CN1584753A - 图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像形成设备，包括：多个旋转体，用于承载图像；多个电机，旋转驱动上述旋转体；相位检测器，检测上述旋转体的相位；以及相位调整器，实施相位调整以使得上述多个旋转体的相位差成为预定的关系；上述相位调整器，在使旋转中的电机停止之前实施该调整，在该调整结束之后使电机停止。由此，可以缩短第一张打印时间，而不实施在电机起动后的不必要的相位调整程序。另外，在实施相位调整，该相位调整结束之后，使各电机停止。

Description

图像形成设备
技术领域
本发明涉及图像形成设备及方法，例如涉及电摄影方式的图像形成设备及控制装置。
背景技术
图12表示了具有4色即黄Y、品红M、青C、黑K的图像形成装置的彩色图像形成设备10。图中各序号标注的a，b，c及d的标号分别与黄Y、品红M、青C、黑K对应。彩色图像形成设备10具有形成静电潜像的感光鼓1a，1b，1c，1d和驱动各感光鼓的电机6。
在感光鼓1上配置了根据图像信号进行曝光形成静电潜像的激光扫描器2a，2b，2c，2d。另外，还具有依次将用纸输送到各色的图像形成部的无接头的输送带3、为了驱动输送带3而与由电机和齿轮等构成的驱动装置连接的驱动辊4、驱动驱动辊4的电机6e、将转印到用纸上的调色剂融化固定的定影器5。
要打印的数据由PC送至打印机。当按照打印机引擎的方式的图像形成结束并成为可打印的状态时，从供纸盒中提供用纸。当用纸到达输送带3时，由输送带依次将用纸分别输送到各色的图像形成部。与输送带3的用纸输送的定时一致地，各色的图像信号送至各激光扫描器2，在感光鼓1上形成静电潜像，由未图示的显影器将静电潜像用调色剂进行显影，并由未图示的转印部转印到用纸上。在该图中，按Y、M、C、K的顺序依次形成图像。随后用纸从输送带分离，由定影器借助于热量将调色剂像定影在用纸上，并排出到外部。
在上述结构的多色图像形成设备中，各色的图像形成位置的不一致导致套色偏差并出现在图像中，使像质劣化。套色偏差大致分为两类：因各色的显影装置安装时的位置偏差而发生的固定的套色偏差(以下记成DC套色偏差)，和因旋转体的轴的偏移而发生的周期性的套色偏差(以下记成AC套色偏差)。
作为AC套色偏差的解决方案，已知有日本专利申请公开特开2001-022147号公报所述的方法。这样地，单个地控制各色的旋转体的旋转相位的方法已为人所知。但是在上述方法中存在以下的缺点。即，在电机起动时，由于每次必须实施相位调整程序，因此第一张打印时间就相应地变长。
发明内容
本发明是鉴于以上问题点而做出的，目的在于提供一种能够在电机起动时缩短第一张打印时间而不进行不必要的相位调整程序的图像形成设备。
本发明的另一目的在于提供一种能够省略电机起动后的不必要的相位调整程序的实施，从而缩短第一张打印时间的图像形成设备。
本发明的进一步的在于提供一种能够省略电机起动后的不必要的相位调整动作，从而缩短第一张打印时间的图像形成设备。
本发明的更进一步的目的在于提供一种图像形成设备，包括：多个旋转体，用于承载图像；多个电机，旋转驱动上述旋转体；相位检测器，检测上述旋转体的相位；以及相位调整器，实施相位调整以使得上述多个旋转体的相位差成为预定的关系；上述相位调整器，在使旋转中的电机停止之前实施该调整，在该调整结束之后使电机停止。
本发明的其他目的、结构以及效果，通过以下详细的说明及附图将得以明确。
附图说明
图1是说明第一实施例的主要部分的结构的图。
图2是说明本发明实施例的图像形成设备的控制系统的概略结构的图。
图3是说明第一实施例的主要部分的结构的图。
图4是说明第一实施例的主要部分的结构的图。
图5是说明第一实施例的主要部分的结构的图。
图6是说明第一实施例的动作的图。
图7是说明第一实施例的动作的图。
图8是说明第二实施例的动作的图。
图9是说明第二实施例的动作的图。
图10是说明第三实施例的动作的图。
图11是说明第三实施例的动作的图。
图12是说明图像形成设备的整体的图。
具体实施形式
以下，基于图示的实施例，详细说明本发明。
[第一实施例]
本发明实施例的图像形成设备的结构与图12相同。在该图中，感光鼓1a～1d根据本发明进行相位控制，抑制套色偏差。
