(57)【要約】【課題】画像形成装置における複数のモータの合計での起動時間を短縮しつつ、電源装置の小型化に寄与する。【解決手段】複数のモータにはそれぞれ対応する加速信号ＡＣＣ１、ＡＣＣ２、ＡＣＣ３が供給される。とりわけ、各モータに供給される駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３の供給タイミングが重ならないように、複数の加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３のうち少なくとも１つの加速信号の供給タイミングがシフトされる。このシフト量は、たとえば、加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３の間欠駆動周期Ｔ２（例：５ｍｓｅｃ）よりも短い時間（１．６５ミリ秒）である。さらに、駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３のすべての通電期間が１つの間欠駆動周期Ｔ２内に収まるように、加速信号ＡＣＣ２、ＡＣＣ３の供給タイミングが制御されてもよい。【選択図】図１２
2015042090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモータのそれぞれに駆動電流を流して駆動する複数の駆動手段と、
前記複数のモータを間欠駆動周期（Ｔ２）にしたがって周期的に間欠駆動して前記複数のモータを加速するための加速信号を前記複数の駆動手段に供給する加速信号供給手段と、
前記複数の駆動手段のそれぞれに前記加速信号を供給するタイミングを制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記複数のモータのそれぞれに供給される駆動電流の供給タイミングが重ならないように、前記複数の加速信号のうち少なくとも１つの加速信号の供給タイミングを前記複数の加速信号のうち他の加速信号の供給タイミングに対して前記間欠駆動周期よりも短い時間だけシフトすることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記複数のモータのそれぞれに供給される駆動電流の通電期間が重ならず、かつ、前記複数の駆動電流の通電期間がいずれも前記間欠駆動周期（Ｔ２）内に収まるように、前記複数の加速信号のうち少なくとも１つの加速信号の供給タイミングをシフトすることで、前記複数のモータのそれぞれは前記間欠駆動周期（Ｔ２）内で少なくとも１回は加速することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数のモータのうちの第１モータへの駆動電流の供給が停止したことで当該第１モータに電磁誘導による起電力が発生している期間が経過した直後に前記複数のモータのうちの第２モータに駆動電流が流れるよう、前記第１モータについての加速信号の供給タイミングに対する前記第２モータについての加速信号の供給タイミングのシフト量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数のモータのうちの第１モータへの駆動電流の供給が停止したことで当該第１モータに電磁誘導による起電力が発生している期間に前記複数のモータのうちの第２モータに駆動電流が流れ始めるよう、前記第１モータについての加速信号の供給タイミングに対する前記第２モータについての加速信号の供給タイミングのシフト量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、
前記加速信号の信号レベルが加速を示す信号レベルとなっている期間（Ｔ３）において当該期間よりも短い周期で変化するパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、
前記パルス信号に応じて前記駆動電流を発生する発生手段と
を有し、
前記パルス信号生成手段は、
前記加速信号に基づき発生する駆動電圧を出力する出力手段と、
基準三角波を生成する三角波生成手段と、
前記駆動電圧と前記基準三角波とを比較する比較手段と、
を有し、前記駆動電圧が前記基準三角波の振幅を超えているときにオンとなり、前記駆動電圧が前記基準三角波の振幅を超えていないときにオフとなるパルス信号を生成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータは三相モータであり、
前記発生手段は、前記パルス信号に応じて前記三相モータの各相に前記駆動電流を供給することを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
複数のモータのそれぞれを加速させるための加速信号を供給するタイミングを制御する制御手段と、
前記制御手段によって前記加速信号を供給するタイミングを制御され、間欠駆動周期にしたがって周期的にオンレベルとオフレベルとを繰り返す当該加速信号を供給する加速信号供給手段と、
前記加速信号供給手段により供給された前記加速信号に基づき駆動電圧を出力する出力手段と、
基準三角波を生成する三角波生成手段と、
前記駆動電圧と前記基準三角波とを比較する比較手段と、
前記駆動電圧が前記基準三角波の振幅を超えているときにオンとなり、前記駆動電圧が前記基準三角波の振幅を超えていないときにオフとなるパルス信号を生成することで、前記加速信号がオンレベルとなっている期間（Ｔ３）において当該期間よりも短い周期で変化するパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、
前記パルス信号に応じて駆動電流を発生する発生手段と
を有し、
前記制御手段は、前記複数のモータのそれぞれに対応した複数の駆動電流のうち少なくとも１つの駆動電流の供給タイミングが他の駆動電流の供給タイミングと重ならないように、前記複数のモータのそれぞれについての前記加速信号の供給タイミングを制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
