专利名称：转动速度检测用脉冲发生装置、控制装置、图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测转动板转动速度的转动速度检测用脉冲发生装置、具有转 动体以及所述转动速度检测用脉冲发生装置的转动体组件、具有所述转动速度检测用脉 冲发生装置的转动速度控制装置、以及具有所述转动速度控制装置的图像形成装置。
背景技术：
近年来，对于图像形成装置形成的图像质量有了更高的要求。而彩色复印机等 图像形成装置包括了各种用于转印驱动的电机，因而，防止会造成图像质量下降的转动 偏差的发生成为重要课题。
关于防止电机发生转动偏差，存在如下技术，例如，在电机转动轴或与该电机 转动轴相连接的感光鼓转动轴上，设置用于检测转动速度的编码器(转动速度检测用脉 冲发生装置)，根据该编码器的输出信号，来控制感光鼓的转动速度。对于编码器，例如 可采用光学式编码器，其中包括电机转动轴等上同轴装设的编码轮，该编码轮具有由沿 轴向等间距设置的多个透过部和遮光部构成的光学图案，同时还设置编码传感器，该编 码传感器在该光学图案两侧分别设置发光元件和受光元件，基于有无随编码轮转动的受 光，来输出脉冲信号(ON/OFF信号)。
此外，还存在用以消除编码器安装误差(偏心)影响的技术，即将两个编码器传 感器安装在180°相对位置上，并通过平均两个编码传感器的输出，消除正弦波形状的偏 心成分(一周期误差成分)。
但是，如果编码轮材料使用廉价的PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯，Polyethyleneterephthalate)等，则该编码轮会出于纵向膨胀率和横向膨胀率的差异而发生变形，变成 椭圆形状。此时，除了编码轮安装偏心成分即转动轴转动一周转中发生一个周期的正弦 波成分(一个周期的误差成分)以外，还会出现转动轴转动一周转中发生两个周期的正弦 波成分(二周期误差成分)。如果只是平均相对位置为180°的两个编码传感器的输出， 则无法消除该二周期误差成分。对此，如图15所示，存在利用三个编码传感器的公知技 术。
图15示例性地显示了现有编码器。图15A为俯视图，图15B为正视图。在图 15中，110表示编码轮，160表示转动轴，320a 320c表示编码传感器。
编码轮110用下述可遮蔽编码传感器320a 320c发射的光束的材料形成，在编 码轮110外周一带，沿着整个周向，大致等间隔设置狭缝110X，编码传感器320a 320c 发射的光束透过该狭缝ΙΙΟχ。编码轮110与转动轴160同轴安装。
编码传感器320a 320c为略呈“二”字形的光传感器，该“二”字形光传感 器被设置为与编码轮110非接触，在其一方端部附近以及与该一方端部相对的另一端端 部附近之间夹持狭缝110X。编码传感器320a 320c以其各自的“二”字形开口部分 别面向转动轴160轴心的状态，沿着编码轮110的周向设置，编码传感器320a与320b、 320b与320c°之间以90°间隔设置。在编码传感器320a 320c的一方端部附近以及与该一方端部相对的另一端端部附近的任意一方设置发光元件(未图示)，另一方端部设置 受光元件(未图示)。编码传感器320a 320c可采用如透射型光遮断器。此外，出于 方便起见，在此对编码传感器320a 320c采用不同符号，但这些编码传感器也可以采用 同样的部件。
为了消除如图15所示的编码传感器320a 320c中包含在转动轴160 —周转中 的一周期误差成分以及二周期误差成分，可用下式(1)计算编码传感器320a 320c输出 的脉冲信号中的脉冲间隔时间。设定一周期误差成分以及二周期误差成分被消除后的转 动轴转动成分为Ρ(θ)，编码传感器320c的输出为Ε1(θ)，编码传感器320b的输出为 E2 ( θ )，编码传感器320c的输出为E3 ( θ )，
ρ( θ ) = {El ( θ )+Ε2( θ )V 2 4 X {ΕΙ ( θ + ji /4)-Ε3 ( θ + ji /4) } (式1)
