(57)【要約】【課題】回転多面鏡を回転させるモータの目標回転数に応じて、制御部が制御信号を伝送したときのモータの応答性を適切に設定することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置Ａにおいて、ＦＧ信号の周期と駆動モータ１０６の目標回転数に対応する周期とを比較して、ＦＧ信号の周期が駆動モータの目標回転数に対応する周期になるように、モータドライバ２０２に制御信号を伝送して駆動電流の値を制御することで、駆動モータ１０６の回転速度を制御する制御部５０と、制御部５０が制御信号を伝送したときの駆動モータ１０６の応答性を設定するゲイン設定回路２０４であって、複数の異なる応答性を設定可能なゲイン設定回路２０４と、駆動モータ１０６の目標回転数と、駆動モータ１０６が駆動を開始してから停止するまでの間の駆動モータ１０６の最大回転数との差に応じてゲイン設定回路２０４により設定される駆動モータ１０６の応答性を切り替える制御部５０と、を備える。【選択図】図１２
2019211609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
感光体と、
前記光源から出射された光ビームを偏向し、前記感光体の表面を走査する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記モータに駆動電流を供給して前記モータを駆動させる駆動手段と、
前記モータの回転を検出し、前記モータの回転速度に応じた周期の周期信号を出力する回転検出手段と、
前記周期信号の周期と前記モータの目標回転数に対応する周期とを比較して、前記周期信号の周期が前記モータの目標回転数に対応する周期になるように、前記駆動手段に制御信号を伝送して前記駆動電流の値を制御することで、前記モータの回転速度を制御する制御部と、
前記制御部が前記制御信号を伝送したときの前記モータの応答性を設定する設定回路であって、複数の異なる応答性を設定可能な設定回路と、
前記モータの目標回転数と、前記モータが駆動を開始してから停止するまでの間の前記モータの最大回転数との差に応じて、前記設定回路により設定される前記モータの応答性を切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記設定回路は、電気抵抗とコンデンサを含む回路であり、前記電気抵抗の値と前記コンデンサの容量を変化させることで、複数の異なる前記モータの応答性を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記設定回路は、複数のトランジスタと複数の前記電気抵抗と複数の前記コンデンサを備え、
前記切替手段は、前記複数のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦをそれぞれ切り替えることで、前記制御信号を伝送する際の前記設定回路に含まれる前記電気抵抗と前記コンデンサを切り替えて、前記設定回路より設定される前記モータの応答性を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記切替手段は、前記モータの目標回転数と前記最大回転数との差が所定以上の場合、前記モータの応答性が低くなるように、前記設定回路により設定される前記モータの応答性を切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記切替手段は、前記モータの目標回転数と前記最大回転数との差が所定以下の場合、前記モータの応答性が高くなるように、前記設定回路により設定される前記モータの応答性を切り替えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
光源と、
感光体と、
前記光源から出射された光ビームを偏向し、前記感光体の表面を走査する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記モータに駆動電流を供給して前記モータを駆動させる駆動手段と、
前記モータの回転を検出し、前記モータの回転速度に応じた周期の周期信号を出力する回転検出手段と、
前記周期信号の周期と前記モータの目標回転数に対応する周期とを比較して、前記周期信号の周期が前記モータの目標回転数に対応する周期になるように、前記駆動手段に制御信号を伝送して前記駆動電流の値を制御することで、前記モータの回転速度を制御する制御部と、
前記制御部が前記制御信号を伝送したときの前記モータの応答性を設定する設定回路であって、複数の異なる応答性を設定可能な設定回路と、
前記モータが駆動を開始してから所定の回転速度に達するまでの時間に応じて、前記設定回路により設定される前記モータの応答性を切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記設定回路は、電気抵抗とコンデンサを含む回路であり、前記電気抵抗の値と前記コンデンサの容量を変化させることで、複数の異なる前記モータの応答性を設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記設定回路は、複数のトランジスタと複数の前記電気抵抗と複数の前記コンデンサを備え、