前記複数のモータは、画像形成装置において使用される複数のモータであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
複数の像担持体と、
前記複数の像担持体のうちそれぞれ対応する像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像する複数の現像器と、
前記複数の像担持体のそれぞれからトナー像を転写される中間転写体と、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載されたモータ制御装置と、
前記複数の像担持体と複数の現像器と前記中間転写体とのうちそれぞれ異なる負荷を駆動し、前記モータ制御装置によって制御される複数のモータと
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に使用される複数のモータの合計での起動時間を短縮する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、搬送ローラを駆動するモータ、定着ユニットを駆動するモータおよび感光ドラムや現像ローラを駆動するモータなど多数のモータを使用する。また、複写機では画像形成装置だけなく画像読取装置でも大きな電流が消費される。画像形成を指示してから１枚目のシートが排出されるまでに必要となる時間はファーストプリントアウトタイム（ＦＰＯＴ）と呼ばれ、これを短縮することが市場から求められている。これを実現するには、複数のモータを同時に起動することが考えられる。しかし、モータは定常回転時よりも起動時に多くの電流が必要となるため、すべてのモータの起動電流の合計を供給可能な大型の電源装置が必要となってしまう。
【０００３】
特許文献１では、画像読込動作と画像出力動作のタイミングをずらすことによって、電源装置の容量を削減可能な画像形成装置が提案されている。特許文献２では、ポリゴンミラーを駆動するスキャナモータの消費電流と、他の被駆動体を駆動するメインモータの消費電流とを監視し、これらの合計電流が電源の最大供給電流値以下となるようにメインモータの消費電流を制御することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２１９４０号公報
【特許文献２】特開２００６−００３７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の複写機では、画像読込動作と画像出力動作が重複しないように作動タイミングをずらしているにすぎず、画像形成装置の内部に存在する複数のモータについての起動電流の時間的な分散化については考慮されていない。特許文献２では、スキャナモータとメインモータを同時に起動するもののメインモータに供給される電流が削減されるため、メインモータの起動時間を短縮することができず、結果としては、ファーストプリントアウトタイムの削減効果は小さいだろう。
【０００６】
そこで、本発明は、画像形成装置における複数のモータの合計での起動時間を短縮しつつ、電源装置の小型化に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、たとえば、
複数のモータのそれぞれに駆動電流を流して駆動する複数の駆動手段と、
前記複数のモータを間欠駆動周期（Ｔ２）にしたがって周期的に間欠駆動して前記複数のモータを加速するための加速信号を前記複数の駆動手段に供給する加速信号供給手段と、
前記複数の駆動手段のそれぞれに前記加速信号を供給するタイミングを制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記複数のモータのそれぞれに供給される駆動電流の供給タイミングが重ならないように、前記複数の加速信号のうち少なくとも１つの加速信号の供給タイミングを前記複数の加速信号のうち他の加速信号の供給タイミングに対して前記間欠駆動周期よりも短い時間だけシフトすることを特徴とするモータ制御装置を提供する。
【０００８】
さらに、本発明は、
複数のモータのそれぞれを加速させるための加速信号を供給するタイミングを制御する制御手段と、
前記制御手段によって前記加速信号を供給するタイミングを制御され、間欠駆動周期にしたがって周期的にオンレベルとオフレベルとを繰り返す当該加速信号を供給する加速信号供給手段と、
前記加速信号供給手段により供給された前記加速信号に基づき駆動電圧を出力する出力手段と、
基準三角波を生成する三角波生成手段と、
前記駆動電圧と前記基準三角波とを比較する比較手段と、
前記駆動電圧が前記基準三角波の振幅を超えているときにオンとなり、前記駆動電圧が前記基準三角波の振幅を超えていないときにオフとなるパルス信号を生成することで、前記加速信号がオンレベルとなっている期間（Ｔ３）において当該期間よりも短い周期で変化するパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、
前記パルス信号に応じて駆動電流を発生する発生手段と
を有し、
前記制御手段は、前記複数のモータのそれぞれに対応した複数の駆動電流のうち少なくとも１つの駆動電流の供給タイミングが他の駆動電流の供給タイミングと重ならないように、前記複数のモータのそれぞれについての前記加速信号の供給タイミングを制御することを特徴とするモータ制御装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数のモータのそれぞれに供給される駆動電流の供給タイミングが重ならないように、加速信号のオンレベルの周期（間欠駆動周期）よりも短い時間だけ加速信号の供給タイミングが調整される。これにより、本発明は、画像形成装置における複数のモータの合計での起動時間を短縮しつつ、電源装置の小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の概略図
【図２】モータと制御基板の回路図
【図３】モータの制御に関する信号のタイムチャート
