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JP5127290B2 - Speed control device and image forming apparatus - Google Patents

Speed control device and image forming apparatus Download PDF

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JP5127290B2 JP2007118590A JP2007118590A JP5127290B2 JP 5127290 B2 JP5127290 B2 JP 5127290B2 JP 2007118590 A JP2007118590 A JP 2007118590A JP 2007118590 A JP2007118590 A JP 2007118590A JP 5127290 B2 JP5127290 B2 JP 5127290B2
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

本発明は、速度制御装置及び画像形成装置に関し、特に感光ドラム等の回転体の速度変動を補正する制御技術に関する。   The present invention relates to a speed control device and an image forming apparatus, and more particularly to a control technique for correcting a speed variation of a rotating body such as a photosensitive drum.

電子写真プロセスを用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光ドラム等の回転体の速度変動が画像を劣化させる要因となることが知られている。   In an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic process, it is known that speed fluctuations of a rotating body such as a photosensitive drum cause deterioration of an image.

ここで、本発明の前提となる電子写真プロセスを用いた画像形成装置について概説する。   Here, an image forming apparatus using an electrophotographic process which is a premise of the present invention will be outlined.

図17は画像形成装置の概略構成断面図である。   FIG. 17 is a schematic sectional view of the image forming apparatus.

図17において、画像形成装置は、Y(黄)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)の各色の画像を形成する4組の画像形成部1200Y,1200M,1200C,1200Kが設けられている(以降、色を表わすY,M,C,Kは省略することもある)。各画像形成部1200は、感光ドラム1201、現像器1206、ドラムクリーナ1207、帯電器1208、一次転写ローラ1209、レーザ光学系1210を有し、それぞれ異なる色の画像を中間転写ベルト1202上に形成する。   In FIG. 17, the image forming apparatus includes four sets of image forming units 1200Y, 1200M, 1200C, and 1200K that form images of each color of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black). (Hereafter, Y, M, C, and K representing colors may be omitted). Each image forming unit 1200 includes a photosensitive drum 1201, a developing device 1206, a drum cleaner 1207, a charger 1208, a primary transfer roller 1209, and a laser optical system 1210, and forms images of different colors on the intermediate transfer belt 1202. .

画像形成動作はシステムコントローラ1220によって制御され、画像読取装置1221や画像処理装置1222から供給されるカラー画像データが各画像形成部1200に供給される。各画像形成部1200の感光ドラム1201には、光の照射によって電気的特性が変化する光半導体層が形成されており、画像形成動作中は定速で回転しながら、下記(1)〜(7)のステップに従って動作する。
(1)帯電:帯電器1208により感光ドラム1201の光半導体層を均一に帯電させる。
(2)レーザ露光:感光ドラム1201に向けて(感光体上に)、レーザ光学系1210により画像パターン(静電潜像)を照射する(破線部B)。
(3)現像:現像器1206により静電潜像にトナーを付着させる。
(4)一次転写:一次転写ローラ1209により中間転写ベルト1202上に転写させる。
上記(1)〜(4)の動作を各画像形成部1200において行う。
(5)二次転写:二次転写器1211により、中間転写ローラ1204により駆動される中間転写ベルト1202上のトナー像を記録紙Pに転写させる。
(6)定着:定着器1212により記録紙Pの加熱及び加圧を行い、トナーを記録紙P上に定着させた後、外部に排出する。
(7)クリーニング:中間転写ベルト1202上に転写しきれずに、感光ドラム1201上に残ったトナーをドラムクリーナ1207により除去する。また、記録紙Pに対して転写しきれずに、中間転写ベルト1202上に残ったトナーをベルトクリーナ1213により除去する。
The image forming operation is controlled by the system controller 1220, and color image data supplied from the image reading device 1221 and the image processing device 1222 is supplied to each image forming unit 1200. On the photosensitive drum 1201 of each image forming unit 1200, an optical semiconductor layer whose electrical characteristics are changed by light irradiation is formed, and while rotating at a constant speed during the image forming operation, the following (1) to (7) ).
(1) Charging: The photo semiconductor layer of the photosensitive drum 1201 is uniformly charged by the charger 1208.
(2) Laser exposure: An image pattern (electrostatic latent image) is irradiated by the laser optical system 1210 toward the photosensitive drum 1201 (on the photosensitive member) (broken line portion B).
(3) Development: A toner is attached to the electrostatic latent image by the developing device 1206.
(4) Primary transfer: The image is transferred onto the intermediate transfer belt 1202 by the primary transfer roller 1209.
The operations (1) to (4) are performed in each image forming unit 1200.
(5) Secondary transfer: The toner image on the intermediate transfer belt 1202 driven by the intermediate transfer roller 1204 is transferred to the recording paper P by the secondary transfer device 1211.
(6) Fixing: The recording paper P is heated and pressurized by the fixing device 1212 to fix the toner on the recording paper P and then discharged to the outside.
(7) Cleaning: The toner remaining on the photosensitive drum 1201 without being completely transferred onto the intermediate transfer belt 1202 is removed by the drum cleaner 1207. Further, the toner remaining on the intermediate transfer belt 1202 without being completely transferred onto the recording paper P is removed by the belt cleaner 1213.

上述した二次転写器1211とベルトクリーナ1213は、画像形成装置が停止状態にあるときは、中間転写ベルト1202から離間した状態にある。   The secondary transfer device 1211 and the belt cleaner 1213 described above are separated from the intermediate transfer belt 1202 when the image forming apparatus is in a stopped state.

二次転写器1211の離間は、画像形成装置において「紙詰まり」等が発生したときに、二次転写部において、ユーザがこの記録紙を除去するための空間を確保する必要があるためである。また、ベルトクリーナ1213の離間は、次のような理由による。すなわち、ベルトクリーナ1213が、例えばウェブのようにクリーニング紙を押し当てることによってクリーニングを行う機構の場合、停止時に長期間中間転写ベルト1202と接することによる中間転写ベルト1202の劣化を防止するためである。   The separation of the secondary transfer device 1211 is because when the “paper jam” or the like occurs in the image forming apparatus, it is necessary for the user to secure a space for removing the recording paper in the secondary transfer unit. . The belt cleaner 1213 is separated for the following reason. That is, in the case where the belt cleaner 1213 is a mechanism that performs cleaning by pressing a cleaning paper such as a web, for example, the intermediate transfer belt 1202 is prevented from being deteriorated due to contact with the intermediate transfer belt 1202 for a long time when stopped. .

そして、画像形成動作開始の準備回転(前回転)駆動開始時に中間転写ベルト1202に対して、二次転写器1211とベルトクリーナ1213の着動作が行われる。   Then, the secondary transfer device 1211 and the belt cleaner 1213 are attached to the intermediate transfer belt 1202 at the start of the preparatory rotation (pre-rotation) drive for starting the image forming operation.

上記一連の動作によって中間転写ベルト1202上には各画像形成部1200Y,1200M,1200C,1200Kのトナー像が重なり合って形成される。   Through the above series of operations, the toner images of the image forming units 1200Y, 1200M, 1200C, and 1200K are formed on the intermediate transfer belt 1202 so as to overlap each other.

このとき、感光ドラム1201及び中間転写ベルト1202の回転速度変動は、形成されるトナー像の画像サイズが変化するといった、いわゆる「倍率変動」を発生させる。なおかつ、ある色のトナー像を形成したときの中間転写ベルト1202の移動速度と、次のトナー像を形成したときの中間転写ベルト1202の移動速度とが一致していなければ、それぞれのトナー像がずれてしまうといった、所謂「色ずれ」が発生する。   At this time, fluctuations in the rotational speed of the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer belt 1202 cause so-called “magnification fluctuation” in which the image size of the formed toner image changes. If the moving speed of the intermediate transfer belt 1202 when a toner image of a certain color is formed does not match the moving speed of the intermediate transfer belt 1202 when the next toner image is formed, the respective toner images A so-called “color shift” such as a shift occurs.

このような「倍率変動」、「色ずれ」を発生させる感光ドラム1201や中間転写ベルト1202のような回転体の主な速度変動成分は、定常的に存在し且つ比較的周波数の低い成分である。つまり、「色ずれ」は、速度変動における時間積分値(変位)が大きくなる回転体の回転ムラ、又は回転体を駆動ギアを介して駆動する場合には、そのギア比倍の回転ムラに起因している。   The main speed fluctuation components of the rotating body such as the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer belt 1202 that generate such “magnification fluctuation” and “color shift” are components that exist constantly and have a relatively low frequency. . That is, “color misregistration” is caused by uneven rotation of the rotating body where the time integral value (displacement) in the speed fluctuation becomes large, or when the rotating body is driven via the driving gear, the uneven rotation of the gear ratio. doing.

また、回転体の回転時には、上述した低周波数成分の回転ムラと共に、ギアピッチや回転体の固有振動、回転体にかかる負荷変動等による比較的周波数の高い成分の速度変動も同時に発生している。これらの速度変動成分は、主に「ピッチムラ」と呼ばれる画像の劣化要因となる。   In addition, when the rotating body rotates, speed fluctuations of a relatively high frequency component due to gear pitch, natural vibration of the rotating body, load fluctuation applied to the rotating body, and the like occur simultaneously with the rotation unevenness of the low-frequency component described above. These speed fluctuation components mainly cause deterioration of the image called “pitch unevenness”.

上記回転ムラを補正する技術が特許文献1に記載されている。これは駆動ギアの歯数からエンコーダのパルス数を決定して単純移動平均処理により低周波成分を抽出し、低周波成分をフィードフォワード制御(駆動パターンを固定する)により補正すると同時に、高周波成分をフィードバック制御により補正するものである。
特開平10−066373号公報
Patent Document 1 discloses a technique for correcting the rotation unevenness. This is because the number of pulses of the encoder is determined from the number of teeth of the drive gear, the low frequency component is extracted by simple moving average processing, the low frequency component is corrected by feedforward control (fixing the drive pattern), and at the same time the high frequency component is corrected. Correction is performed by feedback control.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-066373

しかしながら、上記特許文献1では、次のような問題を有する。すなわち、回転ムラの要因となる低周波成分とピッチムラの要因となる高周波成分、つまりフィードフォワード制御を行う周波数帯域とフィードバック制御を行う周波数帯域とを明確に分離できないため、制御上発散しやすい。   However, Patent Document 1 has the following problems. That is, the low frequency component that causes the rotation unevenness and the high frequency component that causes the pitch unevenness, that is, the frequency band for performing the feedforward control and the frequency band for performing the feedback control cannot be clearly separated, and therefore, they tend to diverge on the control.

