JP2016147449A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光ドラムの速度変動に対する回転多面鏡の回転速度変化の応答遅れを低減する。
【解決手段】画像形成装置１００は、感光ドラム２１と、光ビームＬＢを出射する光源３００と、光源から出射された光ビームが感光ドラムの表面を走査するように光ビームを偏向する回転多面鏡３０５と、回転多面鏡を回転させるモータ３０４と、回転多面鏡の回転速度を検出して第一信号を生成する第一信号生成手段３１２と、感光ドラムの回転速度を検出して第二信号を生成する第二信号生成手段２０３と、第一信号および第二信号に基づいて回転多面鏡の回転速度を制御する制御信号を生成する制御信号生成部２１２と、第一信号および第二信号に基づいて感光ドラムおよび回転多面鏡の加減速状態を判断する判断部２１２と、加減速状態に基づいて制御信号を調整する制御信号調整部２１２と、を備え、調整された制御信号に従ってモータを制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、感光ドラムを走査するように光ビームを偏向する回転多面鏡を有する画像形成装置に関する。

カラー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、トナー像を担持する感光ドラムの表面速度が一定になるように感光ドラムを回転することが求められる。感光ドラムの表面速度が変動すると、光ビームにより露光される感光ドラムの表面上の走査位置が本来走査すべき位置からずれる。そこで、感光ドラムの表面速度が一定になるように感光ドラムの回転速度を制御する。しかし、感光ドラムを回転させるモータの速度変動、感光ドラムの偏心、歯車のピッチムラ、感光ドラムへ搬送される記録媒体の突入ショック等により、実際には感光ドラムの表面速度が変動することがある。

感光ドラムの表面速度が目標速度より速い場合、感光ドラムの表面の移動方向（以下、副走査方向という。）における走査線間の距離が大きくなり単位面積当たりの積算露光光量が減少する。単位面積当たりの積算露光光量の減少により、現像コントラストが小さくなるので、画像濃度が低下する。ここで、現像コントラストは、光ビームにより露光された感光ドラムの表面電位と現像ローラに印加される現像バイアス電圧との差である。その上、光ビームは、副走査方向において、本来走査すべき位置の上流側の位置で感光ドラムの表面を露光するので、画像の位置が副走査方向において上流方向へずれる。他方、感光ドラムの表面速度が目標速度より遅い場合、副走査方向における走査線間の距離が小さくなり単位面積当たりの積算露光光量が増加する。単位面積当たりの積算露光光量の増加により、現像コントラストが大きくなるので、画像濃度が増大する。その上、光ビームは、副走査方向において本来走査すべき位置の下流側の位置で感光ドラムの表面を露光するので、画像の位置が副走査方向において下流方向へずれる。

つまり、感光ドラムの表面速度の変動は、現像コントラストのムラ（画像濃度のムラ）を生じさせるだけでなく、副走査方向における画素密度のムラを生じさせる。現像コントラストのムラ及び画素密度のムラは、バンディング（周期的な帯状の濃度ムラ）、色ずれ（重ね合わされる各色の画像間の位置ずれ）等の画像不良を生じさせる。この問題に対処するため、特許文献１は、感光ドラムの回転速度の周期的な変動に追従するように回転多面鏡の回転速度を変化させる技術を提案している。

特開平１０−３１８８号公報

しかし、特許文献１のように感光ドラムの速度変動に応じて回転多面鏡の回転速度を変化させる場合、感光ドラムの速度の検知信号の入力から回転多面鏡の回転速度の制御信号の出力までの応答時間を短縮することが難しい。なぜならば、ＣＰＵが検知信号から制御信号を計算するための計算時間が必要だからである。さらに、回転多面鏡の慣性特性により制御信号の出力から実際に回転多面鏡の回転速度が変化を開始するまでの遅れ時間が存在する。このため、感光ドラムの速度変動に応じて回転多面鏡の回転速度を変化させる制御において、感光ドラムの速度変動に対する回転多面鏡の回転速度変化に応答遅れが存在する。

そこで、本発明は、回転多面鏡の回転速度制御において、感光ドラムの速度変動に対する回転多面鏡の回転速度変化の応答遅れを低減することができる画像形成装置を提供する。

上記課題を解決するために、画像形成装置は、
回転可能な感光ドラムと、
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射された前記光ビームが前記感光ドラムの表面を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記回転多面鏡の回転速度を検出して第一信号を生成する第一信号生成手段と、
前記感光ドラムの回転速度を検出して第二信号を生成する第二信号生成手段と、
前記第一信号および前記第二信号に基づいて前記回転多面鏡の前記回転速度を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記第一信号および前記第二信号に基づいて前記感光ドラムおよび前記回転多面鏡の加減速状態を判断する判断部と、
前記加減速状態に基づいて前記制御信号を調整する制御信号調整部と、
を備え、
調整された前記制御信号に従って前記モータを制御する。

本発明によれば、回転多面鏡の回転速度制御において、感光ドラムの速度変動に対する回転多面鏡の回転速度変化の応答遅れを低減することができる。

画像形成装置の断面図。 感光ドラムの駆動機構を示す図。 光走査装置の構成を示すブロック図。 ＣＰＵの画像形成動作制御を示す流れ図。 ＣＰＵの露光動作制御を示す流れ図。 従来技術の感光ドラム及び回転多面鏡の回転速度、加速信号及び減速信号の変化を示す図。 本実施例の感光ドラム及び回転多面鏡の回転速度、加速信号及び減速信号の変化を示す図。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を例示的に説明する。