根据式1可知，要消除一周期误差成分和二周期误差成分，则需要编码传感器 320a的相对于输出Ε1(θ)前进π/4相位后的输出信息El ( θ+ π/4)、以及编码传感器 320c的相对于输出Ε3( θ )前进π/4相位后的输出信息Ε3( θ+ π/4)。然而，编码传感 器320a 320c的位置分别相差π/2即90°，因此无法直接取得输出信息El ( θ + π/4) 和E3 ( θ + Ji /4)。对此，可通过计算来求得输出信息El ( θ + π /4)和E3 ( θ + π /4)，或 者保存以前的数据并利用该以前的数据进行计算。在现有技术，例如专利文献1 (JP特开 2005-168280号公报)中公开了以下例子，即将以前的η/4相位的编码传感器的输出数据 保存在存储器中，而后利用该输出数据来消除一周期误差成分以及二周期误差成分。
然而，利用上述现有技术的计算虽然在理论上能够消除误差成分，而在实际中 转动轴在该η/4相位的转动期间中也会发生转动速度变动，该速度变动引起的误差成分 无法消除。因而，利用以前的数据来消除误差成分难以正确地检测需要检测的转动速度 变动，为此，发生了转动速度变动检测精度下降的问题。
虽然还可以利用其他方法来计算相位偏离η/4后的编码传感器的输出，但是该 方法也没有考虑真实的转动速度变动，因此，同样也存在转动速度变动检测精度下降的 问题。发明内容
鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种转动速度检测用脉冲发生装置，其能 够确实可靠地消除一周期误差成分以及二周期误差成分、以良好的精度检测真实的转动 速度变动，本发明的目的还在于提供具有转动体以及上述转动速度检测用脉冲发生装置 的转动体组件、具有上述转动速度检测用脉冲发生装置的转动速度控制装置、以及具有 上述转动速度控制装置的图像形成装置。
(1)首先，本发明的一个方面为提供一种转动速度检测用脉冲发生装置，其特征 在于包括转动板，沿着该转动板周向形成转动速度检测用的图案，该转动板与转动体 同步转动；以及，三个脉冲发生部件，用于读取该转动速度检测用的图案，并发生于该 转动板的转动速度相对应的脉冲信号，该三个脉冲发生部件沿着该转动板周向设置，且 互相间隔120°。
(2)其次，本发明的另一个方面为提供一种转动体组件，其中包括(1)所述的转动速度检测用脉冲发生装置。
(3)本发明的第三一个方面为提供一种转动速度控制装置，其中包括(1)所述的 转动速度检测用脉冲发生装置；以及，控制装置，该控制装置根据该转动速度检测用脉 冲发生装置中的三个脉冲发生部件分别输出的三个脉冲信号，来消除所述转动板的转动 速度的检测误差成分。
(4)本发明还提供根据( 所述的转动速度控制装置，其中，所述控制装置通过 对所述三个脉冲信号进行平均，来消除所述转动板的所述转动速度的检测误差成分。
(5)本发明还提供根据( 或(4)所述的转动速度控制装置，其中，进一步包括 脉冲检测装置，用于取得所述三个脉冲信号的脉冲间隔时间，所述控制装置根据所述脉 冲检测装置取得的该三个脉冲信号的脉冲间隔时间，来消除所述转动板的所述转动速度 的检测误差成分。
(6)本发明还提供根据(3)或⑷所述的转动速度控制装置，其中，所述转动速 度的检测误差成分为在所述转动板一周转中，以一个周期发生的误差成分以及以二个周 期发生的误差成分之中的任意一方或者双方。
(7)本发明还提供根据C3)或(4)所述的转动速度控制装置，其中，所述控制 装置利用消除了所述转动速度的检测误差成分后的信号，进行所述转动板的转动速度控 制。
(8)再者，本发明的第四个方面为提供一种图像形成装置，其包括(3)所述的转 动速度控制装置。


图1是示例性显示具有编码器的普通转动速度控制装置的示意图。
图2是示例性显示图1所示编码器中包括的编码轮的示意图。
图3是示例性显示具有编码器的普通转动速度控制装置的控制方法的流程图。
图4是示例性显示第一实施方式的转动速度控制装置的示意图。