【図４】回転速度のプロファイルを示す図
【図５】強制加速領域、加速制御領域、定速制御領域における駆動電流を示す図
【図６】複数のモータの回転速度制御機能のブロック図
【図７】相励磁制御の間欠駆動周期内における駆動電流を示す図
【図８】画像形成装置にける複数のモータと負荷との関係を示す図
【図９】間欠駆動周期内における３つの駆動電流と合計電流との関係を示す図
【図１０】間欠駆動周期内における３つの駆動電流のタイミング関係を示す図
【図１１】間欠駆動周期内における３つの駆動電流のタイミング関係を示す図
【図１２】間欠駆動周期内における３つの駆動電流と合計電流との関係を示す図
【図１３】間欠駆動周期内における３つの駆動電流のタイミング関係を示す図
【図１４】間欠駆動周期内における３つの駆動電流と合計電流との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態では、複数のモータのそれぞれに供給される駆動電流の供給タイミングができるだけ重ならないように、加速信号のオンレベルの周期よりも短い時間だけ複数の加速信号の供給タイミングが調整される。これにより、本実施形態では、画像形成装置における複数のモータの合計での起動時間を短縮しつつ、電源装置の小型化に寄与する。
【００１２】
＜実施例１＞
本発明の実施例に係る画像形成装置を一例に挙げて説明する。図１に示す画像形成装置１００の本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを備える。４個のプロセスカートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは同一構造であるが、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）といった異なる色のトナーにより画像を形成する点で相違する。以降、各色個別の説明をする場合を除きＹＭＣＫの符号は省略する。
【００１３】
プロセスカートリッジ５は、像担持体である感光ドラム１、帯電器である帯電ローラ２、現像器である現像ローラ３を有する。プロセスカートリッジ５の下方に設けられたレーザユニット７は、スキャナモータの駆動／停止やレーザビームの点灯を制御基板２５の指示にしたがって制御する光学系制御部である。感光ドラム１は、帯電ローラ２により所定の負極性の電位に帯電された後、レーザビームにより静電潜像が形成される。静電潜像は現像ローラ３により反転現像されて負極性のトナーを付着され、その結果、感光ドラム１にトナー像が形成される。
【００１４】
中間転写ベルトユニットは、中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を駆動する駆動ローラ９と、中間転写ベルト８に従動して回転する従動ローラ１０を有している。中間転写ベルト８はベルト状の中間転写体であるが、ドラム状の中間転写体が採用されてもよい。感光ドラム１に対向して、中間転写ベルト８の内側に一次転写ローラ６が配設されている。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ６によって中間転写ベルト８上に一次転写される。中間転写ベルト８上に４色のトナー像が多重転写されて形成された多色のトナー像は二次転写ローラ１１まで搬送される。
【００１５】
給送装置１２は、シートＰを収納する給紙カセット１３からシートＰを給紙する給紙ローラ１４と、給紙されたシートＰを搬送する搬送ローラ対１５とを有する。給送装置１２から搬送されたシートＰはレジストローラ対１６により二次転写ローラ１１に搬送される。二次転写ローラ１１は、搬送されてきたシートＰに対して、中間転写ベルト８上のトナー像を二次転写する。トナー像転写後のシートＰは定着装置１７に搬送され、定着フィルム１８と加圧ローラ１９とによって加熱および加圧されて表面にトナー像を定着される。トナー像が定着したシートＰは排紙ローラ対２０によって排出される。
【００１６】
図２を用いて感光ドラム１の駆動源であるＤＣブラシレスモータについて説明する。図２はＤＣブラシレスモータ（以下、モータ３９）を含むモータ制御装置の回路図である。モータ３９は図２が示すようにＵ相、Ｖ相およびＷ相を有する三相モータでもある。制御基板２５にはＲＯＭ４９に記憶されているプログラムにしたがって加速信号ＡＣＣまたは減速信号ＤＥＣをモータ３９に出力するＣＰＵ４０が配置されている。
【００１７】
モータ３９は、Ｙ結線されたコイル５５、５６、５７と、ロータ５８と、ロータ５８の位置検出手段として機能するホール素子５９、６０、６１を備える。ホール素子５９〜６１は磁界を検知すると半導体片の両端に電圧が生じる素子である。ホール素子５９〜６１の出力は、それぞれアンプ６２のＨＷポート、ＨＵポート、ＨＶポートに入力されて増幅されてから制御回路４２に入力される。駆動回路４１は、画像形成装置において使用される複数のモータのそれぞれに駆動電流を流して駆動する複数の駆動手段であり、制御回路４２と６つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とを有している。Ｈ側のＦＥＴ４３〜４５とＬ側のＦＥＴ４６〜４８はそれぞれ、制御回路４２から制御信号（ゲート信号）を供給されてオン／オフする。制御回路４２は、ＦＥＴ４３〜４８のゲートに制御信号を出力するためのポートＦＥＴ１〜ＦＥＴ６を有している。ＦＥＴ４３〜４８は、ポートＦＥＴ１〜ポートＦＥＴ６のうち対応する１つのポートから出力される制御信号により制御される。Ｈ側のＦＥＴ４３〜４５のそれぞれのドレインは電源Ｖｃｃに接続されている。Ｈ側のＦＥＴ４３のゲートはポートＦＥＴ１に接続されている。Ｈ側のＦＥＴ４３のソースはＵ端子とＬ側のＦＥＴ４６のドレインに接続されている。Ｈ側のＦＥＴ４４のゲートはポートＦＥＴ２に接続されている。Ｈ側のＦＥＴ４３のソースはＶ端子とＬ側のＦＥＴ４７のドレインに接続されている。Ｈ側のＦＥＴ４６のゲートはポートＦＥＴ３に接続されている。