圖像形成設備的制作方法

專利名稱：圖像形成設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用電動機驅動用于在記錄薄片上形成彩色圖像的圖像承載體 的圖像形成設備。
背景技術：
存在這樣一種圖像形成設備，在該圖像形成設備中，在用于進行彩色圖像形成的 多個感光鼓上形成調色劑圖像，將調色劑圖像轉印到中間轉印帶上，然后將調色劑圖像從 中間轉印帶轉印到記錄薄片上。經由減速齒輪通過電動機驅動感光鼓，從而發生感光鼓的 角速度變化或圓周速度變化。因此出現在彩色圖像形成過程中應該相互重疊的多種顏色的 調色劑圖像相互沒有重疊的套色不準(color misregistration)或者出現應該以均一濃度 形成的圖像具有周期性不均勻濃度的條帶(banding)。例如，如圖8A所示，感光鼓的角速度 隨著時間而變化。圖8B是示出通過對角速度變化進行傅立葉變換所獲得的每一頻率的角 速度的變化成分的圖。在圖8B中，在3Hz附近、36Hz附近和290Hz附近出現峰值。3Hz及 其附近的較低頻率成分的變化是齒輪101的偏心成分，36Hz及其附近的變化是電動機100 的不均勻轉動，并且290Hz及其附近的變化是在齒輪101和電動機100相互嚙合時所產生 的振動。3Hz及其附近的角速度的變化引起套色不準，并且36Hz及其附近的角速度的變化 引起條帶。提出了這樣一種技術，在該技術中，為了降低套色不準，檢測感光鼓的角速度以對 電動機進行反饋控制，以此降低由減速齒輪引起的頻率成分的角速度變化(日本特開平 6-175427 號公報)。然而，由于下述原因，難以同時實現降低套色不準和減少條帶。通過調整反饋增益 值可以抑制圖8B所示的角速度變化，但是不能抑制所有頻率的角速度變化。根據反饋控制 中的靈敏度函數，當想要衰減某一頻率的變化時，放大其它頻率的變化。例如，當設置了抑 制引起套色不準的3Hz及其附近的角速度變化的反饋增益時，引起條帶的36Hz及其附近的 角速度變化被放大。因此，當調整反饋增益來抑制套色不準時，在形成單色圖像時條帶變得 明顯。

發明內容
根據本發明的一方面，一種圖像形成設備包括第一圖像承載體和第二圖像承載 體，用于在記錄薄片上進行圖像形成；第一電動機和第二電動機，用于分別驅動所述第一圖 像承載體和所述第二圖像承載體轉動；第一檢測單元和第二檢測單元，用于分別檢測所述 第一圖像承載體和所述第二圖像承載體各自的角速度或圓周速度；第一反饋單元和第二反 饋單元，用于根據所述第一檢測單元和所述第二檢測單元的檢測結果，分別對所述第一電 動機和所述第二電動機的角速度進行反饋控制；以及控制單元，用于設置由所述第一反饋 單元和所述第二反饋單元進行的反饋控制的反饋增益，其中，在所述第一圖像承載體和所 述第二圖像承載體上所形成的圖像重疊的第一圖像形成模式下，所述控制單元向所述第一反饋單元和所述第二反饋單元設置第一反饋增益，其中所述第一反饋增益用于抑制引起應 該重疊的圖像未對準的第一頻率的角速度變化，并且在使用所述第一圖像承載體和所述第 二圖像承載體中的任一個形成圖像的第二圖像形成模式下，所述控制單元向所述第一反饋 單元和所述第二反饋單元中與進行圖像形成的圖像承載體相對應的至少一個反饋單元設 置第二反饋增益，其中所述第二反饋增益用于抑制在應該以均一濃度形成的圖像上引起周 期性不均勻濃度的第二頻率的角速度變化。根據本發明的另一方面，一種圖像形成設備包括多個圖像承載體，用于在記錄薄 片上進行圖像形成；多個電動機，用于分別驅動圖像承載體轉動；多個檢測單元，用于檢測 多個圖像承載體各自的角速度或圓周速度；多個反饋單元，用于根據多個檢測單元的檢測 結果，分別對多個電動機的角速度進行反饋控制；以及控制單元，用于設置多個反饋單元所 進行的反饋控制的反饋增益；其中，該控制單元進行控制，以在通過多個圖像承載體重疊多 種顏色的圖像以形成彩色圖像的彩色圖像形成模式下，抑制引起應該重疊的多種顏色的圖 像未對準的頻率的角速度變化，并且該控制單元進行控制，以在使用多個圖像承載體中的 任一個形成單色圖像的單色圖像形成模式下，抑制在應該以均一濃度形成的圖像上引起周 期性不均勻濃度的頻率的角速度變化。通過以下參考附圖對典型實施例的詳細說明，本發明的其它特征和方面將顯而易 見。