（画像形成装置）
図１は、画像形成装置１００の断面図である。画像形成装置１００は、複数の画像形成部２０（２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ）を有するカラー画像形成装置である。画像形成部２０Ｙは、イエロートナーを用いてイエロー画像を形成する。画像形成部２０Ｍは、マゼンタトナーを用いてマゼンタ画像を形成する。画像形成部２０Ｃは、シアントナーを用いてシアン画像を形成する。画像形成部２０Ｋは、ブラックトナーを用いてブラック画像を形成する。参照符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫは、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックをそれぞれ表している。４つの画像形成部２０は、現像剤（トナー）の色を除いて同一の構造を有するので、以下の説明では、特に必要な場合を除き、参照符号から添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

画像形成部２０は、像担持体としての回転可能な感光ドラム（感光体）２１を有する。感光ドラム２１の周りには、帯電装置２２、光走査装置１０１、現像装置２３、一次転写ローラ２４、及びドラムクリーニング装置２５が配置されている。感光ドラム２１の下方には、中間転写体としての中間転写ベルト（無端ベルト）１３が配置されている。

回転可能な中間転写ベルト１３は、駆動ローラ１３ａ、二次転写対向ローラ１３ｂ及びテンションローラ１３ｃに張架されている。中間転写ベルト１３は、画像形成の際に図１の矢印Ｒで示す時計回り方向（以下、回転方向Ｒという。）に回転する。中間転写ベルト１３の回転方向Ｒに沿って、イエロー画像形成部２０Ｙ、マゼンタ画像形成部２０Ｍ、シアン画像形成部２０Ｃ及びブラック画像形成部２０Ｋが順に配置されている。

一次転写ローラ２４は、中間転写ベルト１３を介して感光ドラム２１に対向して配置され、中間転写ベルト１３と感光ドラム２１との間に一次転写部Ｔ１を形成している。二次転写ローラ４０は、中間転写ベルト１３を介して二次転写対向ローラ１３ｂに対向して配置されている。二次転写ローラ４０は、中間転写ベルト１３と二次転写ローラ４０との間に二次転写部Ｔ２を形成している。

転写紙（以下、記録媒体という。）Ｓの搬送方向において、二次転写部Ｔ２の下流に定着装置３５が設けられている。定着装置３５は、定着ローラ３５Ａと加圧ローラ３５Ｂとを有し、定着ローラ３５Ａと加圧ローラ３５Ｂとの間にニップが形成されている。

画像形成装置１００は、２つのカセット給紙部１、２と、１つの手差し給紙部３を有する。給紙部１、２又は３から選択的に記録媒体Ｓが給紙される。記録媒体Ｓは、給紙部１のカセット４、給紙部２のカセット５及び給紙部３のトレイ６上に積載されている。記録媒体Ｓは、ピックアップローラ７により最上位の記録媒体Ｓから順に給送される。ピックアップローラ７により給送された記録媒体Ｓは、搬送部材としての給送ローラ８Ａと分離部材としてのリタードローラ８Ｂからなる分離ローラ対８により一枚ずつ分離され、回転が停止しているレジストローラ対１２へ送られる。

カセット４から給送された記録媒体Ｓは、複数の搬送ローラ対１０及び１１により搬送路上をレジストローラ対１２へ搬送される。カセット５から給送された記録媒体Ｓは、複数の搬送ローラ対９、１０及び１１により搬送路上をレジストローラ対１２へ搬送される。レジストローラ対１２へ搬送された記録媒体Ｓの先端部は、レジストローラ対１２のニップに突き当たり、記録媒体Ｓは、ループを形成し、一旦停止される。記録媒体Ｓがループを形成することにより、記録媒体Ｓの斜行は、補正される。

（画像形成プロセス）
次に、画像形成装置１００の画像形成プロセスを説明する。４つの画像形成部２０における画像形成プロセスは同一であるので、イエロー画像形成部２０Ｙにおける画像形成プロセスを説明する。マゼンタ画像形成部２０Ｍ、シアン画像形成部２０Ｃ、およびブラック画像形成部２０Ｋにおける画像形成プロセスの説明は、一部省略する。

感光ドラム２１Ｙは、図１の矢印で示す方向に回転する。帯電装置２２Ｙは、感光ドラム２１Ｙの表面を均一に帯電する。光走査装置１０１Ｙは、イエロー画像データに従って変調されたレーザ光（以下、光ビームという。）ＬＢＹを、均一に帯電された感光ドラム２１Ｙの表面に照射し、感光ドラム２１Ｙ上に静電潜像を形成する。現像装置２３Ｙは、イエロートナー（現像剤）により静電潜像を現像してイエロートナー像にする。一次転写ローラ２４Ｙは、一次転写部Ｔ１Ｙにおいて感光ドラム２１Ｙ上のイエロートナー像を中間転写ベルト１３上に一次転写する。一次転写の後に感光ドラム２１Ｙ上に残ったトナーは、ドラムクリーニング装置２５Ｙによって除去され、感光ドラム２１Ｙは、次の画像形成に備える。

感光ドラム２１Ｙ上で光ビームＬＢＹの走査を開始してから所定時間経過後に、光走査装置１０１Ｍは、感光ドラム２１Ｍ上でマゼンタ画像データに従って変調された光ビームＬＢＭの走査を開始し、感光ドラム２１Ｍ上に静電潜像を形成する。静電潜像は、現像装置２３Ｍによりマゼンタトナーで現像されて、マゼンタトナー像になる。マゼンタトナー像は、一次転写部Ｔ１Ｍにおいて一次転写ローラ２４Ｍにより中間転写ベルト１３上のイエロートナー像の上に精度よく重ね合わせて転写される。