前記切替手段は、前記複数のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦをそれぞれ切り替えることで、前記制御信号を伝送する際の前記設定回路に含まれる前記電気抵抗と前記コンデンサを切り替えて、前記設定回路より設定される前記モータの応答性を切り替えることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記切替手段は、前記モータが駆動を開始してから前記所定の回転速度に達するまでの時間が所定の時間より短い場合、前記モータの応答性が低くなるように、前記設定回路により設定される前記モータの応答性を切り替えることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記切替手段は、前記モータが駆動を開始してから前記所定の回転速度に達するまでの時間が所定の時間より長い場合、前記モータの応答性が高くなるように、前記設定回路により設定される前記モータの応答性を切り替えることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記所定の回転速度とは、前記制御部が前記モータの回転速度を制御する際の前記モータの目標回転数であることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記回転多面鏡により偏向された光ビームを検出して、前記感光体の走査周期の基準となる基準信号を出力する基準信号出力手段をさらに備え、
前記制御部は、前記周期信号の周期と前記モータの目標回転数に対応する周期とを比較して制御する前記モータの回転数と前記モータの目標回転数との差が所定以下になった後、前記基準信号の周期と前記モータの目標回転数に対応する周期とを比較して前記モータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、光ビームをポリゴンミラー（回転多面鏡）と駆動モータ（モータ）を有する偏向器で偏向し、偏向された光ビームを感光体の表面で走査して、感光体表面に静電潜像を形成する光走査装置が搭載されている。
【０００３】
駆動モータの回転速度制御においては、制御部が目標速度に応じて制御信号である加減速信号を伝送してモータドライバから駆動モータに供給される駆動電流の値を制御することで、駆動モータの回転速度を制御する。また制御部から加減速信号が伝送された場合であっても、その制御信号を伝送する電気回路の構成によって駆動モータの応答性は変化する。ここで特許文献１に記載の構成では、駆動モータの目標回転速度によらず、単一の回路構成で駆動モータを駆動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０３７５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
駆動モータの回転速度制御時の応答性の設定に関しては、駆動モータの目標回転速度が高速の場合には高速回転に合わせた応答性を設定し、低速の場合には低速回転に合わせた応答性を設定するのが望ましい。これはホール素子から出力される回転検出信号に基づいて駆動モータの回転速度を制御する場合、目標回転速度が高速の場合に合わせた応答性の設定を用いて低速回転を行うとジッタの悪化に繋がるためである。
【０００６】
また画像形成装置では、記録材の紙種や坪量の変更等、画像形成条件が変更される場合に、これに合わせて駆動モータの目標回転速度を変更させる構成が知られている。このような構成の場合、特許文献１に記載の構成では単一の回路構成で駆動モータを駆動させるため、駆動モータの目標回転速度に応じて適切な応答性を設定することが困難となる。
【０００７】
そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、回転多面鏡を回転させるモータの目標回転数に応じて、制御部が制御信号を伝送したときのモータの応答性を適切に設定することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、光源と、感光体と、前記光源から出射された光ビームを偏向し、前記感光体の表面を走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータに駆動電流を供給して前記モータを駆動させる駆動手段と、前記モータの回転を検出し、前記モータの回転速度に応じた周期の周期信号を出力する回転検出手段と、前記周期信号の周期と前記モータの目標回転数に対応する周期とを比較して、前記周期信号の周期が前記モータの目標回転数に対応する周期になるように、前記駆動手段に制御信号を伝送して前記駆動電流の値を制御することで、前記モータの回転速度を制御する制御部と、前記制御部が前記制御信号を伝送したときの前記モータの応答性を設定する設定回路であって、複数の異なる応答性を設定可能な設定回路と、前記モータの目標回転数と、前記モータが駆動を開始してから停止するまでの間の前記モータの最大回転数との差に応じて、前記設定回路により設定される前記モータの応答性を切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画像形成装置において、回転多面鏡を回転させるモータの目標回転数に応じて、制御部が制御信号を伝送したときのモータの応答性を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の断面概略図である。
【図２】光走査装置の模式図である。
【図３】偏向器の断面概略図である。
【図４】駆動モータの回転とホール素子から出力される信号との関係を説明する図である。
【図５】画像形成装置のシステム構成の一部を示すブロック図である。
【図６】駆動モータの従来の制御構成を示すブロック図と回路図である。
【図７】加速信号、減速信号と、モータドライバに通知される電位との関係を示すグラフである。
