(57)【要約】【課題】感光体の位相調整を短時間で実行する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、複数の像担持体と、複数の像担持体を回転駆動する複数の駆動手段と、複数の駆動手段の回転速度を示す速度指示信号を出力する出力手段と、複数の像担持体の回転を停止させる際に、駆動手段の回転速度を減速させる第１制御と、第１制御により回転速度が所定値以下となった駆動手段にブレーキをかける第２制御とを行う制御手段と、を備えており、制御手段は、複数の駆動手段に対する第１制御を開始後、速度指示信号により複数の駆動手段の減速度を求め、複数の駆動手段の減速度により、複数の駆動手段のそれぞれに対して第２制御を行うタイミングを決定する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の像担持体と、
前記複数の像担持体を回転駆動する複数の駆動手段と、
前記複数の駆動手段の回転速度を示す速度指示信号を出力する出力手段と、
前記複数の像担持体の回転を停止させる際に、駆動手段の回転速度を減速させる第１制御と、前記第１制御により回転速度が所定値以下となった駆動手段にブレーキをかける第２制御とを行う制御手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記複数の駆動手段に対する前記第１制御を開始後、前記速度指示信号により前記複数の駆動手段の減速度を求め、前記複数の駆動手段の減速度により、前記複数の駆動手段のそれぞれに対して前記第２制御を行うタイミングを決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１制御を開始してから前記複数の像担持体が停止するまでの前記複数の像担持体のそれぞれの総回転数の差が整数となる様に前記複数の駆動手段のそれぞれに対して前記第２制御を行うタイミングを決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】
前記制御手段は、前記複数の駆動手段のうち、前記第１制御での減速度が最も小さい第１駆動手段の回転速度が前記所定値となったときに、前記第１駆動手段に対して前記第２制御を行い、前記第１駆動手段に対して前記第１制御を開始してから前記第１駆動手段が停止するまでの前記第１駆動手段が駆動する像担持体の総回転数に基づき、前記複数の駆動手段のうちの前記第１駆動手段とは異なる駆動手段に対して前記第２制御を行うタイミングを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２制御による前記複数の駆動手段それぞれの減速度を、前記複数の駆動手段それぞれの負荷に応じて決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２制御による前記複数の像担持体それぞれの減速度を、前記速度指示信号により決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第２制御は、駆動手段を励磁し、その一端が互いに接続された各コイルの他の一端を互いに接続することにより行われることを特徴とする請求項１から５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、電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成に使用する色に対応して感光体を設け、各感光体に各色のトナー像を形成し、形成したトナー像を中間転写ベルト又は転写ベルト上の記録材に転写する画像形成装置が使用されている。この様な画像形成装置では、複数の感光体と、この複数の感光体を走査する走査部の取り付け位置のばらつきや寸法公差等により色ずれ（位置ずれ）が生じ得る。また、感光体の中心軸の偏心等により感光体の１回転周期でも色ずれが生じ得る。
【０００３】
このため、画像形成装置は、例えば、中間転写ベルトに位置ずれ量を検出するための検出パターンを形成し、センサで当該検出パターンを読み取ることで、位置ずれの補正を行う。また、特許文献１は、印刷終了後、各感光体の回転位相を所定の関係に合わせて停止させることで位置ずれを減少させることを開示している。具体的には、特許文献１は、感光体を駆動するギアにフラグを設け、このフラグがフォトセンサを遮光する時点を基準とした所定のタイミングで感光体を駆動するモータを停止させている。また、特許文献２は、感光体をステッピングモータで駆動する構成において、各感光体の減速開始から停止までに進む位相角度をステッピングモータの駆動ステップ数で管理することにより、停止時の各感光体の位相を合わせることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３８３６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２４６３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の構成は、高速印刷時にフラグを検出するのが困難であり、フラグの検出が可能な速度までモータを減速させてから、感光体の回転位相の調整を行っている。したがって、モータの減速開始から停止までに時間を要する。また、特許文献２に記載の方法は、モータの移動距離を正確に求めるため、ステッピングモータの使用に限定される。