Ｈ側のＦＥＴ４５のソースはＷ端子とＬ側のＦＥＴ４８のドレインに接続されている。Ｌ側のＦＥＴ４６〜４８のそれぞれのソースは接地されている。Ｌ側のＦＥＴ４６のゲートはポートＦＥＴ４に接続されている。Ｌ側のＦＥＴ４７のゲートはポートＦＥＴ５に接続されている。Ｌ側のＦＥＴ４８のゲートはポートＦＥＴ６に接続されている。ＦＥＴ４３とＦＥＴ４６はＵ相に通電される駆動電流とその向きを制御する。ＦＥＴ４４とＦＥＴ４７はＶ相に通電される駆動電流とその向きを制御する。ＦＥＴ４５とＦＥＴ４８はＷ相に通電される駆動電流とその向きを制御する。よって、ＦＥＴ４３〜４８は制御回路４２から出力される制御信号にしたがってオン・オフし、３つある相（コイル５５〜５７）を順番に励磁する。これにより、ロータ５８が回転する。たとえば、Ｕ相からＶ相に向けて駆動電流ＩＤを流すには、ＦＥＴ４３とＦＥＴ４７をそれぞれＯＮに切り替え、他のＦＥＴをオフに切り替えればよい。このように、Ｈ側のＦＥＴ４３〜４５から１つのＦＥＴを選択し、Ｌ側のＦＥＴ４６〜４８から１つのＦＥＴを選択することで、駆動電流ＩＤを流される相と駆動電流ＩＤの向きとが決定される。
【００１８】
制御回路４２は、ロータ５８を加速させるための加速信号ＡＣＣとロータ５８を減速させるための減速信号ＤＥＣとをＣＰＵ４０から受信する。また、制御回路４２は、加速信号ＡＣＣが入力されているときはロータ５８が加速するように、ホール素子５９〜６１が発生するロータ５８の位置信号に応じて６つの制御信号（相切り替え信号）を生成して出力する。
【００１９】
図３を用いて、相切り替え信号とホール素子５９〜６１から発生するロータ５８の位置信号との関係を説明する。なお、ｐ１からｐ１２に向かって時間が進むものとする。図３が示すようにＨＷ、ＨＵ、ＨＶポートに入力される位置信号が変化すると、それに応じてＦＥＴ４３〜４８がオン・オフし、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が順次励磁される。後述するように、Ｈ側のＦＥＴ４３〜４５がＯＮとなる期間では各相に供給される駆動電流がパルス幅変調されるものとする。たとえば、ＦＥＴ４３は期間ｐ５〜ｐ６でオンとなるが、この期間においてＦＥＴ４３のゲートに供給される相切り替え信号が期間ｐ５〜ｐ６よりも短い周期でパルス幅変調（ＰＷＭ）される。その結果、Ｕ相に供給される駆動電流もパルス幅変調されることになる。ただし、Ｌ側のＦＥＴ４６〜４８のＯＮ期間においては駆動電流がパルス幅変調されずに常にオンとなる。
【００２０】
図４を用いてモータ３９を起動する際の速度プロファイルＬ１について説明する。図４において縦軸はモータ３９のロータ５８の回転速度を示し、横軸は時間を示す。時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間は、モータ３９の回転速度を開始目標速度まで加速する強制加速領域Ｔａであり、その長さはたとえば５０ｍｓｅｃである。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、モータ３９の回転速度を開始目標速度から最終目標速度へ加速する加速制御領域Ｔｂであり、その長さはたとえば６００ｍｓｅｃである。時刻ｔ２以降の期間は、モータ３９の回転速度が最終目標速度に維持される定速制御領域Ｔｃである。加速制御領域Ｔｂと定速制御領域Ｔｃにおいては、所望の回転速度でロータ５８を回転させるために、ＣＰＵ４０は、ロータ５８の回転速度を検出し、回転速度が目標回転速度に近づくように加速信号ＡＣＣまたは減速信号ＤＥＣをモータ２９に送出する。つまり、回転速度はフィードバック制御される。ＣＰＵ４０は、ロータ５８の回転速度を、たとえば、回路基板上に形成された周波数発生コイル（以下、ＦＧコイルという）が発生する周波数信号（以下、ＦＧ信号という）を用いて検出する。ＦＧ信号は、ロータ５８に設けられた周波数発生マグネット（以下、ＦＧマグネットという）がロータ５８の回転に伴って移動することによって発生する。すなわち、ＦＧ信号は、ＦＧマグネットで発生する磁力線がＦＧコイルを通過することによって生じる起電力に基づいた交流信号であり、ロータ５８の回転速度に応じた振幅と周波数を有する。ＣＰＵ４０は、ロータ５８の回転に伴って発生するＦＧ信号を２値化して得られるパルス信号（以下、ＦＧパルスという）の周期から、ロータ５８の回転速度を検出する。ＦＧパルスには、ＦＧ信号を２値化するために、ロータ５８の回転数が一定値以上にならないと検出されない速度制御不可領域が存在する。図４の例では、５００ｒｐｍ未満の回転速度が速度制御不可領域である。それゆえ、開始目標速度が６００ｒｐｍに設定されている。
【００２１】
モータ３９のコイル５５〜５７に流す電流を多くするとともに、電流を流す時間を長くすれば、モータ３９の回転速度をより急峻に増加させることができる。しかし、ＦＥＴ４３〜４８に流せる電流の量と時間は素子定格に依存する。起動時間を短縮するためだけにＦＥＴの仕様を決めてしまうと、回路の大型化やコストアップを避けられない。このため、強制加速領域Ｔａにおいては、可能な限り早く加速制御領域に遷移するために、駆動回路４１はＦＥＴ４３〜４８の素子定格が許す限りの電流をコイル５５〜５７に一定時間だけ流して、通電を停止する。駆動回路４１は一定時間通電を停止するとまたコイル５５〜５７に電流を流す。これを間欠駆動と呼ぶ。ＣＰＵ４０は、回転速度が開始目標速度（例：６００ｒｐｍ）になったことを認識すると、強制加速領域Ｔａから加速制御領域Ｔｂに遷移する。この加速制御領域Ｔｂにおいては、より早く定速制御領域Ｔｃに移行するために、ＣＰＵ４０および駆動回路４１は、ＦＥＴ４３〜４８の素子定格を超えない範囲でコイル５５〜５７に電流を連続的に流し続ける。
【００２２】
なお、図４の太点線Ｌ２はＦＥＴ４３〜４８の素子定格を超える電流を流したときの速度プロファイルである。細点線Ｌ３はＦＥＴ４３〜４８の素子定格未満の電流を流したときの速度プロファイルである。強制加速領域Ｔａは、モータ３９のばらつきやモータ３９の起動時のロータ５８の位置、モータ３９の出力軸にかかる負荷のばらつきにより変化しうるが、大きく変化することはない。そこで、説明の便宜上、強制加速領域Ｔａの長さを５０ｍｓｅｃの固定値として説明する。
