转子驱动控制设备和成像装置的制作方法

文档序号:7286038
专利名称:转子驱动控制设备和成像装置的制作方法
技术领域
本发明涉及适合减轻电机等转动和驱动转子时转子的旋转周期波动的转子驱动控制设备以及含有转子驱动控制设备的成像装置。
背景技术
图6说明了成像装置。图6示出了像四色串联型彩色打印机那样的彩色成像装置。首先,说明图6的结构。控制器5控制整个成像装置。标号1a到1d分别表示光导鼓。光导鼓1a到1d分别由黑色、青色、洋红色以及黄色的潜像形成。所需潜像由光刻机2a到2d在光导鼓1a到1d上形成。电机6a到6d分别转动光导鼓1a到1d。皮带3由驱动电机4驱动,送入转印纸7。
接着,说明如图6所示的成像装置的操作。当开始形成图像时,将转印纸7从送纸单元(未示出)送入皮带3中。转印纸7由皮带3传送,依次送入每种颜色的光导鼓中。此时,光刻机2a到2d从上方在光导鼓1a到1d上形成潜像。使色粉附在这些部分上,然后,在转印纸7经过的同时将色粉转印到正好布置在光导鼓下面的转印纸7上。在如图6所示的成像装置中,各自颜色的光导鼓1a到1d分别由DC(直流)无刷电机等驱动。但是,由于如下(i)和(ii)的原因,在形成的图像中产生副扫描方向的位移。
(i)由转矩脉动等引起的电机旋转周期波动;和(ii)由转轴的偏心引起的齿轮、传动和驱动系统的累积间距误差。
在图6中,例如,在光导鼓1a到1d的转轴和电机6a到6d之间分别采用由行星齿轮形成的传动机构。这些误差不局限于如图6所示的例子,而且,与通过利用一个光导体的旋转方法形成多种颜色,然后通过叠加所述多种颜色输出的例子,和与通过一个光导体形成单色图像的例子类似的影响也产生图像的位移。
当前,能够高速输出图像的如图6所示的例子越来越成为彩色成像装置的主流。在这个例子中,主要由每种颜色形成的图像偏移引起叠加颜色的位移,即,彩色偏移。因此,出现图像质量显著降低。
在传统成像装置中,提供了几种防范措施,以便提高图像质量。对于DC伺服电机的旋转周期波动,通过检测电机轴的角速度,来使用给出反馈的控制系统。另外,对于传动驱动系统误差,使用了通过配备在光导鼓的轴中的旋转编码器检测的结果控制电机6a到6d的旋转的方法。此外,在制造过程中检测配备在与光导鼓轴相同的轴上的齿轮的最大偏心位置,然后,合在一起调整配置在四根光导鼓轴上的齿轮的偏心位置。通过使由偏心引起的旋转周期波动的各个相位同步来减小彩色偏移。
作为通过使多个光导鼓之间周期的旋转周期波动的相位同步来减小彩色偏移的方法,已经提供了事先提供与各自颜色的光导鼓有关的旋转周期波动的相位变成相同的基准位置,并通过转动和驱动转印同一部分以顺从旋转周期波动的相位的方法(参照日本已公布已审查申请第H08-10372号和已
公开日本专利第2000-137424号)。另外,如上所述,已经提供了通过检测多根光导鼓轴的齿轮的最大偏心位置,并通过在安装时进行高精确轴对准,调整相位,以便当叠加多种颜色时减小彩色偏移的方法。
尽管通过上述方法匹配旋转周期波动的相位,可以减小由光导鼓旋转周期波动引起的彩色偏移的影响,但旋转周期波动的振幅值随每个光导鼓而不同。当叠加各种颜色的图像时,这种振幅值不同的影响产生了像素的彩色偏移。也就是说,尽管相互匹配光导鼓的旋转周期波动的相位可以减小相对彩色偏移量,但旋转周期波动的振幅值的不同产生了彩色偏移。因此,为了获得彩色偏移减少了的高质量输出图像,有必要减少振幅值的绝对量。在这种情况下,众所周知,与鼓的一圈相对应的旋转周期波动的振幅值引起的对像素位移的影响与其它旋转周期波动的振幅值引起的对像素位移的影响相比较大。这是因为,在光导鼓上的成像过程中,在像曝光位置和转印位置那样的两个部分中产生位移。
人们已经提出了分析旋转周期波动的振幅,并检测和控制像已知技术那样校正的对象的频率成分,以减小旋转周期波动的振幅值的技术(参照已
公开日本专利第2002-72816号)。但是,在描述在已
公开日本专利第2002-72816号中的技术中,需要大量检测旋转周期波动的编码器的切口或检测位置,导致结构的成本提高。
作为对这个问题的防范措施,人们考虑了只检测和控制影响图像质量的旋转周期波动的方法。例如,人们提供出控制电机的方法。在控制电机的方法中,分析电机轴的旋转周期波动的频率,并通过将频率成分乘以减速比计算与鼓轴的旋转周期波动相对应的频率成分。因此,根据计算的结果控制电机,以便控制不均匀旋转(参照已
公开日本专利第2002-356929号)。
此外,人们还建议了控制电机旋转的方法。在该方法中,为电机提供不同的速度,以产生从经过同一区域的时间差到转子的一圈周期的旋转周期波动,和根据结果控制电机的旋转(参照已
公开日本专利第2003-351952号)。

发明内容
本发明要解决的问题但是,存在在已
公开日本专利第2002-356929号中实际检测的信息降低了精度的问题,因为实际检测的信息是电机轴的转速,和电机轴的频率成分和鼓轴的频率成分只通过几何关系相联系。
在已
公开日本专利第2003-351952号中,对于电机来说,有必要应用正弦波的角速度控制,以便检测转子的旋转周期。在这种方法中,有必要进行两次正弦波的电机速度控制,其中,相互改变振幅值和相位,以便检测与转子的一圈相对应的旋转周期波动。因此,不可能在校正和控制的同时,更新和控制旋转周期波动或被校正信息。
因此,本发明的目的是提供通过用便宜和简单结构,精确地检测旋转周期波动,能够有效地矫正转子的旋转周期波动的转子驱动控制设备,并通过附带旋转体驱动和控制设备能够获得高质量图像的成像装置。
解决问题的手段在本发明的一个实施例中,转子驱动控制设备包含电机;传递电机的转动力的传动机构;与传动机构连接并由电机的转动力转动和驱动的转子;环绕转子的转轴的多个被检测部分;检测被检测部分的检测器;配置成当设置了在两端含有多个被检测部分中的两个被检测部分的第一区域,并设置了含有与第一区域的被检测部分不同的在两端和至少一端上的被检测部分的第二区域时,根据在转子旋转时来自检测器的信号,检测第一区域和第二区域经过检测器的经过时间的经过时间检测设备;配置成根据经过时间检测设备检测的经过时间,生成与转子的所需周期有关的旋转周期波动的振幅和相位的设备;和配置成根据振幅和相位生成设备产生的振幅和相位,控制电机的旋转以减小旋转周期波动的设备。转以减小旋转周期波动的设备。
根据上述结构,振幅和相位生成设备根据第一区域和第二区域经过检测器的经过时间和转子的平均转速生成与转子的所需旋转相对应的旋转周期波动的振幅和相位。旋转控制设备根据产生的振幅和相位,控制电机的旋转,以便减轻旋转周期波动。
在本发明的一个实施例中,转子驱动控制设备包含电机;传递电机的转动力的传动机构;与传动机构连接并由电机的转动力转动和驱动的转子;环绕转子的转轴的多个被检测部分;检测被检测部分的检测器;配置成当不止一次地设置了在两端含有多个被检测部分中的两个的区域时,根据在转子旋转时来自检测器的信号,检测不止一个区域经过检测器的经过时间的经过时间检测设备;配置成根据经过时间检测设备检测的经过时间,生成与转子的所需周期有关的旋转周期波动的振幅和相位的设备;和配置成根据振幅和相位生成设备产生的振幅和相位,控制电机的旋转以减小旋转周期波动的设备,其中,经过时间检测设备、振幅和相位的设备以及旋转控制设置重复地校正至少多于一种的旋转周期波动。
