JP4174197B2 - カラー画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー画像形成装置及びその制御方法に関し、たとえば電子写真方式のカラー画像形成装置及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２、図１３を用いて従来の画像形成装置の一例を説明する。
【０００３】
図１２はモータ類および画像形成部を説明する図、図１３はＤＣブラシレスモータおよびその周辺を説明する図である。
【０００４】
図１２は、４色すなわち、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫのモータと回転体を備えた多色の画像形成装置を示すもので、同図において、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、静電潜像を形成し、静電潜像の現像を行う現像ユニットである感光ドラムなどの回転体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用を示す）で、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、各回転体１Ｙ〜１Ｋを駆動するモータである。
【０００５】
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、画像信号に応じて露光を行い回転体１Ｙ〜１Ｋ上に静電潜像を形成するレーザスキャナー、３は、用紙を各色の回転体１Ｙ〜１Ｋに順次搬送する、無端状の搬送ベルト、４は、モータとギア等でなり、駆動手段と接続されて搬送ベルト３を駆動する駆動ローラ、６ｅは、駆動ローラ４を駆動するモータ、５は、用紙に転写されたトナーを溶融、固着する定着器、１５はモータ類および画像形成部である。
【０００６】
ＰＣからプリントすべきデータがプリンタに送られ、プリンタエンジンの方式に応じた画像形成が終了しプリンタ可能状態となると、用紙カセットから用紙が供給され搬送ベルト３に到達し、順次搬送される。
【０００７】
搬送ベルト３による用紙搬送とタイミングを合せて、各色の画像信号が各レーザスキャナー２Ｙ〜２Ｋに送られ、回転体１Ｙ〜１Ｋ上に静電潜像が形成され、図示しない現像器により、静電潜像がトナーで現像され、図示しない転写部で用紙上に転写される。
【０００８】
同図においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に順次画像形成される。
【０００９】
その後用紙は搬送ベルト３から分離され、定着器５で熱によってトナー像が用紙上に定着され、外部へ排出される。
【００１０】
モータ６Ｙ〜６Ｋ、６ｅには、例えばＤＣブラシレスモータが使用される。
【００１１】
ＤＣブラシレスモータの構成例を図１３に示す。
【００１２】
５１はコイル、５２はロータ、５３はホール素子、５４はアンプ、５５は磁気的パターン、５６は磁気センサ、５７はアンプ、５８は通電を制御する通電ロジック回路、６０は速度制御部、６１はＦ／Ｖコンバータ、６２は比較器、６３はＰＬＬ、６４は混合器、６５はＰＷＭ信号生成器、７０はドライバ、７１はハイ側トランジスタ、７２はロー側トランジスタ、８０は電流リミッタ、８１は電流検出抵抗、８２は比較器、ＨＵ、ＨＶ、ＨＷはロータ位置信号、ＵＵ、ＵＶ、ＵＷ、ＬＵ、ＬＶ、ＬＷは相切り替え信号である。
【００１３】
ＤＣブラシレスモータ５０はＵ、Ｖ、Ｗの ３相スター結線されたコイル５１とロータ５２をもつ。
【００１４】
さらにロータ５２の位置検出手段としてロータの磁極を検知する３個のホール素子５３を備え、その出力はアンプ５４で増幅される。
【００１５】
また、ロータ５２の外周上に設けられた磁気的パターン５５と磁気センサ５６からなる回転速度検知手段を持ち、その出力はアンプ５７で増幅され、速度制御部６０に入力される。
【００１６】
７０は、ＤＣブラシレスモータ５０を駆動するドライバであり、ハイ側トランジスタ７１とロー側トランジスタ７２を各３個備え、それぞれコイル５１のＵ、Ｖ、Ｗに接続されている。
【００１７】
通電ロジック回路５８は、ホール素子５３が発生するロータ位置信号ＨＵ〜ＨＷにより、ロータ５２の位置を特定し、相切り替え信号ＵＵ〜ＵＷ、ＬＵ〜ＬＷを生成する。
【００１８】
相切り替え信号ＵＵ〜ＵＷ、ＬＵ〜ＬＷは、ドライバ７０の各トランジスタ７１、７２をオンオフ制御し励磁する相を順次切り替えロータ５２を回転させる。
【００１９】
速度制御部６０は、Ｆ／Ｖコンバータ６１でモータ回転数に比例した電圧を生成したのち、比較器６２で基準電圧と比較し、その差動出力を得る。
【００２０】
また、ＰＬＬ６３によりモータ回転周波数信号と基準周波数信号を位相比較し、位相のずれに応じた出力を得る。
【００２１】
さらに、この２つの出力を混合器６４で混合し、ＰＷＭ信号生成器６５でＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は通電ロジック回路５８に入力されモータの回転速度を制御する。
【００２２】
以上延べたように構成される多色の画像形成装置では、各色の印字位置の不一致が、色ずれとなって画像に現れ、画質の劣化をまねいてしまう。
【００２３】
色ずれは、各色の現像装置の組み付け時の位置ずれなどにより発生する定常的な色ずれ（以下、ＤＣ色ずれと記述する）と、回転体１Ｙ〜１Ｋの軸のフレなどにより発生する周期的な色ずれ（以下、ＡＣ色ずれと記述する）に大別できる。
【００２４】
このうち、ＡＣ色ずれ対策として、各色の回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相を個別に制御する手法が知られており、回転体１Ｙ〜１Ｋの位相の調整方法として、たとえば特開平９−１４６３２９号公報に示される技術が提案されている。
【００２５】
このような技術では、回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相を制御するために、回転体１Ｙ〜１Ｋの回転軸に一回転あたり多数の信号を出力でき、かつ一回転一回の信号を出力できるロータリーエンコーダを設け、前記ロータリーエンコーダの出力により回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相を検知して、ＤＣブラシレスモータを空回転させる、あるいは通常の回転速度より、高速回転、または低速回転させて、回転体１Ｙ〜１Ｋの位相を調整している。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、以下のような問題点があった。
【００２７】
一回転あたり多数の信号を出力でき、かつ一回転一回の信号を出力できるロータリーエンコーダは高価であり、とくに４色分の回転体１Ｙ〜１Ｋを備える画像形成装置では、そのコストアップが問題となっていた。
【００２８】
また、モータ空回転により、位相制御を行うには、所定の位相すすませたところで、モータを急停止させるためブレーキ機能が必要となる。通常の回転速度より高速回転あるいは低速回転させるためには、速度可変機能が必要となり、いずれもモータのコストアップとなる。