其他的结构及动作与现有技术例相同，因此省略说明。图2表示本设备的控制系统的概略结构。作为图像形成设备的打印机10的内部具有控制各部分的打印机控制部11。电源12，传感器类13，电机控制部14，显示部16及通信控制器17与打印机控制部11连接。电源12向打印机10内的各部分提供电力。传感器类13检测打印机10内的各部分的状态。电机控制部14与打印机控制部11连接，另一方面也与电机类15连接。作为动力源的电机类15驱动打印机10内的各部分。依照电机控制部14的指示，控制电机类15。显示部16向用户通知打印机的动作状态。通信控制器17进行打印机与主计算机18的通信。打印机10经通信控制器17与主计算机18连接。主计算机18向打印机10传送要打印的数据。
参照图1、图3及图4，说明本发明的图像形成设备的主要部分的结构。图像形成设备具有：多个旋转体46、多个旋转驱动旋转体46的DC无刷电机40、控制向DC无刷电机40的电力的驱动器30、检测旋转体46的相位的光传感器49、进行调整以使得旋转体46的相位差成为预定关系的电机控制部14。电机控制部14具有DSP20。旋转体46对应感光鼓1a、1b、1c、1d。
DSP20与DC无刷电机40、驱动器30、光传感器49连接。在旋转体46的轴上设置有挡光板，随着轴的旋转而遮挡光传感器49的光路。据此，轴每旋转一次，就输出一次信号。或者，也可以是这样的结构：在旋转体或驱动旋转体的齿轮上设置挡光板48，该挡光板48遮挡光传感器49。
DC无刷电机40具有U、V、W的3相星形接线(Star connection)的线圈43和转子44。进而，作为转子44的位置检测装置，具有3个检测转子44的磁极的霍耳元件42，其输出与DSP20连接。另外，还具有由设置在转子44外周上的磁图案(magnetic pattern)45和磁传感器41构成的旋转速度检测装置，其输出与DSP20连接。
驱动DC无刷电机40的驱动器30分别具有3个高端(hide-side)晶体管31和低端(low-side)晶体管32，分别与线圈43的U、V、W连接。电流检测电阻34连接驱动器30，将电机驱动电流变换成电压。所发生的电压注入DSP20的D/A端口。
DSP20，根据来自DC无刷电机40的转子位置信号进行相位切换控制，根据来自打印机控制部11的控制信号进行电机的起动、停止控制，对来自打印机控制部11的速度信号和速度检测装置的输出进行比较，经驱动器30进行速度控制。当停止旋转中的各个电机40时，实施相位调整，在该调整结束之后停止各个电机40。
接着说明图5所示的DSP20的框图。在DSP20中，设置有程序控制器21、包含进行加减运算与逻辑运算的ALU22a和进行积和运算的MAC22b的算术单元22、数据用存储器23、程序用存储器24、数据存储器总线25、程序存储器总线26、串行端口27、定时器28、以及I/O端口29。如此，将存储器分成数据用存储器23和程序用存储器24，总线也分成数据存储器总线25和程序存储器总线26。另外，通过具有用1机器周期实施乘法和加法运算的MAC22，可进行高速运算。
DSP20根据霍耳元件42生成的转子位置信号HU～W，确定转子的位置，生成相位切换信号。相位切换信号UU～W、LU～W接通/关断控制驱动器的各个晶体管，依次切换励磁相，来驱动转子。
进而，DSP20，为了进行速度控制，比较旋转速度目标值和旋转速度信息，得到速度误差信息。另外，为了进行位置控制，将积分了旋转速度信息的转子的位置信息与位置目标值作比较，得到位置误差信息。由上述速度误差信息和位置误差信息计算电机操作量，根据该结果生成PWM信号并进行输出。PWM信号在0时是duty0，255时是duty100。PWM信号和相位切换信号UU～W分别通过与非门(NAND gate)33进行逻辑与非，进行驱动电流的斩波(chopping)，控制电机的旋转速度。也可以不使用与非门而由DSP进行全部处理。
另外，通过全相接通低端晶体管，可制动电机。驱动辊4及电机6e的结构与上述结构相同，因此省略说明。
其次，以感光鼓1a作为旋转的基准，参照图6、图7说明对感光鼓1b进行驱动控制的情况。