また、上記補正制御を画像形成装置の感光ドラムや中間転写ローラの回転制御に適用した場合、画像形成動作上、感光ドラムや中間転写ローラには高圧印加、トナー転写、ユニット着脱等による負荷変動が常に発生している。このため、上述した問題により安定した回転駆動を行えない可能性が高い。   In addition, when the above correction control is applied to the rotation control of the photosensitive drum and intermediate transfer roller of the image forming apparatus, load fluctuation due to high voltage application, toner transfer, unit attachment / detachment, etc. is applied to the photosensitive drum and intermediate transfer roller in the image forming operation. Always occurs. For this reason, there is a high possibility that stable rotation drive cannot be performed due to the above-described problem.

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その課題は、回転体の速度変動の抑制と長時間の安定駆動を実現し、画像形成装置において画像の劣化要因である「倍率変動」「色ずれ」や「ピッチムラ」を低減する速度制御装置及び画像形成装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the problems are to realize the suppression of the speed fluctuation of the rotating body and the stable driving for a long time, and the “magnification fluctuation” and “color misregistration” which are image deterioration factors in the image forming apparatus. And a speed control device and an image forming apparatus that reduce “pitch unevenness”.

前記課題を解決するために、本発明の速度制御装置及び画像形成装置は、以下の構成を備える。   In order to solve the above problems, a speed control device and an image forming apparatus of the present invention have the following configurations.

(1)回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された前記駆動信号を補正して前記駆動手段を制御する制御手段と、を有する速度制御装置であって、前記制御手段は、複数の周波数成分を有する第一の速度変動成分と、前記第一の速度変動成分とは異なる周波数成分を有する速度変動成分とを抽出し、抽出された前記第一の速度変動成分が予め設定された所定範囲内に収束した時点で補正値の更新を停止し、すべての補正値を固定する第一の補正テーブルと、前記固定された第一の補正テーブルに基づき前記駆動手段により前記回転体を駆動した場合の前記回転体が1回転する間の平均速度と、前記駆動手段に対して予め設定された目標速度の差分を補正する第二の補正テーブルと、を有し、前記第一の補正テーブル及び前記第二の補正テーブルに基づいて、フィードフォワード補正制御を行い、かつ、前記フィードフォワード補正制御により前記回転体を駆動している状態において、前記検出手段により所定のタイミングにおいて検出された速度データと、予め設定された目標速度との差分に対して、予め設定された第一の所定係数を乗じて算出される第一の補正値と、前記検出手段により所定の時間領域において検出された速度データの総和と、予め設定された目標速度の総和との差分に対して、予め設定された第二の所定係数を乗じて算出される第二の補正値と、を有し、前記フィードフォワード補正制御における前記第一及び第二の補正テーブルの該当する補正値に、前記第一の補正値及び前記第二の補正値を付加することにより、フィードバック補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。
(2)感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御し、前記感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、前記(1)に記載の速度制御装置を備え、前記回転体は、前記感光体及び前記転写体であり、前記制御手段は、前記感光体及び前記転写体のいずれか一方が1回転する間の速度データから、第1の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第1の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードフォワード補正制御を行い、前記感光体及び前記転写体のいずれか他方が1回転する間の速度データから、第1の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第1の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードフォワード補正制御を行い、前記感光体及び前記転写体が1回転する間の速度データから、第2の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第2の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードバック補正制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
(3)感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御して、前記感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、前記(1)に記載の速度制御装置を備え、前記回転体は、前記感光体及び前記転写体であり、前記速度制御装置は、前記感光体及び前記転写体を制御することを特徴とする画像形成装置。
(1) Rotating body, driving means for driving the rotating body, detecting means for detecting the speed of the rotating body, and output to the driving means based on speed data of the rotating body detected by the detecting means And a control means for controlling the drive means by correcting the calculated drive signal, wherein the control means has a plurality of frequency components. One speed fluctuation component and a speed fluctuation component having a frequency component different from the first speed fluctuation component are extracted, and the extracted first speed fluctuation component converges within a predetermined range set in advance. A first correction table that stops updating correction values at a time and fixes all correction values, and the rotating body when the rotating body is driven by the driving means based on the fixed first correction table Is 1 A second correction table for correcting a difference between an average speed during rotation and a target speed set in advance for the driving unit, and the first correction table and the second correction table. Based on speed data detected at a predetermined timing by the detection means in a state where feedforward correction control is performed and the rotating body is driven by the feedforward correction control, and a preset target speed And a first correction value calculated by multiplying a difference between the first predetermined coefficient and a total sum of speed data detected in the predetermined time region by the detecting means. A second correction value calculated by multiplying the difference from the total of the target speeds by a second predetermined coefficient set in advance, and the feedforward correction The appropriate correction values of the first and second correction table in your, by adding the first correction value and the second correction value, the speed control device and performs feedback correction control .
(2) In the image forming apparatus for controlling the rotational speed so that the photosensitive member and the transfer member rub against each other and transferring the electrostatic latent image formed on the photosensitive member to the transfer member, The rotating body is the photosensitive body and the transfer body, and the control means is configured to calculate a speed data from the speed data during one rotation of the photosensitive body or the transfer body. In order to extract the speed fluctuation component due to the frequency of 1 and converge the speed fluctuation component due to the first frequency to the target value, the feedforward correction control is performed, and one of the photoconductor and the transfer body is 1 A speed fluctuation component due to a first frequency is extracted from speed data during rotation, and the feedforward correction control is performed to converge the speed fluctuation component due to the first frequency to a target value, and the photosensitive In addition, a speed fluctuation component due to a second frequency is extracted from speed data during one rotation of the transfer body, and the feedback correction control is performed in order to converge the speed fluctuation component due to the second frequency to a target value. An image forming apparatus.
(3) In the image forming apparatus for transferring the electrostatic latent image formed on the photosensitive member to the transfer member by controlling the rotation speed so that the photosensitive member and the transfer member rub against each other, (1) An image forming apparatus, wherein the rotating body is the photosensitive body and the transfer body, and the speed control apparatus controls the photosensitive body and the transfer body.

本発明によれば、回転体の速度変動の抑制と長時間の安定駆動を実現し、画像形成装置において画像の劣化要因である「倍率変動」「色ずれ」や「ピッチムラ」を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the speed fluctuation of the rotating body and to stably drive for a long time, and to reduce “magnification fluctuation”, “color shift” and “pitch unevenness” which are image deterioration factors in the image forming apparatus. it can.

以下に、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。   The embodiment described below is an example as means for realizing the present invention, and should be appropriately modified or changed according to the configuration and various conditions of the apparatus to which the present invention is applied. It is not limited to the embodiment.

また、本発明は、後述する速度変動成分補正制御を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給することによっても実現できる。この場合、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって達成されるものである。   The present invention can also be realized by supplying a storage medium (or recording medium) storing software program codes for realizing speed fluctuation component correction control described later to a system or apparatus. In this case, it is achieved by the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus reading and executing the program code stored in the storage medium.

[第1の実施形態(速度制御装置)]
図1は、本発明に係る実施形態の速度制御装置のブロック図である。
[First Embodiment (Speed Control Device)]
FIG. 1 is a block diagram of a speed control apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1において、101は回転体である。102は回転体101の駆動軸に対して同心に取り付けられた駆動ギアであり、モータ103(駆動手段)の出力軸に対して予め設計された減速比となるよう所定の歯数N_gear(N_gearは任意の正整数)を有する。103は回転体101を駆動するモータであり(図中、STMと記す)、出力軸には駆動ギア102に噛み合う所定の歯数N_shaft(N_shaftは任意の正整数)のギアが形成されている。本実施形態ではモータ103をステッピングモータ(パルスモータ)とするが(以下、ステッピングモータ103とする)、これに限定されない。   In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a rotating body. A drive gear 102 is concentrically attached to the drive shaft of the rotating body 101, and has a predetermined number of teeth N_gear (N_gear is set to a reduction ratio designed in advance with respect to the output shaft of the motor 103 (drive means). Any positive integer). A motor 103 drives the rotating body 101 (denoted as STM in the drawing), and a gear having a predetermined number of teeth N_shaft (N_shaft is an arbitrary positive integer) meshed with the drive gear 102 is formed on the output shaft. In this embodiment, the motor 103 is a stepping motor (pulse motor) (hereinafter referred to as a stepping motor 103), but is not limited to this.

ステッピングモータ103は、モータに出力される駆動信号(以下、駆動パルスとする)の周波数F_stm(Pulse Per Second:1秒当りのパルス数:以下、ppsとする)に応じて駆動される。ステッピングモータ103は、駆動パルスにおける1パルス当りの回転角度θ0[rad]が規定されている。ステッピングモータ103が1回転に必要なパルス数M_stm(任意の正整数)は以下の式(1)により与えられる。
M_stm=2π/θ0 (1)
The stepping motor 103 is driven according to a frequency F_stm (Pulse Per Second: number of pulses per second: hereinafter referred to as pps) of a driving signal (hereinafter referred to as driving pulse) output to the motor. In the stepping motor 103, the rotation angle θ0 [rad] per pulse in the drive pulse is defined. The number of pulses M_stm (arbitrary positive integer) required for one rotation of the stepping motor 103 is given by the following equation (1).
M_stm = 2π / θ0 (1)

よって、ステッピングモータ103の回転速度V_stm(Revolution Per Minute:1分当りの回転数:以下、rpmとする)は、以下の式(2)により与えられる。
V_stm=(F_stm/M_stm)×60[Second] (2)
Therefore, the rotation speed V_stm of the stepping motor 103 (Revolution Per Minute: number of rotations per minute: hereinafter referred to as rpm) is given by the following equation (2).
V_stm = (F_stm / M_stm) × 60 [Second] (2)

例えば、2相ステッピングモータの場合には、1パルス当りの回転角度θ0[rad]=0.01π[rad]である。よって、1回転当りに必要なパルス数M_stmは200パルスとなり、駆動周波数F_stm=3000[pps]とすると、回転速度V_stm=900[rpm]となる。   For example, in the case of a two-phase stepping motor, the rotation angle per pulse θ0 [rad] = 0.01π [rad]. Therefore, the number of pulses M_stm required per rotation is 200 pulses, and when the driving frequency F_stm = 3000 [pps], the rotational speed V_stm = 900 [rpm].

従って、ステッピングモータ103により駆動ギア102を駆動して回転体101を回転させる場合、回転体101の回転角速度(=回転周波数)V_rot[rpm]は、以下の式(3)により与えられる。
V_rot=V_stm/(N_gear/N_shaft)=V_stm/R_gear (3)
Therefore, when the rotating gear 101 is rotated by driving the drive gear 102 by the stepping motor 103, the rotational angular velocity (= rotational frequency) V_rot [rpm] of the rotating body 101 is given by the following equation (3).
V_rot = V_stm / (N_gear / N_shaft) = V_stm / R_gear (3)

ここで、R_gear(=N_gear/N_shaft)は駆動ギア102とステッピングモータ103の出力軸に形成されたギアとのギア比(減速比:任意の正整数)である。前述の例において、ギア比=10とすると、回転体101の回転角速度Vrot=900/10=90[rpm]となる。   Here, R_gear (= N_gear / N_shaft) is a gear ratio (reduction ratio: arbitrary positive integer) between the drive gear 102 and the gear formed on the output shaft of the stepping motor 103. In the above example, when the gear ratio = 10, the rotational angular velocity Vrot of the rotating body 101 is 900/10 = 90 [rpm].

