专利名称：图像形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用电动机驱动用于在记录薄片上形成彩色图像的图像承载体 的图像形成设备。
背景技术：
存在这样一种图像形成设备，在该图像形成设备中，在用于进行彩色图像形成的 多个感光鼓上形成调色剂图像，将调色剂图像转印到中间转印带上，然后将调色剂图像从 中间转印带转印到记录薄片上。经由减速齿轮通过电动机驱动感光鼓，从而发生感光鼓的 角速度变化或圆周速度变化。因此出现在彩色图像形成过程中应该相互重叠的多种颜色的 调色剂图像相互没有重叠的套色不准(color misregistration)或者出现应该以均一浓度 形成的图像具有周期性不均勻浓度的条带(banding)。例如，如图8A所示，感光鼓的角速度 随着时间而变化。图8B是示出通过对角速度变化进行傅立叶变换所获得的每一频率的角 速度的变化成分的图。在图8B中，在3Hz附近、36Hz附近和290Hz附近出现峰值。3Hz及 其附近的较低频率成分的变化是齿轮101的偏心成分，36Hz及其附近的变化是电动机100 的不均勻转动，并且290Hz及其附近的变化是在齿轮101和电动机100相互啮合时所产生 的振动。3Hz及其附近的角速度的变化引起套色不准，并且36Hz及其附近的角速度的变化 引起条带。提出了这样一种技术，在该技术中，为了降低套色不准，检测感光鼓的角速度以对 电动机进行反馈控制，以此降低由减速齿轮引起的频率成分的角速度变化(日本特开平 6-175427 号公报)。然而，由于下述原因，难以同时实现降低套色不准和减少条带。通过调整反馈增益 值可以抑制图8B所示的角速度变化，但是不能抑制所有频率的角速度变化。根据反馈控制 中的灵敏度函数，当想要衰减某一频率的变化时，放大其它频率的变化。例如，当设置了抑 制引起套色不准的3Hz及其附近的角速度变化的反馈增益时，引起条带的36Hz及其附近的 角速度变化被放大。因此，当调整反馈增益来抑制套色不准时，在形成单色图像时条带变得 明显。
发明内容
根据本发明的一方面，一种图像形成设备包括第一图像承载体和第二图像承载 体，用于在记录薄片上进行图像形成；第一电动机和第二电动机，用于分别驱动所述第一图 像承载体和所述第二图像承载体转动；第一检测单元和第二检测单元，用于分别检测所述 第一图像承载体和所述第二图像承载体各自的角速度或圆周速度；第一反馈单元和第二反 馈单元，用于根据所述第一检测单元和所述第二检测单元的检测结果，分别对所述第一电 动机和所述第二电动机的角速度进行反馈控制；以及控制单元，用于设置由所述第一反馈 单元和所述第二反馈单元进行的反馈控制的反馈增益，其中，在所述第一图像承载体和所 述第二图像承载体上所形成的图像重叠的第一图像形成模式下，所述控制单元向所述第一反馈单元和所述第二反馈单元设置第一反馈增益，其中所述第一反馈增益用于抑制引起应 该重叠的图像未对准的第一频率的角速度变化，并且在使用所述第一图像承载体和所述第 二图像承载体中的任一个形成图像的第二图像形成模式下，所述控制单元向所述第一反馈 单元和所述第二反馈单元中与进行图像形成的图像承载体相对应的至少一个反馈单元设 置第二反馈增益，其中所述第二反馈增益用于抑制在应该以均一浓度形成的图像上引起周 期性不均勻浓度的第二频率的角速度变化。根据本发明的另一方面，一种图像形成设备包括多个图像承载体，用于在记录薄 片上进行图像形成；多个电动机，用于分别驱动图像承载体转动；多个检测单元，用于检测 多个图像承载体各自的角速度或圆周速度；多个反馈单元，用于根据多个检测单元的检测 结果，分别对多个电动机的角速度进行反馈控制；以及控制单元，用于设置多个反馈单元所 进行的反馈控制的反馈增益；其中，该控制单元进行控制，以在通过多个图像承载体重叠多 种颜色的图像以形成彩色图像的彩色图像形成模式下，抑制引起应该重叠的多种颜色的图 像未对准的频率的角速度变化，并且该控制单元进行控制，以在使用多个图像承载体中的 任一个形成单色图像的单色图像形成模式下，抑制在应该以均一浓度形成的图像上引起周 期性不均勻浓度的频率的角速度变化。通过以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征和方面将显而易 见。