根据上述结构,例如,当对转子设置第一所述旋转和第二所需旋转时,振幅和相位生成设备首先生成与第一所需旋转相对应的旋转周期波动的振幅和相位,和控制电机的旋转,以便减轻与第一所需旋转相对应的旋转周期波动。然后,振幅和相位生成设备生成与第二所需旋转相对应的旋转周期波动的振幅和相位,和控制电机的旋转,以便减轻与第二所需旋转相对应的旋转周期波动。
在本发明的一个实施例中,转子驱动控制设备包含电机;传递电机的转动力的传动机构;与传动机构连接并由电机的转动力转动和驱动的转子;环绕转子的转轴的多个被检测部分;检测被检测部分的检测器;配置成当设置了在两端含有多个被检测部分中的两个被检测部分的第一区域,并设置了含有与第一区域的被检测部分不同的在两端和至少一端上的被检测部分的第二区域时,根据在转子旋转时来自检测器的信号,检测第一区域和第二区域经过检测器的经过时间的经过时间检测设备;配置成根据经过时间检测设备检测的经过时间,生成与转子的所需周期有关的旋转周期波动的振幅和相位的设备;和配置成根据振幅和相位生成设备产生的相位,控制电机的旋转以改变旋转周期波动的相位的设备。
根据上述结构,振幅和相位生成设备根据第一区域和第二区域经过检测器的经过时间和转子的平均转速生成与转子的所需旋转相对应的旋转周期波动的相位。旋转控制设备控制电机的旋转,以便使这个旋转周期波动的相位与在另一个电机中产生的旋转周期波动的相位匹配。
在本发明的一个实施例中,提供了安装根据本发明之一的转子驱动控制设备以及配备光导鼓作为转子的成像装置。
根据上述结构,控制光导鼓的旋转周期波动,以便通过减小转印图像的位移和像素的缩放可以取得高的图像质量。
在本发明的一个实施例中,串联型的成像装置包含电机;相互对应地布置着和由电机转动和驱动的多个光导鼓;环绕光导鼓的转轴或配备在光导鼓的转轴上的齿轮的转轴的多个被检测部分;配置成生成与对应于每种颜色的光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动的相位的设备;和配置成当根据相位生成设备产生的相位,将在对应于每种颜色的光导鼓上形成的像素转印到被转印体上的相同位置上时,控制电机的旋转,以便使相互对应的光导鼓的旋转周期波动的相位匹配的设备。
根据上述结构,由于在同一像素中光导鼓和转印体的线速度变成相等,所述可以减小彩色偏移。
本发明的效果根据本发明的一个实施例,由于电机每转一圈可以通过被检测部分经过的四个时间测量经过时间,可以实现具有包括被测检部分、检测器以及计算过程的便宜结构的转子驱动控制设备。
另外,因为检测区是自由设置的,所以可以在具有良好检测灵敏度的区域中高精度地检测旋转周期波动。
并且,对于多种旋转周期波动,可以通过分几步降低旋转周期波动来减小它。因此,当减小不仅与转子的一圈相对应,而且与像电机、齿轮等那样的传动机构的一圈相对应的旋转周期波动时,这样是有效的。


图1A是说明本发明用于检测旋转周期波动的被检测部分由切口构成的图形;图1B是说明本发明用于检测旋转周期波动的被检测部分由切口构成的图形;图2A是说明本发明用于检测旋转周期波动的被检测部分由边缘构成的图形;图2B是说明本发明用于检测旋转周期波动的被检测部分由边缘构成的图形;图3是例示本发明的曝光和转印之间的位置关系的说明图;图4A是示出本发明用于检测旋转周期波动的被检测部分的结构以及示出扇形构件的检测部分的图形;图4B是示出本发明用于检测旋转周期波动的被检测部分的结构以及示出扇形构件的检测部分的图形;图4C是示出本发明用于检测旋转周期波动的被检测部分的结构以及示出扇形构件的检测部分的图形;图4D是示出本发明用于检测旋转周期波动的被检测部分的结构以及示出扇形构件的检测部分的图形;图5是例示本发明用于检测两种旋转周期波动的被检测部分的结构的说明图;图6是例示成像装置的例子的图形;图7是说明本发明的实施例之一的光导鼓驱动控制机构设备的结构的图形;图8是说明光导鼓轴的旋转周期波动的时间特性的图形;图9是说明光导鼓轴的旋转周期波动的频率特性的图形;图10是说明本发明的转子驱动控制设备中校正被检测部分的安装偏心的结构的图形;图11是说明在本发明的转子驱动控制设备中提供基准被检测部分作为起始位置的结构的图形;图12A是示出如图7所示的控制设备中的检测和控制操作的流程图;图12B是示出如图7所示的控制设备中的检测和控制操作的流程图;图13是说明本发明的第二实施例的串联型的四个光导鼓之间的相位匹配的图形;图14是说明第二实施例中的起始位置和相位匹配基准位置之间的关系的图形;
图15是说明从如图14所示的状态经过了相位匹配之后光导鼓之间的关系的图形;图16是说明提供特殊被检测部分作为起始位置时的脉冲信号和计时器计数过程的图形;图17是示出是否经过被检测部分的过程的流程图;图18是说明本发明用于检测旋转周期波动的被检测部分由磁性材料构成的图形;图19是说明不提供特殊被检测部分作为起始位置时的脉冲信号和计时器计数过程的图形;图20是示出含有最少量被检测部分(切口)的旋转板的结构的说明图;图21A是示出将起始位置附在光导鼓的凸缘上的图形;图21B是示出将起始位置附在光导鼓的凸缘上的图形;图22A是示出在光导鼓的凸缘上提供被检测部分的图形;图22B是示出在光导鼓的凸缘上提供被检测部分的图形;图23是示出在从动齿轮上提供被检测部分的图形;图24是例示包括中间齿轮的驱动机构的图形;图25是说明检测区的经过时间与从曝光到转印的时间匹配时的速度波动周期的图形;图26是说明当提供基准被检测部分时检测时间与检测机构之间的关系的图形;图27是示出耦合器附在光导鼓驱动轴上的图形;图28是说明当不特别布置基准被检测部分时检测时间与检测机构之间的关系的图形;图29A示出了当提供基准被检测部分时周期波动检测/校正的流程图;图29B示出了当提供基准被检测部分时周期波动检测/校正的流程图;图30A例示了旋转周期性变化的相位匹配的流程图;图30B例示了旋转周期波动的相位匹配的流程图;图31A示出了顺序周期波动检测/校正控制的流程图;图31B示出了顺序周期性变化检测/校正控制的流程图;图32是例示包括耦合器周期性变化(鼓的1/2圈周期)的光导鼓轴的旋转波动的频率特性的图形;
图33是说明与检测区相对应的符号的图形;图34是描述检测机构、检测时间以及检测区之间的关系的图形;图35是描述相应两个检测器检测的经过时间和检测区之间的关系的图形;图36是说明合成相应两个检测器检测的旋转周期波动的方法的图形;图37是描述检测区和最少量被检测部分在检测过程中经过的经过时间之间的关系的图形;图38是说明当检测器不面对面时两个检测器的结构的图形;图39是说明当检测器不面对面时校正旋转板的安装偏心的方法的图形;和图40是说明含有不是按180°定位的检测区的检测机构、检测区以及检测时间之间的关系的图形。
具体实施例方式
在下文中,将参照附图描述本发明的实施例。
第一实施例DC电机驱动系统的结构本发明的一个实施例将通过具有如图7所示的结构的成像装置加以说明。图7是如图6所示的光导鼓的驱动控制机构中单个驱动控制设备的结构图。
图7中的DC伺服电机6通过耦合器9a转动和驱动主动齿轮10。主动齿轮10将驱动力传递到从动齿轮11。从动齿轮11通过耦合器9b和9c转动光导鼓1。光导鼓1的转轴12配有含有被检测部分13的旋转板12A。旋转板12A与转轴12一起旋转。在这种情况下,当被检测部分19经过检测设备14,检测部分14将脉冲信号15发送到控制设备8。控制设备8检测光导鼓1的旋转周期波动,并将电机速度基准信号16发送到电机6,以便减小旋转周期波动。