【図８】駆動モータが駆動を開始してから目標回転数で安定するまでの、駆動モータの回転数と時間との関係を示すグラフである。
【図９】駆動モータの本実施形態の制御構成を示すブロック図と回路図である。
【図１０】ゲイン設定回路のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦと、電気抵抗・コンデンサの関係を示す表である。
【図１１】駆動モータの目標回転数に応じたゲイン設定テーブルである。
【図１２】駆動モータが駆動を開始してから目標回転数で安定するまでの、駆動モータの回転数と時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
本実施形態に係る画像形成装置Ａは、イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色のトナーを中間転写ベルトに転写した後、シートに画像を転写して画像を形成するフルカラーレーザプリンタである。なお、以下の説明において、上記各色のトナーを使用する部材には添え字としてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付するものの、各部材の構成や動作は使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであるため、区別を要する場合以外は添え字を適宜省略する。
【００１３】
図１に示す様に、画像形成装置Ａは、シートにトナー像を転写して画像を形成する画像形成部と、画像形成部に向けてシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部を備える。
【００１４】
画像形成部は、感光体ドラム２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）、感光体ドラム２表面を帯電させる帯電器３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）、現像装置７（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）を備える。また一次転写ブレード６（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ）、クリーニングブレード４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）、光走査装置５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）、中間転写ユニット６０を備える。
【００１５】
中間転写ユニット６０は、中間転写ベルト８、二次転写ローラ２２、二次転写対向ローラ２１、ベルト駆動ローラ１０、１１、ベルトクリーナ１２を備える。中間転写ベルト８は、ベルト駆動ローラ１０、１１に張架された無端状のベルトであり、ベルト駆動ローラ１０、１１の回転に伴って矢印Ｋ１方向に周回移動する。
【００１６】
次に、画像形成動作について説明する。まず図５に示す制御部５０が画像形成ジョブ信号を受信すると、給送ローラ１８、第一搬送ローラ６１、第二搬送ローラ２０によりシート積載部１７に積載収納されたシートＳがレジストローラ１６に送り出される。次に、シートＳは、レジストローラ１６によってタイミング補正がなされた後に、二次転写ローラ２２と二次転写対向ローラ２１から形成される二次転写部に送り込まれる。
【００１７】
一方、画像形成部においては、まず帯電器３により感光体ドラム２表面が帯電させられる。その後、不図示の外部機器等から送信された画像信号に応じて光走査装置５が各色の感光体ドラム２表面にレーザ光ビームＬ（ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫ）を照射し、感光体ドラム２表面に静電潜像を形成する。
【００１８】
その後、現像装置７により感光体ドラム２表面に形成された静電潜像に各色のトナーを付着させ、感光体ドラム２表面にトナー像を形成する。感光体ドラム２表面に形成されたトナー像は、一次転写ブレード６に一次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト８にそれぞれ一次転写される。これにより中間転写ベルト８表面にフルカラーのトナー像が形成される。
【００１９】
その後、中間転写ベルト８が矢印Ｋ１方向に周回移動することでトナー像が二次転写部に送られる。そして二次転写部において二次転写ローラ２２に二次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト８上のトナー像がシートＳに転写される。
【００２０】
次に、トナー像が転写されたシートＳは、定着装置２６において加熱、加圧処理が施され、これによりシートＳ上のトナー像がシートＳに定着される。その後、トナー像が定着されたシートＳは、排出ローラ２４によって排出トレイ２５に排出される。
【００２１】
なお、一次転写後に感光体ドラム２に残留したトナーは、クリーニングブレード４により掻き取られて除去される。同様に、二次転写後に中間転写ベルト８に残留したトナーは、ベルトクリーナ１２により掻き取られて除去される。
【００２２】
＜光走査装置＞
次に、光走査装置５の構成について説明する。
【００２３】