【００２９】
ところが、位相制御の分解能を高めようとしても、以上のような制御方法では、モータの高精度な位置制御が難しく、位相制御の効果が十分得られなかった。
【００３０】
とくに、低コスト化が要求されるプリンタにおいては、コストパフォーマンスが悪く、実用的ではなかった。
【００３１】
また、各回転体１Ｙ〜１Ｋの負荷トルクが違うため、定常速度に達するまでの時間や停止するまでの時間が異なり、モータの起動停止を繰り返すたびに、回転位相が大きくずれる可能性がある。
【００３２】
このため、位相をあわせこむのに必要な時間が長くなってしまい、印字動作開始を位相調整終了まで待っていると、ファーストプリントタイムが伸びてしまうという問題もあった。
【００３３】
ＤＣブラシレスモータの代わりにステッピングモータを用いると、比較的容易に位相制御をおこなえるものの、ステッピングモータの機械的効率が悪いため消費電力が大きく、複数のモータを使用する多色の画像形成装置では、大容量の電源が必要となり、装置の大型化とコストアップをまねいていた。
【００３４】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、安価に精度よく回転体の位相制御ができるようにすることにある。さらには、印字動作時の、位相調整完了までの時間を短くすることができ、ファーストプリントタイムが長くなってしまうことがないようにすることにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、下記の（１）に示すカラー画像形成装置を提供することにより、前記目的を達成しようとするものである。
【００３６】
（１）像形成の為の静電潜像が形成される各色に対応する複数の回転体と、前記複数の回転体における回転位相差を検出する検出手段とを有し、前記検出手段により検出された回転位相差に基づき前記複数の回転体間の回転位相差を調整し、色ずれを抑制するカラー画像形成装置であって、前記回転体を回転する為のモータの回転速度を示す速度情報を積分することで位置情報を求める積分手段と、前記位置情報と前記モータの位置目標情報との差により求められた位置誤差情報に基づき前記モータを駆動させる駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段は、前記検出手段により検出された回転位相差に基づく位置誤差を前記位置誤差情報に反映させ、当該回転位相差に基づく反映が行なわれた位置誤差情報を解消するように前記モータを駆動させ、前記複数の回転体間の回転位相差を調整し、色ずれを抑制することを特徴とするカラー画像形成装置。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基いて詳細に説明する。
【００５０】
（第１の実施例）
図１に、本発明に係る画像形成装置の制御システムの概略構成を示す。
【００５１】
１０は、画像形成装置であるプリンタである。
【００５２】
１１は、プリンタ１０内の各装置を制御するプリンタ制御部である。
【００５３】
１２は、プリンタ１０内の各装置へ電力を供給する電源である。
【００５４】
１３は、プリンタ１０内の各部の状況を検知するセンサ類である。
【００５５】
１４は、プリンタ制御部１１の指示によりモータ類を制御する、モータ制御手段であるモータ制御部である。
【００５６】
１５は、プリンタ１０内のモータ類および画像形成部である。
【００５７】
１６は、プリンタ１０の動作状況をユーザに報知する表示部である。
【００５８】
１７は、プリンタ１０とホストコンピュータ１８との通信を行う通信コントローラである。
【００５９】
１８は、プリンタ１０に印刷するデータを転送するＰＣなどのホストコンピュータである。
【００６０】
図２、図３、図４に、本発明に係る主要部の構成を示す。
【００６１】
２０は、位置制御機能、速度制御機能を有するＤＳＰ（ＤＳＰまたはマイコンを用いるが、本実施例ではＤＳＰとする）、３０は、ＤＣブラシレスモータ４０への電力を制御するドライバ、３１はハイ側トランジスタ、３２はロー側トランジスタ、３３はナンドゲート、３４は電流検出抵抗、４０は、モータであって、ＤＣモータのひとつであるＤＣブラシレスモータ、４１は磁気センサ、４２はホール素子、４３はコイル、４４はロータ、４５は磁気的パターン、４７は回転軸、４８はフラグ、４９はフォトセンサである。
【００６２】
フラグ４８およびフォトセンサ４９で、回転体１Ｙ〜１Ｋのホームポジションを検出する手段を構成する。
【００６３】
すなわち、回転体１Ｙ〜１Ｋの回転軸４７には、フラグ４８を設け、回転軸４７の回転に伴い、フォトセンサ４９の光路を遮る。
【００６４】
これによりホームポジション情報が、信号の形態で、回転体１Ｙ〜１Ｋ一回転につき１回出力される（以下、信号の形態で出力されるホームポジション情報のことをホームポジション信号と呼ぶ）。
【００６５】
あるいは、回転体１Ｙ〜１Ｋや、回転体１Ｙ〜１Ｋを駆動するギヤにフラグ４８を設け、このフラグ４８がフォトセンサ４９を遮光するような構成としても良い。
【００６６】
ＤＣブラシレスモータ４０は、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相スター結線されたコイル４３とロータ４４をもつ。
【００６７】
さらにロータ４４の位置検出手段としてロータ４４の磁極を検知する３個のホール素子４２を備え、その出力はＤＳＰ２０に接続されている。
【００６８】
また、ロータ４４の外周上に設けられた磁気的パターン４５と磁気センサ４１からなる回転速度検知手段を持ち、その出力はＤＳＰ２０に接続されている。
【００６９】
３０は、ＤＣブラシレスモータ４０を駆動するドライバであり、ハイ側トランジスタ３１とロー側トランジスタ３２を各３個備え、それぞれコイル４３のＵ、Ｖ、Ｗに接続されている。
【００７０】
３４は電流検出抵抗で、モータ駆動電流を電圧に変換する。発生した電圧はＤＳＰ２０のＤ／Ａポートに取り込まれる。
【００７１】
ＤＳＰ２０は、ホール素子４２が発生するロータ位置信号ＨＵ〜ＨＷにより、ロータ４４の位置を特定し、相切り替え信号を生成する。
【００７２】
相切り替え信号ＵＵ〜ＵＷ、ＬＵ〜ＬＷは、ドライバ３０の各トランジスタ３１、３２をオンオフ制御し励磁する相を順次切り替えロータ４４を回転させる。
【００７３】
さらにＤＳＰ２０は、速度制御を行うために、回転速度目標値と回転速度情報を比較し、速度誤差情報を得る。
【００７４】
また、位置制御を行うために、回転速度情報を積分したロータ４４の位置情報と、位置目標値とを比較し、位置誤差情報を得る。
【００７５】
上記、速度誤差情報と位置誤差情報からモータ操作量を演算し、その結果によりＰＷＭ信号を生成、出力する。
【００７６】
ＰＷＭ信号は０でduty０、２５５でduty１００となる。
【００７７】
ＰＷＭ信号は、相切り替え信号ＵＵ〜ＵＷとナンドゲート３３により論理積否定され駆動電流のチョッピングを行いＤＣブラシレスモータ４０の回転速度を制御する。