【０００６】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、感光体の位相調整を短時間で実行する画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によると、画像形成装置は、複数の像担持体と、前記複数の像担持体を回転駆動する複数の駆動手段と、前記複数の駆動手段の回転速度を示す速度指示信号を出力する出力手段と、前記複数の像担持体の回転を停止させる際に、駆動手段の回転速度を減速させる第１制御と、前記第１制御により回転速度が所定値以下となった駆動手段にブレーキをかける第２制御とを行う制御手段と、を備えており、前記制御手段は、前記複数の駆動手段に対する前記第１制御を開始後、前記速度指示信号により前記複数の駆動手段の減速度を求め、前記複数の駆動手段の減速度により、前記複数の駆動手段のそれぞれに対して前記第２制御を行うタイミングを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
感光体の位相調整を短時間で実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による画像形成装置の概略的な構成図。
【図２】一実施形態によるＤＣブラシレスモータの制御構成図。
【図３】一実施形態による感光体の駆動構成図。
【図４】一実施形態による感光体の駆動構成図。
【図５】一実施形態による感光体の回転停止制御を示す図。
【図６】一実施形態による感光体を駆動するモータのブレーキ時刻算出の説明図。
【図７】一実施形態による感光体の回転停止制御のフローチャート。
【図８】一実施形態によるブレーキでの減速度の決定の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の実施形態は例示であり発明を限定するものではない。
【００１１】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による画像形成装置の概略的な構成図である。なお、図１において、末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが付与された参照符号が示す部材は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーによる画像の形成に係るものであることを示している。なお、以下の説明において色を区別する必要がない場合には、末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを除いた参照符号を使用する。回転駆動される感光体２は像担持体であり、対応する帯電ローラ４によって所定の負極性の電位に帯電された後、走査部５によって光で走査・露光されてその表面に静電潜像が形成される。現像部３は、この静電潜像に現像剤を付着させ、感光体２に現像剤像を形成する。１次転写ローラ９は、対応する感光体２に形成された現像剤像を中間転写ベルト６に転写する。なお、中間転写ベルト６に転写されず感光体２に残留した現像剤は図示しないクリーニング部材により除去される。
【００１２】
中間転写ベルト６は、駆動ローラ７により図中の矢印Ａの方向に回転され、転写された現像剤像を２次転写ローラ８の対向位置へと搬送する。給紙カセット２０の記録材は、給紙ローラ１８により搬送路１９へと送り出され、各ローラにより搬送路１９を搬送される。２次転写ローラ８は、この搬送路１９を搬送される記録材に中間転写ベルト６の現像剤像を転写する。なお、記録材に転写されず中間転写ベルト６に残留した現像剤は、図示しないクリーニング部材により除去される。現像剤像が転写された記録材は、定着装置１２において現像剤像の定着が行われた後、画像形成装置外へと搬出される。
【００１３】