图5A和图5B是示例性显示第一实施方式的编码器的俯视图和正视图。
图6A、图6B、以及图6C均为示例性显示第一实施方式的编码器输出的脉冲信 号波形图。
图7A和图7B均为示例性显示当存在编码轮安装偏心时的第一实施方式的编码 轮输出的脉冲信号波形图。
图8A、图8B、图8C均为示例性显示当编码轮11存在安装偏心时，从第一实施 方式的编码器输出脉冲信号中得到的编码轮速度变动波形图。
图9A和图9B分别是用于说明编码轮变形为椭圆形状态的俯视图和正视图。
图10A、图10B、以及图IOC均为示例性显示编码器变形成为椭圆形状时从第一 实施方式的编码器输出的脉冲信号得到的编码轮速度变动波形图。
图11是一例用于消除编码轮安装偏心以及椭圆形变形(反翘)所引起的检测误 差的流程图。
图12是示例性显示第二实施方式所涉及的转动速度控制装置的示意图。
图13是示例性显示第三实施方式所涉及的转动速度控制装置的示意图。
图14是示例性显示第四实施方式所涉及的图像形成装置的示意图。
图15是示例性显示现有编码器的示意图。
标记说明
1、2、3、4转动速度控制装置
10、30 编码器
11编码轮
Ilx 狭缝
Ily 穿孔
12、32a、32b、32c 脉冲发生元件
13 电机
13a转动轴
14、15 齿轮
16转动轴
17脉冲检测装置
17a输入捕捉器
17b滤波器
18控制装置
18a CPU
18b RAM
18c ROM
19驱动装置
20通信装置
50转动体组件
60图像形成装置
61扫描单元
6 6 感光鼓
63定影单元
64中间转印带
65 二次转印辊
66张力辊
67定位辊
68供纸单元
69供纸辊
70输纸辊
71排纸单元
72中间转印标度检测传感器
73驱动辊
74从动辊
80控制部
90转印纸具体实施方式
以下参考

本发明实施方式。各附图对已作了说明的标记采用相同标 记，而且省略说明。
第一实施方式
首先说明具有编码器的普通转动速度控制装置。图1是示例性显示具有编码器 的普通转动速度控制装置的示意图。参见图1所示的转动速度控制装置1，其包括编码器 10、具有转动轴13a的电机13、齿轮14、齿轮15、转动轴16、脉冲检测装置17、控制装 置18、驱动装置19、以及通信装置20。编码器10包括狭缝llx、编码轮11、以及脉冲 发生部件12。
电机13为转动体，其中的转动轴Ilx按照所施加的电压等转动。齿轮14被同 轴固定在电机13的转动轴上。齿轮15和编码器10的编码轮11被同轴固定在转动轴16 上。齿轮15与齿轮14相啮合。齿轮14、齿轮15、以及编码轮11被大致形成为圆盘。 如图2所示，编码轮11为转动体，其使用后述的可遮蔽脉冲发生元件12所发射的光束的 材料形成。在编码轮11外周一带，沿着整个周向，大致等间隔形成转动速度检测用图案 即狭缝llx，该狭缝Ilx用于透射脉冲发生元件12发射的光束。而在编码轮11的中心附 近设有用于插入转动轴16的穿孔lly。
脉冲发生元件12为略呈“ 二，，字形的光传感器，“ 二，，字形光传感器被设置为 与编码轮110非接触，在其一方端部附近以及与该一方端部相对的另一端端部附近之间 夹持狭缝110X。在脉冲发生元件12的一方端部附近以及与该一方端部相对的另一端端部 附近之中的任意一方设置发光元件(未图示)，另一方端部设置受光元件(未图示)。关 于脉冲发生元件12，例如可采用透射性光遮断器。
当电机13的转动轴13a以预定速度(转动次数)转动时，编码轮11与此同步转 动，该转动被减速到由齿轮14和齿轮15的齿轮比所定的速度。脉冲发生元件12的发光 元件(未图示)发射的光束中透过狭缝Ilx的部分入射到受光元件(未图示)，而未通过 狭缝Ilx的部分则被遮蔽，未入射到受光元件中。其结果，在脉冲发生元件12的受光元 件中发生与编码轮11的转动速度相对应的脉冲信号。
这样，脉冲发生元件12具有读取转动速度检测用图案即狭缝llx、且发生与转 动板即编码轮11的转动速度相对应的脉冲信号的功能。通过计测脉冲发生元件12所发 生的单位时间的脉冲信号数，便可检测编码轮11的转动速度。