【００７８】
なお、ナンドゲート３３を使わずにＤＳＰ２０ですべて処理してもよい。
【００７９】
ＤＳＰ２０は、ＤＣブラシレスモータ４０からのロータ位置信号ＨＵ〜ＨＷにより相切り替え制御、プリンタ制御部１１からの制御信号によるＤＣブラシレスモータ４０の始動、停止制御、およびプリンタ制御部１１からの速度信号と速度検知手段の出力とを比較し、ドライバ３０を介して速度制御をおこなう。
【００８０】
以上の構成によって、安価に入手できるようになった高性能なＤＳＰ２０またはマイコンがデジタル信号処理を行い、ソフトウェアサーボによりＤＣブラシレスモータ４０の駆動制御を行う。
【００８１】
ＤＳＰのブロック図を図５に示す。
【００８２】
２１はプログラムコントローラ、２２ａは加減算や論理演算を行うＡＬＵ、２２ｂは積和演算をおこなうＭＡＣ、２３はデータ用メモリ、２４はプログラムメモリ、２５ａはデータメモリバス、２５ｂはプログラムメモリバス、２６はＤ／Ａポート、２７はシリアルポート、２８はタイマ、２９はＩ／Ｏポートである。
【００８３】
このように、メモリをデータ用とプログラム用に独立させ、バスもデータバスとプログラムバスに分離し、乗算と加算を１マシンサイクルで実行するＭＡＣ２２ｂを持つことで高速な演算を可能としている。
【００８４】
以下、本発明のモータ制御部の作用を説明する。
【００８５】
回転体１Ｙ〜１Ｋが感光ドラムであって、基準となる回転体が、回転体１Ｙであり、回転体１Ｍに対して位相制御を行う場合について図６、７にもとづいて説明する。
【００８６】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０起動を指示されると（Ｓ６０１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０に対して速度制御および位置制御を行い、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を所定の加速カーブに従い位置、速度指令を更新して、加速していく（Ｓ６０２）。
【００８７】
全ＤＣブラシレスモータ４０が定常回転速度に達したら加速を終了し（Ｓ６０３）、基準となる回転体１Ｙと、回転体１Ｍとの回転位相差の検出を開始する。
【００８８】
すなわち、基準となる回転体１Ｙのフォトセンサ４９からのホームポジション信号が出力された時点で時間計測用カウンタ値cntをクリアし（Ｓ６０４、Ｓ６０５）、その後一定周期でカウント値cntを増加させる（Ｓ６０６）。
【００８９】
回転体１Ｍのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点でカウント値cntの増加を停止し（Ｓ６０７）、計測された時間からＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報を算出する（Ｓ６０８）。
【００９０】
算出されたＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報は、ＤＣブラシレスモータ４０の位置制御ループにフィードバックされ、位置誤差を解消するように制御を行う（Ｓ６０９）。
【００９１】
このとき、位置誤差の値、すなわち、位置誤差情報の絶対値により位置制御操作量の演算用係数、すなわち、位置制御ループの操作量演算にもちいる各パラメータの値を変えても良い。
【００９２】
たとえば、位置誤差情報の絶対値が大きい場合、位置制御ループのゲインをさげ、制御の安定性を確保する。
【００９３】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０停止を指示されると（Ｓ７０１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を一定の減速カーブに従い位置、速度指令を更新し（Ｓ７０２）、減速していき、ＤＣブラシレスモータ４０が停止した時点で減速シーケンスを終了する（Ｓ７０３）。
【００９４】
この減速カーブは、負荷トルクがもっとも小さいときに、フリクションロスにより自然に減速する場合の減速カーブより緩やかなものとする。
【００９５】
以上述べたように、起動時と停止時の各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数が最小になるように制御することにより、各回転体１Ｙ〜１Ｋの所望の位相と、実際の位相とのずれは小さく保たれ、ＤＣブラシレスモータ４０起動後に、各回転体１Ｙ〜１Ｋの位相を目標の位相に調整するまでに要する時間の短縮をはかれる。
【００９６】
また、プリンタ制御部１１は、プリンタエンジンの電源投入時あるいはプリンタエンジンの内部へのアクセスドアクローズ時に、回転体１Ｙ〜１Ｋや搬送ベルトなどのクリーニング動作などを実行するため、イニシャルシーケンスを起動する。
【００９７】
イニシャルシーケンスを起動すると、モータ制御部１４に各ＤＣブラシレスモータ４０の起動を指示する。
【００９８】
電源投入時や、ドアクローズ時には各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相が、所望の回転位相から大きくずれている可能性があるが、このイニシャルシーケンス動作により、回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相を所望の値に合わせることができる。
【００９９】
この場合、印字動作は行わないため、位相調整に時間がかかっても問題はなく、実際の印字動作時には、イニシャルシーケンスにより各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相が所望の位相に、ほぼあった状態に保たれているため、短時間に位相調整が終了し、ファーストプリントタイムを伸ばしてしまうことがない。
【０１００】
なお、所望の回転位相、すなわちＡＣ色ずれを抑制するような各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相は、回転位相検出シーケンスを実行することによりあらかじめ求めておき、その回転位相はプリンタ制御部１１から、モータ制御部１４に送信される。
【０１０１】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施例を説明する。
【０１０２】
第２の実施例のモータ類および画像形成部１５の構成、制御システムの概略構成は第１の実施例と同一なので説明を省略する。
【０１０３】
ＤＣブラシレスモータ４０を起動する場合と、駆動中のＤＣブラシレスモータ４０を停止させる場合には、位置制御を行わず、速度制御のみで制御する点が第１の実施例と異なる。
【０１０４】
本回路の動作を図８、９に基づいて説明する。
【０１０５】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０起動を指示されると（Ｓ８０１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０に対して速度制御を行い、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を一定の加速カーブに従い速度指令を更新し、加速していく（Ｓ８０２）。