105,106は回転体101の駆動軸の端部に対して同心に取り付けられたエンコーダである。エンコーダ105,106(検出手段)は、予め設計された所定幅L_wheel[m]のスリットパターンを所定数N_wheel有するコードホイール107のスリットパターン入力間隔に同期したエンコーダ信号を出力する。また、105はエンコーダA、106はエンコーダBとし、互いに相反する位相に設定されている。このようにした理由は、通常、回転体101の回転速度は、回転体自体の偏心成分やコードホイール107の偏心成分による速度変動の影響を受けるので、これらをキャンセルするためである。つまり、回転体101の角速度を基準にすることが多く、本実施形態においても同様に以下の式(4)に基づき回転体101の角速度変動を検出することを目的としているからである。ここで、回転体101の角速度ω_Rは、エンコーダA 105からの信号により検出される速度データV_encA、エンコーダB 106からの信号により検出される速度データV_encBとすると、以下の式(4)により与えられる。
ω_R=(V_encA+V_encB)/2 (4)
Reference numerals 105 and 106 denote encoders attached concentrically to the end of the drive shaft of the rotating body 101. The encoders 105 and 106 (detection means) output encoder signals synchronized with the slit pattern input interval of the code wheel 107 having a predetermined number N_wheel of slit patterns having a predetermined width L_wheel [m] designed in advance. In addition, 105 is an encoder A, 106 is an encoder B, and they are set to mutually opposite phases. The reason for this is to cancel the rotational speed of the rotating body 101 because it is affected by the speed fluctuation caused by the eccentric component of the rotating body itself and the eccentric component of the code wheel 107. In other words, the angular velocity of the rotating body 101 is often used as a reference, and the purpose of this embodiment is to detect the fluctuation of the angular velocity of the rotating body 101 based on the following formula (4) in the same manner. Here, the angular velocity ω_R of the rotating body 101 is given by the following equation (4), assuming that the velocity data V_encA is detected by a signal from the encoder A 105 and the velocity data V_encB is detected by a signal from the encoder B 106. .
ω_R = (V_encA + V_encB) / 2 (4)

108は、回転体101の基準位相を検出するホームポジションセンサである。109は制御ユニット(制御手段)であり、後述する速度補正制御演算を行って駆動機構全体を制御するCPU110を有する。111,112は基準クロックC0[Hz](1クロックの周期=1/C0[sec])により、エンコーダA 105、エンコーダB 106の出力信号を用いてコードホイール107のスリットパターン入力間隔をカウントするカウンタである。なお、111がエンコーダA 105に対するカウンタA、112がエンコーダB 106に対するカウンタBである。113はステッピングモータ103を駆動するための駆動パルスをモータドライバ104(図中、単にドライバと記す)に出力するパルス発生器である。   Reference numeral 108 denotes a home position sensor that detects the reference phase of the rotating body 101. Reference numeral 109 denotes a control unit (control means), which has a CPU 110 that performs a speed correction control calculation to be described later and controls the entire drive mechanism. 111 and 112 are counters that count the slit pattern input interval of the code wheel 107 using the output signals of the encoder A 105 and the encoder B 106 based on the reference clock C0 [Hz] (period of one clock = 1 / C0 [sec]). It is. Note that 111 is a counter A for the encoder A 105, and 112 is a counter B for the encoder B 106. A pulse generator 113 outputs a driving pulse for driving the stepping motor 103 to a motor driver 104 (simply referred to as a driver in the figure).

制御ユニット109におけるCPU110が、パルス発生器113に対して設定する値をS_pls(S_plsは任意の整数)とすると、パルス発生器113が出力するパルス信号の周波数F_stm[pps]は、以下の式(5)により与えられる。
F_stm=C0/S_pls (5)
When the value set for the pulse generator 113 by the CPU 110 in the control unit 109 is S_pls (S_pls is an arbitrary integer), the frequency F_stm [pps] of the pulse signal output from the pulse generator 113 is expressed by the following equation ( 5).
F_stm = C0 / S_pls (5)

図2は、エンコーダA 105,エンコーダB 106の各出力信号を用いて回転体101の角速度変動を検出する方法を説明するタイミングチャートである。   FIG. 2 is a timing chart for explaining a method for detecting the angular velocity fluctuation of the rotating body 101 using the output signals of the encoder A 105 and the encoder B 106.

まず、図2(a)は、カウンタA 111(又はカウンタB 112)の基準クロックを表している(図中、カウンタ基準クロックと記す)。図2(b)は、回転体101のホームポジション(HP)入力信号を表しており、立ち上がりエッジにてHPが検知される。図2(c)はエンコーダA 105(又はエンコーダB 106)入力を表しており、ホームポジション入力信号(以下、HP信号とする)が検知された後のエンコーダ出力信号を0番目の入力としている。なお、エンコーダ出力信号は、エンコーダA 105または、エンコーダB 106のどちらか一方を基準とする。本実施例では、エンコーダA 105の信号入力を基準とする。図2(d)は、エンコーダ出力信号の立ち上がりエッジを基準として計測されたカウント数を表している。なお、カウンタA 111は、エンコーダ入力間隔をカウンタ基準クロックの個数で計測する。図2(e)は、カウント数によって検出される速度データを表している(図中、例えばe1_data=7など)。   First, FIG. 2A shows a reference clock of the counter A 111 (or counter B 112) (denoted as a counter reference clock in the figure). FIG. 2B shows a home position (HP) input signal of the rotating body 101, and HP is detected at the rising edge. FIG. 2C shows the input of encoder A 105 (or encoder B 106), and the encoder output signal after the home position input signal (hereinafter referred to as HP signal) is detected is the 0th input. The encoder output signal is based on either encoder A 105 or encoder B 106. In this embodiment, the signal input of the encoder A 105 is used as a reference. FIG. 2D shows the count number measured with reference to the rising edge of the encoder output signal. The counter A 111 measures the encoder input interval by the number of counter reference clocks. FIG. 2E shows speed data detected by the number of counts (for example, e1_data = 7 in the figure).

CPU110は、任意のn番目のエンコーダ出力信号の立ち上がりエッジが計測されると、n−1番目のエンコーダデータe(n−1)_dataを取得する。ここで、CPU110が取得するエンコーダデータe(n−1)_dataは、「時間:Second」と同義であり、n−1番目の速度データV_e(n−1)は、以下の式(5)により与えられる。
V_e(n−1)=L_wheel[m]/e(n−1)_data[sec] (5)
ここで、L_wheelは一定値であるため、取得したエンコーダデータにより任意の位相における回転体101の角速度変動が検出可能である。
When the rising edge of an arbitrary n-th encoder output signal is measured, the CPU 110 acquires the (n-1) th encoder data e (n-1) _data. Here, the encoder data e (n−1) _data acquired by the CPU 110 is synonymous with “time: Second”, and the (n−1) th speed data V_e (n−1) is expressed by the following equation (5). Given.
V_e (n-1) = L_wheel [m] / e (n-1) _data [sec] (5)
Here, since L_wheel is a constant value, the angular velocity fluctuation of the rotating body 101 in an arbitrary phase can be detected from the acquired encoder data.

次に、本実施形態による回転体の角速度変動補正制御について説明する。   Next, the angular velocity fluctuation correction control of the rotating body according to the present embodiment will be described.

図3は本実施形態による回転体101の角速度変動補正制御(図中、単に速度変動制御と記す)を示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing the angular velocity fluctuation correction control (in the figure, simply referred to as speed fluctuation control) of the rotating body 101 according to the present embodiment.

図3のフローは、制御ユニット109のCPU110が内部メモリに格納された制御プログラムを実行することで実現される。   The flow in FIG. 3 is realized by the CPU 110 of the control unit 109 executing a control program stored in the internal memory.

図3において、回転体101の駆動を開始すると、図2で述べたエンコーダデータを用いて回転体101の角速度変動を検出する(ステップS201、以下ステップを省略する)。図4は、実験により得られた回転体101の角速度変動データプロファイルを示し、横軸がエンコーダ入力回数を、縦軸が速度データであるエンコーダデータe(n)_dataを表している。また、図4は、回転体の2周分、つまりエンコーダ入力回数=コードホイール107の1周のスリット数N_wheel(N_wheelは任意の正整数)2周分のデータプロファイルを示している。また、図5は、回転体101の角速度変動データプロファイルのFFT演算(高速フーリエ演算)結果を示す図である。図5では、図4に示す角速度変動データプロファイルから回転体101が有する角速度変動の周波数成分比を分析するために、以下の式(6)に基づいてFFT演算を行った結果を示している。   In FIG. 3, when the driving of the rotating body 101 is started, the angular velocity fluctuation of the rotating body 101 is detected using the encoder data described in FIG. 2 (step S201, the following steps are omitted). FIG. 4 shows an angular velocity variation data profile of the rotating body 101 obtained by experiments, where the horizontal axis represents the number of encoder inputs and the vertical axis represents encoder data e (n) _data, which is velocity data. FIG. 4 shows a data profile for two revolutions of the rotating body, that is, the number of encoder inputs = the number of slits N_wheel of one revolution of the code wheel 107 (N_wheel is an arbitrary positive integer). FIG. 5 is a diagram showing the result of FFT calculation (fast Fourier calculation) of the angular velocity fluctuation data profile of the rotator 101. In FIG. 5, in order to analyze the frequency component ratio of the angular velocity fluctuation | variation which the rotary body 101 has from the angular velocity fluctuation | variation data profile shown in FIG. 4, the result of having performed FFT calculation based on the following formula | equation (6) is shown.

ここで、FFT演算について概説する(参考文献:デジタル信号処理入門)。
X(k)=Σx(n)×exp(−2πknj/N) (6)
ここで、x(n)は取得されたn数の標本化データであり、本実施形態ではe(n)_dataが相当する。jは虚数単位で、j=√(−1)である。また、kは周波数成分変換後の周波数軸単位を表し、X(k)は、周波数kにおいて算出されたパワースペクトル(該当周波数成分の強度:任意単位)を示している。
Here, the FFT operation will be outlined (reference: introduction to digital signal processing).
X (k) = Σx (n) × exp (−2πknj / N) (6)
Here, x (n) is the acquired n pieces of sampling data, and corresponds to e (n) _data in this embodiment. j is an imaginary unit, and j = √ (−1). Further, k represents a frequency axis unit after frequency component conversion, and X (k) represents a power spectrum (intensity of the corresponding frequency component: arbitrary unit) calculated at the frequency k.