脉冲发生元件12所发生的脉冲信号被输入到脉冲检测装置17。该脉冲检测装 置17包括输入捕捉器17a以及滤波器17b。输入捕捉器17a具有取得数据的功能，其通 过计测被输入的脉冲信号的上升侧边之间的间距，来将被输入的脉冲信号的脉冲间隔时 间(脉冲周期)作为数据来取得。在以下的叙述中有时将输入捕捉器17a取得的脉冲间 隔时间(脉冲周期)的数据(例如4比特数据等)称为脉冲间隔数据。另外，有时还将 输入捕捉器17a取得脉冲间隔数据的处理简单称为输入捕捉。
脉冲间隔数据被输入滤波器17b。滤波器17b例如可为数字过滤器，具有实行 消除杂音或平均化等滤波处理功能。具体例如，为了消除不常有的脉冲间隔数据(极端7大的值或极端小的值)，或外来因素所引起的高频杂音，并将取得的脉冲间隔数据平均化 (将多次以前的数据合计后平均)。输入捕捉器17a以及滤波器17b可借助软件或硬件之 中的任意一方或双方来实现。
获得脉冲间隔时间(脉冲周期)的装置不仅限于输入捕捉器17a，例如可用软件 监视脉冲信号的变化点并计测其周期的装置等代替。另外，滤波器17b的功能不仅限于 消除杂音或平均化，可据该系统整体的性能或目的的进行最适当的滤波处理。进而，脉 冲检测装置17中也不必一定必须包括滤波器17b。
经脉冲检测装置17实行了预定处理的脉冲间隔数据被输入控制装置18。控制 装置18具有利用从脉冲检测装置17输入的脉冲间隔数据来控制转动电机13(反馈控制) 的功能。控制装置18包括用于管理及操作整个控制装置的CPUlSa (中央处理器)、暂时 保存控制所需数据的RAMWb (易失性存储器)、保存时控制装置18动作的程序或数据等 的ROMISc(非易失性存储器)等。控制装置18不仅限于具有图1所示结构，而且、不 论其结构如何，只要是能够实现同等功能的构成都可作为控制装置。
驱动装置19由驱动电路构成，其能够接受来自控制装置18的信号(指示)并直 接驱动电机13。通信装置20为判断处理上位系统或用户等对电机转动要求的装置，其具 有根据上位系统或用户等的要求，向控制装置18发送电机的启动或停止指示的功能。脉 冲发生元件12、脉冲检测装置17、控制装置18、驱动装置19、以及通信装置20与转动 速度控制装置1的外设电源装置(未图示)连接，由该电源装置提供预定电源电压。
下面说明具有编码器的普通转动速度控制装置1的控制方法。图3是示例性显 示具有编码器的普通转动速度控制装置的控制方法的流程图。参见图3可知，首先，在 转动速度控制装置1电源接通后，通信装置20确认上位系统或用户等有无电机启动要求 6100)。当SlOO中通信装置20没有收到上位系统或用户等需要电机启动的要求时(S100 否)，重复进行SlOO的处理。而当SlOO中通信装置20收到上位系统或用户等需要电机 启动的要求时6100是)，启动电机136101)
具体为，通信装置20向控制装置18发送电机启动指示。而后，控制装置18向 驱动装置19发送目标电机转动速度的指示。例如，当电机13为直流无刷电机时，转动 速度可通过PWM(脉宽调制)占空比作指示(以下以用PWM占空比指示转动速度为例进 行说明)。此时，通过让控制装置18带有可任意设定周期和占空比的PWM时钟机能， 且用软件设定该占空比的值，来指示电机转动速度。当电机13启动(转动)后，编码轮 11随着该电机13转动，由脉冲发生元件12中的受光元件发生对应于编码轮11的转动的 脉冲信号。
在SlOl中，当电机13启动后，脉冲检测装置17的输入捕捉器17a计测脉冲发 生元件12所发生的脉冲信号，并取得计测的脉冲信号的脉冲间隔时间(脉冲周期)，以 此作为数据(脉冲间隔数据)610 。而后，脉冲检测装置17中的滤波器17b对输入捕 捉器17a所获得的脉冲间隔数据进行消除杂音或平均化等滤波处理，并输出到控制装置 18(S103)中。而后，输入装置18根据输入的脉冲间隔数据检测电机13的速度6104)。