光导鼓1由电机6、主动齿轮1以及固定在光导鼓1的转轴12上的从动齿轮11驱动。减速齿轮比是,例如,1∶20。在这种情况下,一对齿轮用于旋转驱动机构,以便用少量的零件降低成本,并采用两个齿轮以减少齿形误差或偏心引起的转印误差的不利因素。另外,如果通过利用单个减速机构设置高减速比,配备在光导鼓1的转轴12上的从动齿轮变成直径大于光导鼓1的直径的大直径齿轮。因此,减小了传递给光导鼓1的大直径齿轮的简单间距误差,并且,还减小了集结物(带状物)的打印位移和不均匀性。但是,减速比是根据光导鼓1的目标角速度中能够获得高效率的角速度区和DC电机的特性确定的。
图8和9说明了当利用20个轮齿、减速齿轮比为1∶20以及电机转速为1200rpm的从动齿轮11进行反馈控制时,光导鼓轴的旋转周期波动的时间特性和频率特性。
从图9中可明显看出,光导鼓的转轴12包括三种大的旋转周期性变化。第一种是在齿轮啮合周期(400Hz)内产生的旋转周期波动。这种波动主要由轮齿的简单间距误差和来源于负载变化的回卷引起的,并与惯性力矩有关。但是,如上所述,本发明驱动机构的结构,即,从动齿轮11的直径大于光导鼓1的直径,使得轮齿的简单间距引起的波动即使传送到光导鼓1,即,图像上,也是很小的。因此,轮齿的简单间距引起的波动的影响很小。
第二种波动是在电机的一圈(20Hz)内产生的旋转周期波动。这种波动主要由轮齿的累积间距误差和电机轴的主动齿轮10的偏心引起的转印误差引起的。但是,在本发明驱动机构的一个实施例中,电机轴的主动齿轮10的旋转周期是从动齿轮11的半圈周期的某自然数分之一。也就是说,当从光导鼓的旋转中心到光写入位置和转印位置的直线的角度分别是π时,光写入位置的波动和转印位置的波动变成匹配的相位。因此,可以减小对转印图像的位移的影响。但是,由于馈送带送入的转印纸与光导鼓之间的速度差,这种结构不能控制图像变浓。因此,通过像本发明那样控制旋转周期波动可以改善图像的质量。另外,相位是匹配的,可以减小控制误差造成的影响,并可以减小检测光导鼓周期波动时的测量误差。此外,当从光导鼓的旋转中心到光写入位置和转印位置的直线的角度分别不是π时,从光导鼓的旋转中心到光写入位置和转印位置的直线的角度被选用成等于电机轴旋转的角度乘以一个自然数。并且,在本发明中,使经过检测光导鼓的旋转周期波动的检测区的时间是电机轴的旋转周期的自然数倍。
第三种波动是在光导鼓的一圈(1Hz)内产生的旋转周期波动。这种波动主要由轮齿的累积间距误差和从动齿轮11的偏心引起的转印误差引起的。另外,从动齿轮11的轴和光导鼓的转轴12通过耦合器9b,9c连接,使得两根轴的轴心的位置误差和偏转角变成波动的原因之一。
光导鼓轴周期波动检测设备的结构首先,将参照图1A、1B、2A、2B、4A-4C和20说明检测光导鼓轴1的一圈周期的波动的检测设备。显示在图1A,1B的切口检测型旋转板和图2A、2B和4A-4C的边缘检测形旋转板中的切口和边缘对应于如图7所示的被检测部分13。被检测部分13和检测器14可以布置在光导鼓轴方向的两端之一,并可以布置在大直径齿轮(从动齿轮11)的一侧。但是,当被检测部分13和检测器14布置在大直径齿轮的一侧时,有必要减小大直径齿轮轴与光导鼓的转轴之间的轴心位置误差。图20示出了含有最少量被检测部分的结构。该结构包含三个切口。尽管切口构成三个区域,但也可以将两个区域用作检测区。因此,额外的检测区可以用于确定起始位置。
旋转板12A被固定在轴上,以便绕光导鼓的转轴12旋转,或者,布置在光导鼓1的侧面上,与光导鼓1合在一起旋转。作为布置在光导鼓1的侧面上的结构,旋转板12A不仅可以布置在光导鼓1的侧面上,而且也可以布置在大直径齿轮的侧面上。例如,当旋转板被整合在光导鼓上时,如图22A,22B所示,将作为被检测部分的凹陷部分13A安排在光导鼓的凸缘A上。另外,图23示出了旋转板被整合在从动齿轮11的侧面上时的例子。在图23中,将作为被检测部分的凹陷部分13B安排在从动齿轮11的端面凸缘11A上。
例示在图1A、1B、2A和2B中的检测器14分别检测切口和边缘的经过。检测器由光发射元件和光接收元件组成,并被配置成检测在光发射元件和光接收元件之间经过的切口和边缘阻挡的光。此外,如图18所示,检测器可以被配置成通过被检测部分由磁性材料18形成和检测器由磁传感器19形成的结构检测被检测部分的经过。如图1A、1B、2A和2B所示的相应切口和边缘检测器可以由旋转板12A的固定部分之一上由光发射元件和光接收元件组成的反射型器件形成。
这里,将描述被检测部分的结构。图1A,1B的被检测部分是旋转板12A的切口。图2B,4C的被检测部分是光屏蔽部分的前侧边缘,和图4D的被检测部分是光屏蔽部分的后侧边缘。此外,图2A的被检测部分是光屏蔽部分的前侧边缘和光屏蔽部分的后侧边缘两者。一般说来,在输出的上升沿部分和下降沿部分中,检测器包括被检测部分和检测器的安装误差、电路系统等引起的间隔性波动带来的误差。因此,这种误差可以通过在上升沿部分或下降沿部分中统一测量来避免。于是,最好使用如图1,或图2B、4C、4D所示的结构。但是,如上所述,考虑到各种实施例,本发明不只局限于机械结构,而且也包括处理方法。
在图1B中,两个检测器14a、14b布置在光导鼓轴12周围相隔180°的位置上。这样布置是为了当旋转板的轴心偏离光导鼓轴12的轴心时,校正偏心引起的检测误差。这种结构的细节将利用图10加以说明。在图10中,旋转板12A的轴心20偏离光导鼓的转轴12,并旋转板12A的轴心20被安装在光导鼓的转轴12的上侧。下面将说明检测器14a、14b检测到的输出。在检测器14a中,花费比光导鼓轴12的原半圈短的时间检测构成转轴12的上侧的检测区A、B的角度,而花费较长的时间检测构成下侧的检测区C、D的角度。类似地,在检测器14b中,花费比光导鼓轴12的原半圈短的原时间检测角度A、B,而花费较长的时间检测下侧的角度C、D。因此,通过检测分立检测器相隔180°的对角,和进行对这些区域的经过时间信息来平均的处理,可以拒绝偏心的影响。在这种情况中,两个检测器14a、14b布置在光导鼓轴12周围相隔180°的位置上。但是,将这些检测器布置成相隔给定角度也可以消除偏心的影响。
下文将描述检测周期波动的检测区的角度A、B、C、D的定义以及检测区A和B之间和检测区C和D之间的相差的定义。
接着,为了检测旋转周期波动,将说明从电机到转子的传动机构的所需结构。例如,在图33中,由被检测部分构成的检测区A、B或检测区A、B之间的相差的检测区AB被选用成等于转子(光导鼓1)在从动齿轮10的一圈期间旋转的角度的自然数倍。更具体地说,在检测区的两端由主动齿轮10引起的旋转周期波动的相差被选用成等于主动齿轮10的旋转周期内的360°的整数倍。
在下文中,将说明图7的驱动机构具有,例如,图9的频率特性时的情况。在如图1A、1B、2A或2B所示的检测机构的结构中检测区是180°,并检测区之间的相差的检测区是90°,以便当主动齿轮10旋转5次时,从动齿轮11旋转1/4。这种结构可以降低从动齿轮的一圈周期内轮齿的累积间距误差和偏心引起的到光导鼓1的旋转转印误差对测量误差的影响。可以提高包含布置在光导鼓1的同一轴上的被检测部分13和检测器14的检测设备的检测精度。