【０１０６】
全ＤＣブラシレスモータ４０が最終回転速度に達した時点（Ｓ８０３）で、位置制御を開始する（Ｓ８０４）。
【０１０７】
次に基準となる回転体１Ｙと、それ以外の回転体１Ｍとの回転位相差の検出を開始する。
【０１０８】
すなわち、基準となる回転体１Ｙのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点（Ｓ８０５）で時間計測用カウンタ値cntをクリアし（Ｓ８０６）、その後一定周期でカウント値cntを増加させる（Ｓ８０７）。
【０１０９】
回転体１Ｍのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点（Ｓ８０８）でカウント値cntの増加を停止し、計測された時間からＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報を算出する（Ｓ８０９）。
【０１１０】
算出されたＤＣブラシレスモータ４０位置誤差情報は、ＤＣブラシレスモータ４０の位置制御ループにフィードバックされ、位置誤差を解消するように制御を行う（Ｓ８１０）。
【０１１１】
このとき、位置誤差の値、すなわち、位置誤差情報の絶対値により位置制御操作量の演算用係数、すなわち、位置制御ループの操作量演算にもちいる各パラメータの値を変えても良い。
【０１１２】
たとえば、位置誤差情報の絶対値が大きい場合、位置制御ループのゲインをさげ、制御の安定性を確保する。
【０１１３】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０停止を指示されると（Ｓ９０１）、モータ制御部１４は、位置制御を切り（Ｓ９０２）、速度制御のみで各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を一定の減速カーブに従い速度指令を更新し（Ｓ９０３）、減速していく。
【０１１４】
ＤＣブラシレスモータ４０の速度が０になった時点で減速シーケンスを終了する（Ｓ９０４）。
【０１１５】
この減速カーブは、負荷トルクがもっとも小さいときに、フリクションロスにより自然に減速する場合の減速カーブより緩やかなものとする。
【０１１６】
あるいは、各ＤＣブラシレスモータ４０へのブレーキ操作により、一定の減速カーブに従って減速しても良い。この場合の減速カーブは負荷トルクがもっとも大きいときに、フリクションロスにより自然に減速する場合の減速カーブより急なものとする。
【０１１７】
以上述べたように、起動時と停止時の各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数が最小になるように制御することにより、各回転体１Ｙ〜１Ｋの所望の位相と、実際の位相とのずれは小さく保たれ、ＤＣブラシレスモータ４０起動後に、各回転体１Ｙ〜１Ｋの位相を目標の位相に調整するまでに要する時間の短縮をはかれる。
【０１１８】
イニシャルシーケンスの実行については、第１の実施例と同様であるので説明を省略する。
【０１１９】
なお、所望の回転位相、すなわちＡＣ色ずれを抑制するような各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相は、回転位相検出シーケンスを実行することによりあらかじめ求めておき、その回転位相はプリンタ制御部１１から、モータ制御部１４に送信される。
【０１２０】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施例を説明する。
【０１２１】
本装置のモータ類および画像形成部１５の構成、制御システムの概略構成は第１の実施例と同一なので説明を省略する。
【０１２２】
回転体１Ｙ〜１Ｋのホームポジション信号とは別の独立した信号、たとえば、全ＤＣブラシレスモータが目標速度に達したことをしめすモータ速度レディ信号を基準にして、各回転体１Ｙ〜１Ｋのホームポジション信号を比較し、ＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報を算出する点が第１の実施例と異なる。
【０１２３】
本回路の動作を図１０、１１に基づいて説明する。
【０１２４】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０起動を指示されると（Ｓ１００１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０に対して速度制御および位置制御を行い、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を所定の加速カーブに従い位置、速度指令を更新して、加速していく（Ｓ１００２）。
【０１２５】
全ＤＣブラシレスモータ４０が定常回転速度に達したら加速を終了し（Ｓ１００３）、基準となる回転体１Ｙと、回転体１Ｍとの回転位相差の検出を開始する。
【０１２６】
たとえば、全ＤＣブラシレスモータが目標速度に達したことをしめすモータ速度レディ信号が出力された時点で、回転体１Ｙ〜１Ｋのフォトセンサ４９からの信号が出力されるまでの時間計測用カウンタ値cntをクリアし（Ｓ１００４）、その後一定周期で、各回転体１Ｙ〜１Ｋのフォトセンサ４９出力を監視するとともに（Ｓ１００５、Ｓ１００６）、カウント値cntを増加させる（Ｓ１００７）。
【０１２７】
回転体１Ｙのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点でカウント値をcnt１Ｙに記憶する（Ｓ１００８）、回転体１Ｍのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点でカウント値をcnt１Ｍに記憶する（Ｓ１００９）。
【０１２８】
回転体１Ｙと回転体１Ｍの両方のホームポジションの計測が終わると、計測されたcnt１Ｙとcnt１Ｍの差からＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報を算出する（Ｓ１０１０）。
【０１２９】
算出されたＤＣブラシレスモータ４０位置誤差情報は、ＤＣブラシレスモータ４０の位置制御ループにフィードバックされ、位置誤差を解消するように制御を行う（Ｓ１０１１）。
【０１３０】
このとき、位置誤差の値、すなわち、位置誤差情報の絶対値により位置制御操作量の演算用係数、すなわち、位置制御ループの操作量演算にもちいる各パラメータの値を変えても良い。
【０１３１】
たとえば、位置誤差情報の絶対値が大きい場合、位置制御ループのゲインをさげ、制御の安定性を確保する。
【０１３２】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０停止を指示されると（Ｓ１１０１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を一定の減速カーブに従い位置、速度指令を更新し（Ｓ１１０２）、減速していき、ＤＣブラシレスモータ４０が停止した時点で減速シーケンスを終了する（Ｓ１１０３）。