図5に示すように、回転体101は、様々な要因の周波数成分をもって回転しており、主な周波数成分とそれから算出される成分は、回転体101の1回転ムラF_rとステッピングモータ103の1回転ムラF_g0である(単数または複数の周波数成分)。また、1回転ムラF_rから算出される成分は、回転体101のギア比倍にて生じるF_g0=F_r×R_gear、ステッピングモータ103の駆動軸と駆動ギア102との噛み合いに起因する周波数成分F_g1、回転体自体の固有振動成分F_pである。   As shown in FIG. 5, the rotating body 101 rotates with frequency components of various factors, and main frequency components and components calculated therefrom are one rotation unevenness F_r of the rotating body 101 and one of the stepping motor 103. Rotation unevenness F_g0 (single or plural frequency components). Further, the component calculated from the one rotation unevenness F_r is F_g0 = F_r × R_gear generated by the gear ratio multiplication of the rotating body 101, the frequency component F_g1 due to the meshing between the drive shaft of the stepping motor 103 and the drive gear 102, the rotation This is the natural vibration component F_p of the body itself.

上記各周波数成分において、比較的周波数が低い1回転ムラF_r、回転体101のギア比倍にて生じる1回転ムラF_g0は、背景技術で述べたように角速度変動に対する時間積分値が大きくなる。このため、図17に示す画像形成装置における回転体として、感光ドラム1201や中間転写ローラ1204に上記周波数成分F_rやF_g0が生じる場合には、「倍率変動」「色ずれ」の主要因となる。しかしながら、これら周波数成分F_r,F_g0は回転体101の駆動時において、定常的に安定したパワースペクトルを示す場合が多い。このため、本実施形態においては、上記周波数成分F_r,F_g0を低周波速度変動成分(第一の速度変動成分)と定義する。そして、この低周波速度変動成分を補正するための補正駆動テーブル生成方法及び補正駆動方法について、以下に述べる。なお、補正駆動テーブルとは、回転体101が1回転する間の位相毎に、パルス発生器113に対して設定する設定値が格納された低周波速度変動成分補正テーブルであり、以下補正テーブルとする。   In each of the frequency components, the one rotation unevenness F_r having a relatively low frequency and the one rotation unevenness F_g0 caused by the gear ratio of the rotating body 101 have a time integration value with respect to the angular velocity fluctuation as described in the background art. For this reason, when the frequency components F_r and F_g0 are generated in the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 as the rotator in the image forming apparatus shown in FIG. 17, this becomes the main factor of “magnification fluctuation” and “color shift”. However, these frequency components F_r and F_g0 often show a steady and stable power spectrum when the rotating body 101 is driven. For this reason, in the present embodiment, the frequency components F_r and F_g0 are defined as low frequency speed fluctuation components (first speed fluctuation components). A correction drive table generation method and a correction drive method for correcting this low frequency velocity fluctuation component will be described below. The correction drive table is a low-frequency velocity fluctuation component correction table in which setting values to be set for the pulse generator 113 are stored for each phase during which the rotating body 101 makes one rotation. To do.

図3のS202では、上記補正テーブルを生成するために、検出されたエンコーダデータe(n)_dataに対して、図6に示す低周波成分通過型フィルタ Filter0を用いてデジタル信号処理演算を行う。ここで図6は、回転体101の角速度変動データプロファイルのFFT演算結果と低周波成分通過型フィルタ Filter0との関係を示す図である。低周波成分通過型フィルタ Filter0は遮断周波数F_cと減衰特性を有するデジタルフィルタである。   In S202 of FIG. 3, in order to generate the correction table, a digital signal processing operation is performed on the detected encoder data e (n) _data using the low frequency component pass filter Filter0 shown in FIG. Here, FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the FFT calculation result of the angular velocity fluctuation data profile of the rotating body 101 and the low-frequency component pass filter Filter0. Low-frequency component pass filter Filter 0 is a digital filter having a cutoff frequency F_c and an attenuation characteristic.

ここで、図6に示すデジタルフィルタの遮断周波数F_cは、以下の条件式(7)を満たすとする。
F_r<F_g0<F_c<F_g1,F_p (7)
式(7)に示す条件は、本発明を限定するものではない。
Here, it is assumed that the cutoff frequency F_c of the digital filter shown in FIG. 6 satisfies the following conditional expression (7).
F_r <F_g0 <F_c <F_g1, F_p (7)
The conditions shown in Formula (7) do not limit the present invention.

以下に、S202でのデジタル信号処理演算(フィルタ演算)について概説する。   The digital signal processing calculation (filter calculation) in S202 will be outlined below.

デジタル信号処理演算は、以下の式(8)に示すように、検出される標本化データ(エンコーダデータe(n)_dataに相当)と、図7に示す低周波成分通過型フィルタ Filter0の係数プロファイルhMの積和演算として定義される。なお、図7は低周波成分通過型フィルタの係数プロファイルを示す図である。   As shown in the following equation (8), the digital signal processing operation is performed by detecting detected sampling data (corresponding to encoder data e (n) _data) and the coefficient profile of the low-frequency component pass filter Filter0 shown in FIG. It is defined as the product-sum operation of hM. FIG. 7 is a diagram showing a coefficient profile of the low-frequency component pass filter.

ここで、図8はデジタルフィルタの信号処理ブロックを示す図である。図8に示すように、検出された元のエンコーダデータ(e(n)_data)をバッファリングするメモリエリアData_Original[n](フィルタ係数hMの数M+1と同サイズ)の先頭番地に“現在”のデータが入力される。そうすると、以下の式(8)による積和演算が実行され、フィルタ係数テーブルによる演算後のエンコーダデータData_FilterPass[n]が出力される。
Here, FIG. 8 is a diagram showing a signal processing block of the digital filter. As shown in FIG. 8, “current” is recorded at the head address of the memory area Data_Original [n] (the same size as the number M + 1 of filter coefficients hM) for buffering the detected original encoder data (e (n) _data). Data is entered. Then, the product-sum operation according to the following equation (8) is executed, and the encoder data Data_FilterPass [n] after the operation using the filter coefficient table is output.

フィルタ係数値h0〜hMは、合計すると“1”になるように設計されている。また、図7に示すように、フィルタ係数は中心値が最も大きくなるように重み付けされており、信号処理の際に任意点におけるデータに対して重み付け係数を変化させる。つまり、デジタルフィルタの周波数特性を変化させることにより、必要とする周波数成分のみを持つデータプロファイルが得られる。   The filter coefficient values h0 to hM are designed to be “1” in total. Further, as shown in FIG. 7, the filter coefficients are weighted so that the center value becomes the largest, and the weighting coefficients are changed with respect to data at an arbitrary point during signal processing. In other words, by changing the frequency characteristics of the digital filter, a data profile having only the necessary frequency components can be obtained.

図9は、図4に示す検出エンコーダデータに対して上記フィルタ演算を行った結果を示し、図10は、図9に示すフィルタ演算により得られたエンコーダデータプロファイルに対してFFT演算を行った結果を示している。すなわち、図10は、本発明である低周波速度変動成分補正制御(フィードフォワード補正制御)実施時のエンコーダデータプロファイルである。   9 shows the result of performing the above filter operation on the detected encoder data shown in FIG. 4, and FIG. 10 shows the result of performing the FFT operation on the encoder data profile obtained by the filter operation shown in FIG. Is shown. That is, FIG. 10 is an encoder data profile when the low-frequency velocity fluctuation component correction control (feedforward correction control) according to the present invention is performed.

図9及び図10に示すフィルタ演算結果から、低周波成分の抽出と高周波成分の除去とが正確に行われていることがわかる。   From the filter calculation results shown in FIGS. 9 and 10, it can be seen that the extraction of the low frequency component and the removal of the high frequency component are performed accurately.

そして、低周波成分が抽出されたエンコーダデータから、回転体101の1回転毎に基準となる速度値に対して予め設定された補正ゲインをかけたモータ駆動パルスの周波数に相当する設定値S1_plsを算出し、回転体101の次の回転に反映させる。以下に算出式(9)を示す。
S1_pls_New(n)=(e(n)_data−e_target)×Gain×S1_pls_Now(n) (9)
e(n)_data:“現在”の回転においてn番目に検出されたエンコーダデータ
e_target:エンコーダデータの目標値
Gain:補正ゲイン
S1_pls_New(n):“次”の回転においてn番目に与えられるステッピングモータ103の駆動パルスの設定値
S1_pls_Now(n):次のn+1番目に反映されるステッピングモータ103の補正後の駆動パルスの設定値(補正値)
Then, a set value S1_pls corresponding to the frequency of the motor drive pulse obtained by multiplying the reference speed value for each rotation of the rotator 101 by a correction gain set in advance from the encoder data from which the low frequency component has been extracted. This is calculated and reflected in the next rotation of the rotating body 101. The calculation formula (9) is shown below.
S1_pls_New (n) = (e (n) _data−e_target) × Gain × S1_pls_Now (n) (9)
e (n) _data: n-th detected encoder data in “current” rotation e_target: target value of encoder data Gain: correction gain S1_pls_New (n): stepping motor 103 given n-th in “next” rotation Set value of drive pulse S1_pls_Now (n): set value (correction value) of drive pulse after correction of stepping motor 103 reflected in the next (n + 1) th

ここで、CPU110内においては、コードホイール107の1周分のスリット数N_wheelと同数の、式(9)により算出されたモータ駆動パルスの設定値が格納できる補正テーブル(第一の補正テーブルとする)を有する。そして、HP信号または、エンコーダ信号の入力数を基準として、エンコーダが入力されるに従って、つまり回転体101の位相に基づいて、第一の補正テーブルにおける上記駆動パルスの設定値を格納するアドレスを更新する。   Here, in the CPU 110, a correction table (first correction table) that can store the set value of the motor drive pulse calculated by the equation (9), which is the same number as the number of slits N_wheel for one turn of the code wheel 107. ). Then, the address for storing the set value of the drive pulse in the first correction table is updated as the encoder is input, that is, based on the phase of the rotator 101, based on the number of input HP signals or encoder signals. To do.

上記制御により、数回転後には低周波成分のエンコーダデータを予め設定された目標として所定の変動範囲内(所定範囲内)に収束させることができる。   By the above control, the encoder data of the low frequency component can be converged within a predetermined fluctuation range (predetermined range) as a preset target after several rotations.

図11は低周波成分のエンコーダデータにより速度変動補正を行った実験結果を示している。図11に示すプロファイルにおいて、ラインCが目標速度の中心値(目標値)、ラインUが目標速度の上限値、ラインLが目標速度の下限値をそれぞれ表している。図11において、回転体101の5周後には、回転体101の速度が上限値及び下限値の範囲内に収束している。ここで、第一の補正テーブルにおいて格納されているすべてのモータ駆動パルスの設定値を固定する。   FIG. 11 shows a result of an experiment in which speed fluctuation correction is performed using low-frequency component encoder data. In the profile shown in FIG. 11, line C represents the center value (target value) of the target speed, line U represents the upper limit value of the target speed, and line L represents the lower limit value of the target speed. In FIG. 11, the speed of the rotating body 101 converges within the range of the upper limit value and the lower limit value after 5 turns of the rotating body 101. Here, the set values of all the motor drive pulses stored in the first correction table are fixed.