而后，控制装置18对S104中检测到的电机13的速度和预先设定的电机13的目 标速度进行对比6105)。当S105的对比结果为电机13的速度与目标速度相等时(S105 是)，控制装置18不更新SlOl中通过PWM占空比所指示的转动速度(对于驱动速度19的速度指示值)，继续保持此时的状态。
而当S105的对比结果为电机13的速度与目标速度不相等时6105否)，控制 装置18判断在S104中检测到的速度是否大于预先设定的电机13的目标速度6106)。 当S106的判断结果为电机13的速度大于目标速度时(S106是)，控制装置18通过更 新PWM时钟指并降低PWM占空比，来对速度指示值进行减法计算，并通知驱动装置 19 6107)。其结果，电机13的转动速度减慢，并且脉冲发生元件12所发生的脉冲信号 的脉冲间隔时间也随之变长。
在S106中，当电机13的速度小于目标速度时6106为否)，控制装置18通过 更新PWM时钟指并提高PWM占空比，来对速度指示值进行加法计算，并通知驱动装置 19 6108)。其结果，电机13的转动速度加快，并且脉冲发生元件12所发生的脉冲信号 的脉冲间隔时间也随之变短。
而后，通信装置20确认有无来自上位系统或用户等的电机停止要求6109)。当 S109的确认结果为收到了上位系统或用户等的电机停止要求时(S109是)，通信装置20 向控制装置18发送电机停止指示。控制装置18在接到来自通信装置20的停止指示后， 设定速度指示值为0，通知驱动装置19 6110)。其结果为电机13停止。而当S109的 确认结果为没有收到了上位系统或用户等的电机停止要求时6109为否)，反复S102至 S109的处理。
这样，通过图3所示流程的处理，电机13能够维持目标转动速度。在图3的说 明中，以改变控制装置18内藏的PWM时钟的PWM占空比来指示电机13的转动速度为 例进行了说明，但用于指示转动速度的手段并不仅限于PWM时钟。
接着说明编码器，其能够可靠地消除一周期误差成分以及二周期误差成分并以 良好的精度检测真实的转动速度变动(第一实施方式的编码器)。
图4是示例性显示第一实施方式的转动速度控制装置的示意图。图5是示例性 显示第一实施方式的编码器的示意图，其中图5A为俯视图，图5B为正视图，而且，图5 显示了第一实施方式的编码器被固定在转动轴16上的状态。
参见图4可知，转动速度控制装置2具备的编码器30与图1所示的转动控制装 置1具备的编码器10不同。如图4和图5所示，编码器30包括编码轮11、三个脉冲发 生元件3 32c。编码器30的编码轮11同轴安装在转动轴16上。编码器30为本发 明的转动速度检测用脉冲发生装置的一个代表例。以下，省略与图1相同构成部分的说 明，以不同于图1的构成部分为中心进行说明。
编码轮11为转动体，其利用下述的可用于遮蔽脉冲发生元件3 3 发射的 光束的材料形成。在编码轮11的外周一带，沿着整个周向，大致等间隔设置作为转动速 度检测用的图案的狭缝110X，脉冲发生元件3 3 发射的光束透过该狭缝ΙΙΟχ。
脉冲发生元件320a 320c为略呈“二”字形的光传感器，该“二”字形光传 感器被设置为与编码轮110非接触，其一方端部附近以及与该一方端部相对的另一端端 部附近之间夹持狭缝110X。脉冲发生元件320a 320c在其各自的“二”字形开口部面 向转动轴16轴心的状态下，互相以120°间隔沿着编码轮11的周向设置。在脉冲发生元 件3 3 的一方端部附近以及与该一方端部相对的另一端端部附近之中的任意一方设 置发光元件(未图示)，另一方端部设置受光元件(未图示)。脉冲发生元件3 32c可采用如透射型光遮断器。
当电机13的转动轴13a以预定速度(转动次数)转动时，编码轮11与此同步转 动，该转动被减速到由齿轮14和齿轮15的齿轮比所定的速度。脉冲发生元件3 32c 的发光元件(未图示)发射的光束中透过狭缝Ilx的部分入射到受光元件(未图示)，而 未通过狭缝Ilx的部分则被遮蔽，未入射到受光元件中。其结果，在脉冲发生元件3 32c的受光元件中发生对应于编码轮11转动速度的脉冲信号。