包括在說明書中并構成說明書的一部分的附圖，示出本發明的典型實施例、特征 和方面，并與說明書一起用來解釋本發明的原理。圖1是根據本發明典型實施例的彩色復印機的斷面圖；圖2是用于說明感光鼓的驅動結構的圖；圖3是控制電動機的控制單元的框圖；圖4是用于說明轉動速度檢測單元的檢測的圖；圖5A和5B是示出轉動速度檢測單元處的計數和角速度之間的關系的圖；圖6是用于說明反饋(FB)控制單元處的處理的圖；圖7是驅動感光鼓Ila Ild的電動機的控制框圖；圖8A和8B是示出感光鼓的角速度的時間變化和角速度變化的頻率成分的圖；圖9A和9B是用于說明對于反饋增益的靈敏度函數的圖；圖10AU0B和IOC是分別示出設置了用于抑制套色不準的反饋增益時的角速度的 時間變化、角速度變化的頻率成分和靈敏度函數的圖；圖IlAUlB和IlC是分別示出設置了用于抑制條帶的反饋增益時的角速度的時間 變化、角速度變化的頻率成分和靈敏度函數的圖；圖12是控制反饋增益的控制處理單元(CPU)的控制流程圖。
具體實施例方式下面參考附圖詳細說明本發明的各種典型實施例、特征和方面。圖1是根據本發明典型實施例的圖像形成設備的斷面圖。根據本典型實施例的彩色復印機包括并列配置的多個圖像形成單元，并且采用中間轉印系統。該彩色復印機具有 圖像讀取單元IR和圖像輸出單元1P。圖像讀取單元IR光學讀取原稿的圖像，將讀取的圖像轉換成電信號，并且將結果 發送到圖像輸出單元1P。圖像輸出單元IP包括并排鄰近設置的多個圖像形成單元10 (10a、 IObUOcUOd)、薄片進給單元20、中間轉印單元30、定影單元40和清潔單元50。下面將詳細說明各單元。各圖像形成單元10(10a、10b、10C、10d)均具有相同 結構。圍繞以箭頭所示的方向轉動的軸，可轉動地支持用作第一圖像承載體的多個感 光鼓ll(lla、llb、llc、lld)。在該轉動方向上，相對感光鼓Ila Ild的外周面布置一 次充電裝置 12 (12a、12b、12c、12d)、曝光單元 13 (13a、13b、13c、13d)、折返鏡(folded mirror) 16 (16a、16b、16c、16d)、顯影裝置 14 (14a、14b、14c、14d)和清潔裝置 15 (15a、15b、 15c、15d)。一次充電裝置12a 12d向感光鼓Ila lid的表面施加均一帶電量的電荷。曝 光單元13a 13d根據來自圖像讀取單元IR的記錄圖像信號，經由折返鏡16a 16d利用 激光束曝光感光鼓Ila lid。因此，在各感光鼓Ila Ild上形成靜電潛像。利用包含諸如黑色、品紅色、青色和黃色等四種顏色的顯影劑(以下稱為調色劑) 的顯影裝置14a 14d使得感光鼓Ila Ild上的靜電潛像可視化。在圖像轉印位置Ta、 Tb、Tc和Td處，將感光鼓上可視化后的可視圖像(調色劑圖像)轉印到中間轉印單元30中 作為第二圖像承載體的中間轉印帶31上。盡管在本典型實施例中，采用中間轉印帶作為第 二圖像承載體，但是還可以采用鼓狀的中間轉印鼓等的中間轉印構件。布置在圖像轉印位置Ta、Tb、Tc和Td下游側的清潔裝置15a、15b、15c和15d刮掉 未被轉印到中間轉印帶31而殘留在感光鼓Ila Ild上的調色劑，以清潔鼓的表面。通過 上述處理，順次進行利用各調色劑的圖像形成。薄片進給單元20包括用于容納薄片P的盒21、從盒21逐一進給薄片P的搓紙輥 22和輸送從搓紙輥22進給的薄片P的一對薄片進給輥23。薄片進給單元20還包括薄片 進給引導件24和將薄片P與中間轉印帶31上的圖像同步進給至二次轉印位置Te的定位 輥25。下面詳細說明中間轉印單元30。通過向中間轉印帶31傳送驅動力的驅動輥32、 由中間轉印帶31的轉動來驅動的從動輥33和二次轉印相對輥34，支持中間轉印帶31。在 驅動輥32和從動輥33之間形成一次轉印面A。