【０１３３】
この減速カーブは、負荷トルクがもっとも小さいときに、フリクションロスにより自然に減速する場合の減速カーブより緩やかなものとする。
【０１３４】
以上述べたように、起動時と停止時の各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数が最小になるように制御することにより、各回転体１Ｙ〜１Ｋの所望の位相と、実際の位相とのずれは小さく保たれ、ＤＣブラシレスモータ４０起動後に、各回転体１Ｙ〜１Ｋの位相を目標の位相に調整するまでに要する時間の短縮をはかれる。
【０１３５】
イニシャルシーケンスの実行については、第１の実施例と同様であるので説明を省略する。
【０１３６】
なお、所望の回転位相、すなわちＡＣ色ずれを抑制するような各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相は、回転位相検出シーケンスを実行することによりあらかじめ求めておき、その回転位相はプリンタ制御部１１から、モータ制御部１４に送信される。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価に精度よく回転体の位相制御ができる。さらには、印字動作時の、位相調整完了までの時間を短くすることができ、ファーストプリントタイムが長くなってしまうことがないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る画像形成装置の制御システムの概略構成を説明する図
【図２】 第１の実施例の主要部の構成を説明する図
【図３】 第１の実施例の主要部の構成を説明する図
【図４】 第１の実施例の主要部の構成を説明する図
【図５】 ＤＳＰのブロック図
【図６】 第１の実施例の動作を説明する図
【図７】 第１の実施例の動作を説明する図
【図８】 第２の実施例の動作を説明する図
【図９】 第２の実施例の動作を説明する図
【図１０】 第３の実施例の動作を説明する図
【図１１】 第３の実施例の動作を説明する図
【図１２】 モータ類および画像形成部を説明する図
【図１３】 ＤＣブラシレスモータおよびその周辺を説明する図
【符号の説明】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 回転体（感光ドラム）
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ レーザスキャナー
３ 搬送ベルト
４ 駆動ローラ
５ 定着器
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ モータ
１０ プリンタ
１１ プリンタ制御部
１２ 電源
１３ センサ類
１４ モータ制御部
１５ モータ類および画像形成部
１６ 表示部
１７ 通信コントローラ
１８ ホストコンピュータ
２０ ＤＳＰ
２１ プラグラムコントローラ
２２ａ ＡＬＵ
２２ｂ ＭＡＣ
２３ データメモリ
２４ プログラムメモリ
２５ａ データメモリバス
２５ｂ プログラムメモリバス
２６ Ｄ／Ａポート
２７ シリアルポート
２８ タイマ
２９ Ｉ／Ｏポート
３０ ドライバ
３１ ハイ側トランジスタ
３２ ロー側トランジスタ
３３ ナンドゲート
３４ 電流検出抵抗
４０ ＤＣブラシレスモータ
４１ 磁気センサ
４２ ホール素子
４３ コイル
４４ ロータ
４５ 磁気的パターン
４７ 回転軸
４８ フラグ
４９ フォトセンサ
５０ ＤＣブラシレスモータ
５１ コイル
５２ ロータ
５３ ホール素子
５４ アンプ
５５ 磁気的パターン
５６ 磁気センサ
５７ アンプ
５８ 通電ロジック回路
６０ 速度制御部
６１ Ｆ／Ｖコンバータ
６２ 比較器
６３ ＰＬＬ
６４ 混合器
６５ ＰＷＭ信号生成器
７０ ドライバ
７１ ハイ側トランジスタ
７２ ロー側トランジスタ
８０ 電流リミッタ
８１ 電流検出抵抗
８２ 比較器
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー画像形成装置及びその制御方法に関し、たとえば電子写真方式のカラー画像形成装置及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２、図１３を用いて従来の画像形成装置の一例を説明する。
【０００３】
図１２はモータ類および画像形成部を説明する図、図１３はＤＣブラシレスモータおよびその周辺を説明する図である。
【０００４】
図１２は、４色すなわち、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫのモータと回転体を備えた多色の画像形成装置を示すもので、同図において、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、静電潜像を形成し、静電潜像の現像を行う現像ユニットである感光ドラムなどの回転体（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用を示す）で、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、各回転体１Ｙ〜１Ｋを駆動するモータである。
【０００５】
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、画像信号に応じて露光を行い回転体１Ｙ〜１Ｋ上に静電潜像を形成するレーザスキャナー、３は、用紙を各色の回転体１Ｙ〜１Ｋに順次搬送する、無端状の搬送ベルト、４は、モータとギア等でなり、駆動手段と接続されて搬送ベルト３を駆動する駆動ローラ、６ｅは、駆動ローラ４を駆動するモータ、５は、用紙に転写されたトナーを溶融、固着する定着器、１５はモータ類および画像形成部である。
【０００６】
ＰＣからプリントすべきデータがプリンタに送られ、プリンタエンジンの方式に応じた画像形成が終了しプリンタ可能状態となると、用紙カセットから用紙が供給され搬送ベルト３に到達し、順次搬送される。
【０００７】
搬送ベルト３による用紙搬送とタイミングを合せて、各色の画像信号が各レーザスキャナー２Ｙ〜２Ｋに送られ、回転体１Ｙ〜１Ｋ上に静電潜像が形成され、図示しない現像器により、静電潜像がトナーで現像され、図示しない転写部で用紙上に転写される。
【０００８】
同図においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に順次画像形成される。
【０００９】
その後用紙は搬送ベルト３から分離され、定着器５で熱によってトナー像が用紙上に定着され、外部へ排出される。
【００１０】
モータ６Ｙ〜６Ｋ、６ｅには、例えばＤＣブラシレスモータが使用される。
【００１１】
ＤＣブラシレスモータの構成例を図１３に示す。
【００１２】