【００２３】
図５は強制加速領域Ｔａ、加速制御領域Ｔｂ、定速制御領域Ｔｃのそれぞれの期間におけるモータ３９に流れる電流値を示している。上述したように強制加速領域Ｔａでは間欠駆動が採用される。つまり、モータ３９に通電される電流は所定の間欠駆動周期Ｔ２（例：５ｍｓｅｃ）ごとに発生するパルス電流となる。たとえば、５ｍｓｅｃごとに素子定格を超えない電流（例：ピーク値が５．０Ａ）がモータ３９のいずれかの相に流される。制御回路４２は、モータ３９に流れる電流がＦＥＴ４３〜４８の素子定格を超えないように（たとえば５Ａを超えない）ように、相切り替え信号を生成する。上述したように、強制加速領域Ｔａでは相励磁制御を間欠駆動させるため、強制加速領域Ｔａのことを以下では間欠駆動期間Ｔａと呼ぶことにする。図５において正の駆動電流を流した直後に発生する負の電流は、コイル５５〜５７が電磁誘導により発生する誘導電流である。
【００２４】
図６を用いてモータ３９の回転速度制御について説明する。図６においては、ｎ個のモータ３９ａ〜３９ｎを駆動するためにｎ個の駆動回路が記載されている。なお、モータ３９ａ〜３９ｎの構成はいずれも同じであるため、共通の事項を説明するときはサフィックスａ〜ｎを省略する。以下の回転速度の制御はモータ３９ａ〜３９ｎのそれぞれについて実行されるも。
【００２５】
ＣＰＵ４０の回転速度検出部５３は、回転数検出部７７が出力するＦＧ信号からロータ５８の回転速度を求める。ＣＰＵ４０の比較部５４は、ロータ５８の回転速度と、ＲＯＭ４９に予め格納されている目標回転速度とを比較し、これらの差分である速度誤差を得る。ＣＰＵ４０の加速信号供給部５１は、速度誤差が小さくなるように加速信号ＡＣＣまたは減速信号ＤＥＣ（図６では図示略）を生成してモータ３９へ出力する。なお、加速信号供給部５１は、加速信号ＡＣＣの出力タイミングをタイミング制御部５２によって制御される。加速信号供給部５１は、複数のモータを加速するために周期的にオンレベルとオフレベルとを繰り返す加速信号を複数の駆動手段に供給する加速信号供給手段の一例である。タイミング制御部５２は、複数の駆動手段のそれぞれに加速信号を供給するタイミングを制御する制御手段の一例である。とりわけ、タイミング制御部５２は、複数のモータのそれぞれに供給される駆動電流の供給タイミングが重ならないように、加速信号のオンレベルの周期Ｔ２よりも短い時間だけ複数の加速信号の供給タイミングを必要に応じてシフトする。
【００２６】
電圧発生回路７１は加速信号ＡＣＣまたは減速信号ＤＥＣに応じて駆動電圧ＶＤを発生し、バッファ７２に送出する。このように、電圧発生回路７１は加速信号に基づき発生する駆動電圧を出力する出力手段として機能する。コンパレータ７４はバッファ７２からの駆動電圧ＶＤと三角波発生回路７３が発生した基準三角波ＴＷとを比較してＰＷＭ信号を生成し、論理回路７５に出力する。このようにコンパレータ７４は駆動電圧と基準三角波とを比較する比較手段として機能する。また、と三角波発生回路７３は基準三角波を生成する三角波生成手段として機能する。論理回路７５は、ＰＷＭ信号とホール素子５９〜６１の位置信号ＨＵ／ＨＶ／ＨＷとに基づき駆動信号を生成する。プリドライバ７６は、駆動信号に基づきコイル５５〜５７に駆動電流を流すためのＨ側の３つのゲート信号ＶＧＨとＬ側の３つのゲート信号ＶＧＬを生成してＦＥＴ４３〜４８を駆動する。このように、論理回路７５およびプリドライバ７６は、駆動電圧が基準三角波の振幅を超えているときにオンとなり、駆動電圧が基準三角波の振幅を超えていないときにオフとなるパルス信号を生成するパルス信号生成手段として機能する。ＦＥＴ４３〜４８はパルス信号に応じて駆動電流を発生することで三相モータの各相に駆動電流を供給する発生手段として機能する。なお、加速信号ＡＣＣは複数のモータを加速するために周期的にオンレベル（ローレベル）とオフレベル（ハイレベル）とを繰り返す加速信号である。加速信号ＡＣＣの信号レベルのうちローレベル（オンレベル）は駆動電流を流すこと（加速すること）を示している。加速信号ＡＣＣの信号レベルのうちハイレベル（オフレベル）は駆動電流を停止することを示している。なお、ハイレベルがオンレベルを意味し、ローレベルがオフレベルを意味するように回路構成を変更してもよい。
【００２７】
図７はモータ３９の相励磁制御の間欠駆動周期内におけるモータの駆動電流ＩＤを説明するための図である。ＣＰＵ４０は、ホール素子５９〜６１からの位置信号から、駆動電流ＩＤを流すコイルと駆動電流ＩＤの方向を決定する。ＣＰＵ４０は、Ｈ側のＦＥＴ４３〜４５の内の一つのＦＥＴとＬ側のＦＥＴ４６〜４８の内の一つのＦＥＴを駆動する。電圧発生回路７１は加速信号ＡＣＣがローレベル（オンレベル）になると駆動電圧ＶＤを発生する。電圧発生回路７１は駆動電圧ＶＤを基準三角波ＴＷの電圧レベルまでチャージアップする。コンパレータ７４は、駆動電圧ＶＤが基準三角波ＴＷの振幅を超えるとＨ側ＦＥＴのゲート電圧ＶＧＨをオンにする。上述したようにＬ側ＦＥＴのゲート電圧ＶＧＬは、オンレベルを維持する。よって、駆動電流ＩＤは駆動電圧ＶＤが基準三角波ＴＷの電圧よりも大きくなったタイミングから発生する。
【００２８】
その後、加速信号ＡＣＣがハイレベル（オフレベル）になると、電圧発生回路７１は、駆動電圧ＶＤを低下させる。加速信号ＡＣＣが再びローレベル（オンレベル）になると、電圧発生回路７１は、駆動電圧ＶＤのチャージアップを開始する。このように、間欠駆動期間（強制加速期間Ｔａ）において加速信号ＡＣＣは周期Ｔ２でオン／オフを繰り返す。周期Ｔ２を５ｍｓｅｃとすると、加速信号ＡＣＣがオンとなる時間Ｔ３は０．５ｍｓｅｃ程度である。さらに、加速信号ＡＣＣがオンレベルとなっている期間Ｔ３において当該期間Ｔ３よりも短い周期でパルス幅変調されたパルス信号が生成される。なお、チャージアップの期間Ｔ４は、たとえば、０．０５ｍｓｅｃ程度である。このように、駆動電流ＩＤがＦＥＴ４３〜４８に流れる期間は非常に短いため、ＦＥＴ４３〜４８に素子定格の電流（例：５Ａ）を流したとしても、ＦＥＴ４３〜４８が故障することはないだろう。