更详细地描述,当机构具有如图9所指的频率特性时,鼓的一圈是1Hz。如果检测区是180°,花费2Hz的检测周期检测它。于是,与从动齿轮的一圈相对应的旋转周期波动(20Hz)不断地经过具有匹配相位的被检测部分。在这种情况下,当通过三角函数显示周期性成分时,相位是变元。相位在物理上等于角度(相同单位)。如上所述,检测器的输出变成受与光导鼓轴的一圈相对应的旋转周期波动(1Hz)严重影响的输出。当中间齿轮23也像图24所示那样布置时,经过检测区A、B的时间或检测区之间的相减AB被指定成中间齿轮23的旋转周期的最小公倍数,从而能够提高检测精确。
被检测部分之间的相差未必等于转子在主动齿轮10的一圈内旋转的角度的自然数倍。正如下文所述的那样,通过进行两次计算可以减少检测误差。在这种情况下,尽管需要计算时间和加入了少量计算误差,但可以减小检测误差。
如果通用接合器用于耦合器9a,9c,可以生成如图32所示的与鼓的半圈相对应的旋转周期波动。在这种情况下,被检测部分被构造成等于180°,并被检测部分之间的相差被构造成等于90°。通过构造上述结构,与鼓的半圈相对应的旋转波动(2Hz)不断经过具有相同相位的被检测部分。
在如图7所示的例子中,主动齿轮10的一圈周期是从光导鼓1的曝光位置到转印体的转印位置的旋转周期的某个自然数分之一。通过构造上述结构,尽管产生了在主动齿轮10的一圈周期内轮齿的累积间距误差和偏心引起的到光导鼓的旋转转印误差,但曝光位置的波动和转印位置的波动变成匹配的相位。因此,可以控制对转印图像的位移的影响。
此外,由被检测部分13构成的检测区经过检测器的时间被构造成等于主动齿轮10的一圈周期的自然数倍。因此,在可以控制对转印图像的位移的影响的同时,可以不受主动齿轮10的旋转周期波动的影响地进行检测。
最后,将描述检测和校正旋转周期波动的起始位置检测的结构。检测起始位置的最常用结构是布置另一个检测器和布置另一个被检测部分。它们不一定总是布置在检测旋转周期波动的旋转板上,也可以像,例如,图21所示那样,被安排在光导鼓轴的同心圆的凸缘1A上。但是,这种结构的缺点在于,检测机构复杂,并需要重新安装检测器的成本。本发明可以通过上述结构实现。但是,本发明也可以通过比上述结构更容易的结构完成。下文将描述该实施例。
首先,将描述提供额外被检测部分以检测起始位置的结构。在这种情况下,如图11所示,重新将基准被检测部分17布置在环绕光导鼓的转轴12的被检测部分13的圆周上。在这种情况下,检测器14检测的脉冲信号用图16表示。被检测部分之间的距离被构造成如图1A、1B、2A、2B所示那样,相隔90°。更具体地说,检测器14检测被检测部分13时脉冲信号基本上变成固定间隔。检测器14检测基准被检测部分17时脉冲信号与前面脉冲的时间间隔相比明显降低。因此,当与前脉冲的时间间隔相比检测到小脉冲的时间间隔时,可以确定经过的是起始位置。通过像如图17所示的流程图那样提供阈值,可以处理基准被检测部分17的经过。在这种情况下,将阈值与脉冲信号的时间间隔相比。但是,旋转周期波动引起的时间波动是μ秒数据级,而基准被检测部分的经过引起的时间波动是m秒数量级。因此,通过提供m秒数量级的阈值,可以甄别基准被检测部分17和被检测部分13。当基准被检测部分经过时,利用脉冲间隔的变化可以确定到来的脉冲是否对应于起始位置,以便可以将这个脉冲用作基准进行检测或控制。
接着,将说明没有检测起始位置的额外被检测部分的结构。这里,利用图1A的检测机构给出说明。在这种情况下,当电机的旋转变成恒速时,图1A中的任何一个被检测部分都可以用作起始位置,并且起始位置由电路或固件观察。设置起始位置的方法将与正好在电机转速达到目标速度之后检测的脉冲信号相对应的被检测部分设置成起始位置。图19示出了这种设置方法。起始位置可以通过在检测到正如在电机达到目标速度之后的脉冲信号的同一时间重新设置计时器计数器来设置。配备在一圈中的多个被检测部分事先被记录成在被检测部分13的经过时间上连续地计数脉冲的个数。以便不断地检测起始位置。在这种方法中,起始位置得到确定,并且每当打开电源时就准备好与起始位置相对应的校正数据。在这种情况下,起始位置由电路或固件来重组。这种检测起始位置的方法适用于如下实施例。
下文将参数图12A,12B描述如图7所示的光导鼓驱动控制机构的操作。
图12A,12B示出了减小例示本实施例的成像装置中的光导鼓1的旋转周期波动的控制,和它们是例示校正和控制电机角速度的从数据处理到校正控制的处理例子的流程图。这个控制根据存储在如图7所示的控制设备8中的控制程序来处理。另外,图1A的结构用作检测机构。
在减小与光导鼓轴的一圈相对应的旋转周期波动的校正控制之前,检测与光导鼓轴的一圈相对应的旋转周期波动,作为用于校正的信息。当可以像图16所示那样将起始位置设置在固定位置上时,可以在产品出厂之前的制造过程中,或者在交换光导鼓的时候进行这个预操作。于是,无需检测光导鼓的一圈周期波动,马上就可以进行校正光导鼓周期波动的操作。但是,在这个实施例中,给出起始位置不固定时的说明。在这种情况下,必须在打开电源之后不断地检测光导鼓周期波动。但是,例如,当紧固部分随着时间或环境发生滑动时,可以针对每个预定时间、基于用户使用状态的预定转印纸数(不包括打印要求的定时)、或在成像期间检测光导鼓周期波动。
控制设备8输出按目标角速度ωm驱动DC伺服电机6的命令信号(步骤S1),以便使DC伺服电机6旋转。控制设备8根据从DC伺服电机6的角速度检测器(未示出)输出的角速度信息,确定是否达到了目标角速度(步骤S2)。当还没有达到目标角速度时,操作返回到步骤S1;当控制设备8确定已达到目标角速度时,控制设备8将被检测部分之一设置成具有适当定时的起始位置(步骤S3)。此时,配备在控制设备8中的内部计时器单元的计数器被设置成0(步骤S4),以便测量时间。
检测器14在安装在光导鼓轴中的被检测部分13经过时输出脉冲信号15,并且将脉冲信号15发送到控制设备8。控制设备8将接收到脉冲信号15时内部计时器单元的计数器测量的时间存储在数据存储器中。事先将被检测部分的个数保存成数据。光导鼓的一圈通过被检测部分的输出脉冲的总数确定。通过测量一圈所需的时间计算光导鼓的一圈的平均角速度ωd(步骤S5)。当在电机的速度控制下生成静态误差时,测量一圈所需的时间的过程可以减小旋转周期波动的检测误差。
如图28所示,控制设备8按重新检测起始位置时被检测部分经过的顺序将经过时间T1、T2、T3存储在内置在控制设备8中的数据存储器中(步骤S6)。利用经过时间t1、T2、T3进行计算与鼓的一圈相对应的旋转周期波动的处理(步骤S7)。在这种情况下,经过时间T1、T2、T3的数据、检测区A、B和检测区的相差AB之间的关系如图34所示。
计算与鼓的一圈相对应的旋转周期波动的处理(步骤S7)具有计算与光导鼓轴的一圈相对应的旋转周期波动的振幅和相位的功能。在光导鼓轴中生成如图8所示的旋转周期波动。在这些波动成分中,与光导鼓轴的一圈相对应的旋转周期波动的振幅被表示成A,将起始位置用作基准的初始相位被表示成α,而平均角速度ωd被表示成ω,以便进行计算。通过将由被检测部分中的两个部分构成的第一区域(图34中角度A的检测区)用作从起始位置(时间0)算起的时间T2,将由被检测部分中的两个部分构成的第二区域(图34中角度B的检测区)用作从时间T1算起的时间T3,并将第一区域和第二区域之间的相差(图34中角度AB的检测区)用作从时间0算起的时间T1,求解如下方程进行计算处理。