包括在说明书中并构成说明书的一部分的附图，示出本发明的典型实施例、特征 和方面，并与说明书一起用来解释本发明的原理。图1是根据本发明典型实施例的彩色复印机的断面图；图2是用于说明感光鼓的驱动结构的图；图3是控制电动机的控制单元的框图；图4是用于说明转动速度检测单元的检测的图；图5A和5B是示出转动速度检测单元处的计数和角速度之间的关系的图；图6是用于说明反馈(FB)控制单元处的处理的图；图7是驱动感光鼓Ila Ild的电动机的控制框图；图8A和8B是示出感光鼓的角速度的时间变化和角速度变化的频率成分的图；图9A和9B是用于说明对于反馈增益的灵敏度函数的图；图10AU0B和IOC是分别示出设置了用于抑制套色不准的反馈增益时的角速度的 时间变化、角速度变化的频率成分和灵敏度函数的图；图IlAUlB和IlC是分别示出设置了用于抑制条带的反馈增益时的角速度的时间 变化、角速度变化的频率成分和灵敏度函数的图；图12是控制反馈增益的控制处理单元(CPU)的控制流程图。
具体实施例方式下面参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。图1是根据本发明典型实施例的图像形成设备的断面图。根据本典型实施例的彩色复印机包括并列配置的多个图像形成单元，并且采用中间转印系统。该彩色复印机具有 图像读取单元IR和图像输出单元1P。图像读取单元IR光学读取原稿的图像，将读取的图像转换成电信号，并且将结果 发送到图像输出单元1P。图像输出单元IP包括并排邻近设置的多个图像形成单元10 (10a、 IObUOcUOd)、薄片进给单元20、中间转印单元30、定影单元40和清洁单元50。下面将详细说明各单元。各图像形成单元10(10a、10b、10C、10d)均具有相同 结构。围绕以箭头所示的方向转动的轴，可转动地支持用作第一图像承载体的多个感 光鼓ll(lla、llb、llc、lld)。在该转动方向上，相对感光鼓Ila Ild的外周面布置一 次充电装置 12 (12a、12b、12c、12d)、曝光单元 13 (13a、13b、13c、13d)、折返镜(folded mirror) 16 (16a、16b、16c、16d)、显影装置 14 (14a、14b、14c、14d)和清洁装置 15 (15a、15b、 15c、15d)。一次充电装置12a 12d向感光鼓Ila lid的表面施加均一带电量的电荷。曝 光单元13a 13d根据来自图像读取单元IR的记录图像信号，经由折返镜16a 16d利用 激光束曝光感光鼓Ila lid。因此，在各感光鼓Ila Ild上形成静电潜像。利用包含诸如黑色、品红色、青色和黄色等四种颜色的显影剂(以下称为调色剂) 的显影装置14a 14d使得感光鼓Ila Ild上的静电潜像可视化。在图像转印位置Ta、 Tb、Tc和Td处，将感光鼓上可视化后的可视图像(调色剂图像)转印到中间转印单元30中 作为第二图像承载体的中间转印带31上。尽管在本典型实施例中，采用中间转印带作为第 二图像承载体，但是还可以采用鼓状的中间转印鼓等的中间转印构件。布置在图像转印位置Ta、Tb、Tc和Td下游侧的清洁装置15a、15b、15c和15d刮掉 未被转印到中间转印带31而残留在感光鼓Ila Ild上的调色剂，以清洁鼓的表面。通过 上述处理，顺次进行利用各调色剂的图像形成。薄片进给单元20包括用于容纳薄片P的盒21、从盒21逐一进给薄片P的搓纸辊 22和输送从搓纸辊22进给的薄片P的一对薄片进给辊23。薄片进给单元20还包括薄片 进给引导件24和将薄片P与中间转印带31上的图像同步进给至二次转印位置Te的定位 辊25。下面详细说明中间转印单元30。通过向中间转印带31传送驱动力的驱动辊32、 由中间转印带31的转动来驱动的从动辊33和二次转印相对辊34，支持中间转印带31。在 驱动辊32和从动辊33之间形成一次转印面A。通过电动机(未示出)可转动地驱动驱动 棍32ο在各感光鼓Ila Ild和中间转印带31相互相对的一次转印位置Ta Td处，在 中间转印带31的背侧布置一次转印充电装置35(35a、35b、35c和35d)。