このとき、第一の補正テーブルに格納された設定値に基づいて回転体101の駆動を行った場合、理想的には、ステッピングモータ103及び回転体101の平均速度は、上記制御を行わない場合と同じであるはずである。しかし、実際には、式(9)に基づいて個々の補正値を算出する際に、量子化誤差が発生するため、この誤差によって平均速度のズレが生じることがある。このような平均速度のズレは、本発明である速度制御装置を用いて、画像形成装置(図15参照)における感光ドラム1201または、中間転写ベルト1202、及び中間転写ローラ1204を駆動した場合において、大きな「色ずれ」要因となる。本実施形態に係る実験においては、図15に示す画像形成装置における中間転写ローラ1204の平均速度が、予め設定された目標速度に対して、約0.01%程度のズレを有する場合、100μm以上の「色ずれ」を生じさせる場合がある。なお、解像度1200dpiの画像形成装置の場合、1dot=約21.2μmであり、色ずれの数値として100μm以上は、各色のトナー像がまったく重ならない状態であり、大きな画像劣化となる。   At this time, when the rotating body 101 is driven based on the set value stored in the first correction table, ideally, the average speed of the stepping motor 103 and the rotating body 101 is not controlled as described above. Should be the same. However, in actuality, when calculating each correction value based on Equation (9), a quantization error occurs, and this error may cause a deviation in average speed. Such deviation of the average speed is obtained when the photosensitive drum 1201 or the intermediate transfer belt 1202 and the intermediate transfer roller 1204 in the image forming apparatus (see FIG. 15) are driven using the speed control device according to the present invention. It becomes a big "color shift" factor. In the experiment according to this embodiment, when the average speed of the intermediate transfer roller 1204 in the image forming apparatus shown in FIG. 15 has a deviation of about 0.01% with respect to a preset target speed, 100 μm or more. May cause “color shift”. In the case of an image forming apparatus with a resolution of 1200 dpi, 1 dot = about 21.2 μm, and a color misregistration value of 100 μm or more is a state in which the toner images of the respective colors do not overlap at all, resulting in a large image deterioration.

よって、本発明では、上述したステッピングモータ103及び回転体101の平均速度のズレを補正するための第二の補正テーブルを生成する。第二の補正テーブルは、第一の補正テーブルと同数(=N_wheel)の設定値格納領域を有する。   Therefore, in this invention, the 2nd correction table for correct | amending the gap | deviation of the average speed of the stepping motor 103 mentioned above and the rotary body 101 is produced | generated. The second correction table has the same number (= N_wheel) of setting value storage areas as the first correction table.

以下に、第二の補正テーブルの算出方法について述べる。   Hereinafter, a method for calculating the second correction table will be described.

第一の補正テーブルが固定された時点で、第一の補正テーブルに基づいて回転体101を駆動した場合の平均速度を算出する。この平均速度(平均値)を算出するために、第一の補正テーブルに格納されているモータ駆動パルスの設定値の合計値Sum_S1_plsと、モータ駆動パルスの基準値S_targetの合計値との差分Diffを算出する。
Diff=Sum_S1_pls−(S_target×N_wheel) (10)
When the first correction table is fixed, an average speed when the rotating body 101 is driven is calculated based on the first correction table. In order to calculate this average speed (average value), the difference Diff between the sum value Sum_S1_pls of the set values of the motor drive pulses stored in the first correction table and the reference value S_target of the motor drive pulses is calculated as calculate.
Diff = Sum_S1_pls− (S_target × N_wheel) (10)

また、差分Diffの算出方法としては、次のようにすることも可能である。すなわち、第一の補正テーブルに基づいて、回転体101を1周(1回転する間)駆動したときのエンコーダデータ1周分の合計値Sum_e_dataと、エンコーダデータの目標値(e_target)(目標速度)の合計値との差分を用いることも可能である。
Diff=Sum_e_data−(e_target×N_wheel) (11)
なお、差分算出手法に関しては、本発明を限定するものではない。
Further, the difference Diff can be calculated as follows. That is, based on the first correction table, the total value Sum_e_data for one revolution of the encoder data when the rotating body 101 is driven one revolution (during one revolution) and the target value (e_target) (target speed) of the encoder data It is also possible to use a difference from the total value of.
Diff = Sum_e_data− (e_target × N_wheel) (11)
Note that the present invention is not limited to the difference calculation method.

この算出された差分Diffが平均速度のズレに相当するため、この差分Diffを第二の補正テーブルに分散させて格納する。   Since the calculated difference Diff corresponds to the deviation of the average speed, the difference Diff is distributed and stored in the second correction table.

そして、生成された第一の補正テーブルと第二の補正テーブルに基づいて、実際に回転体101の駆動のためにパルス発生器113へ与えられる駆動周波数の設定値S_pls_Tは、
S_pls_T(n)=S1_pls(n)+S2_pls(n) (12)
となる。この設定値に基づいて、回転体101を駆動することにより(S203)、低周波成分による速度変動を抑制して回転体101を安定して回転させることができる。
Based on the generated first correction table and second correction table, the set value S_pls_T of the drive frequency that is actually supplied to the pulse generator 113 for driving the rotating body 101 is
S_pls_T (n) = S1_pls (n) + S2_pls (n) (12)
It becomes. By driving the rotating body 101 based on this set value (S203), it is possible to stably rotate the rotating body 101 while suppressing the speed fluctuation due to the low frequency component.

ここで、第二の補正テーブルを生成する際に、差分Diffを分散格納する理由は、回転体101の各位相における補正値の偏りを回避し、回転体101の回転駆動における急峻な駆動周波数変化を防ぐためである。なぜなら、急峻な駆動周波数の変化は、ステッピングモータ103や回転体101の駆動系が追従できずに脱調、もしくは回転制御系が発振に至る可能性が高くなるためである。   Here, when the second correction table is generated, the difference Diff is stored in a distributed manner by avoiding bias of correction values in each phase of the rotating body 101 and steep driving frequency change in the rotational driving of the rotating body 101. Is to prevent. This is because a steep change in the drive frequency is likely to cause the stepping motor 103 or the drive system of the rotating body 101 to follow up, causing the step-out or the rotation control system to oscillate.

分散させる具体的方法として、第二の補正テーブルに格納されている初期値をまずすべて“0”とする。そして、次に第二の補正テーブルに格納する補正値の最小単位(例えば“1”)ずつ、第二の補正テーブルの先頭アドレスから予め設定された所定間隔毎に、補正値の最小単位を格納していく。そして、差分Diff値が、補正テーブル格納数を超えた場合には、既に格納されている補正値に加算していく手法が挙げられる。   As a specific method of dispersion, all initial values stored in the second correction table are first set to “0”. Then, the minimum unit of the correction value is stored at predetermined intervals set in advance from the start address of the second correction table for each minimum unit (for example, “1”) of the correction value stored in the second correction table. I will do it. Then, when the difference Diff value exceeds the number of stored correction tables, there is a method of adding to the already stored correction value.

なお、上述した第一の補正テーブル及び第二の補正テーブルを用いた回転体101の速度制御を、低周波速度変動成分補正制御(フィードフォワード制御)と定義する。このように、図3のフローチャートのS203においてこのフィードフォワード制御を行う。また、S206に、前述の第一の補正テーブル、第二の補正テーブルを用いた補正制御であることを示す。   The speed control of the rotating body 101 using the first correction table and the second correction table described above is defined as low frequency speed fluctuation component correction control (feed forward control). Thus, this feedforward control is performed in S203 of the flowchart of FIG. In S206, the correction control using the first correction table and the second correction table described above is shown.

次に、S203で回転体101に対して低周波速度変動成分補正制御を実行している状態で、随時検出されるエンコーダデータが予め設定された範囲内に収まっているか判定する(S204)。そして、予め設定された範囲内(設定範囲は“0”の場合も含む)にない場合は、フィードフォワード制御とともに、後述する高周波速度変動成分補正制御(リアルタイムフィードバック制御)(フィードバック補正制御)を実行する(S205)。一方、予め設定された範囲内にある場合は(S204 YES)、低周波速度変動成分補正制御の第一及び第二の補正テーブルを用いたフィードフォワード制御を継続する。   Next, it is determined whether the encoder data detected at any time falls within a preset range in a state where the low-frequency velocity fluctuation component correction control is being executed on the rotating body 101 in S203 (S204). If the value is not within the preset range (including the case where the set range is “0”), high-speed velocity fluctuation component correction control (real-time feedback control) (feedback correction control) described later is executed together with feedforward control. (S205). On the other hand, when it is within the preset range (S204 YES), the feedforward control using the first and second correction tables of the low frequency velocity fluctuation component correction control is continued.

ここで、S205における高周波速度変動成分補正制御について説明する。   Here, the high-frequency velocity fluctuation component correction control in S205 will be described.

図12は、高周波速度変動成分補正制御を示し、回転体101の状態を時系列(任意のn番目から順次)で示している。   FIG. 12 shows the high-frequency speed fluctuation component correction control, and shows the state of the rotating body 101 in time series (sequentially from the n-th order).

図12(a)は低周波速度変動成分補正テーブル(前述したフィードフォワード制御)により設定されたモータ駆動パルスを表している。図12(b)はステッピングモータ103に供給されるモータ作動クロックを表している。図12(c)は回転体101の回転によるエンコーダ入力信号を表している。図12(d)は、高周波速度変動成分補正値の算出タイミングを表している。   FIG. 12A shows the motor drive pulse set by the low frequency speed fluctuation component correction table (the feedforward control described above). FIG. 12B shows a motor operation clock supplied to the stepping motor 103. FIG. 12C shows an encoder input signal due to the rotation of the rotating body 101. FIG. 12D shows the calculation timing of the high-frequency speed fluctuation component correction value.

エンコーダ信号の入力に同期して、補正値の算出、モータ作動クロックの供給が行われる。制御ユニット109は、n番目のエンコーダ信号が入力されると(所定のタイミング)、n−1番目のエンコーダデータe(n−1)_dataを取得する。ここで、n−1番目のエンコーダデータが予め設定された範囲にない場合には(S204 NO)、以下の式(13)を用いて高周波速度変動成分補正値Cfを算出する。
Cf(n−1)=(e(n−1)_data−e_target)×Gain_f×CE (13)
ここで、e_targetは目標速度から算出した基準となるエンコーダデータである。Gain_fは補正値を算出するときの反映係数(第一の所定係数)である。CEは補正値をモータ駆動パルスに換算する係数である。
In synchronization with the input of the encoder signal, the correction value is calculated and the motor operation clock is supplied. When the n-th encoder signal is input (predetermined timing), the control unit 109 acquires the (n-1) th encoder data e (n-1) _data. Here, when the (n-1) th encoder data is not within the preset range (NO in S204), the high-frequency speed fluctuation component correction value Cf is calculated using the following equation (13).
Cf (n−1) = (e (n−1) _data−e_target) × Gain_f × CE (13)
Here, e_target is the reference encoder data calculated from the target speed. Gain_f is a reflection coefficient (first predetermined coefficient) when the correction value is calculated. CE is a coefficient for converting the correction value into a motor drive pulse.