sin(ωT22)cos(ωT22)sin(ω(T3+T1)2)cos(ω(T3+T1)2)AcosαAsinα=ω(π-ωT2)/2sin(ωT22)(π-ω(T3-T1))/2sin(ω(T3-T1)2)]]>方程(1)上面的方程(1)可以通过获取左侧矩阵的逆矩阵,或通过使用另一种数值计算方法来求解。
因此,获得光导鼓轴的一圈周期的波动成分的振幅A和将起始位置作用基准的相位α。在这个A和α的计算处理完成之后,进行电机速度校正处理(步骤S8)。首先,在考虑了电机和鼓的减速比之后,将振幅A转换成电机轴转速的周期波动振幅A′(步骤S8-1)。接着,将π与相位α相加,以将其转换成反相α′(步骤S8-2)。通过在步骤S8-1,S8-2中计算的振幅A′和相位α′生成正弦信号,将该正弦信号与电机的当前目标角速度ωm结合在一起,生成电机的校正目标角速度ωm′(步骤S8-3)。对于将起始位置用作基准的时间t,电机的校正角速度ωm′被表示成像公式(2)所示那样。
ωm′=ωm+A′sin(ωd×t+α′) 方程(2)将电机的校正目标角速度ωm′存储在控制设备8的存储器中的电机的目标角速度ωm中。
给出电机的目标角速度ωm,作为与起始位置同步的命令信号(步骤S9),和控制与光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动。尽管检测灵敏度从时间0降低到时间T1,但第一区域和第二区域之间的相差未必可检测成π/2。
此外,在如图20所示的具有最少量被检测部分的结构中,当像图37那样检测经过时间时,与光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动像下式那样。
sin(ωT12)cos(ωT12)sin(ω(T2+T1)2)cos(ω(T2+T1)2)AcosαAsinα=ω(π2-ωT1)/2sin(ωT12)(π2-ω(T2-T1))/2sin(ω(T2-T1)2)]]>
方程(3)在图37中,如果第一区域的角度A和第二区域的角度B用作旋转电机的旋转数的自然数倍的角度,在这些区域中时间测量的精度提高了,和与光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动检测变成高的精度。
第二实施例在这个实施例中,将说明匹配与每种颜色的光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动的相位的方法,以便减小与每种颜色的光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动产生的彩色偏移。这种方法独立地转动和驱动驱动电机,以便多个光导鼓相对于光导鼓的旋转周期波动的基准相位旋转预定相差,在每个颜色的光导鼓的相同像素上调整与光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动相位,将相同像素叠加在转印纸上,以便使旋转周期波动相位匹配,并减小副扫描方向的彩色偏移。因此,可以防止图像质量变差。相位是通过在某个时间内调整比目标速度快或比目标速度慢的电机转速匹配的。
下面将描述如图6,7所示的成像装置的结构与第一实施例一样也含有图1A的检测机构的情况。如图13所示,标号1a、1b、1c以及1d表示四个光导鼓,将与三个光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动的相位与最左端部分1a的光导鼓驱动系统的基准匹配。在这种情况下,考虑同样地驱动皮带速度和光导鼓的平均圆周速度f。在图13的各个光导鼓上指出的箭头位置被设置成匹配相位的基准位置。匹配相位的基准位置(箭头位置)代表每个光导鼓的与光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动变成匹配相位的位置。因此,当在显示在各自光导鼓中的箭头位置上转印时,在各自光导鼓的旋转周期波动变成匹配相位的状态下进行转印。于是,当将在四个光导鼓上形成的图像转印到皮带或转印纸上时,相位匹配地叠加各个旋转周期波动。为了在转印的时候使旋转周期波动的相位匹配,有必要提供相当于光导鼓之间的距离的相差。具体地说,当按箭头转印光导鼓1a,光导鼓之间的距离被表示成L,和光导鼓的直径被表示成φ,使L>πφ时,通过使相位延迟旋转角L/πφ×2π=2L/φ[弧度]地转动下一个转印的箭头或光导鼓1b。
类似地。为了使光导鼓1c、1d的各自箭头位置与光导鼓1a的箭头位置匹配,通过分别使相位延迟4L/φ、6L/φ角[弧度]的旋转角地转动光导鼓1c和1d。
在L<πφ的情况下,使旋转周期波动相位比光导鼓1a超前地转动光导鼓1b到1d。
当通过提供上述旋转相差驱动光导鼓1a到1d时,存在于光导鼓1b的箭头点上的像素叠加在在光导鼓1a的箭头点上转印的像素上。类似地,在光导鼓1c、1d中,叠加箭头到达转印位置时的像素。
下面在L>πφ的情况下,利用图14,15以及图30的流程图说明通过如图1A所示在鼓的每1/4圈中提供被检测部分,为匹配相位调整基准位置的方法。首先,在各自光导鼓1a到1d中计算与鼓的一圈相对应的旋转周期波动的振幅和相位(图30A中的步骤S1)。这种计算方法利用在第一实施例中说明的方法实现。接着,如图14所示,将从布置在各自光导鼓上的各自旋转板上的起始位置到相位匹配的基准位置的相关分别表示成α1到α4(图30A中的步骤S2)。当光导鼓1a中的相位匹配基准位置到达转印位置(正下方)时,光导鼓1b、1c、1d中的相位匹配基准位置像图15所示那样。因此,通过如下旋转相位(角度)调整每个光导鼓的旋转(图30A中的步骤S3到S6)。另外,图30B中的步骤S2-1到S2-4是步骤S2的子例程,和计算如下方程(4)。
1a:θ1=α1(rad)1b:θ2=α2-2Lφ(rad)1c:θ3=α3-4Lφ(rad)1d:θ4=α4-6Lφ(rad)]]>方程(4)在第二实施例中只描述匹配与每种颜色的光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动的相位的方法。另外,可以进行在第一实施例中描述的对旋转周期波动的校正。在这种情况下,在通过第二实施例的相位匹配已经匹配了各自光导鼓的相位之后,根据第一实施例校正和控制各自光导鼓的旋转周期波动。各自光导鼓旋转相位按如下调整。
在图6的控制设备5中通过计时器生成作为与光导鼓的一圈时间相对应的基准的基准信号Tref。将该信号发送到光导鼓驱动控制设备8。光导鼓驱动控制设备8按如下控制。在基准信号Tref到达之后,通过提高和降低光导鼓速度控制光导鼓1a的旋转,使图15中的起始位置经过图1A,1B中的检测器14,变成θ1/ωd时间的位置。在基准信号Tref到达之后,通过提高和降低光导鼓速度控制光导鼓1b的旋转,使起始位置经过检测器14,变成θ2/ωd时间的位置。类似地,控制光导鼓1c、1d的旋转,并调整光导鼓的一圈周期波动的相位。
因此,可以降低光导鼓的一圈周期波动的振幅,并当其余光导鼓的一圈周期因控制误差等而波动时,由于光导鼓之间的周期波动的相位是匹配的,所以可以控制彩色偏移的生成。因此,可以获得更高的图像质量。