当打印机控制部11指示电机起动时(图6的步骤S1)，电机控制部14对各电机15进行速度控制和位置控制，按照预定的加速曲线，更新位置指令以使得各电机15的相对速度差为最小，从而加速各电机15(图6的步骤S2)。当全部电机达到稳态旋转速度时停止加速(图6的步骤S3)。其次，当打印机控制部11指示实施感光鼓1a至1d的各个相位调整实施判断时(图6的步骤S4)，开始检测成为基准的感光鼓1a与感光鼓1b的旋转相位差。即，在输出了来自成为基准的感光鼓1a的光传感器49的信号的时刻，时间测量用计数器的值cnt清零(图6的步骤S5，6)，其后按一定周期增加计数值cnt(图6的步骤S7)。在输出了来自感光鼓1b的光传感器信号的时刻，停止增加计数值cnt(图6的步骤S8)，将测量到的时间换算成感光鼓1a至1d各个的相位差，而且，换算成电机15的位置误差信息(图6的步骤S9)。然后，将感光鼓1a至1d各个的相位差与预定值比较，判断是否有必要实施感光鼓1a至1d各个的相位调整(图6的步骤S10)，并将该结果通知打印机控制部11(图6的步骤S11)。
打印机控制部11，接收所通知的感光鼓1a至1d各个的相位调整实施判断结果，在不需要实施相位调整时，实施打印程序，在需要实施相位调整时，向电机控制部14发出相位调整实施指示，在相位调整实施结束后实施打印程序。
电机控制部14，当打印机控制部11指示相位调整实施时(图7的步骤S1)，将通过相位调整实施判断动作求得的电机位置误差信息反馈到电机的位置控制环(position control loop)，进行控制以消除位置误差(图7的步骤S2)。
此时，也可以根据位置误差信息的绝对值，改变位置控制环的操作量运算使用的各个参数的值。例如，在位置误差信息的绝对值较大的情况下，降低位置控制环的增益来确保控制的稳定性。
进而，当打印机控制部11指示电机停止时(图7的步骤S3)，电机控制部，按照一定的减速曲线更新位置指令以使得各电机的相对速度差为最小，从而减速各电机(图7的步骤S4)。在电机停止的时刻，结束减速过程(图7的步骤S5)。该减速曲线在负载转矩最小时，比借助于摩擦减速而自然减速时的减速曲线要平缓。
打印机控制部11，在一连串的打印动作结束后，指示相位调整实施判断和相位调整实施，等待相位调整实施的结束，并停止电机15的每一个。
或者，还可以在每实施预定打印张数的旋转体46的每一者、传送带或转印带的清洁动作中，指示相位调整实施判断和相位调整实施。
进行控制使得上述起动时和停止时的各个电机的相对速度差为最小，由此，进行动作以使得各个旋转体所希望的相位和实际的相位不发生相位差，进而通过在电机旋转中，至少实施1次的相位调整，抑制套色偏差，在这一点上，从实用上，相位偏移被保持在打印动作前没有必要进行相位调整的程度。
另外，打印机控制部11，由于在接通打印机引擎的电源时或向打印机引擎内部的检修门关闭时，实施感光鼓等各旋转体的清洁动作，所以起动初始程序。在起动初始程序时，向电机控制部14指示各电机的起动和相位调整。在接通电源或端口关闭时，虽然各旋转体的旋转相位有可能较大地偏移于所希望的旋转相位，但是通过该初始程序动作，可以使旋转体的旋转相位与所希望的值一致。在这种情况下，由于不进行打印动作而进行相位调整，因此即使电机的速度发生变化也没有问题，在实际的打印动作时，借助于初始程序，各旋转体的旋转相位被保持大致符合所希望的相位的状态，因此没有必要在电机每次起动时都进行相位调整，第一张打印时间不会被延长。
进而，打印机控制部11，还可以在实施套色偏差校正或浓度校正这样的校准之前，向电机控制部14指示相位调整实施判断和相位调整实施。由此，可以在感光鼓的相位差没有偏移的状态下实施校准，校准的精度也就不会降低。
此外，所希望的旋转相位、即抑制AC套色偏差的各旋转体的旋转相位，通过实施旋转相位检测程序而事先求得。该旋转相位从打印机控制部送至电机控制部14。
[第二实施例]
说明本发明的第二实施例。本设备的图像形成设备的结构、控制系统的概略结构与第一实施例相同，因此省略说明。
在电机起动时和停止驱动中的电机时，不进行位置控制，只进行速度控制，这一点与第一实施例不同。