５１はコイル、５２はロータ、５３はホール素子、５４はアンプ、５５は磁気的パターン、５６は磁気センサ、５７はアンプ、５８は通電を制御する通電ロジック回路、６０は速度制御部、６１はＦ／Ｖコンバータ、６２は比較器、６３はＰＬＬ、６４は混合器、６５はＰＷＭ信号生成器、７０はドライバ、７１はハイ側トランジスタ、７２はロー側トランジスタ、８０は電流リミッタ、８１は電流検出抵抗、８２は比較器、ＨＵ、ＨＶ、ＨＷはロータ位置信号、ＵＵ、ＵＶ、ＵＷ、ＬＵ、ＬＶ、ＬＷは相切り替え信号である。
【００１３】
ＤＣブラシレスモータ５０はＵ、Ｖ、Ｗの ３相スター結線されたコイル５１とロータ５２をもつ。
【００１４】
さらにロータ５２の位置検出手段としてロータの磁極を検知する３個のホール素子５３を備え、その出力はアンプ５４で増幅される。
【００１５】
また、ロータ５２の外周上に設けられた磁気的パターン５５と磁気センサ５６からなる回転速度検知手段を持ち、その出力はアンプ５７で増幅され、速度制御部６０に入力される。
【００１６】
７０は、ＤＣブラシレスモータ５０を駆動するドライバであり、ハイ側トランジスタ７１とロー側トランジスタ７２を各３個備え、それぞれコイル５１のＵ、Ｖ、Ｗに接続されている。
【００１７】
通電ロジック回路５８は、ホール素子５３が発生するロータ位置信号ＨＵ〜ＨＷにより、ロータ５２の位置を特定し、相切り替え信号ＵＵ〜ＵＷ、ＬＵ〜ＬＷを生成する。
【００１８】
相切り替え信号ＵＵ〜ＵＷ、ＬＵ〜ＬＷは、ドライバ７０の各トランジスタ７１、７２をオンオフ制御し励磁する相を順次切り替えロータ５２を回転させる。
【００１９】
速度制御部６０は、Ｆ／Ｖコンバータ６１でモータ回転数に比例した電圧を生成したのち、比較器６２で基準電圧と比較し、その差動出力を得る。
【００２０】
また、ＰＬＬ６３によりモータ回転周波数信号と基準周波数信号を位相比較し、位相のずれに応じた出力を得る。
【００２１】
さらに、この２つの出力を混合器６４で混合し、ＰＷＭ信号生成器６５でＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は通電ロジック回路５８に入力されモータの回転速度を制御する。
【００２２】
以上延べたように構成される多色の画像形成装置では、各色の印字位置の不一致が、色ずれとなって画像に現れ、画質の劣化をまねいてしまう。
【００２３】
色ずれは、各色の現像装置の組み付け時の位置ずれなどにより発生する定常的な色ずれ（以下、ＤＣ色ずれと記述する）と、回転体１Ｙ〜１Ｋの軸のフレなどにより発生する周期的な色ずれ（以下、ＡＣ色ずれと記述する）に大別できる。
【００２４】
このうち、ＡＣ色ずれ対策として、各色の回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相を個別に制御する手法が知られており、回転体１Ｙ〜１Ｋの位相の調整方法として、たとえば特開平９−１４６３２９号公報に示される技術が提案されている。
【００２５】
このような技術では、回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相を制御するために、回転体１Ｙ〜１Ｋの回転軸に一回転あたり多数の信号を出力でき、かつ一回転一回の信号を出力できるロータリーエンコーダを設け、前記ロータリーエンコーダの出力により回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相を検知して、ＤＣブラシレスモータを空回転させる、あるいは通常の回転速度より、高速回転、または低速回転させて、回転体１Ｙ〜１Ｋの位相を調整している。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、以下のような問題点があった。
【００２７】
一回転あたり多数の信号を出力でき、かつ一回転一回の信号を出力できるロータリーエンコーダは高価であり、とくに４色分の回転体１Ｙ〜１Ｋを備える画像形成装置では、そのコストアップが問題となっていた。
【００２８】
また、モータ空回転により、位相制御を行うには、所定の位相すすませたところで、モータを急停止させるためブレーキ機能が必要となる。通常の回転速度より高速回転あるいは低速回転させるためには、速度可変機能が必要となり、いずれもモータのコストアップとなる。
【００２９】
ところが、位相制御の分解能を高めようとしても、以上のような制御方法では、モータの高精度な位置制御が難しく、位相制御の効果が十分得られなかった。
【００３０】
とくに、低コスト化が要求されるプリンタにおいては、コストパフォーマンスが悪く、実用的ではなかった。
【００３１】
また、各回転体１Ｙ〜１Ｋの負荷トルクが違うため、定常速度に達するまでの時間や停止するまでの時間が異なり、モータの起動停止を繰り返すたびに、回転位相が大きくずれる可能性がある。
【００３２】
このため、位相をあわせこむのに必要な時間が長くなってしまい、印字動作開始を位相調整終了まで待っていると、ファーストプリントタイムが伸びてしまうという問題もあった。
【００３３】
ＤＣブラシレスモータの代わりにステッピングモータを用いると、比較的容易に位相制御をおこなえるものの、ステッピングモータの機械的効率が悪いため消費電力が大きく、複数のモータを使用する多色の画像形成装置では、大容量の電源が必要となり、装置の大型化とコストアップをまねいていた。
【００３４】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、安価に精度よく回転体の位相制御ができるようにすることにある。さらには、印字動作時の、位相調整完了までの時間を短くすることができ、ファーストプリントタイムが長くなってしまうことがないようにすることにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、下記の（１）に示すカラー画像形成装置を提供することにより、前記目的を達成しようとするものである。
【００３６】
（１）像形成の為の静電潜像が形成される各色に対応する複数の回転体と、前記複数の回転体における回転位相差を検出する検出手段とを有し、前記検出手段により検出された回転位相差に基づき前記複数の回転体間の回転位相差を調整し、色ずれを抑制するカラー画像形成装置であって、前記回転体を回転する為のモータの回転速度を示す速度情報を積分することで位置情報を求める積分手段と、前記位置情報と前記モータの位置目標情報との差により求められた位置誤差情報に基づき前記モータを駆動させる駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段は、前記検出手段により検出された回転位相差に基づく位置誤差を前記位置誤差情報に反映させ、当該回転位相差に基づく反映が行なわれた位置誤差情報を解消するように前記モータを駆動させ、前記複数の回転体間の回転位相差を調整し、色ずれを抑制することを特徴とするカラー画像形成装置。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基いて詳細に説明する。
【００５０】
（第１の実施例）
図１に、本発明に係る画像形成装置の制御システムの概略構成を示す。