另一方面，相对二 次转印相对辊34布置二次转印辊36，以通过二次转印辊36和中间转印带31之间的辊隙形 成二次转印位置Te。向着中间转印带31以适度的压力对二次转印辊36加压。将用于清洁中间转印带31的图像形成面的清洁单元50布置在中间转印带31的 二次转印位置Te的下游侧。清洁单元50包括用于清除中间转印带31上的调色剂的清洁 刮板51和用于收容由清洁刮板51刮掉的废调色剂的废调色剂盒52。定影单元40包括定影辊41a和41b，其中，定影辊41a包含有卤素加热器等的热 源，并向着定影辊41a对定影辊41b加压。定影单元40还包括将薄片P引导至定影辊对41a和41b之间的辊隙部的引导件43和将定影单元40的热限制在定影单元40内部的定影 绝热罩46。定影单元40还包括将从定影辊对41a和41b排出的薄片P引导至该设备的外 部的排出辊44、垂直路径辊45a和45b、排出辊48和用于堆叠薄片P的排出托盘47。接着说明这样配置的彩色复印机的操作。当从CPU发出图像形成开始信号时，从 盒21开始薄片进给操作。作为例子说明从盒21进给薄片的情况。首先，通过搓纸辊22从 盒21逐一进给薄片P。然后利用薄片进给辊对23通过薄片引导件24引导薄片P，以将其 输送至定位辊25。此时，停止定位辊25，以使得薄片P的前端接触定位辊25的辊隙部。然 后，定位辊25与在中间转印带31上所形成的图像同步开始转动。设置开始该转动的定时， 以使得薄片P和中间转印带31上的调色剂图像相互一致到达二次转印位置Te。另一方面，在图像形成单元处，当发出图像形成开始信号时，在一次转印位置Td 处，通过一次转印充电装置35d将在感光鼓Ild上形成的调色剂图像一次转印到中间转印 带31上。将一次转印的调色剂图像输送到下一一次转印位置Tc。在一次转印位置Tc处， 延迟在各图像形成单元之间输送调色剂图像所需的时间而进行图像形成，其中，下一调色 剂图像位于前一图像之上。在其它图像形成单元处进行相同处理，从而将四种颜色的调色 剂图像一次转印到中间转印带31上。如上所述，通过曝光单元13a 13d、感光鼓Ila lid、显影装置14a 14d和中间转印带31，在记录薄片上进行彩色图像形成。当形成单色 图像时，通过曝光单元13a、感光鼓11a、显影装置14a和中间转印带31进行图像形成。此后，薄片P进入二次转印位置Te，并且在薄片P接触中间转印带31时，与正通过 的薄片P的定时同步地，向二次转印辊36施加高压。以此将通过上述处理形成在中间转印 带31上的四种颜色的调色剂图像转印到薄片P上。然后，通过引导件43将薄片P引导至 定影辊41a和41b的辊隙部。通过定影辊对41a和41b的热和辊隙压力，将调色剂图像定 影在薄片P上。此后，通过排出辊44、垂直路径辊45a和45b以及排出辊48输送薄片P，以 将其排出至设备外部，并堆叠在排出托盘47上。接着参考图2说明图像形成设备中所包括的电动机控制设备对感光鼓11的驱动。 在本典型实施例中，对各感光鼓Ila Ild设置直流(DC)无刷电动机100。由控制单元200 控制电动机100。通过齿轮101、驱动轴103和联接器(coupling) 102将电动机100的驱动 力传送给相应的感光鼓11。从而使感光鼓11转动。将编码器轮111固定在驱动轴103上，其中，使得驱动轴103和编码器轮111以相 同角速度转动。编码器110具有编码器轮111和编码器传感器112。编码器轮111是等角 度印刷有黑色放射状线的透明圆盘。编码器传感器112具有横跨编码器轮111设置的光发 射部和光接收部。当该圆盘的黑色部分位于光接收部的位置时，阻止光进入光接收部，而当 该圆盘的透明部分位于光接收部的位置时，光进入光接收部。编码器传感器112根据光是 否进入光接收部生成信号。如上所述，编码器110向控制单元200提供具有与驱动轴103 的角速度对应的周期的信号。控制单元200基于来自编码器110的信号对电动机100进行 反馈控制。图3是示出控制单元200的结构的框图。转动速度检测单元203检测来自编码器 110的脉冲信号的周期。