第三实施例在第一实施例中,通过如图19所示的检测机构的结构设置起始位置。在这个实施例中,为了设置起始位置,提供了基准被检测部分。基准被检测部分的检测机构包含如图16所示的结构,和它的数据处理显示在图29A,29B的流程图中。在图29A,29B中,在步骤S5之前使用了与第一实施例相似的步骤。如图26所示,从基准被检测部分17经过的点开始,按被检测部分经过的顺序,将T0、T1、T2和T3的经过时间存储在内置在控制设备4中的数据存储器中(步骤S6)。利用经过时间T0、T1、T2以及T3进行与鼓的一圈相对应的旋转周期波动计算处理(步骤S7)。
与鼓的一圈相对应的旋转周期波动计算处理具有计算与光导鼓轴的一圈相对应的旋转周期波动的振幅和相位的功能。在光导鼓轴中生成如图8所示的旋转周期波动。在波动成分中,分别计算与光导鼓轴的一圈相对应的旋转周期波动的振幅和将起始位置用作基准的初始相位,作为A和α。通过求解如下方程进行计算处理。
sin(ω(T2-T0)2)cos(ω(T2-T0)2)sin(ω(T3+T1-2T0)2)cos(ω(T3+T1-2T0)2)AcosαAsinα=ω(π-ω(T2-T0))/2sin(ω(T2-T0)2)(π-ω(T3-T1))/2sin(ω(T3-T1)2)]]>方程(5)上面的方程(5)可以通过获取左侧矩阵的逆矩阵,或通过使用另一种数值计算方法来求解。
因此,可以获得光导鼓轴的一圈周期的波动成分的振幅A和将起始位置作用基准的相位α。在完成A和α的计算处理之后,进行电机速度校正处理(步骤S8)。在步骤S8-1到S8-3中执行与第一实施例相似的步骤。然后,输出电机旋转目标速度ωm的命令信号(步骤9)。
这种方法的优点在于,可以省略确定起始位置的处理,并且没有必要保证用于处理的存储区。
第四实施例在第一实施例中,光导鼓上的光写入位置和转印材料(转印纸、中间转印鼓、或中间转印带)的转印位置被定位成相隔180°。但是,图3、4A、4B、4C以及4D说明了在考虑了整个成像装置的布局之后不包括上述结构的实施例。
如图3所示,成像装置是这样设计的,光导鼓在电机旋转了某自然数圈之后从曝光位置到达转印位置。这是因为,在曝光位置和转印位置中,电机转速的周期波动的相位是匹配的。通过这种相位匹配可以减小要转印的像素的位移。这种相位匹配通过检测来完成。更具体地说,当这个曝光位置和转印位置之间的角度是γ时,将由被检测部分构成的检测区的角度设置成γ,以便电机转速的周期波动对与鼓的一圈相对应的旋转周期波动的检测没有影响。由于可以利用匹配相位不断地检测电机转速的周期波动,所以就检测而言,可以进行不包括电机转速的周期波动的检测。在这种情况下,被检测部分的结构包括图4A、4B、4C以及4D。如图4A、4B所示的结构包括作为旋转板的边缘的两端的被检测部分。如图4C,4D所示的结构包括作为旋转板的边缘的一侧的被检测部分。
当使用上述检测器时,检测与光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动的振幅和相位的步骤、驱动控制方法以及匹配光导鼓之间的相位的方法都与在第一和第二实施例中描述的那些类似。通过将方程(1)中的π用作γ的计算公式,可以计算旋转周期波动。
由于检测器14检测的区域的脉冲间隔与另一个区域的脉冲间隔不同,所以可以确定和检测例示在图40中的起始位置。
在图40中,从起始位置开始经过角度γ1=γ的时间是T2,和从起始位置开始角度γ2=γ经过的时间是T3-T1。这些间隔的检测不影响电机转速的周期波动。
如果可以高精度地检测时间T3+T1,可以进一步提高检测精度。在图40中,角度Pd也被构造成相当于电机的自然数圈的光导鼓的转角Pd,以便角度Pd也不影响电机旋转周期波动。这个经过时间是T1。T3+T1=(T3-T1)+2T1。右侧第一项是经过角度γ2的时间。第二项是经过角度Pd的时间。于是,也可以高精度地检测时间T3+T1。也就是说,在第一实施例中指出的方程(1)变成如下方程(6)。
sin(ωT22)cos(ωT2)2)sin(ω(T3+T1)2)cos(ω(T3+T1)2)AcosαAsinα=ω(γ-ωT2)/2sin(ωT22)(γ-ω(T3-T1))/2sin(ω(T3-T1)2)]]>方程(6)旋转周期波动可以通过在方程(5)中将π用作γ的计算公式来计算。更具体地说,在第三实施例中指出的方程(5)变成如下方程(7)。
sin(ω(T2-T0)2)cos(ω(T2-T0)2)sin(ω(T3+T1-2T0)2)cos(ω(T3+T1-2T0)2)AcosαAsinα=ω(γ-ω(T2-T0))/2sin(ω(T2-T0)2)(γ-ω(T3-T1))/2sin(ω(T3-T1)2)]]>方程(7)尽管使用了被检测部分之间的角度不是180°的一般结构,但取代计算方程1或方程(5),通过计算方程6或方程7也可以检测与鼓的一圈相对应的旋转周期波动的振幅和相位。
在图4A中,对于当电机旋转自然数次时光导鼓的转角Pd不变成Pd的结构,在经过转角Pd的时间内存在由电机旋转周期波动引起的检测误差。下面说明校正这种误差的方法。首先,利用经过图4A中的角度γ1和角度γ2的时间,通过方程(6)获取与鼓的一圈相对应的旋转周期波动。接着,利用经过角度γ2和角度γ3的时间获取与鼓的一圈相对应的旋转周期波动。如果从起始位置到γ3的经过时间是T4,可以通过如下方程(8)获取旋转周期波动。
sin(ω(T3-T1)2)cos(ω(T3-T1)2)sin(ω(T4+T2-2T1)2)cos(ω(T4+T2-2T1)2)AcosαAsinα=ω(γ-ω(T3-T1))/2sin(ω(T3-T1)2)(γ-ω(T4-T2))/2sin(ω(T4-T2)2)]]>方程(8)经过角度γ的时间T2、T3-T1和T4-T2存在由电机的旋转周期波动引起的少量检测误差。但是,T3+T1=(T3-T1)+2T1和T4+T2-2T1=(T4-T2)+2(T2-T1)中的第二项包括由电机的旋转周期波动引起的检测误差。由于检测时间T2-T1的区域和检测时间T1的区域之和是检测区的角度γ1的时间T2,时间T2-T1的检测误差和时间T1的检测误差之和变成0。因此,通过获取通过方程(6)和方程(8)获得的旋转周期波动的平均值,可以减小误差(通过这两个方程获得的旋转周期波动之和的1/2)。
第五实施例在从第1到第4的实施例中,通过检测和控制布置在光导鼓轴上的大直径齿轮的从动齿轮11的一圈周期的旋转周期波动,可以控制图像偏移。另外,通过使光导鼓以固定速度旋转,可以减小从光导鼓转印到转印体(转印纸、中间转印鼓和中间转印带)时光导鼓和转印体之间的速度差波动。因此,可以矫正在转印时造成的图像损坏(图像变浓)。
但是,还可能存在与主动齿轮10的一圈相对应的旋转周期波动因偏心和主动齿轮10的轮齿的累积间距误差而造成图像损坏(图像变浓)的情况。于是,主动齿轮10的一圈周期的旋转周期波动的检测和控制对于提高图像质量也是非常有用的。
下面将描述检测和控制与布置在光导鼓轴上的齿轮和其它不同齿轮的一圈相对应的旋转周期波动的实施例。