上記補正値の演算処理をn番目のエンコーダ信号入力中に行う。そして、n+1番目のエンコーダ信号入力時に、低周波速度変動成分補正テーブルのモータ駆動パルスの設定値S_pls_T(n+1)(式(12)参照)に対してオフセットした値をモータ駆動パルスとして供給する。よって、実際に回転体101の駆動のためにパルス発生器113へ与えられる駆動周波数の設定値S_pls_Aは、式(14)により与えられる。
S_pls_A(n+1)=S_pls_T(n+1)+Cf(n−1) (14)
The correction value calculation process is performed while the nth encoder signal is being input. When the n + 1-th encoder signal is input, a value that is offset with respect to the setting value S_pls_T (n + 1) (see equation (12)) of the motor drive pulse in the low frequency speed fluctuation component correction table is supplied as the motor drive pulse. Therefore, the set value S_pls_A of the drive frequency that is actually given to the pulse generator 113 for driving the rotating body 101 is given by the equation (14).
S_pls_A (n + 1) = S_pls_T (n + 1) + Cf (n−1) (14)

式(13)にて算出される補正値Cfは、Gain_fを大きく設定すると、算出される補正値が大きくなる、つまり、ステッピングモータ103に与えられる駆動パルスの変化が大きくなってしまい、回転動作が不安定になる可能性が生じてしまう。   The correction value Cf calculated by the equation (13) increases when the gain_f is set large, that is, the change in the drive pulse applied to the stepping motor 103 increases, and the rotation operation is increased. The possibility of instability arises.

よって、本発明は、式(13)により算出される補正値Cfを、第一の補正値とする。この補正値に加えて更に、第二の補正値Csを定義する。第二の補正値Csは、次のようにして算出される。任意の時間領域(所定の時間領域)において検出された速度データの総和(エンコーダデータe_data数K個分の合計値、Kは正整数)と、予め設定された目標速度データの総和との差分に対して、予め設定された第二の所定係数を乗じて算出される。制御ユニット109は、第一の補正値Cfと第二の補正値Csとの、両方の補正値に基づいて高周波速度変動成分補正制御を行う。実際にパルス発生器113に与えられる駆動パルスの設定値は、先に示した式(14)に代えて、改めて以下の式(14)により算出される。
S_pls_A(n+1)=S_pls_T(n+1)+Cf(n−1)+Cs (14)
Therefore, in the present invention, the correction value Cf calculated by the equation (13) is set as the first correction value. In addition to this correction value, a second correction value Cs is further defined. The second correction value Cs is calculated as follows. The difference between the sum of the speed data detected in an arbitrary time domain (predetermined time domain) (a total value for K encoder data e_data and K is a positive integer) and the preset sum of the target speed data On the other hand, it is calculated by multiplying a preset second predetermined coefficient. The control unit 109 performs high-frequency speed fluctuation component correction control based on both the first correction value Cf and the second correction value Cs. The set value of the drive pulse actually given to the pulse generator 113 is calculated again by the following equation (14) instead of the equation (14) shown above.
S_pls_A (n + 1) = S_pls_T (n + 1) + Cf (n−1) + Cs (14)

ここで、第二の補正値Csの算出方法について以下に述べる。まず、式(15)に示すように、Csは次のように算出される。すなわち、予め設定された任意の時間領域に相当するK個のエンコーダデータの合計値と、予め設定された目標となるエンコーダデータのK個分の合計値との差分Diff_sに対して、Gain_sを乗じた値に基づいて算出される。ここで、Gain_sは、予め設定された補正ゲイン(第二の所定係数)である。
Cs(n)=[{e(n−K)_data+e(n−K+1)_data+e(n−K+2)_data+・・・+e(n−1)_data}−(e_target×K)]×Gain_s (15)
ここで、Cs(n)はエンコーダ入力のn番目に算出された補正値であり、算出元のデータは、n番目に対して過去K個分のエンコーダデータを基に算出される。
Here, a method for calculating the second correction value Cs will be described below. First, as shown in Expression (15), Cs is calculated as follows. That is, the difference Diff_s between the total value of K encoder data corresponding to a predetermined arbitrary time region and the total value of K encoder data set in advance is multiplied by Gain_s. It is calculated based on the obtained value. Here, Gain_s is a preset correction gain (second predetermined coefficient).
Cs (n) = [{e (n−K) _data + e (n−K + 1) _data + e (n−K + 2) _data +... + E (n−1) _data} − (e_target × K)] × Gain_s (15)
Here, Cs (n) is the nth correction value calculated for the encoder input, and the calculation source data is calculated based on the past K encoder data for the nth.

また、式(16)に示すように、実際のステッピングモータ103に対して設定する設定値は、第一の補正値Cfと、第二の補正値Csの両方を反映させるため、二つの補正ゲインの合計は“1”を超えないように設定する(1以下とする)。これにより、目標速度に対してオーバーシュート要因を低減可能である。
Gain_f+Gain_s<=1 式(16)
Further, as shown in the equation (16), the set value set for the actual stepping motor 103 reflects both the first correction value Cf and the second correction value Cs, so that two correction gains are used. Is set so as not to exceed “1” (less than 1). Thereby, the overshoot factor can be reduced with respect to the target speed.
Gain_f + Gain_s <= 1 Formula (16)

また、第一の補正値Cfの反映時と同様に、第二の補正値Csにおいても補正値算出直後に、モータ駆動パルスへ反映させた場合、ステッピングモータ103に与えられる駆動パルスの変化が大きくなってしまい、回転動作が不安定になる可能性が生じてしまう。   Similarly to the reflection of the first correction value Cf, when the second correction value Cs is reflected in the motor drive pulse immediately after the correction value is calculated, the change in the drive pulse applied to the stepping motor 103 is large. Therefore, there is a possibility that the rotational operation becomes unstable.

よって、実際の反映方法としては、予め設定された時間領域Mに分散され、かつ予め設定された所定の重み付け係数を乗じた値を随時(所定のタイミング)反映させる。   Therefore, as an actual reflection method, a value that is distributed in a preset time region M and multiplied by a preset predetermined weighting coefficient is reflected at any time (predetermined timing).

また、予め設定された時間領域Mは、第二の補正値を分散させた時に、分散後の値は予め設定された値を超えないように設定(予め設定された所定値以下となるように設定)することにより、回転動作を安定させることができる。   Further, the preset time region M is set so that the value after dispersion does not exceed the preset value when the second correction value is dispersed (so as to be equal to or less than the preset predetermined value). By setting), the rotation operation can be stabilized.

図13にM=3、反映時のM個の重み付け係数(所定の重み付け係数)をm1、m2、m3としたときの値の算出・反映を示した模式図を示す。   FIG. 13 is a schematic diagram showing calculation and reflection of values when M = 3 and M weighting coefficients (predetermined weighting coefficients) at the time of reflection are m1, m2, and m3.

図13(a)がエンコーダ入力、図13(b)は式(15)に基づいて算出される第二の補正値Csである。また、図13(c)は第二の補正値Csを予め設定された反映幅Mに重み付け係数m1〜m3にて分散させた値、図13(d)が実際にモータ駆動時にパルス発生器113に設定値として与えられる、過去M個の補正分散値の合計値Cs_Dである。   FIG. 13A shows the encoder input, and FIG. 13B shows the second correction value Cs calculated based on the equation (15). FIG. 13C shows a value obtained by dispersing the second correction value Cs in a preset reflection width M by weighting coefficients m1 to m3. FIG. 13D shows the pulse generator 113 when the motor is actually driven. Is a total value Cs_D of the past M correction variance values given as a set value.

ここで、重み付け係数mM(図13ではM=3、mMはm1〜m3)は、合計すると“1”となるように設計されており、実際に制御を行う駆動系の特性に応じて変化させることが可能である。   Here, the weighting coefficient mM (M = 3 in FIG. 13 and mM is m1 to m3) is designed to be “1” in total, and is changed according to the characteristics of the drive system that is actually controlled. It is possible.

このように上述した第一の補正値Cfと第二の補正値Cs_Dとを用いた回転体101の速度制御を、高周波速度変動成分補正制御(リアルタイムフィードバック制御)と定義する。   The speed control of the rotating body 101 using the first correction value Cf and the second correction value Cs_D described above is defined as high-frequency speed fluctuation component correction control (real-time feedback control).

第一の補正値Cfは、理論上、エンコーダ入力信号の周波数、つまりサンプリング周波数Fsと同程度の速度変動成分の補正が可能であり、制御系のリアルタイム応答性を確保できる。   The first correction value Cf can theoretically correct a speed fluctuation component comparable to the frequency of the encoder input signal, that is, the sampling frequency Fs, and can secure the real-time response of the control system.

また、予め設定した範囲を超えるエンコーダ信号がm回(mは任意の正整数)連続して入力された場合に、上記高周波速度変動成分補正制御を行うことによって、この制御が追従する周波数成分をFs/mとすることができる。このため、負荷変動の種類、つまり様々な高周波成分に対する追従性を比較的簡易に設定することができる。   In addition, when an encoder signal exceeding a preset range is continuously input m times (m is an arbitrary positive integer), by performing the high-frequency velocity fluctuation component correction control, the frequency component that this control follows is controlled. Fs / m can be set. For this reason, the type of load variation, that is, the followability to various high frequency components can be set relatively easily.

更に、上記制御の応答性の検証は、ステップ応答特性と呼ばれる所定の負荷変動を与えたときの速度変動周波数成分を解析し、この成分の速度変動が収束する時間を検証することにより可能となる。   Furthermore, verification of the response of the control can be performed by analyzing a speed fluctuation frequency component when a predetermined load fluctuation called a step response characteristic is applied, and verifying a time at which the speed fluctuation of this component converges. .

第二の補正値Csは、理論上常に、任意の時間領域における平均速度を一定にするように補正値が算出されるため、回転体101の速度変動により生じた位置ズレ量を常に、そして限りなく“0”に近づけることが可能となる。   The second correction value Cs is theoretically calculated so that the average speed in an arbitrary time region is always constant. Therefore, the positional deviation caused by the speed fluctuation of the rotating body 101 is always and limited. It becomes possible to approach “0”.