转动速度检测单元203通过计数如图4所示的脉冲信号301的一 个周期(C1 从脉冲信号301的上升沿到下一个上升沿)内的时钟302的数量，来检测脉冲 信号301的周期。时钟302是具有与脉冲信号301的周期相比较短的固定周期的脉冲信号。通过晶体振荡器生成时钟302，并且将时钟302输入给转动速度检测单元203。然后，转动速度检测单元203根据所检测到的脉冲宽度计算角速度。图5A示出在 启动电动机100时驱动轴103的角速度的变化，而图5B示出此时转动速度检测单元203计 数出的计数数量(脉冲周期)。通过该附图可以理解，角速度和计数数量成反比关系。因 此基于公式1计算角速度。转动速度检测单元203将所检测到的角速度输出给差计算单元 204和CPU 201。K是可选系数。角速度=K/计数数量(公式1)差计算单元204计算从转动速度检测单元203输出的检测到的角速度和从CPU 201提供的目标角速度之间的差。FB控制单元205基于从差计算单元204输出的差值和从 CPU 201提供的反馈增益值O^Ti和Td)，计算使驱动轴103以目标角速度转动所需的校正 控制值。驱动信号生成单元207基于通过将从FB控制单元205输出的校正控制值和从CPU 201输出的目标控制值相加所获得的控制值，生成占空(duty)的脉冲宽度调制(PWM)控制 信号。PWM控制信号是用于对电动机100进行PWM控制(脉冲宽度调制控制)的信号。图6是示出FB控制单元205处的处理的图。FB控制单元205基于从差计算单元 204输出的差值e，进行比例积分微分(PID)控制。基于公式2计算PID控制的控制值。Kpe + γ- jedt + Td 备(公式 2)这里，Kp、T1, Td是PID控制的比例项401、积分项402和微分项403中的反馈增益 值。基于驱动轴103的角速度，通过CPU201确定这些反馈增益值。图7是用于驱动感光鼓Ila Ild的DC无刷电动机IOOa IOOd的控制框图。各 感光鼓Ila Ild设置有相应的编码器IlOa IlOd和电动机IOOa 100d，其中，由相应 的控制单元200a 200d控制电动机IOOa 100d。控制单元200a 200d基于来自编码 器IlOa IlOd的信号对电动机IOOa IOOd进行反馈控制。控制单元200a 200d的结 构与控制单元200的结构相同。CPU 201向如上所述的控制单元200a 200d设置目标角 速度、反馈增益值和目标控制值。具体地，该设备设置有第一和第二图像承载体、第一和第 二电动机以及第一和第二检测单元(编码器)，其中，第一和第二图像承载体用于在记录薄 片上进行图像形成，第一和第二电动机分别用于可转动地驱动第一和第二图像承载体，第 一和第二检测单元分别检测第一和第二图像承载体的角速度或圆周速度(或周边速度)。 该设备还包括第一和第二反馈单元(控制单元200)和控制单元(CPU 201)，其中，第一和第 二反馈单元根据第一和第二检测单元的检测结果分别对第一和第二电动机的角速度进行 反馈控制，该控制单元设置第一和第二反馈单元的反馈控制用的反馈增益。图8A是示出经由齿轮101通过电动机100驱动的感光鼓11的角速度的时间变化 的图。图8B是通过对角速度变化进行傅立叶变换所获得的每一频率的角速度的变化成分 的图。在图8B中，在3Hz附近、36Hz附近和290Hz附近出现峰值。3Hz及其附近的较低频 率成分的变化是齿轮101的偏心成分，36Hz及其附近的变化是电动机100的不均勻转动，并 且290Hz及其附近的变化是在齿轮101和电动机100相互啮合时所产生的振动。3Hz及其 附近的角速度的变化引起在彩色图像形成过程中应该相互重叠的多种颜色的调色剂图像 相互没有重叠的套色不准，并且36Hz及其附近的角速度的变化引起应该以均一浓度形成的图像具有周期性不均勻浓度的条带(不均勻斜纹)。尤其在形成单色图像时，条带趋于明