続いて、感光体２の駆動源であるＤＣブラシレスモータ２９（以下、モータ２９と呼ぶ。）について図２を用いて説明する。モータ２９は、互いにその一端が接続されたコイル４５〜４７と、ロータ４８と、ロータ４８の位置を検出するホール素子４９〜５１を備えている。ホール素子４９〜５１は、磁界を検出すると電圧を出力し、これによりロータ４８の回転位置（回転位相）を検出する。ロータ４８の出力はアンプ５２で増幅され、モータ駆動部３１のモータ駆動制御回路３２に入力される。モータ駆動制御回路３２のＦＥＴ３３及び３６と、ＦＥＴ３４及び３７と、ＦＥＴ３５及び３８は、それぞれ、コイル４５、４６、４７に接続され、モータ駆動制御回路３２は相切り替え信号を出力してＦＥＴ３３〜３８をＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、励磁するコイルが切り替えられてロータ４８が回転する。なお、相切り替え信号は、制御部５３内の不図示のＣＰＵが出力する駆動信号と、ホール素子４９〜５１が出力するロータ４８の位置信号に基づきモータ駆動制御回路３２が生成する。
【００１４】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、モータ２９による感光体２の駆動構成を示している。なお、図３（Ａ）は、図３（Ｂ）のモータ２９の側から感光体２の方向を見た図である。モータ２９の回転は、ギア６２及びギア６０により感光体２に伝達される。ギア６０にはフラグ６１が設けられており、フラグ６１は、感光体２の回転に伴い、フォトセンサ６３の光路を遮る。よって、感光体２が１回転する度にフォトセンサ６３は、光路が遮られたことを示す信号を出力する。この信号は、感光体２の所定時間当たりの回転数、つまり、回転速度を示す速度指示信号（ＦＧ信号）である。感光体２の回転速度と、モータ２９の回転速度には、ギア６２と６０のギア比により決まる所定の関係があるため、フォトセンサ６３が出力する信号はモータ２９の速度指示信号でもある。なお、図３の例では、感光体２が１回転する度に１つのパルスが出力されるが、感光体２の１回転当たりのＦＧ信号のパルス数は任意である。また、例えば、フラグ６１及びフォトセンサ６３をギア６２側に設けモータ２９の回転速度を監視する形態であっても良い。なお、モータ２９又は感光体２の回転速度の監視構成は、図３の構成に限定されず、任意の構成を使用できる。
【００１５】
なお、モータ２９と感光体２は、１対１の関係のみならず、１対多の関係とすることができる。例えば、図４に示す様に、１つのモータ２９−１により感光体２Ｙ及び２Ｍを駆動し、もう１つのモータ２９−２により感光体２Ｃ及び２Ｋを駆動することができる。具体的には、図４において、モータ２９−１は、ギア６２−１及びギア６０Ｍにより感光体２Ｍを回転させる。また、ギア６０Ｍの回転は、ギア６４−１によりギア６０Ｙに伝えられ、これにより感光体２Ｙを回転させる。なお、感光体２Ｙと２Ｍの回転速度はギア比できまる所定の関係にあるため、フラグ６１Ｍ及びフォトセンサ６３Ｍにより、感光体２Ｙ及び２Ｍの回転速度が検出される。本実施形態では、感光体２Ｙと感光体２Ｍの位相関係が一定となる様にギア比が設定される。感光体２Ｃ及び２Ｋについても同様である。
【００１６】
続いて、本実施形態における感光体２の回転停止制御について説明する。なお、以下の説明において、図４のモータ２９−１が１回転することによる感光体２Ｙ及び２Ｍの回転数と、モータ２９−２が１回転することによる感光体２Ｃ及び２Ｋの回転数は同一とする。本実施形態では、モータ２９のブレーキ機能を利用してモータ２９を停止させる。ここで、ブレーキ機能とは、図２に示すモータ駆動部３１のＦＥＴ３６〜３８を総てＯＮとすることで、コイル４５〜４７をショート状態、つまり、コイル４５〜４７のモータ駆動部３１に接続している側を相互に接続することで回転を止める機能である。なお、モータ２９の回転数が大きい状態でブレーキをかけると、モータ２９の誘起電圧により過大な電流が発生し、モータ２９を破損する恐れがある。したがって、ブレーキ機能は、モータ２９の回転速度を所定値以下まで落とした後に使用する。なお、以下の説明において、ブレーキ機能を使用できる前記所定値をブレーキ可能速度と呼ぶものとする。
【００１７】
図５は、モータ２９−１及び２９−２の回転停止制御の際の時間と回転速度の関係を示しいている。ブレーキ機能ではなく、制御部５３による速度制御によりモータ２９−１及び２９−２を減速させる際の、速度減少の割合はトナー容器内の残トナー量等による負荷トルクの違いに応じて異なる。なお、本説明において、各モータは、駆動する感光体２に対応する現像部の駆動も行うものとしている。図５においては、モータ２９−１の速度減少の割合が、モータ２９−２の速度減少の割合より小さい場合を示している。なお、図５において、速度Ｖ０は、モータ２９−１及び２９−２の速度を減少させる制御を開始した時点の速度である。さらに、速度Ｖ２は、モータ２９−１及び２９−２のブレーキ可能速度である。また、速度Ｖ１は、実際にモータ２９−２にブレーキをかける速度である。また、ブレーキ機能を使用する前のモータ２９−１及び２９−２の減速度をそれぞれα及びβとし、ブレーキ機能による減速度については、モータ２９−１及び２９−２共にγとしている。なお、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、それぞれ、モータ２９−１にブレーキをかける時刻、モータ２９−１が停止する時刻、モータ２９−２にブレーキをかける時刻、モータ２９−２が停止する時刻である。