通過電動機(未示出)可轉動地驅動驅動 棍32ο在各感光鼓Ila Ild和中間轉印帶31相互相對的一次轉印位置Ta Td處，在 中間轉印帶31的背側布置一次轉印充電裝置35(35a、35b、35c和35d)。另一方面，相對二 次轉印相對輥34布置二次轉印輥36，以通過二次轉印輥36和中間轉印帶31之間的輥隙形 成二次轉印位置Te。向著中間轉印帶31以適度的壓力對二次轉印輥36加壓。將用于清潔中間轉印帶31的圖像形成面的清潔單元50布置在中間轉印帶31的 二次轉印位置Te的下游側。清潔單元50包括用于清除中間轉印帶31上的調色劑的清潔 刮板51和用于收容由清潔刮板51刮掉的廢調色劑的廢調色劑盒52。定影單元40包括定影輥41a和41b，其中，定影輥41a包含有鹵素加熱器等的熱 源，并向著定影輥41a對定影輥41b加壓。定影單元40還包括將薄片P引導至定影輥對41a和41b之間的輥隙部的引導件43和將定影單元40的熱限制在定影單元40內部的定影 絕熱罩46。定影單元40還包括將從定影輥對41a和41b排出的薄片P引導至該設備的外 部的排出輥44、垂直路徑輥45a和45b、排出輥48和用于堆疊薄片P的排出托盤47。接著說明這樣配置的彩色復印機的操作。當從CPU發出圖像形成開始信號時，從 盒21開始薄片進給操作。作為例子說明從盒21進給薄片的情況。首先，通過搓紙輥22從 盒21逐一進給薄片P。然后利用薄片進給輥對23通過薄片引導件24引導薄片P，以將其 輸送至定位輥25。此時，停止定位輥25，以使得薄片P的前端接觸定位輥25的輥隙部。然 后，定位輥25與在中間轉印帶31上所形成的圖像同步開始轉動。設置開始該轉動的定時， 以使得薄片P和中間轉印帶31上的調色劑圖像相互一致到達二次轉印位置Te。另一方面，在圖像形成單元處，當發出圖像形成開始信號時，在一次轉印位置Td 處，通過一次轉印充電裝置35d將在感光鼓Ild上形成的調色劑圖像一次轉印到中間轉印 帶31上。將一次轉印的調色劑圖像輸送到下一一次轉印位置Tc。在一次轉印位置Tc處， 延遲在各圖像形成單元之間輸送調色劑圖像所需的時間而進行圖像形成，其中，下一調色 劑圖像位于前一圖像之上。在其它圖像形成單元處進行相同處理，從而將四種顏色的調色 劑圖像一次轉印到中間轉印帶31上。如上所述，通過曝光單元13a 13d、感光鼓Ila lid、顯影裝置14a 14d和中間轉印帶31，在記錄薄片上進行彩色圖像形成。當形成單色 圖像時，通過曝光單元13a、感光鼓11a、顯影裝置14a和中間轉印帶31進行圖像形成。此后，薄片P進入二次轉印位置Te，并且在薄片P接觸中間轉印帶31時，與正通過 的薄片P的定時同步地，向二次轉印輥36施加高壓。以此將通過上述處理形成在中間轉印 帶31上的四種顏色的調色劑圖像轉印到薄片P上。然后，通過引導件43將薄片P引導至 定影輥41a和41b的輥隙部。通過定影輥對41a和41b的熱和輥隙壓力，將調色劑圖像定 影在薄片P上。此后，通過排出輥44、垂直路徑輥45a和45b以及排出輥48輸送薄片P，以 將其排出至設備外部，并堆疊在排出托盤47上。接著參考圖2說明圖像形成設備中所包括的電動機控制設備對感光鼓11的驅動。 在本典型實施例中，對各感光鼓Ila Ild設置直流(DC)無刷電動機100。由控制單元200 控制電動機100。通過齒輪101、驅動軸103和聯接器(coupling) 102將電動機100的驅動 力傳送給相應的感光鼓11。從而使感光鼓11轉動。將編碼器輪111固定在驅動軸103上，其中，使得驅動軸103和編碼器輪111以相 同角速度轉動。編碼器110具有編碼器輪111和編碼器傳感器112。編碼器輪111是等角 度印刷有黑色放射狀線的透明圓盤。編碼器傳感器112具有橫跨編碼器輪111設置的光發 射部和光接收部。當該圓盤的黑色部分位于光接收部的位置時，阻止光進入光接收部，而當 該圓盤的透明部分位于光接收部的位置時，光進入光接收部。編碼器傳感器112根據光是 否進入光接收部生成信號。如上所述，編碼器110向控制單元200提供具有與驅動軸103 的角速度對應的周期的信號。控制單元200基于來自編碼器110的信號對電動機100進行 反饋控制。