【００５１】
１０は、画像形成装置であるプリンタである。
【００５２】
１１は、プリンタ１０内の各装置を制御するプリンタ制御部である。
【００５３】
１２は、プリンタ１０内の各装置へ電力を供給する電源である。
【００５４】
１３は、プリンタ１０内の各部の状況を検知するセンサ類である。
【００５５】
１４は、プリンタ制御部１１の指示によりモータ類を制御する、モータ制御手段であるモータ制御部である。
【００５６】
１５は、プリンタ１０内のモータ類および画像形成部である。
【００５７】
１６は、プリンタ１０の動作状況をユーザに報知する表示部である。
【００５８】
１７は、プリンタ１０とホストコンピュータ１８との通信を行う通信コントローラである。
【００５９】
１８は、プリンタ１０に印刷するデータを転送するＰＣなどのホストコンピュータである。
【００６０】
図２、図３、図４に、本発明に係る主要部の構成を示す。
【００６１】
２０は、位置制御機能、速度制御機能を有するＤＳＰ（ＤＳＰまたはマイコンを用いるが、本実施例ではＤＳＰとする）、３０は、ＤＣブラシレスモータ４０への電力を制御するドライバ、３１はハイ側トランジスタ、３２はロー側トランジスタ、３３はナンドゲート、３４は電流検出抵抗、４０は、モータであって、ＤＣモータのひとつであるＤＣブラシレスモータ、４１は磁気センサ、４２はホール素子、４３はコイル、４４はロータ、４５は磁気的パターン、４７は回転軸、４８はフラグ、４９はフォトセンサである。
【００６２】
フラグ４８およびフォトセンサ４９で、回転体１Ｙ〜１Ｋのホームポジションを検出する手段を構成する。
【００６３】
すなわち、回転体１Ｙ〜１Ｋの回転軸４７には、フラグ４８を設け、回転軸４７の回転に伴い、フォトセンサ４９の光路を遮る。
【００６４】
これによりホームポジション情報が、信号の形態で、回転体１Ｙ〜１Ｋ一回転につき１回出力される（以下、信号の形態で出力されるホームポジション情報のことをホームポジション信号と呼ぶ）。
【００６５】
あるいは、回転体１Ｙ〜１Ｋや、回転体１Ｙ〜１Ｋを駆動するギヤにフラグ４８を設け、このフラグ４８がフォトセンサ４９を遮光するような構成としても良い。
【００６６】
ＤＣブラシレスモータ４０は、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相スター結線されたコイル４３とロータ４４をもつ。
【００６７】
さらにロータ４４の位置検出手段としてロータ４４の磁極を検知する３個のホール素子４２を備え、その出力はＤＳＰ２０に接続されている。
【００６８】
また、ロータ４４の外周上に設けられた磁気的パターン４５と磁気センサ４１からなる回転速度検知手段を持ち、その出力はＤＳＰ２０に接続されている。
【００６９】
３０は、ＤＣブラシレスモータ４０を駆動するドライバであり、ハイ側トランジスタ３１とロー側トランジスタ３２を各３個備え、それぞれコイル４３のＵ、Ｖ、Ｗに接続されている。
【００７０】
３４は電流検出抵抗で、モータ駆動電流を電圧に変換する。発生した電圧はＤＳＰ２０のＤ／Ａポートに取り込まれる。
【００７１】
ＤＳＰ２０は、ホール素子４２が発生するロータ位置信号ＨＵ〜ＨＷにより、ロータ４４の位置を特定し、相切り替え信号を生成する。
【００７２】
相切り替え信号ＵＵ〜ＵＷ、ＬＵ〜ＬＷは、ドライバ３０の各トランジスタ３１、３２をオンオフ制御し励磁する相を順次切り替えロータ４４を回転させる。
【００７３】
さらにＤＳＰ２０は、速度制御を行うために、回転速度目標値と回転速度情報を比較し、速度誤差情報を得る。
【００７４】
また、位置制御を行うために、回転速度情報を積分したロータ４４の位置情報と、位置目標値とを比較し、位置誤差情報を得る。
【００７５】
上記、速度誤差情報と位置誤差情報からモータ操作量を演算し、その結果によりＰＷＭ信号を生成、出力する。
【００７６】
ＰＷＭ信号は０でduty０、２５５でduty１００となる。
【００７７】
ＰＷＭ信号は、相切り替え信号ＵＵ〜ＵＷとナンドゲート３３により論理積否定され駆動電流のチョッピングを行いＤＣブラシレスモータ４０の回転速度を制御する。
【００７８】
なお、ナンドゲート３３を使わずにＤＳＰ２０ですべて処理してもよい。
【００７９】
ＤＳＰ２０は、ＤＣブラシレスモータ４０からのロータ位置信号ＨＵ〜ＨＷにより相切り替え制御、プリンタ制御部１１からの制御信号によるＤＣブラシレスモータ４０の始動、停止制御、およびプリンタ制御部１１からの速度信号と速度検知手段の出力とを比較し、ドライバ３０を介して速度制御をおこなう。
【００８０】
以上の構成によって、安価に入手できるようになった高性能なＤＳＰ２０またはマイコンがデジタル信号処理を行い、ソフトウェアサーボによりＤＣブラシレスモータ４０の駆動制御を行う。
【００８１】
ＤＳＰのブロック図を図５に示す。
【００８２】
２１はプログラムコントローラ、２２ａは加減算や論理演算を行うＡＬＵ、２２ｂは積和演算をおこなうＭＡＣ、２３はデータ用メモリ、２４はプログラムメモリ、２５ａはデータメモリバス、２５ｂはプログラムメモリバス、２６はＤ／Ａポート、２７はシリアルポート、２８はタイマ、２９はＩ／Ｏポートである。
【００８３】
このように、メモリをデータ用とプログラム用に独立させ、バスもデータバスとプログラムバスに分離し、乗算と加算を１マシンサイクルで実行するＭＡＣ２２ｂを持つことで高速な演算を可能としている。
【００８４】
以下、本発明のモータ制御部の作用を説明する。
【００８５】
回転体１Ｙ〜１Ｋが感光ドラムであって、基準となる回転体が、回転体１Ｙであり、回転体１Ｍに対して位相制御を行う場合について図６、７にもとづいて説明する。
【００８６】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０起動を指示されると（Ｓ６０１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０に対して速度制御および位置制御を行い、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を所定の加速カーブに従い位置、速度指令を更新して、加速していく（Ｓ６０２）。
【００８７】
全ＤＣブラシレスモータ４０が定常回転速度に達したら加速を終了し（Ｓ６０３）、基準となる回転体１Ｙと、回転体１Ｍとの回転位相差の検出を開始する。
【００８８】
すなわち、基準となる回転体１Ｙのフォトセンサ４９からのホームポジション信号が出力された時点で時間計測用カウンタ値cntをクリアし（Ｓ６０４、Ｓ６０５）、その後一定周期でカウント値cntを増加させる（Ｓ６０６）。
【００８９】
回転体１Ｍのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点でカウント値cntの増加を停止し（Ｓ６０７）、計測された時間からＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報を算出する（Ｓ６０８）。
【００９０】