【００２９】
画像形成装置１００においては、ファーストプリントアウトタイムを短縮するために、複数のモータをほぼ同時に起動する必要がある。上述したように複数のモータのすべてに対して完全に同時に駆動電流を流すと、その合計電流のピーク値は非常に大きなものとなり、電源の大型化を招く。本実施例では、タイミング制御部５２が複数のモータの起動タイミングを適切に調整することで、合計電流を削減し、電源の小型化を図る。複数のモータの起動タイミングのうち基準となるモータについては起動タイミングを即別にシフトしなくてもよい（つまりシフト量はゼロであってもよい）。このように、複数のモータのうち、基準となるモータを除いた残りの１つまたは複数のモータについてシフト量が調整される。
【００３０】
図８はモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３とこれらによって駆動される負荷を示している。モータＭ１は感光ドラム１Ｙと現像ローラ３Ｙ、３Ｍを駆動する。モータＭ２は感光ドラム１Ｍ、１Ｃと現像ローラ３Ｃを駆動する。モータＭ３は感光ドラム１Ｋと現像ローラ３Ｋと駆動ローラ９を駆動する。このように、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、複数の像担持体と複数の現像器と中間転写体とのうちそれぞれ異なる負荷を駆動し、モータ制御装置によって制御される複数のモータの一例である。なお、モータＭ１はモータ３９ａに対応し、モータＭ２はモータ３９ｂに対応し、モータＭ３はモータ３９ｎに対応している。
【００３１】
図９は３つのモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３が完全同時に駆動されるときの合計電流ＩＤａｌｌを説明するための図である。加速信号ＡＣＣ１はモータＭ１を加速させるための駆動信号であり、駆動電流ＩＤ１はモータＭ１を駆動するための電流である。加速信号ＡＣＣ２はモータＭ２を加速させるための駆動信号であり、駆動電流ＩＤ２はモータＭ２を駆動するための電流である。加速信号ＡＣＣ３はモータＭ３を加速させるための駆動信号であり、駆動電流ＩＤ３はモータＭ２を駆動するための電流である。なお、これらは間欠駆動周期内の様子を示している。加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３が同時に出力されるため、モータＭ１〜Ｍ３に流れる駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３も時間軸上で完全に重なってしまう。たとえば、駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３のピークが５Ａであったと仮定すると、合成電流ＩＤａｌｌのピークは１５Ａになってしまう。よって、１５Ａを供給可能なように電源を設計しなければならず、電源の大型化に繋がる。
【００３２】
図１０はモータＭ３のみ起動タイミングをずらした場合の間欠駆動期間における３つのモータＭ１〜Ｍ３の駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３を示している。タイミング制御部５２がモータＭ３の起動タイミングをＴ１（例：５０ｍｓｅｃ）以上ずらす。これにより、期間Ｔ５（例：１００ｍｓｅｃ）では３つすべての駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３が重なることを防いでいる。このようにタイミング制御部５２は複数のモータのそれぞれに対応した複数の駆動電流のうち少なくとも１つの駆動電流の供給タイミングが他の駆動電流の供給タイミングと重ならないように複数のモータのそれぞれについての加速信号の供給タイミングを制御しうる。
【００３３】
しかし、駆動電流ＩＤ１、ＩＤ２が重なるため、合成電流ＩＤａｌｌのピーク値は１０Ａとなる。それでもなお、この値は３つすべての駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３が重なるとき合計電流のピーク値である１５Ａに比べて少ないため、電源装置の小型化が可能になる。ただし、３つのモータＭ１〜Ｍ３のすべてを定速制御領域Ｔｃに移行させるための時間Ｔ５は、モータＭ１〜Ｍ３を同時に起動する場合に比べて、２倍に延びてしまう（５０ｍｓｅｃ−＞１００ｍｓｅｃ）。
【００３４】
図１１は実施例１の間欠駆動期間Ｔａにおける３つのモータＭ１〜Ｍ３の駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３を示している。図１２は実施例１の間欠駆動期間Ｔａにおける３つのモータＭ１〜Ｍ３の駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３とその合計電流ＩＤａｌｌを示している。図１１および図１２が示すように、間欠駆動周期Ｔ２（例：５ｍｓｅｃ）内で３つのモータＭ１〜Ｍ３の起動タイミングをシフトしている。つまり、タイミング制御部５２は、１つの間欠駆動周期Ｔ２内に３つの駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ２の通電期間がおさまり、かつ、それぞれが重ならないように、加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３の供給タイミングを制御している。これを実現するために、図１１や図１２が示すように、タイミング制御部５２は、第１モータに誘導起電力が発生している期間が経過した直後に第２モータに駆動電流が流れるよう、複数の加速信号のそれぞれの供給タイミングのシフト量を決定している。誘導起電力は、複数のモータのうちの第１モータへの駆動電流の供給が停止したことで発生する。なお、各モータについての供給タイミングのシフト量は予めＲＯＭ４９に記憶されており、それを読み出すことで、タイミング制御部５２は、各モータごとのシフト量を決定している。
