JP2005198468A

JP2005198468A - モータ制御装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2005198468A
Application number: JP2004004634A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kanzaki; 芳夫神崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】ポリゴンモータが定常回転に達するまでの待ち時間を少なくして、印字開始までの時間を短縮することができるモータ制御装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】モータに駆動電力を供給するモータ駆動電源と、モータへの駆動電力の出力電圧を決定する書込信号処理手段と、決定された出力電力に応じて出力電圧を変更する電源供給手段とを備えている。書込信号処理手段では、前記モータの起動時には前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電圧より高電位に変更するための指示を与える第一電源電圧変更信号を発生し、前記モータ起動時から所定の時間を経過したときには前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電位に切り替えるための指示を与える第二電源電圧変更信号を発生する。電源供給手段は、この第一および第二電源電圧変更信号に応答して出力電圧を変更する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置および画像形成装置に関し、具体的には、プリンタ、複写機、ＭＦＰ装置等の画像形成装置に搭載されるモータの起動特性の改善を図るためのものである。

レーザビームを利用した画像形成装置では、画像形成パターンに応じて光強度変調されたレーザビームを高速回転するポリゴンミラーに照射し、ポリゴンミラーを構成する各光偏向面の瞬時の角度および位置に応じてレーザビームを異なった方向へ反射させることにより、レーザビームを走査し、感光体上に潜像画像を形成する画像形成装置は、デジタル複写機やファクシミリなどに広く利用されている。
このようなレーザビームを使った画像形成装置において高い印字品質を得るためには、ポリゴンミラーの速度変動率を一定値以下に抑える必要があるため、極めて高い回転性能が要求される。
ところが、上記のような高速回転が要求されると、コピースタートキーを押下した後に、定常回転数に達するまでの起動時間が長くかかって作業性が損なわれてしまうことから、これまではコピーを行わない待機時においてもモータを回転させておくようにしていた。
したがって、消費電力が増加するばかりでなく、モータの寿命が短くなったり、待機状態でも高速でモータが回転するためモータ騒音が高くなるという問題があった。
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１の技術では、ポリゴンモータへの供給電圧を発生する電源回路と、電源回路とモータ駆動回路との間に設けられて供給電圧を昇圧する昇圧手段と、モータの駆動電流を検出する手段と、前記検出された電流値が予定値以下となったことにより、起動されたポリゴンモータに発生する逆起電圧が予定値に達したと判断して、昇圧手段を付勢する昇圧付勢手段とを具備することによって、ポリゴンモータが起動されても供給電圧を直ぐには昇圧せず、予定のタイミングだけ遅らせてから昇圧するようにしたので、ドライバの破損防止とモータ起動時間の短縮とを両立できるようにした。
また、特許文献２の技術では、モータ駆動用電源と制御用電源とを有し、エンジンコントローラからモータの起動時に第一電源電圧変更信号を発生し、それにより、通常の制御電源用フィードバック回路から電源制御用ＩＣでオン／オフを制御してモータ駆動電源の出力電圧を増大してモータの起動時間の短縮を図り、モータが所定回転数に達したならば第二電源電圧変更信号を発生させ、それに応答して電源の出力電圧を再度変更することによって、簡単でかつ安価な構成であっても、モータの起動時間を短縮することができる。
特許第３２８９４９５号特開平９−２５２５８７号公報