基于图8、9说明本电路的动作。当打印机控制部11指示电机起动时(图8的步骤S1)，电机控制部14对各电机15进行速度控制，按照预定的加速曲线，更新速度指令以使得各电机的相对速度差为最小，从而加速各电机(图8的步骤S2)。在全部电机达到最终旋转速度的时刻开始位置控制(图8的步骤S3)。
相位调整实施判断动作及相位调整动作与第一实施例相同，因此省略说明。
当打印机控制部11指示电机停止时(图9的步骤S3)，电机控制部切断位置控制(图9的步骤S4)，按照一定的减速曲线，更新速度指令以使得仅通过速度控制而将各个电机的相对速度差控制为最小(图9的步骤S5)，从而减速各电机。在电机速度为零时结束减速过程(图9的步骤S6)。另外，在小于或等于预定速度的时刻，可以进行制动。该减速曲线，在负载转矩最小时，比借助于摩擦减速而自然减速时的减速曲线要平缓。
或者，还可以通过对各电机的制动操作，按照一定的减速曲线进行减速。此时，减速曲线，在负载转矩较大时，比借助于摩擦减速而自然减速时的减速曲线要陡直。
另外，还可以在进行位置控制时，暂时切换到低速旋转，随后停止各电机。
打印机控制部11的动作与第一实施例相同，因此省略说明。
进行控制使得上述起动时和停止时的各个电机的相对速度差为最小，由此，进行动作以使得各个旋转体所希望的相位和实际的相位不发生相位差，进而通过在电机旋转中，至少实施1次的相位调整，抑制套色偏差，在这一点上，从实用上，相位偏移被保持在起动电机后打印动作前没有必要进行相位调整的程度。
另外，打印机控制部11，在接通打印机引擎的电源时或打印机引擎内部的检修门关闭时，由于实施感光鼓等各旋转体的清洁动作，所以起动初始程序。在起动初始程序时，向电机控制部14指示各电机的起动和相位调整。在接通电源时或端口关闭时，虽然各旋转体的旋转相位有可能较大地偏移于所希望的旋转相位，但是通过该初始程序动作，可以使旋转体的旋转相位与所希望的值一致。在这种情况下，由于不进行打印动作，因此即使因为相位调整而电机的速度发生变化也没有问题，在实际的打印动作时，借助于初始程序，各旋转体的旋转相位被保持为大致符合所希望的相位的状态，因此没有必要在电机每次起动时都进行相位调整，第一张打印时间不会被延长。
进而，打印机控制部11，还可以在实施套色偏差校正或浓度校正这样的校准之前，向电机控制部14指示相位调整实施判断和相位调整实施。由此，可以在感光鼓的相位差没有偏移的状态下实施校准，校准的精度也就不会降低。
此外，所希望的旋转相位、即抑制AC套色偏差的各旋转体的旋转相位，通过实施旋转相位检测程序而事先求得。该旋转相位从打印机控制部送至电机控制部14。
[第三实施例]
说明本发明的第三实施例。本设备的图像形成设备的结构、控制系统的概略结构与第一实施例相同，因此省略说明。
旋转体的起始位置信息以独立的信号为基准，比较各旋转体的起始位置信息，并运算电机的位置误差信息，这一点与第一实施例不同。
基于图10、11说明本电路的动作。当打印机控制部11指示电机起动时(图10的步骤S1)，电机控制部14对各电机15进行速度控制和位置控制，按照预定的加速曲线，更新位置指令以使得各电机的相对速度差为最小，从而加速各电机(图10的步骤S2)。当全部电机达到稳态旋转速度时，结束加速(图10的步骤S3)。
其次，当打印机控制部11指示各感光鼓的相位调整实施判断时(图10的步骤S4)，开始检测成为基准的感光鼓1a与感光鼓1b的旋转相位差。即，在某一定时，将输出来自感光鼓的光传感器的信号之前的时间测量用计数值cnt清零(图10的步骤S5)，其后按一定周期监视各感光鼓的光传感器的输出(图10的步骤S6、S7)，而且，增加计数值cnt(图10的步骤S8)。在输出了来自感光鼓1a的光传感器信号的时刻，将计数值存储为cnt1a(图10的步骤S9)，在输出了来自感光鼓1b的光传感器信号的时刻，将计数值存储为cnt1b(图10的步骤S11)。起始位置感光鼓1a和1b双方的测量结束后，由所测量的cnt1a和cnt1b的差，运算各感光鼓的相位差信息和电机的位置误差信息(图10的步骤S13)。随后各感光鼓的相位差与预定的值作比较，判断各感光鼓的相位调整实施是否有必要(图10的步骤S14)，并将该结果通知打印机控制部11(图10的步骤S15)。
相位调整动作，电机停止动作及打印机控制部11的动作与第一实施例相同，因此省略说明。