【００３５】
図１２によれば、モータＭ１の駆動電流ＩＤ１の発生タイミングからモータＭ２の駆動電流ＩＤ２の発生タイミングまでは、たとえば、１．６５ｍｓｅｃである。同様に、モータＭ２の駆動電流ＩＤ２の発生タイミングからモータＭ３の駆動電流ＩＤ３の発生タイミングまでは１．６５ｍｓｅｃである。よって、モータＭ１の駆動電流ＩＤ１の発生タイミングからモータＭ３の駆動電流ＩＤ３の発生タイミングまでの時間Ｔ３は３．３０ｍｓｅｃである。よって、モータＭ１の駆動電流ＩＤ１の発生タイミングからモータＭ３の間欠駆動終了までの時間Ｔ６は、図１１が示すように、Ｔ１（５０ｍｓｅｃ）＋Ｔ７（３．３ｍｓｅｃ）＝５３．３ｍｓｅｃとなる。
【００３６】
図１０に示したようにモータＭ３のみ起動タイミングをずらした場合はモータＭ１の駆動電流ＩＤ１の発生タイミングからモータＭ３の間欠駆動終了までの時間Ｔ５は１００ｍｓｅｃであった。一方で、間欠駆動周期Ｔ２（例：５ｍｓｅｃ）内で３つのモータＭ１〜Ｍ３の起動タイミングをシフトすることで、モータＭ１の駆動電流ＩＤ１の発生タイミングからモータＭ３の間欠駆動終了までの時間Ｔ６は５３．３ｍｓｅｃとなった。つまり、前者と比較して後者は、４６．７ｍｓｅｃも早く３つのモータＭ１〜Ｍ３の起動を完了できる。
【００３７】
さらに、３つのモータＭ１〜Ｍ３の同時起動に比べて、図１１、図１２に示した駆動方法ではＴ７（３．３ｍｓｅｃ）だけ、３つのモータＭ１〜Ｍ３の起動完了時間が延びるにすぎない。それにもかかわらず、合計電流のピーク値は図１２が示すように３分の１に低減される（１５Ａ−＞５Ａ）。
【００３８】
実施例１では、３つのモータＭ１〜Ｍ３の駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３がすべて重ならないように起動タイミングをシフトしているが、電源容量の許容範囲内に収まるように少なくとも一つの駆動電流の起動タイミングをシフトすればよい。
【００３９】
このように実施例１では、複数のモータＭ１〜Ｍ３のそれぞれに供給される駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３の供給タイミングができるだけ重ならないように、複数の加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３の供給タイミングが調整される。このときのシフト量は、加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３の間欠駆動周期Ｔ２よりも短い時間である。これにより、実施例１は、画像形成装置における複数のモータの合計での起動時間を短縮しつつ、電源装置の小型化に寄与する。
【００４０】
図１１や図１２が示すように、タイミング制御部５２は、複数の駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３の通電期間がいずれも間欠駆動周期Ｔ２内に収まるように、複数の加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３のうち少なくとも１つの加速信号の供給タイミングをシフトする。これにより、複数のモータＭ１〜Ｍ３のそれぞれは間欠駆動周期Ｔ２内で少なくとも１回は加速することができ、その結果、モータＭ１〜Ｍ３のそれぞれが短時間で目標回転速度に達することが可能となる。
【００４１】
図１１や図１２が示すように、タイミング制御部５２は、第１モータＭ１／Ｍ２への駆動電流ＩＤ１／ＩＤ２の供給が停止したことで第１モータに電磁誘導による起電力が発生する。この誘導電流の発生期間が経過した直後に第２モータＤ２／Ｄ３に駆動電流ＩＤ２／ＩＤ３が流れるよう、複数の加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３のそれぞれの供給タイミングのシフト量が決定される。なお、加速信号ＡＣＣ１のシフト量はゼロに決定されてもよい。加速信号ＡＣＣ２、ＡＣＣ３のシフト量はＲＯＭ４９から読み出されることで決定されてもよい。これは、加速信号ＡＣＣ２、ＡＣＣ３のシフト量は工場出荷時に決定可能だからである。また、タイミング制御部５２は、１つの間欠駆動周期Ｔ２内に３つの駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ２の通電期間がおさまり、かつ、それぞれが重ならないように、加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３の供給タイミングを制御する。これにより、実施例１は、画像形成装置における複数のモータの合計での起動時間を短縮しつつ、電源装置の小型化に寄与する。なお、図１０を用いて説明したように、タイミング制御部５２は、複数のモータのそれぞれについての加速信号の供給タイミングを制御してもよい。その結果、複数のモータのそれぞれに対応した複数の駆動電流のうち少なくとも１つの駆動電流の供給タイミングが他の駆動電流の供給タイミングと重ならないようになる。この場合であっても、従来技術と比較すれば、画像形成装置における複数のモータの合計での起動時間を短縮しつつ、電源装置の小型化を実現できるからである。また、このようなモータ制御装置を画像形成装置１００に適用することで電源装置を大型化せずに、ファーストプリントアウトタイムを短縮できるようになろう。
【００４２】
＜実施例２＞
実施例１では、パルス状の駆動電流ＩＤとそれに起因した誘導電流が流れる時間（例：１．６５ｍｓｅｃ）をシフト値として、駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３のそれぞれをシフトすることを提案した。一方で、駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３が重ならなければ合計電流のピーク値を削減できるため、ある駆動電流に起因した誘導電流と他の駆動電流とを重畳してもよい。たとえば、駆動電流ＩＤ１に起因した誘導電流が流れるタイミングで駆動電流ＩＤ２を流してもよい。同様に、駆動電流ＩＤ２に起因した誘導電流が流れるタイミングで駆動電流ＩＤ３を流してもよい。そこで、実施例２では、ある駆動電流に起因した誘導電流と他の駆動電流とを重畳することで、さらに複数のモータの起動時間を削減することを提案する。