従来の画像形成装置では、定着の立ち上がり時間がポリゴンモータ起動時間に比べて長かったため、コピー開始にともなってポリゴンモータを起動しても相対的に問題とならなかったが、定着の立ち上がり時間が短縮されるに伴い、ポリゴンモータ起動時間を短縮する必要がでてきた。
しかし、特許文献１の技術では、ポリゴンモータ起動時間の短縮を行ってはいるが、ポリゴンモータの破損を防ぐために時間を遅らせて電圧を増加させているため、いまだ改善の余地がある。
また、特許文献２の技術では、所定の回転数に達したあとでもモータが定常状態になるまで起動時電圧をかけ続けるようにしており、いまだ省電力の改善の余地がある。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、ポリゴンモータが定常回転に達するまでの待ち時間を少なくして、印字開始までの時間を短縮することができるモータ制御装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、モータに駆動電力を供給するモータ駆動電源と、前記モータの起動時には前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電圧より高電位に変更するための指示を与える第一電源電圧変更信号を発生し、前記モータ起動時から所定の時間を経過したときには前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電位に切り替えるための指示を与える第二電源電圧変更信号を発生する書込信号処理手段と、前記第一および第二電源電圧変更信号に応答して出力電圧を変更する電源供給手段とを備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、モータに駆動電力を供給するモータ駆動電源と、前記モータの回転数を計測する回転数計測手段と、前記モータの起動時には前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電圧より高電位に変更するための指示を与える第一電源電圧変更信号を発生し、前記モータの回転数が所定の回転数に達したときには前記出力電圧を基準電位に切り替えるための指示を与える第二電源電圧変更信号を発生する書込信号処理手段と、前記第一および第二電源電圧変更信号に応答して前記出力電圧を変更する電源供給手段とを備えることを特徴とする。
請求項３の発明は、モータに駆動電力を供給するモータ駆動電源と、前記モータの回転数を計測する回転数計測手段と、前記モータの起動時には前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電圧より高電位に変更するための指示を与える第一電源電圧変更信号を発生し、前記モータの回転数が所定の回転数に達したときには前記出力電圧を基準電位に切り替えるための指示を与える第二電源電圧変更信号を発生する書込信号処理手段と、前記第一電源電圧変更信号の供給を受けたときには前記出力電圧を基準電圧より高電位に変更し、前記第二電源電圧変更信号の供給を受けたときには前記出力電圧を連続的に基準電位に下げるように変更する電源供給手段とを備えることを特徴とする。
請求項４の発明は、画像処理手段と、画像形成手段と、請求項１、２または３に記載のモータ制御装置と、前記画像処理手段および前記画像形成手段の制御を行う制御手段を備え、前記画像形成手段で画像記録動作を行うときには、前記モータ制御装置により出力電位を切り替えて画像記録動作の立ち上がり時間を短縮するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、ポリゴンモータ起動時間を短縮することで、ポリゴンモータへの電源投入から印刷可能となるまでの待ち時間を短縮することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について説明する。本実施形態では複写機を例にして説明するが、これに限定されるものではなく、プリンタ、ファクシミリ装置や複合機等であっても同様な効果がある。
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。この構成は、画像処理装置としての複写機１００であり、この複写機１００の上面にはコンタクトガラス２０６が設けられている。また、複写機１００の上部には自動原稿送り装置（以下、単にＡＤＦという）２０１が設けられており、このＡＤＦ１はコンタクトガラス２０６を開閉するように複写機１００に図示しないヒンジ等を介して連結されている。このＡＤＦ２０１は、複数の原稿からなる原稿束を載置可能な原稿載置台としての原稿トレイ２０２と、原稿トレイ２０２に載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送する分離・搬送手段と、分離・搬送手段によってコンタクトガラス２０６に向かって搬送された原稿をコンタクトガラス２０６上の読取位置に搬送・停止させるとともに、コンタクトガラス２０６の下方に配設された複写機１００の読取手段（公知の露光ランプ２５１、ミラー２５２、２５５、２５６、レンズ２５３、ＣＣＤ２５４等）２５０により読み取りが終了した原稿をコンタクトガラス２０６から搬出する。給紙モータはコントローラからの出力信号によって駆動されるようになっており、コントローラは複写機１００から給紙スタート信号が入力されると、給紙モータを正・逆転駆動するようになっている。給紙モータが正転駆動されると、給送ローラ２０３が時計方向に回転して原稿束から最上位に位置する原稿が給紙され、コンタクトガラス２０６に向かって搬送される。この原稿の先端が原稿セット検知センサ２０７によって検知されると、コントローラは原稿セット検知センサ２０７からの出力信号に基づいて給紙モータを逆転駆動させる。これにより、後続する原稿が進入するのを防止して分離されないようになっている。