図２は、光走査装置５の模式図である。図２に示す様に、光走査装置５は、画像信号に応じて変調されたレーザ光ビームＬを出射する光源としての２つのレーザダイオード（以下、ＬＤ）１０１（１０１ａ、１０１ｂ）、コリメータレンズ１０２、シリンドリカルレンズ１０４を有する。また開口絞り１０３、ポリゴンミラー１０５（回転多面鏡）と駆動モータ１０６（モータ）を有する偏向器１１０、トーリックレンズ１０７、回折光学素子１０８、ミラー１１３、ＢＤセンサ１１４を有する。なお、図２において、二つのＬＤ１０１のうち一つは省略している。
【００２４】
トーリックレンズ１０７は、ｆθ特性を有するレンズであり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なる屈折率を有する。トーリックレンズ１０７の主走査方向の表裏の両レンズ面は非球面形状をしている。
【００２５】
回折光学素子１０８は、ｆθ特性を有する光学部品であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なる倍率を有する長尺の回折部である。
【００２６】
ＢＤセンサ１１４（基準信号出力手段）は、ＬＤ１０１から出射されたレーザ光ビームＬを検出してＢＤ信号を出力する。ＢＤ信号は、主走査方向における感光体ドラム２への画像の書き出しタイミングの決定や、感光体ドラム２の走査周期の基準となる基準信号として用いられる。
【００２７】
画像形成時の動作については、まずＬＤ１０１から出射されたレーザ光ビームＬがコリメータレンズ１０２によって平行の光ビームに変換され、その後に開口絞り１０３を通って光ビーム幅が制限されて、シリンドリカルレンズ１０４に入射する。シリンドリカルレンズ１０４は、副走査方向にのみ所定の屈折力を有し、レーザ光ビームＬをポリゴンミラー１０５の反射面１０５ａに主走査方向に長い楕円像として結像させる。
【００２８】
次に、レーザ光ビームＬは、ポリゴンミラー１０５が駆動モータ１０６により回転されることで反射面１０５ａに反射されながら偏向される。ポリゴンミラー１０５によって偏向されたレーザ光ビームＬは、まずミラー１１３を介してＢＤセンサ１１４に入射する。このときＢＤセンサ１１４から出力されたＢＤ信号を基準として、感光体ドラム２に対する画像の書き出しタイミングが決定される。次に、ポリゴンミラー１０５により偏向されたレーザ光ビームＬは、トーリックレンズ１０７、回折光学素子１０８を透過して感光体ドラム２表面にスポット像として結像する。
【００２９】
このようにして光走査装置５は、レーザ光ビームＬを感光体ドラム２上に走査して静電潜像を形成する。具体的には、ポリゴンミラー１０５の回転によりレーザ光ビームＬの偏向される角度が変化してレーザ光ビームＬが結像したスポット像が主走査方向に走査される。また感光体ドラム２が回転することでレーザ光ビームＬが結像したスポット像が副走査方向に走査される。
【００３０】
＜偏向器＞
次に、偏向器１１０の構成について説明する。
【００３１】
図３は、偏向器１１０の断面概略図である。図３に示す様に、偏向器１１０の駆動モータ１０６は、永久磁石２１２を有するロータ１２０と、ステータコイル２１５ａとステータコア（不図示）を有するステータ２１５から構成されている。
【００３２】
偏向器１１０の駆動時においては、まず基板２１３に実装されたモータドライバ２０２からステータコイル２１５ａに駆動電流が供給される。これによりステータコイル２１５ａと永久磁石２１２との間で電磁力が発生し、シャフト２１０を回転軸としてロータ１２０が回転する。このようにロータ１２０が回転することで、ポリゴンミラー１０５とシャフト２１０がロータ１２０とともに回転する。つまりモータドライバ２０２（駆動手段）は、ステータコイル２１５ａに駆動電流を供給して駆動モータ１０６を駆動させる。
【００３３】
また基板２１３上には、ホール素子２１１が実装されている。ホール素子２１１（回転検出手段）は、駆動モータ１０６の回転を検出し、駆動モータ１０６の回転速度に応じた周期の周期信号を出力する。
【００３４】
図４（ａ）は、駆動モータ１０６の模式図である。図４（ａ）に示す様に、駆動モータ１０６の永久磁石２１２には、Ｓ１〜Ｓ４、Ｎ１〜Ｎ４の磁極が回転方向に略等間隔で配置されている。また駆動モータ１０６は、ステータコイル２１５ａとしてＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルを有する３相モータである。
【００３５】
図４（ｂ）は、駆動モータ１０６の回転とホール素子２１１から出力される信号との関係を説明する図である。図４（ｂ）に示す様に、駆動モータ１０６が回転すると、ホール素子２１１近傍の磁極が順次切り替わる。このとき、ホール素子２１１は、各磁極の磁束密度の大きさに応じた信号を出力する。この信号はデジタル処理されてパルス信号であるＦＧ信号として制御部５０に入力される。
【００３６】
＜制御部＞
次に、画像形成装置Ａのシステム構成の概要について説明する。
【００３７】
図５は、画像形成装置Ａのシステム構成の一部を示すブロック図である。図５に示す様に、画像形成装置Ａは、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３から構成される制御部５０を備える。また制御部５０には、ＥＥＰＲＯＭ１４０、レーザドライバ１３０、モータドライバ２０２、ＢＤセンサ１１４、サーミスタ２００等が接続されている。
【００３８】
レーザドライバ１３０は、ＬＤ１０１への駆動電流の供給や、ＬＤ１０１から出射されるレーザ光ビームＬの光量制御を行なう。ここでレーザ光ビームＬの光量制御を行う場合、レーザドライバ１３０は、ＬＤ１０１に付属した不図示のフォトダイオードの出力が所定値となるようにＬＤ１０１に流す駆動電流を制御する。これをＡＰＣ制御（ＡＰＣ：Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）という。なお、ＡＰＣ制御は、レーザ光ビームＬが感光体ドラム２上の画像領域を走査するタイミングでは実施できないため非画像領域のタイミングで実施される。
