していてはこの時間内に演算できないような演算速度
の遅い構成であっても、時刻ｔの情報からα時間後に予
想される幾つかの状態を予め記憶手段に用意しておき、
時刻ｔ＋αの情報と用意した状態とを比較し、絞り込む
演算を繰り返せばさらに短時間で感光体ドラム１の周速
度を検知することができる。また、ラインセンサ８から
得られる電気信号はアナログ信号で出力されるが、処理
ユニット３がデジタル回路を用いてこの電気信号を比較
演算する場合には、このアナログ信号からデジタル信号
へと多値化しなければならない。このとき、２値化する
ことでも本発明は実施できるが、２値を越える多値へと
Ａ／Ｄ変換することで、さらに比較演算の精度を上げる
ことができる。例えば、マーキング６からの反射光がラ
インセンサ８上に結像されて、一周期分の投影像の一端
がラインセンサ８のある画素の中間位置に位置した場
合、その投影像の一端を受けた画素から出力される電気
信号は、マーキング６の投影像を全体に受けている画素
の出力と異なってくる。ラインセンサ８からの電気信号
を２値化している場合は、この投影像の一端は判断する
閾値により、０か１（像の存在の有無）として認識さ
れ、いずれにしても投影像の長さには１画素分の誤差が
生じることになる。しかし、ラインセンサ８からの電気
信号を２値を越えて多値化している場合には、この投影
像の一端を受けた画素からの出力と、投影像を全体に受
けている画素の出力とを見分け、マーキング６の投影像
の一端を正確に認識できる。このことにより、前記の比
較演算をする際、マーキング６の投影像の長さを正確に
捕らえながらマーキングの移動を判断することが可能と
なる。

【００１７】

【発明の効果】従来のポイントセンサを使ったエンコー
ダでは、一時点に回転体の一点におけるマーキングの情
報しか得ることができなかったため、マーキングと光セ
ンサから得られる信号とは１対１の関係を持ち、光セン
サが検出する回転体の回転速度の精度は、マーキングの
精度に依存していた。しかし、本発明は、ラインセンサ
を光センサとして用いることによって、マーキングの１
周期分以上の情報を一時点に同時に取り込むことがで
き、マーキングの１周期分を１つのまとまりとしてその
移動をとらえることができるようになった。すなわち、
本発明によれば、マーキングのピッチに多少の誤差が存
在しても、マーキング１周期分をまとまった情報として
捕らえているため、回転体の回転速度の検出精度には関
係しない。

【００１８】さらに、本発明では、回転体である感光体
ドラム１の周面上に施されたマーキングからの反射光を
ラインセンサ８に結像する際、結像レンズを使用するた
め、マーキング周期Ｔは、結像レンズの倍率によって決
定することができ、従来10μm〜50μmを要求されていた
ものが、3.5mmですむようになった。

【００１９】このように本発明によれば、安価な構成に
より高精度に感光体ドラムの回転を制御でき、画像形成
装置において、良好な画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による感光体の回転制御手段の構成図。

【図２】本発明により、ラインセンサを使って感光体ド
ラムの周面上に施されたマーキングを検知する手段を示
した概念図。

【図３】本発明により、異なった２つの時間においてラ
インセンサ上に結像されるマーキングの投影像によって
マーキングの移動を検知する手段を示した概念図。

【図４】一般的な画像形成装置の構成を示した構成図。

【図５】従来のポイントセンサによるエンコーダの構成
を示した構成図。

【図６】従来のエンコーダより得られる信号の波形を示
した図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 減速機 ３ 処理ユニット ４ モータ ５ 制御回路 ６ マーキング ７ 結像レンズ ８ ラインセンサ Ｌ 素子長 Ｎ 画素数 Ｔ マーキング周期

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周面上に一定の間隔でマーキングの施
   された回転体と、前記回転体と回転軸を同一として回転
   する感光体と、前記感光体を回転させる駆動系と、前記
   マーキングに光線を照射する光源と、照射される光線の
   光強度により異なった電気信号を発生する画素が複数連
   なったラインセンサと、前記光線が前記マーキング上で
   反射して得られる反射光を前記ラインセンサの複数連な
   った画素に結像する結像レンズと、前記ラインセンサか
   ら得られる前記電気信号から前記感光体の回転情報を検
   出する処理ユニットと、前記処理ユニットによって得ら
   れた前記回転情報に基づき前記駆動系を制御すること
   で、前記感光体の回転を制御する制御回路とを有する画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 前記ラインセンサから得られる前記電気
   信号が２値を越える多値化されたデジタル信号となるよ
   う変換して前記処理ユニットにより処理する、請求項１
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記ラインセンサ上に結像される前記マ
   ーキングの投影像が前記マーキングの一周期以上あるよ
   うに、前記マーキング、前記結像レンズ、前記ラインセ
   ンサを構成した、請求項１の画像形成装置。