また、コントローラは原稿セット検知センサ２０７が原稿の後端を検知したとき、この検知時点からの搬送ベルトモータの回転パルスを計数し、回転パルスが所定値に達したときに、給送ベルト２０４の駆動を停止して給送ベルト２０４を停止することにより、原稿をコンタクトガラス２０６読取位置に停止させる。また、コントローラは原稿セット検知センサ７によって原稿の後端が検知された時点で、給紙モータを再び駆動し、後続する原稿を上述したように分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送し、この原稿が原稿セット検知センサ２０７によって検知された時点からの給紙モータのパルスが所定パルスに到達したときに、給紙モータを停止させて次原稿を先出し待機させる。そして、原稿がコンタクトガラス２０６の読取位置に停止したとき、複写機１００によって原稿の読み取りおよび露光が行なわれる。この読み取りおよび露光が終了すると、コントローラには複写機１００から信号が入力されるため、コントローラはこの信号が入力すると、搬送ベルトモータを正転駆動して、搬送ベルト２１６によって原稿をコンタクトガラス２０６から排送ローラ２０５に搬出する。
上記のように、ＡＤＦ２０１にある原稿トレイ２０２に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキーが押下されると、一番上の原稿からコンタクトガラス２０６上の所定の位置に給送される。給送された原稿は、読み取りユニット２５０によってコンタクトガラス２０６上の原稿の画像データを読み取り後、給送ベルト２０４および反転駆動コロによって排出口Ａ（原稿反転排出時の排出口）に排出される。さらに、原稿トレイ２０２に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス２０６上に給送される。
第１トレイ２０８、第２トレイ２０９、第３トレイ２１０に積載された転写紙は、各々第１給紙ユニット２１１、第２給紙ユニット２１２、第３給紙ユニット２１３によって給紙され、縦搬送ユニット２１４によって感光体２１５に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット２５０にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット２５７からのレーザによって感光体２１５に書き込まれ、現像ユニット２２７を通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体２１５の回転と等速で搬送ベルト２１６によって搬送されながら、感光体２１５上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット２１７にて画像を定着させ、排紙ユニット２１８に搬送される。排紙ユニット２１８に搬送された転写紙は、ステープルモードを行わない場合は、排紙トレイ２１９に排紙される。

図２は、本発明のモータ制御用装置を搭載した実施形態の構成を示すブロック図である。
この画像形成装置は、ユーザの指示や処理結果等を入力および出力する操作・表示部８と、スキャナ部９から読み取った画像データを操作・表示部８からの指示で出力イメージデータに変換する画像処理部６と、これらを制御するコントローラ７を有している。このイメージデータをプロッタ部５で印字形式に変換して紙等へ出力する。
書込信号処理部１は、ＣＰＵまたは制御ＡＳＩＣ等を含んでおり、イメージデータをプロッタ部５に送って印字する際に、ポリゴンモータ４へ供給する電圧の切り替えを制御する。
電源供給回路２は、書込信号処理部１により制御され、ポリゴンモータドライバ３に対して供給する電圧をコントロールする。
ポリゴンモータ４は、ポリゴンモータドライバ３により一定回転数になるようにコントロールされる。尚、電源供給回路２の内部は一般的なスイッチングレギュレータ方式である。

＜実施形態１＞
図３および図４を参照して、実施形態１の動作を説明する。
ユーザからの印字指示に応じて、画像処理部６で作成されたイメージデータの出力指示を受けると書込信号処理部１は、プロッタ部５へ出力イメージデータを送信すると供に、モータ回転スタート時に基準より高い電圧（例えば３０Ｖ＝２４Ｖ×１２５％）をポリゴンモータドライバ３に印加するように、電源供給回路２に対して信号を送る。この昇圧する割合は、ポリゴンモータドライバ３やポリゴンモータ４の違いによって最適な値を選択できる構成とする（図４参照）。
次に、書込信号処理部１の内蔵タイマ機能により一定時間（Ｔ秒）経過したかを調べる（ステップＳ１０）。
Ｔ秒が経過した後（ステップＳ１０の「ＹＥＳ」）、書込信号処理部１はポリゴンモータ駆動電圧を基準電圧（例えば２４Ｖ）に切り替える信号を電源供給回路２へ送る（ステップＳ１１）。出力電圧のコントロールは、電源供給回路２に対して、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹまたはＤＣ電圧値を変える制御信号を送ることにより制御される。
その後、現在のモータ回転数が所定の回転数１に一致した時点で回転数が一定となるので（ステップＳ１２）、プロッタ部５は書込み動作を開始する（ステップＳ１３）。
以上の制御によって、０〜Ｔ秒までモータ駆動電圧を高めることによりモータ回転トルクが増加し、所定の回転数１に達するまでの時間が短縮される。
Ｔ秒経過後は、モータ駆動電圧を標準値に戻すことで、回転の加速が抑えられるため、所定の回転数１に収束するまでの時間が短縮される。
図４は、モータ駆動電圧を一定にした場合と、本実施形態１のように電圧を切り替えた場合の回転数の変化を表した図である。
図４において、細い点線２０で表すようにモータ駆動電圧を一定にして与えると、回転数は太い点線２１で示すように変化していく。一方、本実施形態１のように最初に細い実線２２で表すようにＴ秒間高い電圧を印加した場合、太い実線２３で示すように変化していく。
この図４で示すように、本実施形態１の方が早く所定の回転数１に到達しているのが分かる。