进行控制使得上述起动时和停止时的各个电机的相对速度差为最小，由此，进行动作以使得各个旋转体所希望的相位和实际的相位不发生相位差，进而通过在电机旋转中，至少实施1次的相位调整，抑制套色偏差，在这一点上，从实用上，相位偏移被保持在起动电机后打印动作前没有必要进行相位调整的程度。
另外，打印机控制部11，在接通打印机引擎的电源时或打印机引擎内部的检修门关闭时，由于实施感光鼓等各旋转体的清洁动作，所以起动初始程序。在起动初始程序时，向电机控制部14指示各电机的起动和相位调整。在接通电源时或端口关闭时，虽然各旋转体的旋转相位有可能较大地偏移于所希望的旋转相位，但是通过该初始程序动作，可以使旋转体的旋转相位与所希望的值一致。在这种情况下，由于不进行打印动作，因此即使因为相位调整而电机的速度发生变化也没有问题，在实际的打印动作时，借助于初始程序，各旋转体的旋转相位被保持为大致符合所希望的相位的状态，因此，没有必要在电机每次起动时都进行相位调整，第一张打印时间不会被延长。
进而，打印机控制部11，还可以在实施套色偏差校正或浓度校正这样的校准之前，向电机控制部14指示相位调整实施判断和相位调整实施。由此，可以在感光鼓的相位差没有偏移的状态下实施校准，校准的精度也就不会降低。
此外，所希望的旋转相位、即抑制AC套色偏差的各旋转体的旋转相位，通过实施旋转相位检测程序而事先求得。该旋转相位从打印机控制部送至电机控制部14。
以上，通过列举几个优选实施例对本发明进行了说明。但是，本发明并不限于上述实施例，显然，在权利要求的范围内可进行各种变形和应用。

Claims (11)

1.一种图像形成设备，其特征在于，
包括：多个旋转体，用于承载图像；多个电机，旋转驱动上述旋转体；相位检测器，检测上述旋转体的相位；以及相位调整器，实施相位调整以使得上述多个旋转体的相位差成为预定的关系，
上述相位调整器，在使旋转中的电机停止之前实施该调整，在该调整结束之后使电机停止。
2.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：在电源接通时或检修门被关闭时，实施包含清洁处理的初始程序。
3.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：上述相位调整器，在实施位置偏移校正或浓度校正前，实施上述调整。
4.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：上述相位调整器，在实施上述旋转体的清洁处理的过程中，实施上述调整。
5.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：在起动上述多个电机时，一边进行控制使得各电机的旋转速度差成为最小，一边进行起动。
6.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：在使上述多个电机停止时，一边进行控制使得各电机的旋转速度差成为最小，一边使其停止。
7.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：在使上述多个电机停止时，在将各电机的旋转速度暂时切换成低速之后，使各电机停止。
8.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：
还包括判断装置，根据上述相位检测器的检测结果，判断是否有必要调整上述旋转体的相位，
其中，在图像形成设备进行打印动作时，判断在起动各电机之后是否有必要实施旋转体的相位调整，当判断为有相位调整的必要时，由上述相位调整器实施调整，当判断为没有相位调整的必要时，实施打印程序。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的图像形成设备，其特征在于：上述电机是DC电机。
10.根据权利要求9所述的图像形成设备，其特征在于：借助于数字信号处理，进行DC电机的驱动控制。
11.根据权利要求10所述的图像形成设备，其特征在于：在数字信号处理中使用DSP或微计算机。
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