感光ドラム２１Ｍ上で光ビームＬＢＭの走査を開始してから所定時間経過後に、光走査装置１０１Ｃは、感光ドラム２１Ｃ上でシアン画像データに従って変調された光ビームＬＢＣの走査を開始し、感光ドラム２１Ｃ上に静電潜像を形成する。静電潜像は、現像装置２３Ｃによりシアントナーで現像されて、シアントナー像になる。シアントナー像は、一次転写部Ｔ１Ｃにおいて一次転写ローラ２４Ｃにより中間転写ベルト１３上のマゼンタトナー像の上に精度よく重ね合わせて転写される。

感光ドラム２１Ｃ上で光ビームＬＢＣの走査を開始してから所定時間経過後に、光走査装置１０１Ｋは、感光ドラム２１Ｋ上でブラック画像データに従って変調された光ビームＬＢＫの走査を開始し、感光ドラム２１Ｋ上に静電潜像を形成する。静電潜像は、現像装置２３Ｋによりブラックトナーで現像されて、ブラックトナー像になる。ブラックトナー像は、一次転写部Ｔ１Ｋにおいて一次転写ローラ２４Ｋにより中間転写ベルト１３上のシアントナー像の上に精度よく重ね合わせて転写される。

このようにして、中間転写ベルト１３上に４色のトナー像が重ね合わされる。給紙部１、２又は３から搬送された記録媒体Ｓは、レジストローラ対１２により中間転写ベルト１３上のトナー像とタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ搬送される。中間転写ベルト１３上に重ね合わされた４色のトナー像は、二次転写部Ｔ２において二次転写ローラ４０により一括して記録媒体Ｓ上へ二次転写される。

トナー像が転写された記録媒体Ｓは、定着装置３５の定着ローラ３５Ａと加圧ローラ３５Ｂとにより形成されるニップへ搬送される。定着装置３５は、記録媒体Ｓを加熱および加圧してトナー像を記録媒体Ｓに定着させる。このようにしてカラー画像が形成された記録媒体Ｓは、搬送ローラ対３６により排出ローラ対３７へ送られ、さらに機外の排出トレイ３８上へ排出される。

記録媒体Ｓの両面に画像を形成する両面モードが設定されている場合、搬送ローラ対３６により搬送された記録媒体Ｓは、フラッパ６０により搬送方向が切り替えられて、搬送ローラ対６１により反転搬送路５８へ搬送される。記録媒体Ｓは、搬送ローラ対６２、搬送ローラ対６３を逆回転し、フラッパ６４により記録媒体Ｓの搬送方向を切り替えて、記録媒体Ｓを反転パス６５から両面搬送パス６７へ搬送することにより、記録媒体Ｓの表裏面を反転する。記録媒体Ｓは、複数の搬送ローラ対６８により両面搬送パス６７から搬送ローラ対１１を介してレジストローラ対１２へ再度搬送される。二次転写部Ｔ２で、記録媒体Ｓの裏面へトナー像が転写される。トナー像は、定着装置３５で記録媒体Ｓの裏面に定着される。このようにして、両面に画像が形成された記録媒体Ｓは、排出ローラ対３７により排出トレイ３８上へ排出される。

（ロータリーエンコーダ）
図２は、感光ドラム２１の駆動機構２００を示す図である。４つの画像形成部２０の駆動機構２００は、同じであるので、参照符号から添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して説明する。ロータリーエンコーダ２０３は、感光ドラム２１に連結されている。本実施例においては、感光ドラム２１の速度検出部としてのロータリーエンコーダ２０３からのエンコーダ信号２１４に基づいて回転多面鏡３０５の回転速度を変化させる。以下、ロータリーエンコーダ２０３を説明する。

感光ドラム２１は、カップリング２０２を有する。感光ドラム２１のカップリング２０２は、ドラム軸（回転軸）２０５に機械的に接続されている。ドラム軸２０５には、減速歯車２０４とロータリーエンコーダ（角位置検知装置）２０３とが固定して配置されている。減速歯車２０４は、モータ軸歯車２０６と噛み合っている。モータ軸歯車２０６は、駆動源としてのブラシレスＤＣモータ（以下、ドラムモータという。）２０７の回転軸２０７ａに固定されている。ドラムモータ２０７の回転は、モータ軸歯車２０６及び減速歯車２０４を介してドラム軸２０５へ伝達される。これにより、感光ドラム２１は、ドラムモータ２０７の駆動力によりロータリーエンコーダ２０３と一体に回転する。

回転位置検出部２０８は、ドラムモータ２０７の回転位置を検出して、回転位置信号２１６をドラムモータ駆動部２０９へ出力する。ドラムモータ駆動部２０９は、回転位置信号２１６に基づいて、ドラムモータ２０７へ流す相電流の相切り替えと、相電流の電流量の調整とを行う。ドラムモータ駆動部２０９は、回転位置信号２１６とドラムモータ速度制御部４０１からの駆動信号２１９に基づいて、ドラムモータ２０７の回転速度を制御することにより、感光ドラム２１の回転速度を制御する。

