JP2019211608A - Image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or an electrophotographic printer.
電子写真方式の画像形成装置においては、光ビームをポリゴンミラー(回転多面鏡)と駆動モータ(モータ)を有する偏向器で偏向し、偏向された光ビームによって感光体の表面を走査して、感光体表面に静電潜像を形成する光走査装置が搭載されている。 In an electrophotographic image forming apparatus, a light beam is deflected by a deflector having a polygon mirror (rotating polygon mirror) and a drive motor (motor), and the surface of the photoconductor is scanned by the deflected light beam to thereby perform photosensitivity. An optical scanning device that forms an electrostatic latent image on the body surface is mounted.
駆動モータの回転速度制御においては、制御部が目標速度に応じて制御信号である加減速信号を伝送してモータドライバから駆動モータに供給される駆動電流の値を制御することで、駆動モータの回転速度を制御する。また制御部から加減速信号が伝送された場合であっても、その制御信号を伝送する電気回路の構成によって駆動モータの応答性は変化する。ここで特許文献1に記載の構成では、駆動モータの目標回転速度によらず、単一の回路構成で駆動モータを駆動させている。
In the rotational speed control of the drive motor, the control unit transmits an acceleration / deceleration signal that is a control signal according to the target speed, and controls the value of the drive current supplied from the motor driver to the drive motor. Control the rotation speed. Even when an acceleration / deceleration signal is transmitted from the control unit, the responsiveness of the drive motor varies depending on the configuration of the electric circuit that transmits the control signal. Here, in the configuration described in
駆動モータの回転速度制御時の応答性の設定に関しては、駆動モータの目標回転速度が高速の場合には高速回転に合わせた応答性を設定し、低速の場合には低速回転に合わせた応答性を設定するのが望ましい。これはホール素子から出力される回転検出信号に基づいて駆動モータの回転速度を制御する場合、目標回転速度が高速の場合に合わせた応答性の設定を用いて低速回転を行うとジッタの悪化に繋がるためである。 When setting the drive motor's rotational speed control, set the responsiveness according to the high-speed rotation when the target rotational speed of the drive motor is high, and set the responsiveness according to the low-speed rotation when the speed is low. It is desirable to set. This is because when the rotational speed of the drive motor is controlled based on the rotation detection signal output from the hall element, jitter is worsened if low-speed rotation is performed using a response setting that matches the target rotational speed. It is because it connects.
また画像形成装置では、記録材の紙種や坪量の変更等、画像形成条件が変更される場合に、これに合わせて駆動モータの目標回転速度を変更させる構成が知られている。このような構成の場合、特許文献1に記載の構成では単一の回路構成で駆動モータを駆動させるため、駆動モータの目標回転速度に応じて適切な応答性を設定することが困難となる。
Also, in the image forming apparatus, a configuration is known in which the target rotation speed of the drive motor is changed in accordance with changes in image forming conditions such as a change in the paper type or basis weight of the recording material. In the case of such a configuration, in the configuration described in
そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、回転多面鏡を回転させるモータの目標回転数に応じて、制御部が制御信号を伝送したときのモータの応答性を適切に設定することができる画像形成装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and appropriately sets the responsiveness of the motor when the control unit transmits a control signal according to the target rotational speed of the motor that rotates the rotary polygon mirror. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of performing the above.
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、光源と、感光体と、前記光源から出射された光ビームを偏向し、前記感光体の表面を走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータに駆動電流を供給して前記モータを駆動させる駆動手段と、前記モータの回転を検出し、前記モータの回転速度に応じた周期の周期信号を出力する回転検出手段と、前記周期信号の周期と前記モータの目標回転数に対応する周期とを比較して、前記周期信号の周期が前記モータの目標回転数に対応する周期になるように、前記駆動手段に制御信号を伝送して前記駆動電流の値を制御することで、前記モータの回転速度を制御する制御部と、前記制御部が前記制御信号を伝送したときの前記モータの応答性を設定する設定回路であって、複数の異なる応答性を設定可能な設定回路と、前記モータの目標回転数に応じて前記設定回路により設定される応答性を切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a typical configuration of an image forming apparatus according to the present invention includes a light source, a photoconductor, and a rotating multi-plane that deflects a light beam emitted from the light source and scans the surface of the photoconductor. A mirror, a motor for rotating the rotary polygon mirror, a driving means for supplying a driving current to the motor to drive the motor, a period of a cycle corresponding to the rotation speed of the motor, detecting the rotation of the motor The rotation detection means for outputting a signal is compared with the period of the periodic signal and the period corresponding to the target rotational speed of the motor so that the period of the periodic signal becomes a period corresponding to the target rotational speed of the motor. In addition, a control signal is transmitted to the drive means to control the value of the drive current, thereby controlling a rotation speed of the motor, and the motor when the control unit transmits the control signal. Set responsiveness A setting circuit capable of setting a plurality of different responsivenesses, and switching means for switching the responsiveness set by the setting circuit in accordance with a target rotational speed of the motor. To do.