这样，脉冲发生元件3 3 具有读取转动速度检测用图案即狭缝llx、且发 生与转动板即编码轮11的转动速度相对应的脉冲信号的功能。通过计测脉冲发生元件 3 3 所发生的单位时间的脉冲信号数，便可检测编码轮11的转动速度。另外，出 于方便，在此对脉冲发生元件3 3 采用不同标记，但是也可用相同部件。脉冲发 生元件3 3 发生的脉冲信号被输入到脉冲检测装置17中。
具有编码轮11的转动速度检测用的图案并不需要一定为狭缝，也可采用例如， 交替设置反射率不同的图案等结构来代替狭缝。此时，脉冲发生元件3 3 例如可 使用光遮断器(光反射器)等。
图6是示例性显示第一实施方式的编码器输出的脉冲信号的波形图。图6显示 了，在编码轮11被正确安装、其相对于转动轴16没有偏心(以下称为没有安装偏心)、 而且在编码轮11没有发生变形、或者可以忽略上述偏心或变形时的编码器30输出的脉冲 信号。图6A为编码器30的脉冲发生元件3 输出的脉冲信号，图6B为编码器30的脉 冲发生元件3 输出的脉冲信号，图6C为编码器30的脉冲发生元件3 输出的脉冲信 号。各个脉冲信号相位不同。
如图6所示，根据设于编码轮11上的狭缝Ilx之间的间隔和转动轴16的转动状 态，脉冲发生元件3 3 输出矩形波的脉冲信号。在图6的情况下，因没有编码轮11 的偏心或变形，脉冲发生元件3 输出的脉冲信号的脉冲间隔ta_n(n为自然数)，脉冲发 生元件3 输出的脉冲信号的脉冲间隔tb_n (η为自然数)，以及脉冲发生元件3 输出的 脉冲信号的脉冲间隔tc_n(n为自然数)，三者为等值，为此，只要用脉冲检测装置17计 测其中任意一个的脉冲间隔时间并反馈到控制装置18，便可进行速度控制，将转动轴16 的速度控制为一定。
其次考虑编码轮11具有相对于转动轴16的安装偏心的情况。图7是示例性显 示当存在编码轮安装偏心时的第一实施方式的编码轮输出的脉冲信号。图7A为编码器 30的脉冲发生元件3 输出的脉冲信号，图7B为从编码器30的脉冲发生元件3 输出 的脉冲信号中得到的编码轮11的速度变动。在此，图7B所示波形不是转动速度控制装 置2在实际中观察到的波形，而是模式性地显示包含图7A所示的脉冲信号在内的信息。
如图7所示，当编码轮11存在安装偏心时，脉冲发生元件3 输出的脉冲信号 的脉冲间隔时间ta_n变化，转动轴16转动一周，便发生一个周期的偏心成分(一周期误 差成分)。此时，由于所需检测的转动速度变动中重叠了一周期误差成分，因此，如果仅 用脉冲检测装置17计测脉冲发生元件3 输出的脉冲信号的脉冲间隔时间ta_n，并即使 将其反馈到控制装置18中，也无法高精度控制转动速度。
对此，考虑用以下方法来消除一周期误差成分，即不仅利用脉冲发生元件3 输 出的脉冲信号的脉冲间隔时间ta_n，而且利用脉冲发生元件3 输出的脉冲信号的脉冲间10隔时间tb_n以及脉冲发生元件3 输出的脉冲信号的脉冲间隔时间tc_n，来消除一周期误 差成分。
图8是示例性显示当编码轮11存在安装偏心时，从第一实施方式的编码器输出 脉冲信号获得的编码轮速度变动的波形图。其中，图8A为从编码器30的脉冲发生元件 3 输出的脉冲信号中得到的编码轮11的速度变动，图8B为从编码器30的脉冲发生元 件3 输出的脉冲信号中得到的编码轮11的速度变动，图8C为从编码器30的脉冲发生 元件3 输出的脉冲信号中得到的编码轮11的速度变动。图8A 8C所示的波形不是 转动速度控制装置2的在实际观察中的波形，而模式性地显示了包含脉冲发生元件3 32c的输出脉冲信号的信息。
如图8所示，当编码轮11中存在安装偏心时，位于0°位置的脉冲发生元件32a 所输出的脉冲信号的脉冲间隔时间中重叠了一个周期的正弦波成分(一周期误差成分)。 在此，当设定转动轴16的角速度为θ，在没有安装偏心且转动轴16稳定转动情况下的脉 冲发生元件3 3 输出的脉冲信号的脉冲间隔时间为Ts，且因安装偏心而带有重叠的 脉冲间隔时间(一周期误差成分)为Ttl时，能够检测到的脉冲间隔时间Tmtl可用以下式 (2)表示。在此，设定波高值为1。
Tm0 = Ts+To = Ts+Sin θ式 O)