ロータリーエンコーダ（回転量検出部）２０３は、回転する感光ドラム２１の表面の移動距離（以下、表面移動距離という。）を検出する表面移動距離検出部としても機能する。ロータリーエンコーダ２０３は、回転する感光ドラム２１の角位置に従ってエンコーダ信号（角位置信号）２１４を出力する。ロータリーエンコーダ２０３（第二信号生成手段）は、感光ドラム２１の回転量（回転速度）に従ってエンコーダ信号（第二信号）２１４を生成し、エンコーダ信号２１４をＣＰＵ（制御部）２１２へ出力する。ＣＰＵ２１２は、ロータリーエンコーダ２０３、ドラムモータ駆動部２０９、水晶振動子（基準信号生成部）２１１、ＲＡＭ（記憶部）２１３及びＲＯＭ（記憶部）２１７に電気的に接続されている。ＣＰＵ２１２は、エンコーダ信号２１４に基づいて感光ドラム２１の表面移動距離を求める。また、ＣＰＵ２１２は、水晶振動子２１１から入力される基準クロック（基準信号）２１５に基づいてエンコーダ信号２１４の時間間隔をカウントする。ＲＡＭ２１３は、演算に用いるデータを格納する。ＣＰＵ２１２は、演算をするときにＲＡＭ２１３からデータを読み出す。

尚、感光ドラム２１の表面移動距離は、ロータリーエンコーダ２０３の代わりに、図２に示すレーザドップラー速度計２０１を用いてレーザドップラー速度計２０１からの速度信号に基づいて求めてもよい。また、感光ドラム２１の画像形成領域でない領域の表面に、感光ドラム２１の回転方向（副走査方向Ｃ）に沿って設けられた複数の印を光学センサ（検知部）で検知し、光学センサから検知信号を出力してもよい。光学センサの検知信号に基づいて、感光ドラム２１の回転量（角位置）すなわち表面移動距離を求めることもできる。あるいは、回転位置検出部２０８から出力される回転位置信号２１６に基づいて、感光ドラム２１の回転量（角位置）すなわち表面移動距離を求めることもできる。この場合、ドラムモータ２０７の回転量と感光ドラム２１の回転量との関係を予め求めておけばよい。

ＣＰＵ２１２は、感光ドラム速度検出部（ロータリーエンコーダ２０３、レーザドップラー速度計２０１）からの信号に基づいて、感光ドラム２１の速度を求める。感光ドラム２１の速度は、感光ドラム２１の回転速度（回転量）または感光ドラム２１の表面速度（表面移動距離）である。

（光走査装置）
図３は、光走査装置１０１の構成を示すブロック図である。光走査装置１０１は、半導体レーザ（以下、光源という。）３００と、光源３００から出射される光ビームを偏向する回転多面鏡（偏向部材）３０５と、回転多面鏡３０５を回転させるモータ３０４とを有する。光走査装置１０１は、回転多面鏡３０５により偏向された光ビームＬＢを感光ドラム２１の上に結像させる結像光学系（ｆθレンズ）３０６を有する。光走査装置１０１は、また、光源３００を駆動する光源駆動部３１０と、モータ３０４を駆動するモータ駆動部３１３を有する。光走査装置１０１は、また、光ビーム検出器（以下、ＢＤ（Beam Detector）という。）３１２を有する。ＢＤ（同期信号生成部）３１２は、矢印Ｂで示す方向（以下、主走査方向Ｂという。）における感光ドラム２１の表面への光書き込み位置を一定にするための主走査方向Ｂの同期信号（以下、ＢＤ信号という。）３１７を出力する。

なお、回転多面鏡３０５の反射面の数をＮとすると、ＢＤ３１２は、回転多面鏡３０５の一回転あたりＮ個のＢＤ信号３１７を出力する。つまり、ＢＤ３１２は、回転多面鏡３０５のＮ分の一回転に一つのＢＤ信号３１７を出力する。従って、ＢＤ３１２は、回転多面鏡３０５の回転量を検出してＢＤ信号（第一信号）３１７を出力する回転速度検出部（第一信号生成手段）として機能する。

図３において、光源３００から出射された光ビームＬＢは、コリメータレンズ３０１により略平行光束とされる。絞り３０２は、略平行な光ビームＬＢを制限して光ビームＬＢのビーム形状を整形する。整形された光ビームＬＢは、半透鏡３０８に入射する。半透鏡３０８により反射された光ビームＬＢの一部は、フォトダイオード（以下、ＰＤという。）３０９に入射する。ＰＤ３０９は、光ビームＬＢの光量に対応する光量信号２１８を光源駆動部３１０へ出力する。光源駆動部３１０は、光量信号２１８に従って光源３００から出力される光ビームＬＢの光量のフィードバック制御を行う。光源駆動部３１０は、また、ＣＰＵ２１２からの発光制御信号（以下、画像信号という。）３１４に従って光源３００の発光を制御する。

半透鏡３０８を透過した光ビームＬＢは、副走査方向Ｃのみに所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ３０３へ入射する。シリンドリカルレンズ３０３へ入射した光ビームＬＢは、主走査断面内において略平行な光ビームの状態のままで、副走査断面内において集光される。シリンドリカルレンズ３０３から出射された光ビームＬＢは、回転多面鏡３０５の反射面（偏向面）上に線状に結像される。

回転多面鏡３０５は、モータ３０４により矢印Ａで示す方向（以下、回転方向Ａという。）に回転させられる。光ビームＬＢは、回転している回転多面鏡３０５の反射面により反射すなわち偏向される。回転多面鏡３０５により偏向された光ビームＬＢは、ｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレンズ）３０６を透過し、反射鏡３０７を介して感光ドラム２１の表面（被走査面）上に結像される。光ビームＬＢは、副走査方向Ｃに回転している感光ドラム２１の表面上を主走査方向Ｂに等速で繰り返し走査され、感光ドラム２１の表面上に画像データに従って静電潜像を形成する。