本発明によれば、画像形成装置において、回転多面鏡を回転させるモータの目標回転数に応じて、制御部が制御信号を伝送したときのモータの応答性を適切に設定することができる。 According to the present invention, in the image forming apparatus, it is possible to appropriately set the responsiveness of the motor when the control unit transmits the control signal according to the target rotational speed of the motor that rotates the rotary polygon mirror.
(第1実施形態)
<画像形成装置>
以下、本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(First embodiment)
<Image forming apparatus>
The overall configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below together with the operation during image formation with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described below are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.
本実施形態に係る画像形成装置Aは、イエローY、マゼンダM、シアンC、ブラックKの4色のトナーを中間転写ベルトに転写した後、シートに画像を転写して画像を形成するフルカラーレーザプリンタである。なお、以下の説明において、上記各色のトナーを使用する部材には添え字としてY、M、C、Kを付するものの、各部材の構成や動作は使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであるため、区別を要する場合以外は添え字を適宜省略する。 The image forming apparatus A according to the present embodiment transfers a toner of four colors, yellow Y, magenta M, cyan C, and black K, to an intermediate transfer belt, and then transfers the image to a sheet to form an image. It is. In the following description, although the members using the toners of the respective colors are given subscripts Y, M, C, and K, the configuration and operation of each member are different except that the color of the toner used is different. Since they are substantially the same, subscripts are omitted as appropriate unless distinction is required.
図1に示す様に、画像形成装置Aは、シートにトナー像を転写して画像を形成する画像形成部と、画像形成部に向けてシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部を備える。 As shown in FIG. 1, the image forming apparatus A includes an image forming unit that transfers a toner image to a sheet to form an image, a sheet feeding unit that supplies the sheet toward the image forming unit, and a toner image on the sheet. A fixing unit for fixing the toner.
画像形成部は、感光体ドラム2(2Y、2M、2C、2K)、感光体ドラム2表面を帯電させる帯電器3(3Y、3M、3C、3K)、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)を備える。また一次転写ブレード6(6Y、6M、6C、6K)、クリーニングブレード4(4Y、4M、4C、4K)、光走査装置5(5Y、5M、5C、5K)、中間転写ユニット60を備える。
The image forming unit includes a photosensitive drum 2 (2Y, 2M, 2C, 2K), a charger 3 (3Y, 3M, 3C, 3K) for charging the surface of the
中間転写ユニット60は、中間転写ベルト8、二次転写ローラ22、二次転写対向ローラ21、ベルト駆動ローラ10、11、ベルトクリーナ12を備える。中間転写ベルト8は、ベルト駆動ローラ10、11に張架された無端状のベルトであり、ベルト駆動ローラ10、11の回転に伴って矢印K1方向に周回移動する。
The
次に、画像形成動作について説明する。まず図5に示す制御部50が画像形成ジョブ信号を受信すると、給送ローラ18、第一搬送ローラ61、第二搬送ローラ20によりシート積載部17に積載収納されたシートSがレジストローラ16に送り出される。次に、シートSは、レジストローラ16によってタイミング補正がなされた後に、二次転写ローラ22と二次転写対向ローラ21から形成される二次転写部に送り込まれる。
Next, an image forming operation will be described. First, when the
一方、画像形成部においては、まず帯電器3により感光体ドラム2表面が帯電させられる。その後、不図示の外部機器等から送信された画像信号に応じて光走査装置5が各色の感光体ドラム2表面にレーザ光ビームL(LY、LM、LC、LK)を照射し、感光体ドラム2表面に静電潜像を形成する。