位于120°位置的脉冲发生元件3 所输出的脉冲信号的脉冲间隔时间中也重叠 了一个周期的正弦波成分(一周期误差成分)。此时，设定带有重叠的脉冲间隔时间(一 周期误差成分)为T12tl,则能够检测到的脉冲间隔时间Tml2tl可用以下式⑶表示。在此， 设定波高值为1。
Tml20 = Ts+T120 = Ts+sin ( θ +2/3 π) 式(3)
进而，位于位置的脉冲发生元件3 所输出的脉冲信号的脉冲间隔时间中 也重叠了一个周期的正弦波成分(一周期误差成分)。此时，设定带有重叠的脉冲间隔时 间(一周期误差成分)为T24tl,则能够检测到的脉冲间隔时间Tm24tl可用以下式(3)表示。 在此，设定波高值为1。
Tm240 = Ts+T240 = Ts+sin ( θ +4/3 π) 式(4)
在此，脉冲间隔时间Tm(1、脉冲间隔时间Tml2(1、以及脉冲间隔时间Tm24tl三者的平 均可用式( 表示。
(TmATml2t^Tm24tl) + 3 = { (Ts+T0) + (Ts+T120) + (TS+T24CI) } + 3 = [ (Ts+sin θ ) +{Ts+si η ( θ +2/3 π ) }+{Ts+sin ( θ +4/3 3 )}]^-3
= (Ts+Ts+Ts) 3+{sin θ +sin ( θ + ji -1/3 Ji) +sin (0+ji+1/3ji)}^-3
= Ts+[sin θ -{sin( θ -1/3 π )-{sin( θ +1/3 π ) } 3
= Ts+[sin θ -{sin θ cos (1/3 π ) -cos θ sin (1/3 π ) }-{sin θ cos (1/3 π ) +cos θ sin(l/ 3π)}] + 3
= Ts+[sin θ -{sin θ X0.5}-{sin θ X0.5}] + 3
= Ts+ (sin θ -sin θ ) = Ts(式 5)
根据式5可知，三个脉冲发生元件3 32c被设置为互相间隔120°，通过平 均该三个脉冲装置3 3 实际检测到的脉冲间隔时间Tm(l、Tml20, Tm240,可以消除编 码轮11在转动轴16上安装偏心的成分(一周期误差成分)，从而检测到真实的转动轴16转动速度。换言之，能够以更加高精度地检测到真实的转动速度变动。
其次，考虑编码轮11发生变形成为椭圆形的情况。图9是用于说明编码轮变形 为椭圆形状态的示意图。其中，图9A为俯视图，图9B为正视图。在图9中，编码轮 11变形为椭圆形。编码轮11例如在纵横方向的延伸率不同的情况下，会因外部的加热等 发生变形，变成为椭圆形。而且，编码轮11还会因加热等发生反翘，其结果可能使得编 码轮11成为与变形成为椭圆形相同状态。
编码轮变形为椭圆形的情况与编码轮安装偏心的情况不同，前者是在脉冲发生 元件输出的脉冲信号的脉冲间隔时间中，重叠了转动轴一周转时发生的两个周期的正弦 波成分(二周期误差成分)。对于二个周期的正弦成分，即使采用现有技术，即对相对位 置为180°配置的两个脉冲发生元件(编码传感器)输出的脉冲信号的脉冲间隔时间进行 平均，也无法消除该二个周期的正弦成分。
另一方面，如下所述，在编码轮变形成为椭圆形时，可以利用第一实施方式的 编码器，来去除该编码器输出的脉冲信号的脉冲间隔时间中重叠的两个周期的正弦波成 分(二周期误差成分)。
图10是示例性显示编码器变形成为椭圆形状时从第一实施方式的编码器输出的 脉冲信号得到的编码轮速度变动波形图。其中图IOA是从编码器30的脉冲发生元件32a 输出的脉冲信号中所得到编码轮11速度变动，图IOB是从编码器30的脉冲发生元件3 输出的脉冲信号中所得到编码轮11速度变动，图IOC是从编码器30的脉冲发生元件3 输出的脉冲信号中所得到编码轮11速度变动。