【００１８】
この場合、図５に示す様に、各時刻の速度は以下の関数となる。
モータ２９−１：時刻０〜時刻Ｔ１：−αｔ＋Ｖ０
モータ２９−１：時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２：−γｔ＋Ａ
モータ２９−２：時刻０〜時刻Ｔ３：−βｔ＋Ｖ０
モータ２９−２：時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４：−γｔ＋Ｂ
なお、Ａ及びＢは定数である。
【００１９】
続いて、本実施形態のモータ２９の制御方法について具体的な値を用いて説明する。なお、以下の説明に使用する値は例示であり、本発明を限定するものではない。また、回転速度の単位は総て、１秒当たりの回転数（ｒｐｓ）とし、減速度の単位は、１秒当たりの回転速度の減少量（ｒｐｓ／ｓ）とする。まず、制御部５３は、モータ２９−１及び２９−２のそれぞれが出力するＦＧ信号から、モータ２９−１及び２９−２の減速度α及びβを求める。ここでは、減速度αが８０であり、減速度βが１００であるものとする。例えば、速度Ｖ０を５０とし、ブレーキ可能速度Ｖ２＝３０とし、ブレーキ機能による減速度γを３００とすると、時刻Ｔ１及び時刻Ｔ２は、以下の様になる。
時刻Ｔ１＝（Ｖ０−Ｖ２）／α＝０．２５
時刻Ｔ２＝Ｖ２／γ＋Ｔ１＝０．３５
【００２０】
本実施形態では、モータ２９−１及び２９−２の減速開始から停止までの各感光体２の総回転数を等しくすることで位相調整を行う。なお、本実施形態では、上述した様に、モータ２９−１及び２９−２が１回転することによる各感光体２の回転数は等しい。したがって、モータ２９−１及び２９−２の総回転数を等しくすることで各感光体２の総回転数を等しくすることができる。モータ２９−１及び２９−２の総回転数は、図５の回転速度を示す線と、Ｘ軸及びＹ軸で囲まれる部分の面積に相当する。これら面積は、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、三角形と台形の面積の和として求めることができる。なお、図６（Ａ）は、モータ２９−１についてのものであり、図６（Ｂ）は、モータ２９−２についてのものである。図６（Ａ）のモータ２９−１に関し、上側の三角形の面積は２．５であり、下側の台形の面積は９であるため、減速開始から停止までの総回転数は１１．５となる。
【００２１】
続いて、モータ２９−２に関し時刻Ｔ３を求める。まず、図６（Ｂ）に示す様に、モータ２９−２は、時間Ｔ３の間に傾き１００で回転速度が５０−Ｖ１だけ変化し、時間（Ｔ４−Ｔ３）の間に傾き３００で回転速度がＶ１だけ変化する。したがって、以下の式が得られる。
１００×Ｔ３＝５０−Ｖ１          （１）
（Ｔ４−Ｔ３）×３００＝Ｖ１      （２）
式（１）及び（２）からＶ１を消去すると、Ｔ３とＴ４との以下の関係式が得られる。
Ｔ４＝（２／３）×Ｔ３＋（１／６）      （３）
【００２２】
図６（Ｂ）の上部の三角形の部分の面積Ａ１は、
Ａ１＝（５０−Ｖ１）×Ｔ３／２      （４）
であり、式（１）から式（４）のＶ１を消去すると、
Ａ１＝１００×Ｔ３２／２          （５）
となる。また、図６の下部の台形の面積Ａ２は、
Ａ２＝（Ｔ３＋Ｔ４）×Ｖ１／２    （６）
であり、式（１）及び（３）より式（６）のＶ１及びＴ４を消去すると、
Ａ２＝（（（５／３）×Ｔ３＋（１／６））×（５０−１００×Ｔ３））／２
＝（−５００×Ｔ３２＋２００×Ｔ３＋２５）／６
となる。
【００２３】
したがって、モータ２９−２の減速開始から停止までの総回転数は、
Ａ１＋Ａ２＝（−２００×Ｔ３２＋２００×Ｔ３＋２５）／６
となる。このモータ２９−２の総回転数を、モータ２９−１の減速開始から停止までの総回転数に等しくさせるため、以下の関係式が成立する。
（−２００×Ｔ３２＋２００×Ｔ３＋２５）／６＝１１．５
上記Ｔ３についての２次方程式を解くことで、モータ２９−２にブレーキをかける時間Ｔ３を求めることができる。
【００２４】
図７は、本実施形態における感光体２の回転停止制御のフローチャートである。制御部５３は、Ｓ１０でモータ２９−１及び２９−２の回転速度の減速を開始し、減速の開始後、Ｓ１１でモータ２９−１及び２９−２の減速度をＦＧ信号により判定する。続いて、制御部５３は、Ｓ１２で、減速度が小さい方のモータについて、ブレーキ可能速度に到達する時刻Ｔａと、ブレーキ可能速度に到達した時にブレーキをかけた場合における停止時刻Ｔｂを算出する。さらに、制御部５３は、Ｓ１３で、減速度が小さい方のモータが駆動する感光体２について、上記時刻Ｔａ及びＴｂに基づき図５及び図６を用いて説明した様に、減速開始から停止までの総回転数を算出する。Ｓ１４において、制御部５３は、減速度が大きい方のモータが駆動する感光体２の減速開始から停止までの総回転数を、Ｓ１３で求めた値と同じとするための、減速度が大きいモータにブレーキをかける時刻Ｔｃを算出する。制御部５３は、Ｓ１５で時刻Ｔｃとなると、減速度が大きい方のモータにブレーキをかける。