圖3是示出控制單元200的結構的框圖。轉動速度檢測單元203檢測來自編碼器 110的脈沖信號的周期。轉動速度檢測單元203通過計數如圖4所示的脈沖信號301的一 個周期(C1 從脈沖信號301的上升沿到下一個上升沿)內的時鐘302的數量，來檢測脈沖 信號301的周期。時鐘302是具有與脈沖信號301的周期相比較短的固定周期的脈沖信號。通過晶體振蕩器生成時鐘302，并且將時鐘302輸入給轉動速度檢測單元203。然后，轉動速度檢測單元203根據所檢測到的脈沖寬度計算角速度。圖5A示出在 啟動電動機100時驅動軸103的角速度的變化，而圖5B示出此時轉動速度檢測單元203計 數出的計數數量(脈沖周期)。通過該附圖可以理解，角速度和計數數量成反比關系。因 此基于公式1計算角速度。轉動速度檢測單元203將所檢測到的角速度輸出給差計算單元 204和CPU 201。K是可選系數。角速度=K/計數數量(公式1)差計算單元204計算從轉動速度檢測單元203輸出的檢測到的角速度和從CPU 201提供的目標角速度之間的差。FB控制單元205基于從差計算單元204輸出的差值和從 CPU 201提供的反饋增益值O^Ti和Td)，計算使驅動軸103以目標角速度轉動所需的校正 控制值。驅動信號生成單元207基于通過將從FB控制單元205輸出的校正控制值和從CPU 201輸出的目標控制值相加所獲得的控制值，生成占空(duty)的脈沖寬度調制(PWM)控制 信號。PWM控制信號是用于對電動機100進行PWM控制(脈沖寬度調制控制)的信號。圖6是示出FB控制單元205處的處理的圖。FB控制單元205基于從差計算單元 204輸出的差值e，進行比例積分微分(PID)控制。基于公式2計算PID控制的控制值。Kpe + γ- jedt + Td 備(公式 2)這里，Kp、T1, Td是PID控制的比例項401、積分項402和微分項403中的反饋增益 值。基于驅動軸103的角速度，通過CPU201確定這些反饋增益值。圖7是用于驅動感光鼓Ila Ild的DC無刷電動機IOOa IOOd的控制框圖。各 感光鼓Ila Ild設置有相應的編碼器IlOa IlOd和電動機IOOa 100d，其中，由相應 的控制單元200a 200d控制電動機IOOa 100d。控制單元200a 200d基于來自編碼 器IlOa IlOd的信號對電動機IOOa IOOd進行反饋控制。控制單元200a 200d的結 構與控制單元200的結構相同。CPU 201向如上所述的控制單元200a 200d設置目標角 速度、反饋增益值和目標控制值。具體地，該設備設置有第一和第二圖像承載體、第一和第 二電動機以及第一和第二檢測單元(編碼器)，其中，第一和第二圖像承載體用于在記錄薄 片上進行圖像形成，第一和第二電動機分別用于可轉動地驅動第一和第二圖像承載體，第 一和第二檢測單元分別檢測第一和第二圖像承載體的角速度或圓周速度(或周邊速度)。 該設備還包括第一和第二反饋單元(控制單元200)和控制單元(CPU 201)，其中，第一和第 二反饋單元根據第一和第二檢測單元的檢測結果分別對第一和第二電動機的角速度進行 反饋控制，該控制單元設置第一和第二反饋單元的反饋控制用的反饋增益。圖8A是示出經由齒輪101通過電動機100驅動的感光鼓11的角速度的時間變化 的圖。圖8B是通過對角速度變化進行傅立葉變換所獲得的每一頻率的角速度的變化成分 的圖。在圖8B中，在3Hz附近、36Hz附近和290Hz附近出現峰值。3Hz及其附近的較低頻 率成分的變化是齒輪101的偏心成分，36Hz及其附近的變化是電動機100的不均勻轉動，并 且290Hz及其附近的變化是在齒輪101和電動機100相互嚙合時所產生的振動。3Hz及其 附近的角速度的變化引起在彩色圖像形成過程中應該相互重疊的多種顏色的調色劑圖像 相互沒有重疊的套色不準，并且36Hz及其附近的角速度的變化引起應該以均一濃度形成的圖像具有周期性不均勻濃度的條帶(不均勻斜紋)。尤其在形成單色圖像時，條帶趨于明