如图10所示，当编码轮11发生变形，成为椭圆形时，脉冲发生元件3 输出的 脉冲信号的脉冲间隔时间中重叠了二个周期的正弦波成分(二周期误差成分)。在此，设 定转动轴16的角速度为Θ，在没有发生椭圆形等变形且转动轴16保持均勻转动的情况 下，脉冲发生元件3 3 输出的脉冲信号的脉冲间隔时间为Ts，而重叠了椭圆形等变 形的脉冲间隔时间(二周期误差成分)为Ttl时，可检测到的脉冲间隔时间Tmtl以式6表 示。在此，设波高值为1。
Tm0 = Ts+T0 = Ts+sin2 θ 式(6)
位于120°位置的脉冲发生元件3 所输出的脉冲信号的脉冲间隔时间中也重叠 了二个周期的正弦波成分(二周期误差成分)。此时，设定带有重叠的脉冲间隔时间(一 周期误差成分)为Tml2tl，则能够检测到的脉冲间隔时间Tml2tl可用以下式(7)表示。在 此，设波高值为1。
Tml20 = Ts+T120 = Ts+sin2 ( θ +2/3 π) 式(7)
进而，位于位置的脉冲发生元件3 所输出的脉冲信号中也重叠了二个周 期的正弦波成分(二周期误差成分)。此时，设定带有重叠的脉冲间隔时间(二周期误差 成分)为14(1，则能够检测到的脉冲间隔时间Tm24tl可用以下式⑶表示。在此，设波高 值为1。
Tm240 = Ts+T240 = Ts+sin2 ( θ +4/3 π )式(8)
在此，脉冲间隔时间Tm(1、脉冲间隔时间Tml^1以及脉冲间隔时间Tm24tl三者的平 均，可用式(9)表示。
(UTml2t^Tm240) + 3 = { (TS+T。) + (TS+T12。) + (TS+T24。) } + 3 = [(Ts+sin2 θ )+{Ts+s
权利要求
1.一种转动速度检测用脉冲发生装置，其特征在于包括转动板，沿着该转动板 周向形成转动速度检测用的图案，该转动板与转动体同步转动；以及，三个脉冲发生部 件，用于读取该转动速度检测用的图案，并发生于该转动板的转动速度相对应的脉冲信 号，该三个脉冲发生部件沿着该转动板周向设置，且互相间隔120°。
2.一种转动体组件，其中包括权利要求1所述的转动速度检测用脉冲发生装置。
3.一种转动速度控制装置，其中包括权利要求1所述的转动速度检测用脉冲发生装 置；以及，控制装置，该控制装置根据该转动速度检测用脉冲发生装置中的三个脉冲发 生部件分别输出的三个脉冲信号，来消除所述转动板的转动速度的检测误差成分。
4.根据权利要求3所述的转动速度控制装置，其中，所述控制装置通过对所述三个脉 冲信号进行平均，来消除所述转动板的所述转动速度的检测误差成分。
5.根据权利要求3或4所述的转动速度控制装置，其中，进一步包括脉冲检测装置， 用于取得所述三个脉冲信号的脉冲间隔时间，所述控制装置根据所述脉冲检测装置取得 的该三个脉冲信号的脉冲间隔时间，来消除所述转动板的所述转动速度的检测误差成 分。
6.根据权利要求3或4所述的转动速度控制装置，其中，所述转动速度的检测误差成 分为在所述转动板一周转中，以一个周期发生的误差成分以及以二个周期发生的误差成 分之中的任意一方或者双方。
7.根据权利要求3或4所述的转动速度控制装置，其中，所述控制装置利用消除了所 述转动速度的检测误差成分后的信号，进行所述转动板的转动速度控制。
8.一种图像形成装置，其包括权利要求3所述的转动速度控制装置。
全文摘要
本发明涉及用于消除一周期以及二周期的误差成分、更加高精度地检测真实的转动速度变动的转动速度检测用脉冲发生装置、具有转动体以及所述转动速度检测用脉冲发生装置的转动体组件、具有该转动速度检测用脉冲发生装置的转动速度控制装置、以及具有所述转动速度控制装置的图像形成装置。该转动速度检测用脉冲发生装置包括转动板，沿着该转动板周向形成转动速度检测用的图案，该转动板与转动体同步转动；以及三个脉冲发生部件，用于读取所述转动速度检测用的图案，并发生对应于该转动板转动速度的脉冲信号，该三个脉冲发生部件沿着该转动板周向设置，且互相间隔120°。
文档编号G01D5/244GK102023025SQ201010277148
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月7日 优先权日2009年9月9日
发明者绵引达也 申请人:株式会社理光