On the other hand, in the image forming unit, the surface of the
その後、現像装置7により感光体ドラム2表面に形成された静電潜像に各色のトナーを付着させ、感光体ドラム2表面にトナー像を形成する。感光体ドラム2表面に形成されたトナー像は、一次転写ブレード6に一次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト8にそれぞれ一次転写される。これにより中間転写ベルト8表面にフルカラーのトナー像が形成される。
Thereafter, toner of each color is attached to the electrostatic latent image formed on the surface of the
その後、中間転写ベルト8が矢印K1方向に周回移動することでトナー像が二次転写部に送られる。そして二次転写部において二次転写ローラ22に二次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト8上のトナー像がシートSに転写される。
Thereafter, the
次に、トナー像が転写されたシートSは、定着装置26において加熱、加圧処理が施され、これによりシートS上のトナー像がシートSに定着される。その後、トナー像が定着されたシートSは、排出ローラ24によって排出トレイ25に排出される。
Next, the sheet S to which the toner image has been transferred is subjected to heating and pressure processing in the
なお、一次転写後に感光体ドラム2に残留したトナーは、クリーニングブレード4により掻き取られて除去される。同様に、二次転写後に中間転写ベルト8に残留したトナーは、ベルトクリーナ12により掻き取られて除去される。
The toner remaining on the
<光走査装置>
次に、光走査装置5の構成について説明する。
<Optical scanning device>
Next, the configuration of the
図2は、光走査装置5の模式図である。図2に示す様に、光走査装置5は、画像信号に応じて変調されたレーザ光ビームLを出射する光源としての2つのレーザダイオード(以下、LD)101(101a、101b)、コリメータレンズ102、シリンドリカルレンズ104を有する。また開口絞り103、ポリゴンミラー105(回転多面鏡)と駆動モータ106(モータ)を有する偏向器110、トーリックレンズ107、回折光学素子108、ミラー113、BDセンサ114を有する。なお、図2において、二つのLD101のうち一つは省略している。
FIG. 2 is a schematic diagram of the
トーリックレンズ107は、fθ特性を有するレンズであり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なる屈折率を有する。トーリックレンズ107の主走査方向の表裏の両レンズ面は非球面形状をしている。 The toric lens 107 is a lens having an fθ characteristic, and has different refractive indexes in the main scanning direction and the sub-scanning direction. Both the front and back lens surfaces of the toric lens 107 in the main scanning direction are aspherical.
回折光学素子108は、fθ特性を有する光学部品であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なる倍率を有する長尺の回折部である。 The diffractive optical element 108 is an optical component having an fθ characteristic, and is a long diffractive portion having different magnifications in the main scanning direction and the sub-scanning direction.
BDセンサ114(基準信号出力手段)は、LD101から出射されたレーザ光ビームLを検出してBD信号を出力する。BD信号は、主走査方向における感光体ドラム2への画像の書き出しタイミングの決定や、感光体ドラム2の走査周期の基準となる基準信号として用いられる。
The BD sensor 114 (reference signal output means) detects the laser light beam L emitted from the LD 101 and outputs a BD signal. The BD signal is used as a reference signal serving as a reference for determining an image writing timing to the
画像形成時の動作については、まずLD101から出射されたレーザ光ビームLがコリメータレンズ102によって平行の光ビームに変換され、その後に開口絞り103を通って光ビーム幅が制限されて、シリンドリカルレンズ104に入射する。シリンドリカルレンズ104は、副走査方向にのみ所定の屈折力を有し、レーザ光ビームLをポリゴンミラー105の反射面105aに主走査方向に長い楕円像として結像させる。
Regarding the operation at the time of image formation, first, the laser light beam L emitted from the LD 101 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 102, and then the light beam width is limited through the aperture stop 103. Is incident on. The cylindrical lens 104 has a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction, and forms the laser light beam L on the reflection surface 105a of the