【００４３】
図１３は３つのモータＭ１〜Ｍ３のそれぞれの駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３の供給タイミングを説明するための図である。図１４は駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３の合計電流を説明するための図である。すでに説明したものには同一の参照符号を付与している。タイミング制御部５２の出力指示にしたがって、加速信号供給部５１は、加速信号ＡＣＣ１を生成することでモータＭ１を起動する。タイミング制御部５２は、加速信号ＡＣＣ１の出力指示から所定時間後に加速信号ＡＣＣ２の出力指示を送出することで、モータＭ１の電磁誘導による起電力による負の誘導電流が流れている期間にモータＭ２を起動する。なお、加速信号ＡＣＣ１の出力指示タイミングから加速信号ＡＣＣ２の出力指示タイミングまでの時間間隔は予め実験またはシミュレーションによって既知であり、ＲＯＭ４９に格納されているものとする。ここでは、その時間を０．４ｍｓｅｃと仮定する。同様に、タイミング制御部５２は、加速信号ＡＣＣ１の出力指示から所定時間後に加速信号ＡＣＣ３の出力指示を送出することで、モータＭ１の電磁誘導による起電力による負の誘導電流が流れている期間にモータＭ３を起動する。加速信号ＡＣＣ１の出力指示タイミングから加速信号ＡＣＣ３の出力指示タイミングまでの時間間隔Ｔ８は０．８ｍｓｅｃとする。このように、モータＭ１の駆動電流ＩＤ１の供給タイミングからモータＭ２の駆動電流ＩＤ２の供給タイミングまでの時間は０．４ｍｓｅｃである。また、モータＭ２の駆動電流ＩＤ２の供給タイミングからモータＭ３の駆動電流ＩＤ３の供給タイミングまでの時間も０．４ｍｓｅｃである。
【００４４】
図１４が示すように、実施例２では、あるモータの電磁誘導による起電力による負の誘導電流が流れている期間に次のモータの駆動電流が発生するため、複数のモータの駆動電流のピーク値が重畳することがない。つまり、合計電流ＩＤａｌｌのピーク値は、駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３の各ピーク値の値を超えることがない。
【００４５】
実施例１では図１１が示すように、３つのモータＭ１〜Ｍ３を一定の回転速度まで立ち上げるために５３．３ｍｓｅｃが必要であった。一方で、実施例２では５０．８ｍｓｅｃで立ち上げることが可能となる。つまり、実施例２は実施例１と比較してさらに２．５ｍｓｅｃも立ち上げ時間を短縮できる。
【００４６】
実施例２では、図１４が示すように、駆動電流ＩＤ１と駆動電流ＩＤ２の間隔、駆動電流ＩＤ２と駆動電流ＩＤ３の間隔がそれぞれ実施例１に比べて短い。これは、駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３の供給タイミングに微小なずれが発生すると、合計電流ＩＤａｌｌのピーク値が駆動電流ＩＤ１〜ＩＤ３のそれぞれピーク値を超えてしまう恐れがあることを意味する。このような微小なタイミングのずれは、加速信号ＡＣＣのオンタイミングから駆動電流ＩＤが実際に発生するまでの時間Ｔ４（例：０．０５ｍｓｅｃ）についてのばらつきが影響する。時間Ｔ４のばらつきは、回路を構成する素子のばらつきやモータの特性ばらつき、基準三角波の位相のばらつきが原因となる。たとえば、時間Ｔ４のばらつきの最大値が０．３ｍｓｅｃであったと仮定する。この場合、モータＭ１の電磁誘導による起電力による負の誘導電流が流れる期間Ｔ９（例：０．２ｍｓｅｃ）と比べると、時間Ｔ４の方が大きい。そのため、時間Ｔ４のばらつきを考慮すると、モータＭ１の電磁誘導による起電力による負の電流が流れる期間Ｔ９においてモータＭ２を起動できない。よって、この場合は実施例１を採用するか、または、抵抗やコンデンサなどの回路素子の精度を向上させて、時間Ｔ４のばらつきを０．０５ｍｓｅｃ以内に抑えればよい。このように、回路素子の精度を向上すれば、モータＭ１の電磁誘導による起電力による負の誘導電流が流れる期間内にモータＭ２を起動することが可能となる。これは、モータＭ２とモータＭ３との関係にも当てはまる。
【００４７】
以上説明したように、実施例２では、ある駆動電流に起因した誘導電流と他の駆動電流とを重畳することで、さらに複数のモータの起動時間を削減することが可能となる。上述したように、第１モータＭ１／Ｍ２への駆動電流ＩＤ１／ＩＤ２の供給が停止したことで第１モータに電磁誘導による起電力が発生している期間が存在する。そこで、タイミング制御部５２は、この期間に第２モータＤ２／Ｄ３に駆動電流ＩＤ２／ＩＤ３が流れるよう、複数の加速信号ＡＣＣ１〜ＡＣＣ３のそれぞれの供給タイミングのシフト量を決定している。これにより、実施例２は、複数のモータの合計での起動時間を短縮しつつ、電源装置の小型化に寄与することができる。その他の効果については実施例１において説明したとおりである。
【図１】
2015042090.tif 000003
【図２】
2015042090.tif 000004
【図３】
2015042090.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015042090.tif 000009
【図８】
2015042090.tif 000010
【図９】
2015042090.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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