Mo通过调整反馈增益值可以抑制图8B所示的角速度变化，但是不能抑制所有频率 的角速度变化。根据反馈控制中的灵敏度函数，当要衰减某一频率的变化时，放大其它频率 的变化。图9A和9B是用于说明灵敏度函数的图，其中，图9A和9B示出设置不同反馈增益 时的灵敏度函数。在图9A和9B中，对于表示大于OdB的响应的频率，角速度变化被放大， 而对于表示小于OdB的响应的频率，角速度变化被衰减。OdB意味着角速度变化既不放大也 不衰减。在图9A所示的灵敏度函数中，用于校正角速度变化的力整体上弱，其中，20Hz及其 附近的角速度变化衰减最大，而40Hz以上的频率处的角速度被放大。在图9B所示的灵敏 度函数中，对于IOOHz以下的频率，用于校正角速度变化的力整体上强，其中，不大于8Hz的 频率的角速度变化被衰减，而20Hz附近的频率的角速度变化被放大。以公式3表示该灵敏 度函数。当想要衰减某一频率的变化时，放大其它频率的变化。因此，这被称为“水床效应 (waterbed effect)”。
权利要求
一种图像形成设备，包括第一图像承载体和第二图像承载体，用于在记录薄片上进行图像形成；第一电动机和第二电动机，用于分别转动所述第一图像承载体和所述第二图像承载体；第一检测单元和第二检测单元，用于分别检测所述第一图像承载体和所述第二图像承载体各自的角速度或圆周速度；第一反馈单元和第二反馈单元，用于根据所述第一检测单元和所述第二检测单元的检测结果，分别对所述第一电动机和所述第二电动机的角速度进行反馈控制；以及控制单元，用于设置由所述第一反馈单元进行的反馈控制的反馈增益，其中，在所述第一图像承载体和所述第二图像承载体上所形成的图像重叠的第一图像形成模式下，所述控制单元向所述第一反馈单元设置第一反馈增益，其中所述第一反馈增益用于抑制引起应该重叠的图像彼此未对准的第一频率的角速度变化，并且在使用所述第一图像承载体形成图像的第二图像形成模式下，所述控制单元向所述第一反馈单元设置第二反馈增益，其中所述第二反馈增益用于抑制在应该以均一浓度形成的图像上引起周期性不均匀浓度的第二频率的角速度变化。
2.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述第一图像承载体和所述第 二图像承载体是用于形成调色剂图像的感光鼓。
3.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述第一反馈增益是用于抑制 3Hz处的角速度变化的反馈增益，所述第二反馈增益是用于抑制36Hz处的角速度变化的反 馈增益。
4.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，当在所述第一图像形成模式下 形成照片图像时，所述控制单元向所述第一反馈单元设置所述第二反馈增益。
5.根据权利要求4所述的图像形成设备，其特征在于，当在所述第一图像形成模式下 形成具有均一浓度区域的图像时，所述控制单元向所述第一反馈单元设置所述第二反馈增益。
6.根据权利要求5所述的图像形成设备，其特征在于，当在所述第一图像形成模式下 形成不是照片图像且不具有均一浓度区域的图像时，所述控制单元向所述第一反馈单元设 置所述第一反馈增益。
7.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述第一图像形成模式是多色 图像形成模式，所述第二图像形成模式是单色图像形成模式或单一颜色图像形成模式。
8.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述第二图像形成模式是单色 图像形成模式。
全文摘要
本发明提供一种图像形成设备。在第一和第二图像承载体上所形成的图像重叠的第一图像形成模式下，控制单元向第一反馈单元设置第一反馈增益，其中所述第一反馈增益用于抑制引起应该重叠的图像彼此未对准的第一频率的角速度变化，并且在使用第一图像承载体形成图像的第二图像形成模式下，向第一反馈单元设置第二反馈增益，其中所述第二反馈增益用于抑制在应该以均一浓度形成的图像上引起周期性不均匀浓度的第二频率的角速度变化。
文档编号G03G15/00GK101989056SQ20101024348
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者前田赖嗣 申请人:佳能株式会社