次に、レーザ光ビームLは、ポリゴンミラー105が駆動モータ106により回転されることで反射面105aに反射されながら偏向される。ポリゴンミラー105によって偏向されたレーザ光ビームLは、まずミラー113を介してBDセンサ114に入射する。このときBDセンサ114から出力されたBD信号を基準として、感光体ドラム2に対する画像の書き出しタイミングが決定される。次に、ポリゴンミラー105により偏向されたレーザ光ビームLは、トーリックレンズ107、回折光学素子108を透過して感光体ドラム2表面にスポット像として結像する。
Next, the laser light beam L is deflected while being reflected by the reflecting surface 105 a as the
このようにして光走査装置5は、レーザ光ビームLを感光体ドラム2上に走査して静電潜像を形成する。具体的には、ポリゴンミラー105の回転によりレーザ光ビームLの偏向される角度が変化してレーザ光ビームLが結像したスポット像が主走査方向に走査される。また感光体ドラム2が回転することでレーザ光ビームLが結像したスポット像が副走査方向に走査される。
In this way, the
<偏向器>
次に、偏向器110の構成について説明する。
<Deflector>
Next, the configuration of the
図3は、偏向器110の断面概略図である。図3に示す様に、偏向器110の駆動モータ106は、永久磁石212を有するロータ120と、ステータコイル215aとステータコア(不図示)を有するステータ215から構成されている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the
偏向器110の駆動時においては、まず基板213に実装されたモータドライバ202からステータコイル215aに駆動電流が供給される。これによりステータコイル215aと永久磁石212との間で電磁力が発生し、シャフト210を回転軸としてロータ120が回転する。このようにロータ120が回転することで、ポリゴンミラー105とシャフト210がロータ120とともに回転する。つまりモータドライバ202(駆動手段)は、ステータコイル215aに駆動電流を供給して駆動モータ106を駆動させる。
When driving the
また基板213上には、ホール素子211が実装されている。ホール素子211(回転検出手段)は、駆動モータ106の回転を検出し、駆動モータ106の回転速度に応じた周期の周期信号を出力する。
A
図4(a)は、駆動モータ106の模式図である。図4(a)に示す様に、駆動モータ106の永久磁石212には、S1〜S4、N1〜N4の磁極が回転方向に略等間隔で配置されている。また駆動モータ106は、ステータコイル215aとしてU相、V相、W相のコイルを有する3相モータである。
FIG. 4A is a schematic diagram of the
図4(b)は、駆動モータ106の回転とホール素子211から出力される信号との関係を説明する図である。図4(b)に示す様に、駆動モータ106が回転すると、ホール素子211近傍の磁極が順次切り替わる。このとき、ホール素子211は、各磁極の磁束密度の大きさに応じた信号を出力する。この信号はデジタル処理されてパルス信号であるFG信号として制御部50に入力される。
FIG. 4B is a diagram for explaining the relationship between the rotation of the
<制御部>
次に、画像形成装置Aのシステム構成の概要について説明する。
<Control unit>
Next, an outline of the system configuration of the image forming apparatus A will be described.
図5は、画像形成装置Aのシステム構成の一部を示すブロック図である。図5に示す様に、画像形成装置Aは、CPU51、ROM52、RAM53から構成される制御部50を備える。また制御部50には、EEPROM140、レーザドライバ130、モータドライバ202、BDセンサ114、サーミスタ200等が接続されている。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a part of the system configuration of the image forming apparatus A. As shown in FIG. 5, the image forming apparatus A includes a
レーザドライバ130は、LD101への駆動電流の供給や、LD101から出射されるレーザ光ビームLの光量制御を行なう。ここでレーザ光ビームLの光量制御を行う場合、レーザドライバ130は、LD101に付属した不図示のフォトダイオードの出力が所定値となるようにLD101に流す駆動電流を制御する。これをAPC制御(APC:Auto Power Control)という。なお、APC制御は、レーザ光ビームLが感光体ドラム2上の画像領域を走査するタイミングでは実施できないため非画像領域のタイミングで実施される。
The
制御部50は、レーザ光ビームLの光量を設定する光量制御信号、画像を描画するための画像データ、制御モードを切り替えるための制御信号等をレーザドライバ130へ伝送する。レーザドライバ130は、2つのLD101を駆動するので、制御信号はCTRL0、CTRL1、CTRL3の3bitで構成される。
The
なお、制御信号の本数はレーザドライバ130の動作モード数により決まる。動作モードは、LD101a、LD101bのそれぞれのAPCモード、OFFモード、画像モード等である。なお、LD101の数に応じてレーザ光ビームLの数が増加すると、APCモード数も増加するため、制御信号の数も増加する。
Note that the number of control signals is determined by the number of operation modes of the