【００２５】
上記実施形態では２つのモータについて説明したが、モータが３つ以上の場合でも同様であり、一般的には、本実施形態は複数のモータにより感光体を駆動する画像形成装置に適用できる。つまり、最も減速度の小さいモータがブレーキ可能速度まで減速すると、当該モータにはブレーキをかける。また、他のモータについては、最も減速度の小さいモータと同じ総回転数となる様にブレーキをかけるタイミングを決定する。なお、モータの減速度と、感光体の減速度には所定の関係があるため、監視対象をモータの減速度ではなく、感光体２の減速度としても良い。また、各感光体の停止時の回転位相が所定の関係となれば良く、よって、感光体の減速開始から停止までの総回転数が各感光体で同じでなくとも、その差が整数倍であれば良い。つまり、減速度の最も小さい感光体の減速開始から停止までの総回転数と、その他の感光体の減速開始から停止までの総回転数との差が、整数（・・・−１，０、１、・・・）となる様に、その他の感光体に対してブレーキをかける時間を決めれば良い。
【００２６】
なお、上記実施形態は、減速度の最も小さいモータがブレーキ可能速度に達すると、当該モータにブレーキをかけ、このモータが駆動する感光体２の停止までの総回転数により、このモータのブレーキ時刻より後の他のモータのブレーキ時刻を算出していた。しかしながら、各感光体２の総回転数の差が整数となる様に制御すれば良く、減速度が最小ではない任意のモータを基準に他のモータのブレーキ時刻を算出する構成とすることもできる。つまり、例えば、減速度の最も大きいモータがブレーキ可能速度に達すると当該モータにブレーキをかけ、このモータが駆動する感光体２の停止までの総回転数により他の減速度のブレーキ時刻を算出する構成とすることもできる。さらに、減速度が最大でも最小でもないモータがブレーキ可能速度に達すると当該モータにブレーキをかけ、このモータが駆動する感光体２の停止までの総回転数により他の減速度のブレーキ時刻を算出する構成とすることもできる。
【００２７】
以上、本実施形態によるとステッピングモータの使用に限定されず、かつ、モータを減速させてから、感光体の回転位相の調整を開始する必要もないため、感光体の位相調整を短時間で実行することができる。
【００２８】
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態においては、ブレーキ機能による減速度γについては、各モータ２９で同じとしていた。しかしながら、モータ２９にかかる負荷トルクの差が大きい場合には、ブレーキ機能による減速度γの値についても異なるものとして演算した方がより高精度に感光体２の位相を合わせることができる。本実施形態では、現像部３の容器内の現像剤の残量に応じてブレーキ機能による減速度を補正する。例えば、図８の例では、現像部３の現像剤の残量が１００％であるときの減速度をγとし、０％であるときの減速度を４×γ／５とし、現像剤残量と減速度の関係を線形としている。なお、図８は例示であり、現像剤残量と減速度の任意の関係を使用することができる。また、モータの負荷の大きさに基づき減速度γを決定すれば良く、現像部３の現像剤の残量以外の負荷の大きさを示す任意の指標を使用することができる。なお、各モータ２９にブレーキをかけるタイミングの算出については第一実施形態と同様である。
【００２９】
＜第三実施形態＞
第一実施形態では、ブレーキ機能による減速度γを所定の値としていた。本実施形態では、ブレーキ機能による減速度もＦＧ信号から測定する。例えば、図５の状態において、モータ２９−１に対して時刻Ｔ１でブレーキをかけた後、所定の時間、ＦＧ信号を監視して減速度γを測定する。この測定した減速度に基づきモータ２９−１の総回転数を算出する。また、モータ２９−２の減速度も、モータ２９−１の減速度と同じとして、モータ２９−２に対してブレーキをかける時間を決定する。或いは、第二実施形態と同様に、測定したモータ２９−１の減速度を、モータ２９−１とモータ２９−２の負荷の比に基づき修正して、モータ２９−２のブレーキ機能による減速度を求めても良い。
【００３０】
［その他の実施形態］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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