図14に、回転体101の速度変動に伴う位置ズレ量に対するリアルタイムフィードバック制御の補正効果を示す。図14(a)が回転体101の速度を、図14(b)がステッピングモータ103に与えるモータ駆動パルスの周波数(図中、モータ駆動周波数と記す)を表わす。また、図14(a)では縦軸を速度、図14(b)では縦軸を駆動周波数(任意単位)、いずれも横軸を時間としている。回転体101に対して図14(a)に示すような速度変動が生じた場合、上述したリアルタイムフィードバック制御においては、次のように補正される。すなわち、この変動により生じる位置ズレ分Aは、主に第一の補正値Cfによって、位置ズレ分Bは、主に第二の補正値Csによって補正駆動される。   FIG. 14 shows the correction effect of the real-time feedback control with respect to the positional deviation amount accompanying the speed fluctuation of the rotating body 101. FIG. 14A shows the speed of the rotating body 101, and FIG. 14B shows the frequency of the motor drive pulse given to the stepping motor 103 (denoted as motor drive frequency in the figure). In FIG. 14A, the vertical axis represents speed, in FIG. 14B, the vertical axis represents drive frequency (arbitrary unit), and in each case, the horizontal axis represents time. When the speed fluctuation as shown in FIG. 14A occurs in the rotating body 101, the above-described real-time feedback control corrects as follows. In other words, the positional deviation A caused by this fluctuation is corrected and driven mainly by the first correction value Cf, and the positional deviation B is mainly driven by the second correction value Cs.

よって、本発明である速度制御装置は、図3のS206+S207、式(17)に示すように、二つの補正テーブルによるフィードフォワード制御と、二つの補正値によるリアルタイムフィードバック制御の組み合わせ(付加)により、機能する。そして、これらの制御により、回転体101の速度変動の抑制と長時間の安定駆動を実現することが可能となる。
S_Pls_A(n)=[S1_pls(n)+S2_pls(n)]+[Cf(n)+Cs(n)_D] (17)
Therefore, as shown in S206 + S207 of FIG. 3 and Expression (17), the speed control apparatus according to the present invention is based on a combination (addition) of feedforward control with two correction tables and real-time feedback control with two correction values. Function. And by these controls, it becomes possible to suppress the speed fluctuation of the rotating body 101 and realize stable driving for a long time.
S_Pls_A (n) = [S1_pls (n) + S2_pls (n)] + [Cf (n) + Cs (n) _D] (17)

[第2の実施形態]
次に、第1の実施形態で説明した本発明である速度変動制御を画像形成装置の回転体(感光ドラム(感光体)及び中間転写ローラ(中間転写体))の制御に適用した第2の実施形態について説明する。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment in which the speed fluctuation control according to the present invention described in the first embodiment is applied to the control of the rotating body (photosensitive drum (photosensitive body) and intermediate transfer roller (intermediate transfer body)) of the image forming apparatus. Embodiments will be described.

図15は、第1の実施形態の速度制御装置を画像形成装置に適用した構成を示している。なお、図15において、図17と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 15 shows a configuration in which the speed control apparatus of the first embodiment is applied to an image forming apparatus. In FIG. 15, the same components as those in FIG.

図15において、1223は、図1に示す速度制御装置のエンコーダA 105、エンコーダB 106、コードホイール107、HPセンサ108、ステッピングモータ103、モータドライバ104(図中、単にドライバと記す)を含む速度変動制御部である。制御ユニット109は、システムコントローラ1220からの指令に応じて各画像形成部1200Y,1200M,1200C,1200Kの感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204(第1の実施形態の回転体101に相当)の回転を制御する。   15, reference numeral 1223 denotes a speed including the encoder A 105, the encoder B 106, the code wheel 107, the HP sensor 108, the stepping motor 103, and the motor driver 104 (simply referred to as a driver in the figure) of the speed control device shown in FIG. It is a fluctuation control unit. The control unit 109 rotates the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 (corresponding to the rotating body 101 of the first embodiment) of each of the image forming units 1200Y, 1200M, 1200C, and 1200K according to a command from the system controller 1220. Control.

図16は、本発明に係る画像形成装置(図15)による画像形成動作時の感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204の制御シーケンスを示すタイミングチャートである。   FIG. 16 is a timing chart showing a control sequence of the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 during the image forming operation by the image forming apparatus (FIG. 15) according to the present invention.

図16で、制御ユニット109は、システムコントローラ1220から画像形成動作開始(ON命令)を受信すると(S1301)、ステッピングモータ103の出力軸の加速を開始し、予め設定された目標速度に到達した後に定速で駆動させる(S1302)。   In FIG. 16, when the control unit 109 receives an image forming operation start (ON command) from the system controller 1220 (S1301), the control unit 109 starts accelerating the output shaft of the stepping motor 103 and reaches a preset target speed. Drive at a constant speed (S1302).

次に、感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204に対して第1の実施形態で説明した低周波(第1の周波数)による速度変動成分に対する低周波速度変動成分補正制御(フィードフォワード制御)を実行する。ここでは、感光ドラム1201と中間転写ローラ1204とを同時に制御しないようにしている。これは、低周波速度変動成分補正制御では、制御過渡期において回転体としての感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204の平均速度が目標値に対して異なって回転している状態が存在する。そして、感光ドラム1201と中間転写ベルト1202のように互いに摺擦した状態で回転していると、摺擦部分における摩擦係数の変動によって想定外の負荷変動を及ぼし、補正テーブルの生成(収束)に長時間を要することになるからである。   Next, the low frequency speed fluctuation component correction control (feed forward control) for the speed fluctuation component due to the low frequency (first frequency) described in the first embodiment is executed on the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204. . Here, the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 are not controlled simultaneously. This is because, in the low-frequency speed fluctuation component correction control, there is a state in which the average speeds of the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 as the rotating bodies rotate differently with respect to the target values in the control transition period. If the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer belt 1202 rotate while being rubbed against each other, an unexpected load fluctuation is caused by the fluctuation of the friction coefficient in the rubbing portion, and the correction table is generated (converged). This is because it takes a long time.

制御ユニット109は、最初に感光ドラム1201(いずれか一方)に対して補正制御を実施する(S1303)。そして、感光ドラム1201の補正テーブルが固定された時点で(S1304)、中間転写ローラ1204(いずれか他方)に対して同様の補正制御を実施する(S1305)。   The control unit 109 first performs correction control on the photosensitive drum 1201 (any one) (S1303). When the correction table of the photosensitive drum 1201 is fixed (S1304), the same correction control is performed on the intermediate transfer roller 1204 (whichever is the other) (S1305).

感光ドラム1201と中間転写ローラ1204の各速度変動が安定した時点(各補正テーブルが固定された時点)で(S1306)、制御ユニット109は、システムコントローラ1220からの命令に従って画像形成動作を開始する(S1307)。そして、例えば、電子写真プロセスに必要な高圧が、帯電器1208、現像器1206、一次転写ローラ1209に印加される。一方、ベルトクリーナ1213及び二次転写器1211の着動作を行う(S1308)。   When the speed fluctuations of the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 are stabilized (when each correction table is fixed) (S1306), the control unit 109 starts an image forming operation in accordance with a command from the system controller 1220 ( S1307). For example, a high voltage necessary for the electrophotographic process is applied to the charger 1208, the developing device 1206, and the primary transfer roller 1209. On the other hand, the attaching operation of the belt cleaner 1213 and the secondary transfer device 1211 is performed (S1308).

このとき、感光ドラム1201及び中間転写ベルト1202に対して大きく負荷変動を及ぼす動作例として、二次転写器1211及びベルトクリーナ1213の「着」動作がある。しかし、この負荷変動は着動作後所定時間後に収束するため、本実施形態による高周波速度変動成分補正制御(リアルタイムフィードバック制御)によって追従させる必要はない場合が多い。   At this time, as an example of an operation that causes a large load fluctuation to the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer belt 1202, there is an “attaching” operation of the secondary transfer device 1211 and the belt cleaner 1213. However, since the load fluctuation converges after a predetermined time after the wearing operation, it is often unnecessary to follow the high-frequency speed fluctuation component correction control (real-time feedback control) according to the present embodiment.

よって制御ユニット109は、図16のS1308とS1310の間の時間帯において、感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204に対して高周波(第2の周波数)速度変動成分補正制御を実行する(S1309)。すなわち、二次転写器1211及びベルトクリーナ1213の「着」動作時の負荷変動収束後(S1308後)で且つ画像形成動作にトナー像を形成する(トナー像転写)所定時間前(S1310前)の時間帯に、高周波速度変動成分補正制御を実行する。   Therefore, the control unit 109 executes high frequency (second frequency) speed fluctuation component correction control for the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204 in the time zone between S1308 and S1310 in FIG. 16 (S1309). In other words, after convergence of load fluctuations (after S1308) during the “wearing” operation of the secondary transfer device 1211 and the belt cleaner 1213, a toner image is formed in the image forming operation (toner image transfer) a predetermined time (before S1310). The high-frequency speed fluctuation component correction control is executed in the time zone.

以上のように、低周波速度変動成分補正制御及び高周波速度変動成分補正制御を感光ドラム1201及び中間転写ローラ1204に対して実行することで、画像形成部1200により形成されるトナー像の倍率変動や色ずれ、ピッチムラを低減できる。そして、長期間にわたり画質の安定化を実現することができる。   As described above, the low-frequency speed fluctuation component correction control and the high-frequency speed fluctuation component correction control are executed on the photosensitive drum 1201 and the intermediate transfer roller 1204, so that the magnification fluctuation of the toner image formed by the image forming unit 1200 can be reduced. Color shift and pitch unevenness can be reduced. In addition, image quality can be stabilized over a long period of time.