モータドライバ202は、制御部50から伝送されるモータ制御信号に基づいて、駆動モータ106に駆動電流を供給して偏向器110を回転させる。またホール素子211は、駆動モータ106の回転を検出してFG信号を制御部50に伝送する。
The
制御部50は、FG信号と駆動モータ106の目標回転数に対応する周期とを比較して、FG信号の周期が駆動モータ106の目標回転数に対応する周期になるようにモータドライバ202にモータ制御信号を伝送する。これにより、制御部50は駆動モータ106が目標の回転速度になるように制御する。また制御部50は、FG信号をCPU51内部の不図示のカウンタでカウントすることで、駆動モータ106の回転速度を検出することができる。
The
ここで本実施形態では、制御部50は、FG信号を分周し、分周されたFG信号が駆動モータ106の目標回転数に対応する周期になるようにモータドライバ202に制御信号を伝送する。具体的には、制御部50は、図4(b)に示す様に、FG信号を8分周し、同じ磁極であるS1極から検出されるFG信号が駆動モータ106の目標回転数に対応する周期になるように制御信号を伝送する。これにより駆動モータ106を1回転周期で制御できため、磁極の配置間隔が若干不均一になっている場合でも、駆動モータ106の速度制御の精度を向上させることができる。
Here, in the present embodiment, the
サーミスタ200(温度検出手段)は、画像形成装置A内部に配置され、環境の温度を検出して制御部50に出力する。またEEPROM140には、光量やポリゴンミラー105の面毎書き出し位置、面毎倍率等の光走査装置5固有の調整値が格納される。
The thermistor 200 (temperature detection means) is arranged inside the image forming apparatus A, detects the temperature of the environment, and outputs it to the
<従来の駆動モータの加減速制御>
次に、従来の駆動モータ106の加減速制御について説明する。
<Conventional drive motor acceleration / deceleration control>
Next, conventional acceleration / deceleration control of the
図6は、駆動モータ106の従来の制御構成を示すブロック図(図6(a))と回路図(図6(b))である。図6に示す様に、制御部50は、駆動モータ106の回転状態をFG信号でモニタし、駆動モータ106が目標回転速度になるようにモータ制御信号として加速信号ACC、減速信号DECのいずれかを出力する。
FIG. 6 is a block diagram (FIG. 6A) and a circuit diagram (FIG. 6B) showing a conventional control configuration of the
加速信号ACC、減速信号DECは、チャージポンプ回路201で受け取られ、ゲイン設定回路203を経由して、モータドライバ202に電圧レベルを示す電位V1として通知される。モータドライバ202は、通知された電位V1を駆動モータ106への駆動電流に反映させる。
The acceleration signal ACC and the deceleration signal DEC are received by the
チャージポンプ回路201は、制御部50、ゲイン設定回路203と接続されており、トランジスタTr1とトランジスタTr2を備え、トランジスタTr2のエミッタ側で接地されている。またゲイン設定回路203は、チャージポンプ回路201、モータドライバ202と接続されており、電気抵抗R1とコンデンサC1を備え、接地されている。
The
加速信号ACCがチャージポンプ回路201に入力されると、トランジスタTr1のみオンされて、経路L1で電流が流れてコンデンサC1に電荷がチャージされて電位V1は上昇する。これに対して減速信号DECがチャージポンプ回路201に入力されると、トランジスタTr2のみオンされて、経路L2でコンデンサC1にチャージされた電荷が解放されて電位V1は降下する。電位V1はモータドライバ202に通知されて駆動モータ106の駆動電流に変換される。
When the acceleration signal ACC is input to the
図7は、制御部50から出力される加速信号ACC、減速信号DECと、モータドライバ202に通知される電位V1との関係を示すグラフである。ここで図7(b)に示すグラフは、図7(a)に示すグラフよりもゲイン設定回路203の電気抵抗R1が小さい場合のグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the acceleration signal ACC, the deceleration signal DEC output from the
図7に示す様に、加速信号ACCがチャージポンプ回路201に入力されると電位V1は上昇し、減速信号DECがチャージポンプ回路201に入力されると電位V1は減少する。またゲイン設定回路203の電気抵抗R1が小さい場合、大きい場合よりも加速信号ACCのチャージポンプ回路201への入力に対して電流が多く流れて電位V1は急速に上昇する。同様に、減速信号DECが入力されると電位V1は急速に下降する。
As shown in FIG. 7, when the acceleration signal ACC is input to the
つまりゲイン設定回路203内の電気抵抗R1が大きいと、制御部50から制御信号が入力された際の駆動モータ106の応答性が低くなり、電気抵抗R1が小さいと高くなる。これはRC回路における時定数τがτ=RCとなることからも分かる。なお、ゲイン設定回路203に含まれるコンデンサC1で決められた容量の分だけ電位V1は上昇する。つまりコンデンサC1が充電されると加速信号ACCが入力されても電位V1は変化しない。
That is, when the electric resistance R1 in the
図11は、駆動モータ106が駆動を開始してから目標回転数で安定するまでの、駆動モータ106の回転数と時間との関係を示すグラフである。ここで図11(b)に示すグラフは、図11(a)に示すグラフよりもゲイン設定回路203の電気抵抗R1が小さい場合のグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the