＜実施形態２＞
図５および図６を参照して、実施形態２の動作を説明する。
ユーザからの印字指示に応じて、画像処理部６で作成されたイメージデータの出力指示を受けると書込信号処理部１は、プロッタ部５へ出力イメージデータを送信すると供に、モータ回転スタート時に基準より高い電圧（例えば３０Ｖ＝２４Ｖ×１２５％）をポリゴンモータドライバ３に印加するように、電源供給回路２に対して信号を送る。この昇圧する割合は、ポリゴンモータドライバ３やポリゴンモータ４の違いによって最適な値を選択できる構成とする（図６参照）。
次に、ポリゴンモータ４に回転数を検知する手段を設けておき、ポリゴンモータドライバ３を介して、モータの回転数を検知して書込信号処理部１へ通知するようにしておく。
書込信号処理部１で現在の回転数が所定の回転数２に到達したかを調べる（ステップＳ２０）。
回転数が所定の回転数２に達した後（ステップＳ２０の「ＹＥＳ」）、書込信号処理部１はポリゴンモータ駆動電圧を基準電圧（例えば２４Ｖ）に切り替える信号を電源供給回路２へ送る（ステップＳ２１）。出力電圧のコントロールは、電源供給回路２に対して、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹまたはＤＣ電圧値を変える制御信号を送ることにより制御される。
この回転数２の値は、書込線速やポリゴンモータ４の面数等の違いによって最適な値を選択できる構成とする。
その後、現在のモータ回転数が所定の回転数１に一致した時点で回転数が一定となるので（ステップＳ２２）、プロッタ部５は書込み動作を開始する（ステップＳ２３）。
以上の制御によって、ポリゴンモータ回転スタートの初期の電圧を高めることによりモータ回転トルクが増加し、所定の回転数１に達するまでの時間が短縮される。
また、所定の回転数２に達した後は回転数の加速が抑えられるため、所定の回転数１に安定するまでの時間が短縮される。
図６は、モータ駆動電圧を一定にした場合と、本実施形態２のように電圧を切り替えた場合の回転数の変化を表した図である。
図６において、細い点線３０で表すようにモータ駆動電圧を一定にして与えると、回転数は太い点線３１で示すように変化していく。一方、本実施形態２のように最初に細い実線３２で表すように所定の回転数２となるまで高い電圧を印加した場合、太い実線３３で示すように変化していく。
この図６で示すように、本実施形態２の方が早く所定の回転数１に到達しているのが分かる。

＜実施形態３＞
図７および図８を参照して、実施形態３の動作を説明する。
ユーザからの印字指示に応じて、画像処理部６で作成されたイメージデータの出力指示を受けると書込信号処理部１は、プロッタ部５へ出力イメージデータを送信すると供に、モータ回転スタート時に基準より高い電圧（例えば３０Ｖ＝２４Ｖ×１２５％）をポリゴンモータドライバ３に印加するように、電源供給回路２に対して信号を送る。この昇圧する割合は、ポリゴンモータドライバ３やポリゴンモータ４の違いによって最適な値を選択できる構成とする（図８参照）。
次に、ポリゴンモータ４に回転数を検知する手段を設けておき、ポリゴンモータドライバ３を介して、モータの回転数を検知して書込信号処理部１へ通知するようにしておく。
書込信号処理部１で現在の回転数が所定の回転数２に到達したかを調べる（ステップＳ３０）。
この回転数２の値は、書込線速やポリゴンモータ４の面数等の違いによって最適な値を選択できる構成とする。
回転数が所定の回転数２に達した（Ｔ１秒）後（ステップＳ３０の「ＹＥＳ」）、書込信号処理部１はポリゴンモータ駆動電圧を基準電圧（例えば２４Ｖ）に切り替える信号を電源供給回路２へ送る。出力電圧のコントロールは、電源供給回路２に対して、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹまたはＤＣ電圧値を変える制御信号を送ることにより制御される。
電源供給回路２では出力電圧を直ちに基準電圧には変化させずに、連続的に徐々に基準電圧まで低下させ（Ｔ２秒）（ステップＳ３１）、現在のモータ回転数が所定の回転数１に一致した時点で（ステップＳ３２の「ＹＥＳ」）、モータの回転数が一定となるので、プロッタ部５は書込み動作を開始する（ステップＳ３３）。
以上の制御によって、回転スタート初期の電圧を高めることによりモータ回転トルクが増加し、所定の回転数１に達するまでの時間が短縮される。
また、所定の回転数２に達した後は回転数の加速が徐々に抑えられるため、急激なモータ回転トルクの変化が発生せず、所定の回転数１に安定するまでの時間が短縮される。