【００３９】
制御部５０は、レーザ光ビームＬの光量を設定する光量制御信号、画像を描画するための画像データ、制御モードを切り替えるための制御信号等をレーザドライバ１３０へ伝送する。レーザドライバ１３０は、２つのＬＤ１０１を駆動するので、制御信号はＣＴＲＬ０、ＣＴＲＬ１、ＣＴＲＬ３の３ｂｉｔで構成される。
【００４０】
なお、制御信号の本数はレーザドライバ１３０の動作モード数により決まる。動作モードは、ＬＤ１０１ａ、ＬＤ１０１ｂのそれぞれのＡＰＣモード、ＯＦＦモード、画像モード等である。なお、ＬＤ１０１の数に応じてレーザ光ビームＬの数が増加すると、ＡＰＣモード数も増加するため、制御信号の数も増加する。
【００４１】
モータドライバ２０２は、制御部５０から伝送されるモータ制御信号に基づいて、駆動モータ１０６に駆動電流を供給して偏向器１１０を回転させる。またホール素子２１１は、駆動モータ１０６の回転を検出してパルス信号のＦＧ信号を制御部５０に伝送する。
【００４２】
制御部５０は、ＦＧ信号と駆動モータ１０６の目標回転数に対応する周期とを比較して、ＦＧ信号の周期が駆動モータ１０６の目標回転数に対応する周期になるようにモータドライバ２０２にモータ制御信号を伝送する。これにより、制御部５０は駆動モータ１０６が目標の回転速度になるように制御する。また制御部５０は、ＦＧ信号をＣＰＵ５１内部の不図示のカウンタでカウントすることで、駆動モータ１０６の回転速度を検出することができる。
【００４３】
ここで本実施形態では、制御部５０は、ＦＧ信号を分周し、分周されたＦＧ信号が駆動モータ１０６の目標回転数に対応する周期になるようにモータドライバ２０２に制御信号を伝送する。具体的には、制御部５０は、図４（ｂ）に示す様に、ＦＧ信号を８分周し、同じ磁極であるＳ１極から検出されるＦＧ信号が駆動モータ１０６の目標回転数に対応する周期になるように制御信号を伝送する。これにより駆動モータ１０６を１回転周期で制御できため、磁極の配置間隔が若干不均一になっている場合でも、駆動モータ１０６の速度制御の精度を向上させることができる。
【００４４】
また制御部５０は、ＢＤセンサ１１４から出力されるＢＤ信号をＣＰＵ５１内部の不図示のカウンタでカウントすることで、駆動モータ１０６の回転速度を検出することができる。つまり本実施形態ではポリゴンミラー１０５の反射面１０５ａの数が１０面である。このため制御部５０は、ＢＤ信号が１０回検出される毎に駆動モータ１０６が１回転したと判定して駆動モータ１０６の回転速度を検出する。さらに制御部５０は、ＢＤ信号に基づいてモータドライバ２０２にモータ制御信号を伝送することで、駆動モータ１０６が目標回転速度になるように制御することができる。
【００４５】
サーミスタ２００（温度検出手段）は、画像形成装置Ａ内部に配置され、環境の温度を検出して制御部５０に出力する。またＥＥＰＲＯＭ１４０には、光量やポリゴンミラー１０５の面毎書き出し位置、面毎倍率等の光走査装置５固有の調整値が格納される。
【００４６】
＜従来の駆動モータの加減速制御＞
次に、従来の駆動モータ１０６の駆動開始時の加減速制御について説明する。
【００４７】
図６は、駆動モータ１０６の従来の制御構成を示すブロック図（図６（ａ））と回路図（図６（ｂ））である。図６に示す様に、制御部５０は、駆動モータ１０６の駆動開始時においては駆動モータ１０６の回転状態をＦＧ信号でモニタし、駆動モータ１０６が目標回転速度になるようにモータ制御信号として加速信号ＡＣＣ、減速信号ＤＥＣを出力する。
【００４８】
加速信号ＡＣＣ、減速信号ＤＥＣは、チャージポンプ回路２０１で受け取られ、ゲイン設定回路２０３を経由して、モータドライバ２０２に電圧レベルを示す電位Ｖ１として通知される。モータドライバ２０２は、通知された電位Ｖ１を駆動モータ１０６への駆動電流に反映させる。
【００４９】
チャージポンプ回路２０１は、制御部５０、ゲイン設定回路２０３と接続されており、トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２を備え、トランジスタＴｒ２のエミッタ側で接地されている。またゲイン設定回路２０３は、チャージポンプ回路２０１、モータドライバ２０２と接続されており、電気抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１を備え、接地されている。
【００５０】
加速信号ＡＣＣがチャージポンプ回路２０１に入力されると、トランジスタＴｒ１のみオンされて、経路Ｌ１で電流が流れてコンデンサＣ１に電荷がチャージされて電位Ｖ１は上昇する。これに対して減速信号ＤＥＣがチャージポンプ回路２０１に入力されると、トランジスタＴｒ２のみオンされて、経路Ｌ２でコンデンサＣ１にチャージされた電荷が解放されて電位Ｖ１は降下する。電位Ｖ１はモータドライバ２０２に通知されて駆動モータ１０６の駆動電流に変換される。
【００５１】
またＦＧ信号に基づいて制御される駆動モータ１０６の回転速度が目標の回転速度を基準として所定の範囲内に収束すると、制御部５０は、駆動モータ１０６の回転速度制御をＢＤ信号基準に切り替える。つまり制御部５０は、駆動モータ１０６の回転状態をＢＤ信号でモニタし、駆動モータ１０６が目標回転速度になるようにモータ制御信号として加速信号ＡＣＣ、減速信号ＤＥＣを出力する。
【００５２】