図11に示す様に、駆動モータ106は、駆動開始後、FG信号に基づいて制御部50から出力される加速信号ACCに応じて加速し、その後に目標回転数に達する。このとき、駆動モータ106が目標回転数まで加速する際の傾き(図7に示すθ1、θ2)、つまり駆動モータ106の応答性は、ゲイン設定回路203の電気抵抗R1が小さい程大きくなる。またこの傾きの最大値は、コンデンサC1の容量によって決まる。
As shown in FIG. 11, after starting driving, the
また駆動モータ106の回転数が目標回転数付近に達すると、制御部50は、加減速信号を繰り返し出力しながら駆動モータ106が目標回転数で安定するように制御する。このとき、モータ制御信号に対する駆動モータ106の反応応答は、ゲイン設定回路203の電気抵抗R1が小さい場合は回転速度が敏感に変化し、大きい場合は鈍感に変化する。このため、駆動モータ106は、ゲイン設定回路203の電気抵抗R1が大きい場合、小さい場合よりも安定しやすくなる。
When the rotation speed of the
このように、ゲイン設定回路203の電気抵抗R1の抵抗値が大き過ぎて駆動モータ106の応答性が低くなり過ぎると、加速信号ACCに対して駆動モータ106が目標回転速度に到達するまでに時間がかかり過ぎる。またゲイン設定回路203の電気抵抗R1の抵抗値が小さ過ぎて駆動モータ106の応答性が高くなり過ぎると、モータ制御信号に対して駆動モータ106の回転速度が急激に変化し、回転速度が発振状態となって目標回転速度で安定せずにジッタが悪化する。従って、ゲイン設定回路203は、駆動モータ106の目標回転速度に対して適切な電気抵抗R1の値とコンデンサC1の容量を設定する必要がある。
Thus, if the resistance value of the electric resistance R1 of the
<本実施形態の駆動モータの加減速制御>
次に、本実施形態の駆動モータ106の加減速制御について説明する。
<Acceleration / deceleration control of drive motor of this embodiment>
Next, acceleration / deceleration control of the
図8は、駆動モータ106の本実施形態に係る制御構成を示すブロック図(図8(a))と回路図(図8(b))である。ここで図8に示すゲイン設定回路204は、図6に示すゲイン設定回路203と同様の機能を有し、内部の回路構成が異なる。
FIG. 8 is a block diagram (FIG. 8A) and a circuit diagram (FIG. 8B) showing the control configuration of the
図8に示す様に、本実施形態の制御構成では、制御部50とゲイン設定回路204とが直接的に接続されている。またゲイン設定回路204は、複数のトランジスタTr10、Tr11、複数の電気抵抗R10、R11、複数のコンデンサC20、C21を備え、接地されている。本実施形態では、電気抵抗R10の値は10kΩ、電気抵抗R20の値は20kΩ、コンデンサC20の容量は0.0075μF、コンデンサC21の容量は0.017μFである。ゲイン設定回路204は、制御部50によりトランジスタTr10、11、20、21のON/OFFが切り替えられることで、異なる複数の駆動モータ106の応答性を設定可能である。その他の制御構成は、図6に示す従来の制御構成と同様である。
As shown in FIG. 8, in the control configuration of this embodiment, the
これにより制御部50は、トランジスタTr10、11、20、21のON/OFFを切り替えて、異なる複数の駆動モータ106の応答性の設定から適切なものを選択することができる。すなわち、図9(a)に示す様に、例えば制御部50が設定をゲインG1に切り替える場合、トランジスタTr10、20をON、トランジスタTr11、21をOFFにする。これにより図9(b)に示す様に、ゲイン設定回路204は電気抵抗R10、コンデンサC20を含むことになり、このときの時定数は0.075msecとなる。同様に、制御部50が設定をゲインG2に切り替える場合、トランジスタTr11、20をON、トランジスタTr10、21をOFFにする。これによりゲイン設定回路204は電気抵抗R11、コンデンサC20を含むことになり、このときの時定数は0.150msecとなる。同様に、制御部50が設定をゲインG3に切り替えると時定数は0.170msecとなり、ゲインG4に切り替えると時定数は0.340msecとなる。
Thereby, the
これによりゲインG1〜G4に関して、時定数はG4>G3>G2>G1となる。従って、モータドライバ202の応答性はG1>G2>G3>G4となる。つまりゲイン設定回路204は、回路内の電気抵抗R10、11とコンデンサC20、21の組み合わせを変化させることでRC回路の時定数を変化させることができる。RC回路の時定数は制御部50が制御信号を出力してからモータドライバ202が応答する速度に対応するため、本実施形態の画像形成装置は電気抵抗R10、11とコンデンサC20、21の組み合わせを変化させることによって加速信号ACC、減速信号DECに対して駆動モータ106をどのような応答速度で加速・減速させるかを設定することができる。また制御部50は、切替手段として、駆動モータ106の目標回転数に応じてゲイン設定回路204により設定される駆動モータ106の応答性を切り替える。なお、制御部50が駆動モータ106の応答性を切り替えるタイミングとしては、画質の変化や紙種の変化に伴って駆動モータ106の回転速度が変更される場合等に実施されるのが好ましい。
As a result, with respect to the gains G1 to G4, the time constant becomes G4> G3> G2> G1. Therefore, the response of the
このように制御部50は、駆動モータ106の目標回転速度に応じてゲインG1〜G4の4通りの応答性を切り替えることができる。従って、駆動モータ106が複数の目標回転速度で駆動される場合であっても、駆動モータ106を適切な応答性で駆動させることができる。