回転多面鏡３０５により偏向された光ビームＬＢは、また、結像光学系３０６の近傍に配置されたＢＤ３１２に入射する。ＢＤ３１２は、光ビームＬＢを受光するとＢＤ信号３１７をＣＰＵ２１２へ出力する。

（モータの回転速度制御）
本実施例による回転多面鏡３０５のモータ３０４の回転速度制御を説明する。本実施例において、感光ドラム２１の回転速度変動に追従して回転多面鏡３０５の回転速度を変化されるときに、モータ３０４の回転速度制御における応答遅れを低減する。本実施例では、複数の感光ドラム２１の表面を走査する複数の光ビームＬＢを偏向する複数の回転多面鏡３０５の複数のモータ３０４の回転速度を、それぞれの感光ドラム２１の回転速度に基づいて制御する。ＣＰＵ２１２は、モータ駆動部３１３へ加速信号３１５及び減速信号３１６を出力する。加速信号３１５及び減速信号３１６は、モータ３０４の回転速度を制御する制御信号である。ＣＰＵ２１２は、回転多面鏡３０５の回転速度すなわちモータ３０４の回転速度を制御する制御信号を生成する制御信号生成部として機能する。

ＣＰＵ２１２は、ＢＤ信号３１７の周期及び位相をエンコーダ信号２１４の周期及び位相と比較し、加速信号３１５又は減速信号３１６を生成する。また、ＣＰＵ２１２は、後述する方法により、ＢＤ信号３１７及びエンコーダ信号２１４に基づいて、加速信号３１５の出力パルス幅を調整する加速ゲイン（加速量）Ｇａ又は減速信号３１６の出力パルス幅を調整する減速ゲイン（減速量）Ｇｄを生成する。ＣＰＵ２１２は、加速ゲインＧａを掛けた加速信号３１５又は減速ゲインＧｄを掛けた減速信号３１６をモータ駆動部３１３へ出力する。モータ駆動部３１３は、加速信号３１５及び減速信号３１６に従ってモータ３０４を駆動する。

（ＣＰＵの画像形成動作制御）
次に、図４を参照して、ＣＰＵ２１２の画像形成動作制御を説明する。図４は、ＣＰＵ２１２の画像形成動作制御を示す流れ図である。ＣＰＵ２１２は、ＲＯＭ２１７に格納されているプログラムに従って動作する。画像形成装置１００が画像形成動作を開始すると、ＣＰＵ２１２は、ドラムモータ２０７とモータ３０４により、感光ドラム２１と回転多面鏡３０５の回転を開始する（Ｓ００１）。ＣＰＵ２１２は、ロータリーエンコーダ２０３から出力されるエンコーダ信号２１４及びＢＤ３１２から出力されるＢＤ信号３１７をモニタしながら、感光ドラム２１の回転速度および回転多面鏡３０５の回転速度を調整する（Ｓ００２）。ＣＰＵ２１２は、感光ドラム２１の回転速度および回転多面鏡３０５の回転速度が安定しているか否かを判断する（Ｓ００３）。感光ドラム２１および回転多面鏡３０５の回転速度が安定していない場合（Ｓ００３でＮＯ）、Ｓ００２へ戻り回転速度の調整を継続する。

感光ドラム２１および回転多面鏡３０５の回転速度が安定していると判断された場合（Ｓ００３でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、画像書き出しタイミング制御信号（以下、ＴＯＰ信号という。）を検知したか否かを判断する（Ｓ００４）。ＴＯＰ信号は、画像信号制御部（不図示）から出力され、ページ毎の画像の先頭（１ライン目）の書き出しタイミングを表す。ＴＯＰ信号が検知されない場合（Ｓ００４でＮＯ）、ＴＯＰ信号が検知されるまで待機する（Ｓ００４）。ＴＯＰ信号が検知された場合（Ｓ００４でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、画像信号３１４に従って静電潜像を形成するための露光動作を実行する（Ｓ００５）。その後、ＣＰＵ２１２は、画像形成が終了か否かを判断する（Ｓ００６）。画像形成が終了していない場合（Ｓ００６でＮＯ）、Ｓ００５へ戻り、ＣＰＵ２１２は、露光動作を継続する。画像形成を終了すると判断した場合（Ｓ００６でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、ジョブが終了したか否かを判断する（Ｓ００７）。ジョブが終了していない場合（Ｓ００７のＮＯ）、Ｓ００４へ戻り、ＣＰＵ２１２は、次の画像形成のためにＳ００４〜Ｓ００６の工程を実行する。ジョブが終了した場合（Ｓ００７でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、画像形成動作を終了する。

（ＣＰＵの露光動作制御）
次に、図５を用いて、図４のＳ００５における露光動作を説明する。図５は、ＣＰＵ２１２の露光動作制御を示す流れ図である。露光動作を開始すると、ＣＰＵ２１２は、ロータリーエンコーダ２０３から感光ドラム２１の回転速度としてのエンコーダ信号（回転信号）２１４を入力する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ２１２は、ＢＤ３１２から回転多面鏡３０５の回転速度としてのＢＤ信号（回転信号）３１７を入力する（Ｓ１０２）。ＣＰＵ２１２は、エンコーダ信号２１４及びＢＤ信号３１７に基づいて感光ドラム２１の加速度Ａｅ及び回転多面鏡３０５の加速度Ａｂを算出する（Ｓ１０３）。ＣＰＵ２１２は、感光ドラム２１の加減速状態および回転多面鏡３０５の加減速状態を判断する判断部として機能する。