図７は、制御部５０から出力される加速信号ＡＣＣ、減速信号ＤＥＣと、モータドライバ２０２に通知される電位Ｖ１との関係を示すグラフである。ここで図７（ｂ）に示すグラフは、図７（ａ）に示すグラフよりもゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１が小さい場合のグラフである。
【００５３】
図７に示す様に、加速信号ＡＣＣがチャージポンプ回路２０１に入力されると電位Ｖ１は上昇し、減速信号ＤＥＣがチャージポンプ回路２０１に入力されると電位Ｖ１は減少する。またゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１が小さい場合、大きい場合よりも加速信号ＡＣＣのチャージポンプ回路２０１への入力に対して電流が多く流れて電位Ｖ１は急速に上昇する。同様に、減速信号ＤＥＣが入力されると電位Ｖ１は急速に下降する。
【００５４】
つまりゲイン設定回路２０３内の電気抵抗Ｒ１が大きいと、制御部５０から制御信号が入力された際の駆動モータ１０６の応答性が低くなり、電気抵抗Ｒ１が小さいと高くなる。これはＲＣ回路における時定数τがτ＝ＲＣとなることからも分かる。なお、ゲイン設定回路２０３に含まれるコンデンサＣ１で決められた容量の分だけ電位Ｖ１は上昇する。つまりコンデンサＣ１が充電されると加速信号ＡＣＣが入力されても電位Ｖ１は変化しない。
【００５５】
図８は、駆動モータ１０６が駆動を開始してから目標回転数で安定するまでの、駆動モータ１０６の回転数と時間との関係を示すグラフである。ここで図８（ｂ）に示すグラフは、図８（ａ）に示すグラフよりもゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１が小さい場合のグラフである。
【００５６】
図８に示す様に、駆動モータ１０６は、駆動開始後、ＦＧ信号に基づいて制御部５０から出力される加速信号ＡＣＣに応じて加速し、その後に目標回転数に達する。このとき、駆動モータ１０６が目標回転数まで加速する際の傾き（図７に示すθ１、θ２）、つまり駆動モータ１０６の応答性は、ゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１が小さい程大きくなる。またこの傾きの最大値は、コンデンサＣ１の容量によって決まる。
【００５７】
また駆動モータ１０６の回転数が目標回転数付近に達すると、制御部５０は、加減速信号を繰り返し出力しながら駆動モータ１０６が目標回転数で安定するように制御する。このとき、モータ制御信号に対する駆動モータ１０６の反応応答は、ゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１が小さい場合は回転速度が敏感に変化し、大きい場合は鈍感に変化する。このため、駆動モータ１０６は、ゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１が大きい場合、小さい場合よりも安定しやすくなる。
【００５８】
このようにゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１の抵抗値が大き過ぎて駆動モータ１０６の応答性が低くなり過ぎると、加速信号ＡＣＣに対して駆動モータ１０６が目標回転速度に到達するまでに時間がかかり過ぎる。またゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１の抵抗値が小さ過ぎて駆動モータ１０６の応答性が高くなり過ぎると、モータ制御信号に対して駆動モータ１０６の回転速度が急激に変化し、回転速度が発振状態となって目標回転速度で安定せずにジッタが悪化する。従って、ゲイン設定回路２０３は、駆動モータ１０６の目標回転速度に対して適切な電気抵抗Ｒ１の値とコンデンサＣ１の容量を設定する必要がある。
【００５９】
また制御部５０は、ＦＧ信号に基づいて回転速度制御する駆動モータ１０６の回転数が目標回転数を基準として所定の範囲内に収束した場合、駆動モータ１０６の回転速度制御をＢＤ信号基準に切り替える。つまり駆動モータ１０６が、図８に示すＦＧロック範囲内の回転数で所定時間（本実施形態では１２０ｍ秒）以上継続して回転する場合、次に制御部５０は、ＢＤセンサ１１４から出力されるＢＤ信号に基づいて駆動モータ１０６の回転速度制御を行う。なお、制御部５０がＦＧ信号に基づいて駆動モータ１０６の回転速度を制御する期間をＦＧ区間、ＢＤ信号に基づいて制御する期間をＢＤ区間という。
【００６０】
その後、制御部５０は、駆動モータ１０６が、図８に示すＢＤロック範囲内の回転数で所定時間（本実施形態では１００ｍ秒）以上継続して回転する場合、駆動モータ１０６が目標回転数で安定したと判定する。これにより制御部５０は、偏向器１１０が感光体ドラム２への走査を開始可能な状態であると判定する。
【００６１】
このように制御部５０は、ＦＧ信号に基づいて制御する駆動モータ１０６の回転数と目標回転数との差が所定以下になった後、ＦＧ信号よりもノイズが乗りにくいＢＤ信号に基づいて駆動モータ１０６の回転速度を制御する。これにより駆動モータ１０６の回転速度制御の精度を向上させることができる。
【００６２】
なお、一般的には、ＦＧ区間はゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１が小さい程短くなり、ＢＤ区間はゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１が大きい程短くなる。
【００６３】
＜本実施形態の駆動モータの加減速制御＞
次に、本実施形態の駆動モータ１０６の加減速制御について説明する。
【００６４】