Thus, the
また複数の目標回転速度で駆動モータ106が駆動される場合でも適切な応答性の設定で駆動させることができるため、生産性が異なる画像形成装置A間で共通の駆動モータ106を搭載することができ、コストダウンに繋げることができる。
In addition, even when the
<駆動モータの応答性の設定例>
次に、駆動モータ106が15000rpm、30000rpm、50000rpmの3種類の目標回転速度を持つ場合の駆動モータ106の応答性の設定例について説明する。
<Setting example of drive motor response>
Next, an example of setting the responsiveness of the
図10は、駆動モータ106の目標回転数に応じて設定される応答性のテーブルである。ここで図10におけるG1〜G4は、図9に示すゲインG1〜G4を示す。つまりゲインG1はゲインG4よりも駆動モータ106の応答性が高い設定とする。なお、このゲイン設定テーブルは予めROM52に記憶されている。
FIG. 10 is a responsiveness table set according to the target rotational speed of the
図10に示す様に、本実施形態では、制御部50は、駆動モータ106の応答性を、駆動モータ106の目標回転数に加えて、駆動モータ106の停止時間と環境温度に応じて切り替える。つまり制御部50は、駆動モータ106の目標回転数と、サーミスタ200により検出された環境温度と、ゲイン設定回路204内のトランジスタTr10〜21のON/OFF設定とが関連付けられたテーブルを参照して応答性を切り替える。これは次の理由による。
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the
すなわち、駆動モータ106の回転軸であるシャフト210には、回転摩擦を減らすために一般的にオイルが塗布されている。このオイルの粘性は、環境温度に依存し、低温では粘度が高く、高温では粘度が低い。またオイルの粘度により駆動モータ106の負荷トルクは変化し、駆動モータ106の応答性に対して負荷トルクが大きいと駆動モータ106の起動は遅くなるもののジッタは少なく、負荷トルクが小さいと起動は早くなるもののジッタが大きくなる。
That is, oil is generally applied to the
そこで本実施形態のように、駆動モータ106の目標回転速度に加えて、駆動モータ106の停止時間と環境温度に応じて駆動モータ106の応答性を選定する。具体的には、オイルの粘度が高い低温環境では、粘度が低い高温環境よりも駆動電流が大きく、駆動モータ106の応答性が高くなるように設定する。これによりオイルの粘性変化に起因するジッタを抑制するとともに、駆動モータ106を良好に起動させることができる。
Therefore, as in this embodiment, in addition to the target rotation speed of the
図12は、駆動モータ106が駆動を開始してから目標回転数で安定するまでの、駆動モータ106の回転数と時間との関係を示すグラフである。ここで図12(b)に示すグラフは、図12(a)に示すグラフよりもゲイン設定回路203の電気抵抗R1が大きい場合(応答性が低い場合)のグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the
図12(a)に示す様に、駆動モータ106が駆動を開始してから停止するまでの間の最大回転数が目標回転数と比較して110%以上(所定以上)の場合、オーバーシュート量が大きいといえる。このため、ゲイン設定回路204により設定される駆動モータ106の応答性が高すぎると判定できる。従って、制御部50は、目標回転数に応じてテーブルの設定を1ランク下げ、例えば駆動モータ106の駆動開始時の設定がゲインG2である場合、1ランク低いゲインG3にテーブルを書き換える。なお、テーブルを書き換える閾値に関しては、本実施形態のように駆動モータ106の目標回転数に対する相対値ではなく、駆動モータ106の最大回転数が33000rpm以上の場合等、固定値としてもよい。
As shown in FIG. 12A, when the maximum rotation speed from when the
また図12(b)に示す様に、駆動モータ106が駆動を開始してから停止するまでの間の最大回転数が目標回転数と比較して101%以下(所定以下)の場合、オーバーシュート量が小さいといえる。このため、ゲイン設定回路204により設定される駆動モータ106の応答性が低すぎると判定できる。従って、制御部50は、目標回転数に応じてテーブルの設定を1ランク上げ、例えば駆動モータ106の駆動開始時の設定がゲインG2である場合、1ランク高いゲインG1にテーブルを書き換える。なお、テーブルを書き換える閾値に関しては、本実施形態のように駆動モータ106の目標回転数に対する相対値ではなく、駆動モータ106の最大回転数が30300rpm以下の場合等、固定値としてもよい。
Also, as shown in FIG. 12B, when the maximum number of rotations from when the
なお、ゲインG1の状態でゲインのランクを上げる判定がされた場合、テーブルはゲインG1のままとする。同様に、ゲインG4の状態でゲインのランクを下げる判定がされた場合、テーブルはゲインG4のままとする。またテーブルを書き換えるタイミングは、次回の画像形成ジョブの開始前までに更新する。 If it is determined that the gain rank is increased in the state of the gain G1, the table remains the gain G1. Similarly, if it is determined that the gain rank is lowered in the state of the gain G4, the table remains the gain G4. The timing for rewriting the table is updated before the start of the next image forming job.