次に、ＣＰＵ２１２は、算出した加速度ＡｅとＡｂの符号関係を判断する。ＣＰＵ２１２は、Ａｅ≧０かつＡｂ≧０またはＡｅ＜０かつＡｂ＜０であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。Ａｅ≧０かつＡｂ≧０またはＡｅ＜０かつＡｂ＜０である場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、通常のゲイン設定で加速信号３１５及び減速信号３１６を出力する（Ｓ１０９）。すなわち、感光ドラム２１の加速度Ａｅが０以上かつ回転多面鏡３０５の加速度Ａｂが０以上のとき、ＣＰＵ２１２は、感光ドラム２１の回転速度と回転多面鏡３０５の回転速度の差から求めた加速信号に通常のゲインを掛けた加速信号３１５を出力する。感光ドラム２１の加速度Ａｅが０より小さくかつ回転多面鏡３０５の加速度Ａｂが０より小さいとき、ＣＰＵ２１２は、感光ドラム２１の回転速度と回転多面鏡３０５の回転速度の差から求めた減速信号に通常のゲインを掛けた減速信号３１６を出力する。

Ａｅ≧０かつＡｂ≧０またはＡｅ＜０かつＡｂ＜０でない場合（Ｓ１０４でＮＯ）、ＣＰＵ２１２は、Ａｅ≧０かつＡｂ＜０であるか否かを判断する（Ｓ１０５）。Ａｅ≧０かつＡｂ＜０である場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、加速ゲインＧａを増大し、減速ゲインＧｄを減少させる（Ｓ１０６）。ＣＰＵ２１２は、回転多面鏡３０５の慣性力と加速度Ａｅ及びＡｂとを考慮しながら加速ゲインＧａを増大し減速ゲインＧｄを減少させる調整を任意の時間にわたって行う。ＣＰＵ２１２は、感光ドラム２１の回転速度と回転多面鏡３０５の回転速度の差から減速信号が得られるときは、減速信号に減少した減速ゲインＧｄを掛けた減速信号３１６を出力する（Ｓ１０８）。ＣＰＵ２１２は、感光ドラム２１の回転速度と回転多面鏡３０５の回転速度の差から加速信号が得られるときは、加速信号に増大した加速ゲインＧａを掛けた加速信号３１５を出力する（Ｓ１０８）。

Ａｅ≧０かつＡｂ＜０でない場合（Ｓ１０５でＮＯ）、ＣＰＵ２１２は、加速ゲインＧａを減少し、減速ゲインＧｄを増大させる（Ｓ１０７）。ＣＰＵ２１２は、回転多面鏡３０５の慣性力と加速度Ａｅ及びＡｂとを考慮しながら加速ゲインＧａを減少し減速ゲインＧｄを増大させる調整を任意の時間行う。ＣＰＵ２１２は、感光ドラム２１の回転速度と回転多面鏡３０５の回転速度の差から加速信号が得られるときは、加速信号に減少した加速ゲインＧａを掛けた加速信号３１５を出力する（Ｓ１０８）。ＣＰＵ２１２は、感光ドラム２１の回転速度と回転多面鏡３０５の回転速度の差から減速信号が得られるときは、減速信号に増大した減速ゲインＧｄを掛けた減速信号３１６を出力する（Ｓ１０８）。

ＣＰＵ２１２は、回転多面鏡３０５の回転速度を制御する制御信号（加速信号３１５、減速信号３１６）を感光ドラム２１及び回転多面鏡３０５の加減速状態に基づいてゲイン（加速ゲインＧａ、減速ゲインＧｄ）で調整する制御信号調整部として機能する。ＣＰＵ２１２は、加速信号３１５又は減速信号３１６をモータ駆動部３１３へ出力して（Ｓ１０８）、モータ３０４の回転速度すなわち回転多面鏡３０５の回転速度を制御する。ＣＰＵ２１２は、画像信号３１４を光源駆動部３１０へ出力し、画像信号３１４に従って光源３００を制御して感光ドラム２１に静電潜像を形成する（Ｓ１０９）。ＣＰＵ２１２は、全ラインの静電潜像の形成が終了したか否かを判断する（Ｓ１１０）。全ラインの静電潜像の形成が終了していない場合（Ｓ１１０でＮＯ）、Ｓ１０１へ戻り露光動作を継続する。全ラインの静電潜像の形成が終了している場合（Ｓ１１０でＹＥＳ）、露光動作を終了し、図４のＳ００６へ戻る。

以上のような制御を実行することにより、感光ドラム２１の回転変動に対して回転多面鏡３０５の回転速度変化の応答遅れを低減してより適切に回転多面鏡３０５の回転を制御することができる。

（加減速信号と速度変化）
次に、図６および図７を用いて、感光ドラム２１の回転速度Ｖｄ、回転多面鏡３０５の回転速度Ｖｐ、加速信号３１５及び減速信号３１６の変化を説明する。図６は、従来技術による感光ドラム２１の回転速度Ｖｄ、回転多面鏡３０５の回転速度Ｖｐ、加速信号３１５及び減速信号３１６の変化を示す図である。図６は、感光ドラム２１の回転速度Ｖｄの変動に回転多面鏡３０５の回転が追従する様子を示している。回転多面鏡３０５の回転速度Ｖｐを制御するために、感光ドラム２１の回転速度Ｖｄと回転多面鏡３０５の回転速度Ｖｐの差から求めた減速信号３１６及び加速信号３１５が出力される。感光ドラム２１の加速度Ａｅの符号が負から正へ変わる変化点をＰ１で示す。回転多面鏡３０５の加速度Ａｂの符号が負から正へ変わる変化点をＰ２で示す。変化点Ｐ１と変化点Ｐ２の間の期間Ｔは、感光ドラム２１の回転速度Ｖｄの変動に対する回転多面鏡３０５の回転速度Ｖｐの変化の応答遅れに相当する。感光ドラム２１の回転速度Ｖｄの変動に対して回転多面鏡３０５の回転速度Ｖｐは一定の遅延である期間Ｔをもって追従していることがわかる。従来技術において、期間Ｔは、ＣＰＵ２１２にエンコーダ信号２１４とＢＤ信号３１７が入力され速度差を演算し、加速信号３１５及び減速信号３１６を出力し、モータ３０４を制御するために必要な時間である。