図８は、モータ駆動電圧を一定にした場合と、本実施形態３のように電圧を連続的に徐々に切り替えた場合の回転数の変化を表した図である。
図８において、細い点線４０で表すようにモータ駆動電圧を一定にして与えると、回転数は太い点線４１で示すように変化していく。一方、本実施形態３のように最初に細い実線４２で表すようにＴ１秒間高い電圧を印加し、その後基準電圧になるまで徐々に電圧を低くさせた場合、太い実線４３で示すように変化していく。
この図８で示すように、本実施形態３の方が早く所定の回転数１に到達しているのが分かる。

本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図。本発明に係るモータ制御用装置を搭載した画像形成装置の構成を示すブロック図。実施形態１の動作を説明するためのフローチャート。実施形態１におけるモータ駆動電圧と回転数の変化を表す図。実施形態２の動作を説明するためのフローチャート。実施形態２におけるモータ駆動電圧と回転数の変化を表す図。実施形態３の動作を説明するためのフローチャート。実施形態３におけるモータ駆動電圧と回転数の変化を表す図。

符号の説明

１書込信号処理部、２電源供給回路、３ポリゴンモータドライバ、４ポリゴンモータ、５プロッタ部、６画像処理部、７コントローラ、８操作・表示部、９スキャナ部

Claims

モータに駆動電力を供給するモータ駆動電源と、前記モータの起動時には前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電圧より高電位に変更するための指示を与える第一電源電圧変更信号を発生し、前記モータ起動時から所定の時間を経過したときには前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電位に切り替えるための指示を与える第二電源電圧変更信号を発生する書込信号処理手段と、前記第一および第二電源電圧変更信号に応答して出力電圧を変更する電源供給手段とを備えることを特徴とするモータ制御装置。
モータに駆動電力を供給するモータ駆動電源と、前記モータの回転数を計測する回転数計測手段と、前記モータの起動時には前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電圧より高電位に変更するための指示を与える第一電源電圧変更信号を発生し、前記モータの回転数が所定の回転数に達したときには前記出力電圧を基準電位に切り替えるための指示を与える第二電源電圧変更信号を発生する書込信号処理手段と、前記第一および第二電源電圧変更信号に応答して前記出力電圧を変更する電源供給手段とを備えることを特徴とするモータ制御装置。
モータに駆動電力を供給するモータ駆動電源と、前記モータの回転数を計測する回転数計測手段と、前記モータの起動時には前記モータ駆動電源からの出力電圧を基準電圧より高電位に変更するための指示を与える第一電源電圧変更信号を発生し、前記モータの回転数が所定の回転数に達したときには前記出力電圧を基準電位に切り替えるための指示を与える第二電源電圧変更信号を発生する書込信号処理手段と、前記第一電源電圧変更信号の供給を受けたときには前記出力電圧を基準電圧より高電位に変更し、前記第二電源電圧変更信号の供給を受けたときには前記出力電圧を連続的に基準電位に下げるように変更する電源供給手段とを備えることを特徴とするモータ制御装置。
画像処理手段と、画像形成手段と、請求項１、２または３に記載のモータ制御装置と、前記画像処理手段および前記画像形成手段の制御を行う制御手段を備え、前記画像形成手段で画像記録動作を行うときには、前記モータ制御装置により出力電位を切り替えて画像記録動作の立ち上がり時間を短縮するようにしたことを特徴とする画像形成装置。