本発明に係る実施形態の速度制御装置のブロック図Block diagram of a speed control device according to an embodiment of the present invention エンコーダの出力信号を用いて回転体の角速度変動を検出する方法を説明するタイミングチャートで、(a)カウンタ基準クロックを示すタイミングチャート、(b)回転体のホームポジション入力信号を示すタイミングチャート、(c)エンコーダ入力を示すタイミングチャート、(d)エンコーダ出力信号の立ち上がりエッジを基準として計測されたカウント数を表すタイミングチャート、(e)カウント数によって検出される速度データを表す図FIG. 3 is a timing chart for explaining a method for detecting angular velocity fluctuations of a rotating body using an output signal of an encoder; (a) a timing chart showing a counter reference clock; (b) a timing chart showing a home position input signal of the rotating body; c) Timing chart showing encoder input, (d) Timing chart showing count number measured with reference to rising edge of encoder output signal, (e) Diagram showing speed data detected by count number 本発明の実施形態に係る回転体の角速度変動補正制御を示すフローチャートThe flowchart which shows the angular velocity fluctuation correction control of the rotary body which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る実験により得られた回転体の角速度変動データプロファイルを示す図The figure which shows the angular velocity fluctuation data profile of the rotary body obtained by the experiment which concerns on embodiment of this invention. 回転体の角速度変動データプロファイルのFFT演算結果を示す図The figure which shows the FFT calculation result of the angular velocity fluctuation data profile of a rotary body 回転体の角速度変動データプロファイルのFFT演算結果と低周波成分通過型フィルタとの関係を示す図The figure which shows the relationship between the FFT calculation result of the angular velocity fluctuation data profile of a rotary body, and a low frequency component passage type filter 低周波成分通過型フィルタの係数プロファイルを示す図The figure which shows the coefficient profile of the low frequency component passage type filter デジタルフィルタの信号処理ブロックを示す図The figure which shows the signal processing block of the digital filter 検出エンコーダデータに対してフィルタ演算を行った結果を示す図The figure which shows the result of having performed the filter operation for the detection encoder data 本発明に係る低周波速度変動成分補正制御(フィードフォワード制御)実施時のエンコーダデータプロファイルを示す図The figure which shows the encoder data profile at the time of low frequency speed fluctuation component correction control (feedforward control) implementation based on this invention 低周波成分のエンコーダデータにより速度変動補正を行った実験結果を示す図The figure which shows the experimental result which corrected the speed fluctuation with the encoder data of the low frequency component (a)低周波速度変動成分補正テーブルにより設定されたモータ駆動パルスを表す図、(b)ステッピングモータに供給されるモータ作動クロックを表す図、(c)回転体の回転によるエンコーダ入力信号を表す図、(d)高周波速度変動成分補正値の算出タイミングを表す図(A) The figure showing the motor drive pulse set by the low frequency speed fluctuation component correction table, (b) The figure showing the motor operation clock supplied to the stepping motor, (c) The encoder input signal by the rotation of the rotating body FIG. 4D is a diagram showing the calculation timing of the high-frequency speed fluctuation component correction value. 本発明に係るリアルタイムフィードバック制御における第二の補正値算出及び反映方法を示した模式図で、(a)エンコーダ入力を示す図、(b)第二の補正値を示す図、(c)第二の補正値の分散値を示す図、(d)実際に設定される補正値を示す図FIG. 5 is a schematic diagram showing a second correction value calculation and reflection method in real-time feedback control according to the present invention, (a) a diagram showing an encoder input, (b) a diagram showing a second correction value, and (c) a second. The figure which shows the dispersion value of the correction value of (a), and the figure which shows the correction value actually set (d) 回転体の速度変動に伴う位置ズレ量に対するリアルタイムフィードバック制御の補正効果を示した概略図で、(a)回転体の速度を示す図、(b)モータ駆動周波数を表わす図FIG. 4 is a schematic diagram showing the correction effect of real-time feedback control on the amount of positional deviation caused by the speed fluctuation of the rotating body, (a) a diagram showing the speed of the rotating body, and (b) a diagram showing the motor drive frequency. 第1の実施形態の速度制御装置を画像形成装置に適用した構成を示す図1 is a diagram illustrating a configuration in which a speed control apparatus according to a first embodiment is applied to an image forming apparatus. 本発明に係る画像形成装置による画像形成動作時の感光ドラム及び中間転写ローラの制御シーケンスを示すタイミングチャート6 is a timing chart showing a control sequence of the photosensitive drum and the intermediate transfer roller during an image forming operation by the image forming apparatus according to the present invention. 従来例に係る画像形成装置の概略構成断面図Schematic configuration cross-sectional view of a conventional image forming apparatus

符号の説明Explanation of symbols

101 回転体
102 駆動ギア
103 ステッピングモータ(駆動手段)
104 モータドライバ
105 エンコーダA(検出手段)
106 エンコーダB(検出手段)
107 コードホイール
108 ホームポジションセンサ
109 制御ユニット(制御手段)
110 CPU
111 カウンタA
112 カウンタB
113 パルス発生器
1201 感光ドラム(感光体)(回転体)
1202 中間転写ベルト(中間転写体)(回転体)
1220 システムコントローラ
1223 速度変動制御部
101 Rotating body 102 Drive gear 103 Stepping motor (drive means)
104 Motor driver 105 Encoder A (detection means)
106 Encoder B (detection means)
107 Code wheel 108 Home position sensor 109 Control unit (control means)
110 CPU
111 Counter A
112 Counter B
113 Pulse Generator 1201 Photosensitive drum (photosensitive member) (rotating member)
1202 Intermediate transfer belt (intermediate transfer member) (rotating member)
1220 System controller 1223 Speed fluctuation control unit

Claims (7)

回転体と、前記回転体を駆動する駆動手段と、前記回転体の速度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される前記回転体の速度データに基づいて前記駆動手段に出力する駆動信号の周波数を算出し、算出された前記駆動信号を補正して前記駆動手段を制御する制御手段と、を有する速度制御装置であって、
前記制御手段は、複数の周波数成分を有する第一の速度変動成分と、前記第一の速度変動成分とは異なる周波数成分を有する速度変動成分とを抽出し、抽出された前記第一の速度変動成分が予め設定された所定範囲内に収束した時点で補正値の更新を停止し、すべての補正値を固定する第一の補正テーブルと、前記固定された第一の補正テーブルに基づき前記駆動手段により前記回転体を駆動した場合の前記回転体が1回転する間の平均速度と、前記駆動手段に対して予め設定された目標速度の差分を補正する第二の補正テーブルと、を有し、
前記第一の補正テーブル及び前記第二の補正テーブルに基づいて、フィードフォワード補正制御を行い、かつ、
前記フィードフォワード補正制御により前記回転体を駆動している状態において、前記検出手段により所定のタイミングにおいて検出された速度データと、予め設定された目標速度との差分に対して、予め設定された第一の所定係数を乗じて算出される第一の補正値と、前記検出手段により所定の時間領域において検出された速度データの総和と、予め設定された目標速度の総和との差分に対して、予め設定された第二の所定係数を乗じて算出される第二の補正値と、を有し、
前記フィードフォワード補正制御における前記第一及び第二の補正テーブルの該当する補正値に、前記第一の補正値及び前記第二の補正値を付加することにより、フィードバック補正制御を行うことを特徴とする速度制御装置。
Rotating body, driving means for driving the rotating body, detecting means for detecting the speed of the rotating body, and a driving signal output to the driving means based on speed data of the rotating body detected by the detecting means And a control means for controlling the drive means by correcting the calculated drive signal, and a speed control device comprising:
The control means extracts a first speed fluctuation component having a plurality of frequency components and a speed fluctuation component having a frequency component different from the first speed fluctuation component, and the extracted first speed fluctuation When the component converges within a predetermined range set in advance, the updating of the correction value is stopped, and the driving means is based on the first correction table for fixing all the correction values and the fixed first correction table. And a second correction table that corrects a difference between a target speed set in advance for the driving unit and an average speed during one rotation of the rotating body when the rotating body is driven by
Perform feedforward correction control based on the first correction table and the second correction table, and
In a state in which the rotating body is driven by the feedforward correction control, a preset first speed is set with respect to a difference between the speed data detected at a predetermined timing by the detection means and a preset target speed. For the difference between the first correction value calculated by multiplying by one predetermined coefficient, the sum of speed data detected in a predetermined time region by the detecting means, and the preset sum of target speeds, A second correction value calculated by multiplying a preset second predetermined coefficient,
Feedback correction control is performed by adding the first correction value and the second correction value to the corresponding correction values in the first and second correction tables in the feedforward correction control. Speed control device.
請求項に記載の速度制御装置において、
前記第二の補正テーブルを算出するために基準となる前記回転体が1回転する間の平均速度は、前記検出手段により検出される速度データに基づいて算出された平均値、または、前記第一の補正テーブルにおける補正値に基づいて算出された平均値、から算出されることを特徴とする速度制御装置。
The speed control device according to claim 1 ,
An average speed during one rotation of the rotating body serving as a reference for calculating the second correction table is an average value calculated based on speed data detected by the detection means, or the first speed A speed control device calculated from an average value calculated based on a correction value in the correction table.
請求項に記載の速度制御装置において、
前記第一の所定係数と前記第二の所定係数との和が、1以下とすることを特徴とする速度制御装置。
The speed control device according to claim 1 ,
A speed control apparatus, wherein a sum of the first predetermined coefficient and the second predetermined coefficient is 1 or less.
請求項に記載の速度制御装置において、
前記制御手段は、前記算出された第二の補正値を予め設定された時間領域に分散し、かつ予め設定された所定の重み付け係数を乗じた値を、新たな第二の補正値とすることを特徴とする速度制御装置。
The speed control device according to claim 1 ,
The control means disperses the calculated second correction value in a preset time region and multiplies a preset predetermined weighting coefficient as a new second correction value. A speed control device.
請求項に記載の速度制御装置において、
前記予め設定された時間領域は、前記第二の補正値を分散させた値が、予め設定された所定値以下となるように設定されることを特徴とする速度制御装置。
The speed control device according to claim 4 ,
The speed control device, wherein the preset time region is set such that a value obtained by dispersing the second correction value is equal to or less than a preset predetermined value.
感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御し、前記感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、
請求項に記載の速度制御装置を備え、
前記回転体は、前記感光体及び前記転写体であり、
前記制御手段は、前記感光体及び前記転写体のいずれか一方が1回転する間の速度データから、第1の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第1の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードフォワード補正制御を行い、
前記感光体及び前記転写体のいずれか他方が1回転する間の速度データから、第1の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第1の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードフォワード補正制御を行い、
前記感光体及び前記転写体が1回転する間の速度データから、第2の周波数による速度変動成分を抽出し、前記第2の周波数による速度変動成分を目標値に収束させるために、前記フィードバック補正制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
In the image forming apparatus for controlling the rotational speed so that the photosensitive member and the transfer member rub against each other, and transferring the electrostatic latent image formed on the photosensitive member to the transfer member,
A speed control device according to claim 1 is provided,
The rotating body is the photosensitive body and the transfer body,
The control means extracts a speed fluctuation component due to a first frequency from speed data during one rotation of either the photoconductor or the transfer body, and sets the speed fluctuation component due to the first frequency as a target value. In order to converge to the above, the feedforward correction control is performed,
In order to extract a speed fluctuation component due to the first frequency from speed data during one rotation of the other of the photoconductor and the transfer body, and to converge the speed fluctuation component due to the first frequency to a target value , Performing the feedforward correction control,
In order to extract a speed fluctuation component due to the second frequency from speed data during one rotation of the photoconductor and the transfer body, and to converge the speed fluctuation component due to the second frequency to a target value, the feedback correction An image forming apparatus that performs control.
感光体及び転写体を互いに摺擦するように回転速度を制御して、前記感光体上に形成された静電潜像を前記転写体に転写する画像形成装置において、
請求項1ないしのいずれか1項に記載の速度制御装置を備え、
前記回転体は、前記感光体及び前記転写体であり、
前記速度制御装置は、前記感光体及び前記転写体を制御することを特徴とする画像形成装置。
In the image forming apparatus for controlling the rotational speed so that the photosensitive member and the transfer member rub against each other, and transferring the electrostatic latent image formed on the photosensitive member to the transfer member,
Comprising a speed controller according to any one of claims 1 through 5,
The rotating body is the photosensitive body and the transfer body,
The image forming apparatus, wherein the speed control device controls the photosensitive member and the transfer member.
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