这里,通过表示在第一实施例中的方法消除光导鼓的一圈的周期波动。接着,检测像电机轴齿轮那样的另一个传动机构拥有的旋转周期波动的相位和振幅,以便进行校正控制。这种方法将利用如图5所示的边缘检测型的旋转板加以说明。图5中的旋转板包括第一区域的角度γ1和第二区域的角度γ2,它们包含多个不同扇形构件中的前侧边缘之间的边缘间隔对应于光导鼓的半圈的角度γ。另外,旋转板还包括用于检测电机旋转周期波动的第一区域,即,角度β1和第二区域,即,角度β2,它们包含扇形构件之间的边缘间隔对应于电机轴半圈的角度β。正如在第一和第三实施例中所述的那样,角度γ1和γ2用于检测与光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动的振幅和相位。这些角度可以与曝光位置和转印位置之间的角度一致。此外,通过使电机旋转数的自然数倍的旋转角顺从角度γ,和在本实施例中进一步顺从角度γ/2,可以提高检测精度。
与此不同,图5中的角度β1、β2和角度β/2用于检测与电机轴的一圈相对应的旋转周期波动的振幅和相位。在这种情况下,为了获得最高检测灵敏度,角度γ和β分别对应于光导鼓和电机轴的半圈。在通过在光导鼓的同一轴上提供大直径齿轮驱动大直径齿轮的方法中,角度γ和β可以在很宽的范围内变化。因此,可以容易地确定检测到哪个旋转角。更具体地说,由于旋转角不是在很宽的范围内变化,所以通过时间间隔可以确定测量到哪个角度。因此,无需加入任何特殊机构,通过信号处理就可以解决角度的检测。在与光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动得到校正之后,旋转周期波动的主要成分是与电机轴的一圈相对应的旋转周期波动。因此,可以高精度地检测和控制与电机轴的一圈相对应的旋转周期波动。图24示出了这种关系。
当用数学公式表示时,上面电机轴的一圈周期是光导鼓的1/2圈周期(角度γ或1/2旋转周期的某自然数分之一(角度γ/2)的关系变成如下关系β×N=π,或β×N=π/2(N自然数)。
在图5中,示出了角度β1、β2或角度β/2的检测区的两种结构。如果可以构造出角度β1、β2或角度β/2的检测区,这是切实可行的。此外,在图5中,只布置了角度β1、β2或角度β/2的一对检测区。但是,通过提供多对检测区以获得多对电机旋转周期波动和通过对获得的多对电机旋转周期波动求平均,可以提高检测精度。
在本实施例中,说明了与电机轴(主动辊)的一圈相对应的旋转周期波动。但是,这种方法对于转矩脉动也是切实可行的。转矩脉动是电机转一圈时转矩产生的周期波动。因此,通过在图5中的旋转板上进一步构建扇形构件,使与这个波动周期的一半相对应的第一和第二区域或这些区域的相差区成为是这个区域一半的结构,可以检测转矩脉动的周期波动加以校正和控制。
在本实施例中,通过如图7所示的一对齿轮驱动光导鼓。但是,当配备了中间齿轮时,也可以通过这个扩充齿轮机构驱动光导鼓。图24示出了这种驱动机构。在这种情况下,通过在图5中的旋转板上进一步构建扇形构件,使与中间齿轮的波动周期的一半相对应的第一和第二区域或这些区域的相差区成为是这个区域一半的结构,可以检测中间齿轮的周期波动加以校正和控制。
第六实施例上面的实施例是根据同轴地提供含有被检测部分的旋转板轴和光导鼓转轴的假设来说明的。当旋转板存在安装偏心时,被检测部分经过检测器的时间存在安装偏心引起的经过时间误差。这个时间误差的缺点在于,使检测精度变差,和使校正控制的效果变差。在本实施例中,将说明使用两个检测器的方法,以便校正安装偏心。
将校正经过时间的方法作为第一种方法。在这种情况下,将描述如图10所示,将检测器14a、14b安装在面对光导鼓转轴的位置中的情况。如图35所示,当获得经过时间时,此时校正的经过时间T1、T2和T3如下。
T1=(T1a+T1B)/2T2=(T2a+T2B)/2
T3=(T3a+T3B)/2将这些校正经过时间T1、T2和T3指定给方程(1)。通过这种指定,使旋转板安装偏心的影响得到校正。因此,可以高精度地检测光导鼓转轴的旋转周期波动。
将通过合成各个检测器获得的周期波动校正周期波动的方法作为第二种方法。在这种情况下,将说明各个检测器14a、14b分别检测如下旋转周期波动的情况。
14aAa·sin(ωd·t+αa)14bAb·sin(ωd·t+αb)这里,旋转板安装偏心已经得到校正的旋转周期波动如下。
{Aa·sin(ωd·t+αa)+Ab·sin(ωd·t+αb)}/2 方程(9)通过计算方程(9)可以获得旋转板安装偏心的影响已经得到校正的光导鼓轴的旋转周期波动。
另外,将描述当两个检测器不是面对面时校正旋转板安装偏心的方法。在这种情况下,将说明如图38所示,检测器14a、14b布置在光导鼓的转轴12周围相隔角度θ的位置上,而不是布置在检测器14a和14b面对面的位置上的情况。在这种情况下,旋转板安装偏心的影响是θ的相位不匹配。于是,通过像图39所示那样合成旋转周期波动,可以校正旋转板安装偏心的影响。
首先,使检测器14a、14b检测的旋转周期波动Aa·sin(ωd·t+αa),Ab·sin(ωd·t+αb)中检测器14b检测的旋转周期波动的相位不匹配π-θ,以获得Ab·sin(ωd·t+αb-(π-θ))的旋转周期波动。
接着,合成检测器14a的旋转周期波动Aa·sin(ωd·t+αa)和检测器14b检测的不匹配了π-θ相位的旋转周期波动Ab·sin(ωd·t+αb-(π-θ)),并且,将其除以2。其结果是,旋转周期波动变成下式。
{Aa·sin(ωd·t+αa)+Ab·sin(ωd·t+αb-(π-θ))}/2方程(10)通过计算方程(10)可以获得旋转板安装偏心的影响已经得到校正的光导鼓轴的旋转周期波动。
第七实施例在上面的实施例中,说明了一系列检测和校正控制。本实施例是通过重复检测和校正控制完成的。当旋转周期波动随时间变化时,这种做是有效的。当偏心状态因光导鼓转轴和驱动轴之间的连接部分的后冲而变化时,需要考虑这种随时间的变化。
在顺序校正控制中将会说明确定电机目标速度的方法。第一实施例的顺序检测和校正控制可以沿着如图31所示的流程图实现,而无需改变机械结构。在这种情况下,电机目标速度合成以前校正的电机目标速度和此时产生的校正电机目标速度。
重复的顺序检测和校正控制不仅可以在正在成像的时候进行,而且可以不断地或每隔固定间隔地进行。
权利要求
1.一种转子驱动控制设备,包含电机;传递电机的转动力的传动机构;与传动机构连接并由电机的转动力转动和驱动的转子;环绕转子的转轴的多个被检测部分;检测被检测部分的检测器;配置成当设置了在两端含有多个被检测部分中的两个被检测部分的第一区域,并设置了含有与第一区域的被检测部分不同的在两端和至少一端上的被检测部分的第二区域时,根据在转子旋转时来自检测器的信号,检测第一区域和第二区域经过检测器的经过时间的经过时间检测设备;配置成根据经过时间检测设备检测的经过时间,生成与转子的所需周期有关的旋转周期波动的振幅和相位的设备;和配置成根据振幅和相位生成设备产生的振幅和相位,控制电机的旋转以减小旋转周期波动的设备。
2.一种转子驱动控制设备,包含电机;传递电机的转动力的传动机构;与传动机构连接并由电机的转动力转动和驱动的转子;环绕转子的转轴的多个被检测部分;检测被检测部分的检测器;配置成当不止一次地设置了在两端含有多个被检测部分中的两个的区域时,根据在转子旋转时来自检测器的信号,检测不止一个区域经过检测器的经过时间的经过时间检测设备;配置成根据经过时间检测设备检测的经过时间,生成与转子的所需周期有关的旋转周期波动的振幅和相位的设备;和配置成根据振幅和相位生成设备产生的振幅和相位,控制电机的旋转以减小旋转周期波动的设备,其中,经过时间检测设备、振幅和相位的设备以及旋转控制设置重复地校正至少多于一种的旋转周期波动。