図９は、駆動モータ１０６の本実施形態に係る制御構成を示すブロック図（図９（ａ））と回路図（図９（ｂ））である。ここで図９に示すゲイン設定回路２０４は、図６に示すゲイン設定回路２０３と同様の機能を有し、内部の回路構成が異なる。
【００６５】
図９に示す様に、本実施形態の制御構成では、制御部５０とゲイン設定回路２０４とが直接的に接続されている。またゲイン設定回路２０４は、複数のトランジスタＴｒ１０、Ｔｒ１１、複数の電気抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、複数のコンデンサＣ２０、Ｃ２１を備え、接地されている。本実施形態では、電気抵抗Ｒ１０の値は１０ｋΩ、電気抵抗Ｒ２０の値は２０ｋΩ、コンデンサＣ２０の容量は０．００７５μＦ、コンデンサＣ２１の容量は０．０１７μＦである。ゲイン設定回路２０４は、制御部５０によりトランジスタＴｒ１０、１１、２０、２１のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、異なる複数の駆動モータ１０６の応答性を設定可能である。その他の制御構成は、図６に示す従来の制御構成と同様である。
【００６６】
これにより制御部５０は、トランジスタＴｒ１０、１１、２０、２１のＯＮ／ＯＦＦを切り替えて、異なる複数の駆動モータ１０６の応答性の設定から適切なものを選択することができる。すなわち、図１０（ａ）に示す様に、例えば制御部５０が設定をゲインＧ１に切り替える場合、トランジスタＴｒ１０、２０をＯＮ、トランジスタＴｒ１１、２１をＯＦＦにする。これにより図１０（ｂ）に示す様に、ゲイン設定回路２０４は電気抵抗Ｒ１０、コンデンサＣ２０を含むことになり、このときの時定数は０．０７５ｍｓｅｃとなる。同様に、制御部５０が設定をゲインＧ２に切り替える場合、トランジスタＴｒ１１、２０をＯＮ、トランジスタＴｒ１０、２１をＯＦＦにする。これによりゲイン設定回路２０４は電気抵抗Ｒ１１、コンデンサＣ２０を含むことになり、このときの時定数は０．１５０ｍｓｅｃとなる。同様に、制御部５０が設定をゲインＧ３に切り替えると時定数は０．１７０ｍｓｅｃとなり、ゲインＧ４に切り替えると時定数は０．３４０ｍｓｅｃとなる。
【００６７】
これによりゲインＧ１〜Ｇ４に関して、時定数はＧ４＞Ｇ３＞Ｇ２＞Ｇ１となる。従って、モータドライバ２０２の応答性はＧ１＞Ｇ２＞Ｇ３＞Ｇ４となる。つまりゲイン設定回路２０４は、回路内の電気抵抗Ｒ１０、１１とコンデンサＣ２０、２１の組み合わせを変化させることでＲＣ回路の時定数を変化させることができる。ＲＣ回路の時定数は制御部５０が制御信号を出力してからモータドライバ２０２が応答する速度に対応するため、本実施形態の画像形成装置は電気抵抗Ｒ１０、１１とコンデンサＣ２０、２１の組み合わせを変化させることによって加速信号ＡＣＣ、減速信号ＤＥＣに対して駆動モータ１０６をどのような応答速度で加速・減速させるかを設定することができる。また制御部５０は、切替手段として、駆動モータ１０６の目標回転数に応じてゲイン設定回路２０４により設定される駆動モータ１０６の応答性を切り替える。なお、制御部５０が駆動モータ１０６の応答性を切り替えるタイミングとしては、画質の変化や紙種の変化に伴って駆動モータ１０６の回転速度が変更される場合等に実施されるのが好ましい。
【００６８】
このように制御部５０は、駆動モータ１０６の目標回転速度に応じてゲインＧ１〜Ｇ４の４通りの応答性を切り替えることができる。従って、駆動モータ１０６が複数の目標回転速度で駆動される場合であっても、駆動モータ１０６を適切な応答性で駆動させることができる。
【００６９】
また複数の目標回転速度で駆動モータ１０６が駆動される場合でも適切な応答性で駆動させることができるため、生産性が異なる画像形成装置Ａ間で共通の駆動モータ１０６を搭載することができ、コストダウンに繋げることができる。
【００７０】
＜駆動モータの応答性の設定例＞
次に、駆動モータ１０６が１５０００ｒｐｍ、３００００ｒｐｍ、５００００ｒｐｍの３種類の目標回転速度を持つ場合の駆動モータ１０６の応答性の設定例について説明する。
【００７１】
図１１は、駆動モータ１０６の目標回転数に応じて設定される応答性のテーブルである。ここで図１１におけるＧ１〜Ｇ４は、図１０に示すゲインＧ１〜Ｇ４を示す。つまりゲインＧ１はゲインＧ４よりも駆動モータ１０６の応答性が高い設定とする。なお、このゲイン設定テーブルは予めＲＯＭ５２に記憶されている。
【００７２】
図１１に示す様に、本実施形態では、制御部５０は、駆動モータ１０６の応答性を、駆動モータ１０６の目標回転数に加えて、駆動モータ１０６の停止時間と環境温度に応じて切り替える。つまり制御部５０は、駆動モータ１０６の目標回転数と、サーミスタ２００により検出された環境温度と、ゲイン設定回路２０４内のトランジスタＴｒ１０〜２１のＯＮ／ＯＦＦ設定とが関連付けられたテーブルを参照して応答性を切り替える。これは次の理由による。
【００７３】
すなわち、駆動モータ１０６の回転軸であるシャフト２１０には、回転摩擦を減らすために一般的にオイルが塗布されている。このオイルの粘性は、環境温度に依存し、低温では粘度が高く、高温では粘度が低い。またオイルの粘度により駆動モータ１０６の負荷トルクは変化し、駆動モータ１０６の応答性に対して負荷トルクが大きいと駆動モータ１０６の起動は遅くなるもののジッタは少なく、負荷トルクが小さいと起動は早くなるもののジッタが大きくなる。
【００７４】
そこで本実施形態のように、駆動モータ１０６の目標回転速度に加えて、駆動モータ１０６の停止時間と環境温度に応じて駆動モータ１０６の応答性を選定する。具体的には、オイルの粘度が高い低温環境では、粘度が低い高温環境よりも駆動電流が大きく、駆動モータ１０６の応答性が高くなるように設定する。これによりオイルの粘性変化に起因するジッタを抑制するとともに、駆動モータ１０６を良好に起動させることができる。