図７は、本実施例による感光ドラム２１の回転速度Ｖｄ、回転多面鏡３０５の回転速度Ｖｐ、加速信号３１５及び減速信号３１６の変化を示す図である。前述したように感光ドラム２１の加速度Ａｅ及び回転多面鏡３０５の加速度Ａｂを求めることにより、感光ドラム２１と回転多面鏡３０５の加速方向および減速方向を算出することが可能になる。加速度Ａｅ及びＡｂの符号関係を常時モニタし、符号関係が逆転した瞬間から任意の時間（ゲイン調整期間Ｔｇ）にわたりゲイン調整を行うことにより回転多面鏡３０５のモータ３０４の回転速度をより適切に制御することができる。

回転多面鏡３０５が減速状態（Ａｂ＜０）でかつ感光ドラム２１が減速状態（Ａｅ＜０）から加速状態（Ａｅ≧０）へ切り替わる場合、減速信号３１６の減速ゲインＧｄを切り替え前に比べ小さくし、加速信号３１５の加速ゲインＧａを切り替え前に比べ大きくする。回転多面鏡３０５が加速状態（Ａｂ≧０）でかつ感光ドラム２１が加速状態（Ａｅ≧０）から減速状態（Ａｅ＜０）へ切り替わる場合、加速信号３１５の加速ゲインＧａを切り替え前に比べ小さくし、減速信号３１６の減速ゲインＧｄを切り替え前に比べ大きくする。加速ゲインＧａおよび減速ゲインＧｂを調整するゲイン調整期間Ｔｇは、感光ドラム２１が減速状態から加速状態へ切り替わる時または感光ドラム２１が加速状態から減速状態へ切り替わる時から任意の時間である。

加速度Ａｅ及びＡｂの符号関係に従って加速ゲインＧａ及び減速ゲインＧｄをゲイン調整期間Ｔｇにわたり調整する。加速信号３１５及び減速信号３１６は、加速ゲインＧａ及び減速ゲインＧｄをそれぞれ掛けることにより調整される。以上の制御を実施することにより、感光ドラム２１の加速状態と減速状態が切り替わる変化点Ｐ１と回転多面鏡３０５の加速状態と減速状態が切り替わる変化点Ｐ２との間の期間Ｔ１を従来技術の期間Ｔより短くすることができる。

本実施例によれば、感光ドラム２１の回転速度Ｖｄの変動に従って回転多面鏡３０５の回転速度Ｖｐをより迅速に変化させることができる。回転多面鏡３０５の回転速度制御において、感光ドラム２１の速度変動に対する回転多面鏡３０５の回転速度変化の応答遅れを低減することができる。回転多面鏡３０５の回転速度Ｖｐを感光ドラム２１の回転速度Ｖｄにより正確に追従させることができるので、バンディング、色ずれ等の画像不良を防止し、その結果として高品質の画像を形成することができる。

ところで、以上の実施例では、感光ドラム２１の速度変動に回転多面鏡３０５の回転を追従させる制御を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。光ビームＬＢの走査位置を作像移動体の位置に従って調整し、作像移動体上の目標位置と光ビームＬＢの実際の走査位置とのずれを低減するように制御するものであればよい。例えば、感光ドラム２１を中間転写ベルト１３に対して滑りなく従動させ、中間転写ベルト１３の移動距離の検出手段を設け、中間転写ベルト１３の移動量に従って回転多面鏡３０５の回転量を制御してもよい。例えば、中間転写ベルト１３を駆動する駆動ローラ１３ａの回転軸にロータリーエンコーダを取り付けて、エンコーダ信号を取得すれば、上記実施例と同様にして、回転多面鏡３０５のモータ３０４を制御することができる。それによって、上記実施例と同様の効果を奏することができる。

以上の実施例においては、回転多面鏡３０５の回転量を検出する回転量検出装置（第一信号生成手段）として、ＢＤ３１２を使用した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。回転多面鏡３０５の回転量を検出する回転量検出装置（第一信号生成手段）として、モータ３０４の回転量を検出するＦＧセンサを使用してもよい。ＦＧセンサは、モータ３０４のロータ（回転子）に設けられた磁石に対向して配置され、モータ３０４の回転量に従ってＦＧ信号（パルス）を発生するパルス発生手段（周波数発生手段）である。ＦＧセンサからのＦＧ信号（第一信号）３１７に基づいて、モータ３０４の回転量すなわち回転多面鏡３０５の回転量を検出してもよい。また、回転多面鏡３０５の回転量を検出する回転量検出装置（第一信号生成手段）として、モータ３０４に設けられたホールＩＣを使用してもよい。ホールＩＣは、モータ３０４のロータ（回転子）に設けられた磁石に対向して配置され、モータ３０４の回転量に従ってパルス（信号）を発生するパルス発生手段である。ホールＩＣからの信号（第一信号）３１８に基づいて、モータ３０４の回転量すなわち回転多面鏡３０５の回転量を検出してもよい。