3.一种转子驱动控制设备,包含电机;传递电机的转动力的传动机构;与传动机构连接并由电机的转动力转动和驱动的转子;环绕转子的转轴的多个被检测部分;检测被检测部分的检测器;配置成当设置了在两端含有多个被检测部分中的两个被检测部分的第一区域,并设置了含有与第一区域的被检测部分不同的在两端和至少一端上的被检测部分的第二区域时,根据在转子旋转时来自检测器的信号,检测第一区域和第二区域经过检测器的经过时间的经过时间检测设备;配置成根据经过时间检测设备检测的经过时间,生成与转子的所需周期有关的旋转周期波动的振幅和相位的设备;和配置成根据振幅和相位生成设备产生的相位,控制电机的旋转以改变旋转周期波动的相位的设备。
4.根据权利要求1所述的转子驱动控制设备,其中,经过时间检测设备检测的经过时间是电机或传动机构的旋转周期的自然数倍。
5.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,经过时间检测设备检测的经过时间是电机或传动机构的旋转周期的自然数倍。
6.根据权利要求3所述的转子驱动控制设备,其中,经过时间检测设备检测的经过时间是电机或传动机构的旋转周期的自然数倍。
7.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,所需周期被设置成电机、传动机构和转子的每个旋转周期波动的最小公倍数,并旋转控制设备依次将与所需周期有关的旋转周期波动从周期波动的大周期缩小到小周期,以减小旋转周期波动。
8.根据权利要求1所述的转子驱动控制设备,其中,经过时间检测设备检测的经过时间是与转子的所需周期有关的旋转周期波动的半周期,而各个区域中彼此相邻的每个区域的相差被设置成不匹配旋转周期波动的1/4周期。
9.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,经过时间检测设备检测的经过时间是与转子的所需周期有关的旋转周期波动的半周期,而各个区域中彼此相邻的每个区域的相差被设置成不匹配旋转周期波动的1/4周期。
10.根据权利要求3所述的转子驱动控制设备,其中,经过时间检测设备检测的经过时间是与转子的所需周期有关的旋转周期波动的半周期,而各个区域中彼此相邻的每个区域的相差被设置成不匹配旋转周期波动的1/4周期。
11.根据权利要求1所述的转子驱动控制设备,其中,振幅和相位生成设备将多个被检测部分的任何一个被检测部分用作基准点生成旋转周期波动的振幅和相位。
12.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,振幅和相位生成设备将多个被检测部分的任何一个被检测部分用作基准点生成旋转周期波动的振幅和相位。
13.根据权利要求3所述的转子驱动控制设备,其中,振幅和相位生成设备将多个被检测部分的任何一个被检测部分用作基准点生成旋转周期波动的振幅和相位。
14.根据权利要求1所述的转子驱动控制设备,其中,旋转控制设备将多个被检测部分的任何一个被检测部分用作基准点控制电机的旋转。
15.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,旋转控制设备将多个被检测部分的任何一个被检测部分用作基准点控制电机的旋转。
16.根据权利要求3所述的转子驱动控制设备,其中,旋转控制设备将多个被检测部分的任何一个被检测部分用作基准点控制电机的旋转。
17.根据权利要求1所述的转子驱动控制设备,其中,检测器相对于转子的转轴对称地布置在两个位置上。
18.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,检测器相对于转子的转轴对称地布置在两个位置上。
19.根据权利要求3所述的转子驱动控制设备,其中,检测器相对于转子的转轴对称地布置在两个位置上。
20.根据权利要求1所述的转子驱动控制设备,其中,转子的转轴配有直径大于转子的外径的大直径齿轮,作为传动机构的一部分。
21.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,转子的转轴配有直径大于转子的外径的大直径齿轮,作为传动机构的一部分。
22.根据权利要求3所述的转子驱动控制设备,其中,转子的转轴配有直径大于转子的外径的大直径齿轮,作为传动机构的一部分。
23.根据权利要求20所述的转子驱动控制设备,其中,被检测部分布置在大直径齿轮上。
24.根据权利要求1所述的转子驱动控制设备,其中,被检测部分布置在配置在转子的转轴上的旋转板上。
25.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,被检测部分布置在配置在转子的转轴上的旋转板上。
26.根据权利要求3所述的转子驱动控制设备,其中,被检测部分布置在配置在转子的转轴上的旋转板上。
27.根据权利要求1所述的转子驱动控制设备,其中,被检测部分布置在转子上。
28.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,被检测部分布置在转子上。
29.根据权利要求3所述的转子驱动控制设备,其中,被检测部分布置在转子上。
30.根据权利要求1所述的转子驱动控制设备,其中,通过用振幅和相位生成设备依次生成与转子的所需设置有关的旋转周期波动的振幅和相位,校正和控制旋转周期波动。
31.根据权利要求2所述的转子驱动控制设备,其中,通过用振幅和相位生成设备依次生成与转子的所需设置有关的旋转周期波动的振幅和相位,校正和控制旋转周期波动。
32.根据权利要求3所述的转子驱动控制设备,其中,通过用振幅和相位生成设备依次生成与转子的所需设置有关的旋转周期波动的振幅和相位,校正和控制旋转周期波动。
33.一种成像装置,其中,安装了根据权利要求1所述的转子驱动控制设备以及配备了光导鼓作为转子。
34.一种成像装置,其中,安装了根据权利要求2所述的转子驱动控制设备以及配备了光导鼓作为转子。
35.一种成像装置,其中,安装了根据权利要求3所述的转子驱动控制设备以及配备了光导鼓作为转子。
36.根据权利要求33所述的成像装置,其中,经过时间检测设备检测的经过时间顺从光导鼓上从曝光到转印所需的时间。
37.一种串联型的成像装置,包含电机;相互对应地布置着和由电机转动和驱动的多个光导鼓;环绕光导鼓的转轴或配备在光导鼓的转轴上的齿轮的转轴的多个被检测部分;配置成生成与对应于每种颜色的光导鼓的一圈相对应的旋转周期波动的相位的设备;和配置成当根据相位生成设备产生的相位,将在对应于每种颜色的光导鼓上形成的像素转印到被转印体上的相同位置上时,控制电机的旋转,以便使相互对应的光导鼓的旋转周期波动的相位匹配的设备。
全文摘要
本发明提供了带有减小其旋转周期的波动的旋转控制设备的电机设备。根据振幅和相位生成设备产生的振幅和相位进行控制,并检测不同区域中的被检测部分(13)的经过时间。并且,还提供了带有这种电机的串联型彩色成像装置。
文档编号H02P6/10GK1947328SQ20058001328
公开日2007年4月11日 申请日期2005年4月25日 优先权日2004年4月26日
发明者今井聪, 小出博, 川岛康成 申请人:株式会社理光
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