このように制御部50は、駆動モータ106の目標回転数と、駆動モータ106が駆動を開始してから停止するまでの間の駆動モータ106の最大回転数との差に応じて、ゲイン設定回路204により設定される駆動モータ106の応答性を切り替える。これにより駆動モータ106の耐久状態やシャフト210に塗布されたオイル量の変化、製造時の部材の公差に起因する回転性のバラツキ等に対応して駆動モータ106の応答性を適正化することができる。
As described above, the
2…感光体ドラム(感光体)
50…制御部(切替手段)
101…レーザダイオード(光源)
105…ポリゴンミラー(回転多面鏡)
106…駆動モータ(モータ)
200…サーミスタ(温度検出手段)
202…モータドライバ(駆動手段)
204…ゲイン設定回路
211…ホール素子(回転検出手段)
A…画像形成装置
ACC…加速信号(制御信号)
DEC…減速信号(制御信号)
2 ... Photoreceptor drum (photoreceptor)
50 ... Control unit (switching means)
101 ... Laser diode (light source)
105 ... Polygon mirror (rotating polygon mirror)
106: Drive motor (motor)
200 ... Thermistor (temperature detection means)
202 ... Motor driver (driving means)
204... Gain setting
A: Image forming apparatus ACC: Acceleration signal (control signal)
DEC ... Deceleration signal (control signal)
Claims (6)
感光体と、
前記光源から出射された光ビームを偏向し、前記感光体の表面を走査する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記モータに駆動電流を供給して前記モータを駆動させる駆動手段と、
前記モータの回転を検出し、前記モータの回転速度に応じた周期の周期信号を出力する回転検出手段と、
前記周期信号の周期と前記モータの目標回転数に対応する周期とを比較して、前記周期信号の周期が前記モータの目標回転数に対応する周期になるように、前記駆動手段に制御信号を伝送して前記駆動電流の値を制御することで、前記モータの回転速度を制御する制御部と、
前記制御部が前記制御信号を伝送したときの前記モータの応答性を設定する設定回路であって、複数の異なる応答性を設定可能な設定回路と、
前記モータの目標回転数に応じて前記設定回路により設定される応答性を切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 A light source;
A photoreceptor,
A rotating polygon mirror that deflects the light beam emitted from the light source and scans the surface of the photoreceptor;
A motor for rotating the rotary polygon mirror;
Drive means for driving the motor by supplying a drive current to the motor;
Rotation detection means for detecting rotation of the motor and outputting a periodic signal having a period according to the rotation speed of the motor;
By comparing the period of the periodic signal with the period corresponding to the target rotational speed of the motor, a control signal is sent to the driving means so that the period of the periodic signal becomes a period corresponding to the target rotational speed of the motor. A controller that controls the rotational speed of the motor by transmitting and controlling the value of the drive current;
A setting circuit for setting the responsiveness of the motor when the control unit transmits the control signal, and a setting circuit capable of setting a plurality of different responsiveness;
Switching means for switching the responsiveness set by the setting circuit in accordance with the target rotational speed of the motor;
An image forming apparatus comprising:
前記切替手段は、前記複数のトランジスタのON/OFFをそれぞれ切り替えることで、前記制御信号を伝送する際の前記設定回路に含まれる前記電気抵抗と前記コンデンサを切り替えて、前記設定回路より設定される前記モータの応答性を切り替えることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 The setting circuit includes a plurality of transistors, a plurality of electric resistors, and a plurality of capacitors.
The switching unit is set by the setting circuit by switching the electrical resistance and the capacitor included in the setting circuit when transmitting the control signal by switching ON / OFF of the plurality of transistors. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the responsiveness of the motor is switched.
前記切替手段は、前記モータの目標回転数と前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記設定回路により設定される前記モータの応答性を切り替えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 A temperature detecting means for detecting the temperature;
The switching means switches the responsiveness of the motor set by the setting circuit based on the target rotational speed of the motor and the temperature detected by the temperature detecting means. The image forming apparatus according to claim 1.
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