以上の実施例においては、画像形成装置１００は、複数個の感光ドラム２１と、複数個の感光ドラム２１に対応して複数個の回転多面鏡３０５を有する。しかし、画像形成装置１００は、一つの感光ドラム２１と一つの回転多面鏡３０５を有していてもよい。あるいは、画像形成装置は、複数個の感光ドラム２１と複数個の感光ドラム２１への複数の光ビームを偏向する一つの回転多面鏡３０５を有していてもよい。

２１・・・感光ドラム
１００・・・画像形成装置
２０３・・・ロータリーエンコーダ（第二信号生成手段）
２１２・・・ＣＰＵ（制御信号生成部、判断部、制御信号調整部）
２１４・・・エンコーダ信号（第二信号）
３００・・・光源
３０４・・・モータ
３０５・・・回転多面鏡
３１２・・・ＢＤ（第一信号生成手段）
３１６・・・ＢＤ信号（第一信号）
ＬＢ・・・光ビーム

Claims (16)

1. 画像形成装置であって、
   回転可能な感光ドラムと、
   光ビームを出射する光源と、
   前記光源から出射された前記光ビームが前記感光ドラムの表面を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡を回転させるモータと、
   前記回転多面鏡の回転速度を検出して第一信号を生成する第一信号生成手段と、
   前記感光ドラムの回転速度を検出して第二信号を生成する第二信号生成手段と、
   前記第一信号および前記第二信号に基づいて前記回転多面鏡の前記回転速度を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、
   前記第一信号および前記第二信号に基づいて前記感光ドラムおよび前記回転多面鏡の加減速状態を判断する判断部と、
   前記加減速状態に基づいて前記制御信号を調整する制御信号調整部と、
   を備え、
   調整された前記制御信号に従って前記モータを制御する画像形成装置。
2. 前記制御信号は、前記モータを加速させる加速信号と、前記モータを減速させる減速信号とを含む請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記回転多面鏡が減速状態でかつ前記感光ドラムが減速状態から加速状態へ切り替わる場合、前記減速信号の減速量を切り替え前に比べて小さくし、前記加速信号の加速量を前記切り替え前に比べて大きくし、
   前記回転多面鏡が加速状態でかつ前記感光ドラムが加速状態から減速状態へ切り替わる場合、前記回転多面鏡の加速信号の加速量を切り替え前に比べて小さくし、前記減速信号の減速量を前記切り替え前に比べて大きくする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記加速量および前記減速量を調整する期間は、前記感光ドラムが前記減速状態から前記加速状態へ切り替わる時又は前記感光ドラムが前記加速状態から前記減速状態へ切り替わる時から任意の期間である請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記加速量は、前記加速信号のパルス幅を調整するための値であり、
   前記減速量は、前記減速信号のパルス幅を調整するための値である請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記第一信号生成手段は、前記回転多面鏡により偏向された前記光ビームを検出する光ビーム検出器である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記第二信号生成手段は、前記感光ドラムの回転軸に固定されたロータリーエンコーダである請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記第二信号生成手段は、前記感光ドラムの回転方向に沿って前記感光ドラムに設けられた複数の印を検知する検知手段である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 画像形成装置であって、
   回転可能な感光ドラムと、
   光ビームを出射する光源と、
   前記光源から出射された前記光ビームが前記感光ドラムの表面を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡を回転させるモータと、
   前記回転多面鏡の回転速度を検出して第一信号を生成する第一信号生成手段と、
   前記感光ドラムからトナー像が転写され、転写された前記トナー像を記録媒体へ転写する中間転写体と、
   前記中間転写体の回転速度を検出して第二信号を生成する第二信号生成手段と、
   前記第一信号および前記第二信号に基づいて前記回転多面鏡の前記回転速度を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、
   前記第一信号および前記第二信号に基づいて前記中間転写体および前記回転多面鏡の加減速状態を判断する判断部と、
   前記加減速状態に基づいて前記制御信号を調整する制御信号調整部と、
   を備え、
   調整された前記制御信号に従って前記モータを制御する画像形成装置。
10. 前記制御信号は、前記モータを加速させる加速信号と、前記モータを減速させる減速信号とを含む請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記回転多面鏡が減速状態でかつ前記中間転写体が減速状態から加速状態へ切り替わる場合、前記減速信号の減速量を切り替え前に比べて小さくし、前記加速信号の加速量を前記切り替え前に比べて大きくし、
    前記回転多面鏡が加速状態でかつ前記中間転写体が加速状態から減速状態へ切り替わる場合、前記回転多面鏡の加速信号の加速量を切り替え前に比べて小さくし、前記減速信号の減速量を前記切り替え前に比べて大きくする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記加速量および前記減速量を調整する期間は、前記中間転写体が前記減速状態から前記加速状態へ切り替わる時又は前記中間転写体が前記加速状態から前記減速状態へ切り替わる時から任意の期間である請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記加速量は、前記加速信号のパルス幅を調整するための値であり、
    前記減速量は、前記減速信号のパルス幅を調整するための値である請求項１１又は１２に記載の画像形成装置。
14. 前記第一信号生成手段は、前記回転多面鏡により偏向された前記光ビームを検出する光ビーム検出器である請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
15. 前記第二信号生成手段は、前記中間転写体の回転軸に固定されたロータリーエンコーダである請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
16. 前記第二信号生成手段は、前記中間転写体の回転方向に沿って前記中間転写体に設けられた複数の印を検知する検知手段である請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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