【００７５】
＜テーブルの更新方法＞
次に、図１１に示す駆動モータ１０６の応答性の設定に関するテーブルの更新方法について説明する。
【００７６】
図１２は、駆動モータ１０６が駆動を開始してから目標回転数で安定するまでの、駆動モータ１０６の回転数と時間との関係を示すグラフである。ここで図１２（ｂ）に示すグラフは、図１２（ａ）に示すグラフよりもゲイン設定回路２０３の電気抵抗Ｒ１が大きい場合（応答性が低い場合）のグラフである。
【００７７】
図１２（ａ）に示す様に、駆動モータ１０６が駆動を開始してから停止するまでの間の最大回転数が目標回転数と比較して１１０％以上（所定以上）の場合、オーバーシュート量が大きいといえる。このため、ゲイン設定回路２０４により設定される駆動モータ１０６の応答性が高すぎると判定できる。従って、制御部５０は、テーブルの設定を１ランク下げ、例えば駆動モータ１０６の駆動開始時の設定がゲインＧ２である場合、１ランク低いゲインＧ３にテーブルを書き換える。なお、テーブルを書き換える閾値に関しては、本実施形態のように駆動モータ１０６の目標回転数に対する相対値ではなく、駆動モータ１０６の最大回転数が３３０００ｒｐｍ以上の場合等、固定値としてもよい。
【００７８】
また図１２（ｂ）に示す様に、駆動モータ１０６が駆動を開始してから停止するまでの間の最大回転数が目標回転数と比較して１０１％以下（所定以下）の場合、オーバーシュート量が小さいといえる。このため、ゲイン設定回路２０４により設定される駆動モータ１０６の応答性が低すぎると判定できる。従って、制御部５０は、テーブルの設定を１ランク上げ、例えば駆動モータ１０６の駆動開始時の設定がゲインＧ２である場合、１ランク高いゲインＧ１にテーブルを書き換える。なお、テーブルを書き換える閾値に関しては、本実施形態のように駆動モータ１０６の目標回転数に対する相対値ではなく、駆動モータ１０６の最大回転数が３０３００ｒｐｍ以下の場合等、固定値としてもよい。
【００７９】
なお、ゲインＧ１の状態でゲインのランクを上げる判定がされた場合、テーブルはゲインＧ１のままとする。同様に、ゲインＧ４の状態でゲインのランクを下げる判定がされた場合、テーブルはゲインＧ４のままとする。またテーブルを書き換えるタイミングは、次回の画像形成ジョブの開始前までに更新する。
【００８０】
このように制御部５０は、駆動モータ１０６の目標回転数と、駆動モータ１０６が駆動を開始してから停止するまでの間の駆動モータ１０６の最大回転数との差に応じて、ゲイン設定回路２０４により設定される駆動モータ１０６の応答性を切り替える。これにより駆動モータ１０６の耐久状態やシャフト２１０に塗布されたオイル量の変化、製造時の部材の公差に起因する回転性のバラツキ等に対応して駆動モータ１０６の応答性を適正化することができる。
【００８１】
なお、本実施形態では、駆動モータ１０６の目標回転数と、駆動モータ１０６が駆動を開始してから停止するまでの間の駆動モータ１０６の最大回転数との差に応じてテーブルを更新した。しかし本発明はこれに限られず、駆動モータ１０６が駆動を開始してから所定の回転速度に達するまでの時間に応じて上記同様にテーブルを更新してゲインを切り替える構成としてもよい。また、駆動モータ１０６が駆動を開始してから所定時間経過後の回転速度に応じて上記同様にテーブルを更新してゲインを切り替える構成としてもよい。
【００８２】
例えば駆動モータ１０６の目標回転数が３００００ｒｐｍとする。このとき、駆動モータ１０６が駆動を開始してから目標回転数に達するまでの時間が２．０秒以上の場合には、駆動モータ１０６の応答性が低すぎると判定してテーブルの設定を１ランク上げる。つまり駆動モータ１０６の駆動開始時の設定がゲインＧ２である場合、１ランク高いゲインＧ１にテーブルを書き換える。また駆動モータ１０６が駆動を開始してから目標回転数に達するまでの時間が１．５秒以下の場合には、駆動モータ１０６の応答性が高すぎると判定して、テーブルの設定を１ランク下げる。つまり駆動モータ１０６の駆動開始時の設定がゲインＧ２である場合、１ランク低いゲインＧ３にテーブルを書き換える。このような構成により、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８３】
２…感光体ドラム（感光体）
５０…制御部（切替手段）
１０１…レーザダイオード（光源）
１０５…ポリゴンミラー（回転多面鏡）
１０６…駆動モータ（モータ）
１１４…ＢＤセンサ（基準信号出力手段）
２０２…モータドライバ（駆動手段）
２０４…ゲイン設定回路
２１１…ホール素子（回転検出手段）
Ａ…画像形成装置
ＡＣＣ…加速信号（制御信号）
ＤＥＣ…減速信号（制御信号）
【図１】
2019211609.tif 000003
【図２】
2019211609.tif 000004
【図３】
2019211609.tif 000005
【図４】
2019211609.tif 000006
【図５】
2019211609.tif 000007
【図６】
2019211609.tif 000008
【図７】
2019211609.tif 000009
【図８】
2019211609.tif 000010
【図９】
2019211609.tif 000011
【図１０】
2019211609.tif 000012
【図１１】
2019211609.tif 000013
【図１２】
2019211609.tif 000014