Mo通過調整反饋增益值可以抑制圖8B所示的角速度變化，但是不能抑制所有頻率 的角速度變化。根據反饋控制中的靈敏度函數，當要衰減某一頻率的變化時，放大其它頻率 的變化。圖9A和9B是用于說明靈敏度函數的圖，其中，圖9A和9B示出設置不同反饋增益 時的靈敏度函數。在圖9A和9B中，對于表示大于OdB的響應的頻率，角速度變化被放大， 而對于表示小于OdB的響應的頻率，角速度變化被衰減。OdB意味著角速度變化既不放大也 不衰減。在圖9A所示的靈敏度函數中，用于校正角速度變化的力整體上弱，其中，20Hz及其 附近的角速度變化衰減最大，而40Hz以上的頻率處的角速度被放大。在圖9B所示的靈敏 度函數中，對于IOOHz以下的頻率，用于校正角速度變化的力整體上強，其中，不大于8Hz的 頻率的角速度變化被衰減，而20Hz附近的頻率的角速度變化被放大。以公式3表示該靈敏 度函數。當想要衰減某一頻率的變化時，放大其它頻率的變化。因此，這被稱為“水床效應 (waterbed effect)”。
權利要求
一種圖像形成設備，包括第一圖像承載體和第二圖像承載體，用于在記錄薄片上進行圖像形成；第一電動機和第二電動機，用于分別轉動所述第一圖像承載體和所述第二圖像承載體；第一檢測單元和第二檢測單元，用于分別檢測所述第一圖像承載體和所述第二圖像承載體各自的角速度或圓周速度；第一反饋單元和第二反饋單元，用于根據所述第一檢測單元和所述第二檢測單元的檢測結果，分別對所述第一電動機和所述第二電動機的角速度進行反饋控制；以及控制單元，用于設置由所述第一反饋單元進行的反饋控制的反饋增益，其中，在所述第一圖像承載體和所述第二圖像承載體上所形成的圖像重疊的第一圖像形成模式下，所述控制單元向所述第一反饋單元設置第一反饋增益，其中所述第一反饋增益用于抑制引起應該重疊的圖像彼此未對準的第一頻率的角速度變化，并且在使用所述第一圖像承載體形成圖像的第二圖像形成模式下，所述控制單元向所述第一反饋單元設置第二反饋增益，其中所述第二反饋增益用于抑制在應該以均一濃度形成的圖像上引起周期性不均勻濃度的第二頻率的角速度變化。
2.根據權利要求1所述的圖像形成設備，其特征在于，所述第一圖像承載體和所述第 二圖像承載體是用于形成調色劑圖像的感光鼓。
3.根據權利要求1所述的圖像形成設備，其特征在于，所述第一反饋增益是用于抑制 3Hz處的角速度變化的反饋增益，所述第二反饋增益是用于抑制36Hz處的角速度變化的反 饋增益。
4.根據權利要求1所述的圖像形成設備，其特征在于，當在所述第一圖像形成模式下 形成照片圖像時，所述控制單元向所述第一反饋單元設置所述第二反饋增益。
5.根據權利要求4所述的圖像形成設備，其特征在于，當在所述第一圖像形成模式下 形成具有均一濃度區域的圖像時，所述控制單元向所述第一反饋單元設置所述第二反饋增益。
6.根據權利要求5所述的圖像形成設備，其特征在于，當在所述第一圖像形成模式下 形成不是照片圖像且不具有均一濃度區域的圖像時，所述控制單元向所述第一反饋單元設 置所述第一反饋增益。
7.根據權利要求1所述的圖像形成設備，其特征在于，所述第一圖像形成模式是多色 圖像形成模式，所述第二圖像形成模式是單色圖像形成模式或單一顏色圖像形成模式。
8.根據權利要求1所述的圖像形成設備，其特征在于，所述第二圖像形成模式是單色 圖像形成模式。
全文摘要
本發明提供一種圖像形成設備。在第一和第二圖像承載體上所形成的圖像重疊的第一圖像形成模式下，控制單元向第一反饋單元設置第一反饋增益，其中所述第一反饋增益用于抑制引起應該重疊的圖像彼此未對準的第一頻率的角速度變化，并且在使用第一圖像承載體形成圖像的第二圖像形成模式下，向第一反饋單元設置第二反饋增益，其中所述第二反饋增益用于抑制在應該以均一濃度形成的圖像上引起周期性不均勻濃度的第二頻率的角速度變化。
文檔編號G03G15/00GK101989056SQ20101024348
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月30日 優先權日2009年7月30日
發明者前田賴嗣 申請人:佳能株式會社