算出されたＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報は、ＤＣブラシレスモータ４０の位置制御ループにフィードバックされ、位置誤差を解消するように制御を行う（Ｓ６０９）。
【００９１】
このとき、位置誤差の値、すなわち、位置誤差情報の絶対値により位置制御操作量の演算用係数、すなわち、位置制御ループの操作量演算にもちいる各パラメータの値を変えても良い。
【００９２】
たとえば、位置誤差情報の絶対値が大きい場合、位置制御ループのゲインをさげ、制御の安定性を確保する。
【００９３】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０停止を指示されると（Ｓ７０１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を一定の減速カーブに従い位置、速度指令を更新し（Ｓ７０２）、減速していき、ＤＣブラシレスモータ４０が停止した時点で減速シーケンスを終了する（Ｓ７０３）。
【００９４】
この減速カーブは、負荷トルクがもっとも小さいときに、フリクションロスにより自然に減速する場合の減速カーブより緩やかなものとする。
【００９５】
以上述べたように、起動時と停止時の各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数が最小になるように制御することにより、各回転体１Ｙ〜１Ｋの所望の位相と、実際の位相とのずれは小さく保たれ、ＤＣブラシレスモータ４０起動後に、各回転体１Ｙ〜１Ｋの位相を目標の位相に調整するまでに要する時間の短縮をはかれる。
【００９６】
また、プリンタ制御部１１は、プリンタエンジンの電源投入時あるいはプリンタエンジンの内部へのアクセスドアクローズ時に、回転体１Ｙ〜１Ｋや搬送ベルトなどのクリーニング動作などを実行するため、イニシャルシーケンスを起動する。
【００９７】
イニシャルシーケンスを起動すると、モータ制御部１４に各ＤＣブラシレスモータ４０の起動を指示する。
【００９８】
電源投入時や、ドアクローズ時には各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相が、所望の回転位相から大きくずれている可能性があるが、このイニシャルシーケンス動作により、回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相を所望の値に合わせることができる。
【００９９】
この場合、印字動作は行わないため、位相調整に時間がかかっても問題はなく、実際の印字動作時には、イニシャルシーケンスにより各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相が所望の位相に、ほぼあった状態に保たれているため、短時間に位相調整が終了し、ファーストプリントタイムを伸ばしてしまうことがない。
【０１００】
なお、所望の回転位相、すなわちＡＣ色ずれを抑制するような各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相は、回転位相検出シーケンスを実行することによりあらかじめ求めておき、その回転位相はプリンタ制御部１１から、モータ制御部１４に送信される。
【０１０１】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施例を説明する。
【０１０２】
第２の実施例のモータ類および画像形成部１５の構成、制御システムの概略構成は第１の実施例と同一なので説明を省略する。
【０１０３】
ＤＣブラシレスモータ４０を起動する場合と、駆動中のＤＣブラシレスモータ４０を停止させる場合には、位置制御を行わず、速度制御のみで制御する点が第１の実施例と異なる。
【０１０４】
本回路の動作を図８、９に基づいて説明する。
【０１０５】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０起動を指示されると（Ｓ８０１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０に対して速度制御を行い、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を一定の加速カーブに従い速度指令を更新し、加速していく（Ｓ８０２）。
【０１０６】
全ＤＣブラシレスモータ４０が最終回転速度に達した時点（Ｓ８０３）で、位置制御を開始する（Ｓ８０４）。
【０１０７】
次に基準となる回転体１Ｙと、それ以外の回転体１Ｍとの回転位相差の検出を開始する。
【０１０８】
すなわち、基準となる回転体１Ｙのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点（Ｓ８０５）で時間計測用カウンタ値cntをクリアし（Ｓ８０６）、その後一定周期でカウント値cntを増加させる（Ｓ８０７）。
【０１０９】
回転体１Ｍのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点（Ｓ８０８）でカウント値cntの増加を停止し、計測された時間からＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報を算出する（Ｓ８０９）。
【０１１０】
算出されたＤＣブラシレスモータ４０位置誤差情報は、ＤＣブラシレスモータ４０の位置制御ループにフィードバックされ、位置誤差を解消するように制御を行う（Ｓ８１０）。
【０１１１】
このとき、位置誤差の値、すなわち、位置誤差情報の絶対値により位置制御操作量の演算用係数、すなわち、位置制御ループの操作量演算にもちいる各パラメータの値を変えても良い。
【０１１２】
たとえば、位置誤差情報の絶対値が大きい場合、位置制御ループのゲインをさげ、制御の安定性を確保する。
【０１１３】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０停止を指示されると（Ｓ９０１）、モータ制御部１４は、位置制御を切り（Ｓ９０２）、速度制御のみで各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を一定の減速カーブに従い速度指令を更新し（Ｓ９０３）、減速していく。
【０１１４】
ＤＣブラシレスモータ４０の速度が０になった時点で減速シーケンスを終了する（Ｓ９０４）。
【０１１５】
この減速カーブは、負荷トルクがもっとも小さいときに、フリクションロスにより自然に減速する場合の減速カーブより緩やかなものとする。
【０１１６】
あるいは、各ＤＣブラシレスモータ４０へのブレーキ操作により、一定の減速カーブに従って減速しても良い。この場合の減速カーブは負荷トルクがもっとも大きいときに、フリクションロスにより自然に減速する場合の減速カーブより急なものとする。
【０１１７】
以上述べたように、起動時と停止時の各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数が最小になるように制御することにより、各回転体１Ｙ〜１Ｋの所望の位相と、実際の位相とのずれは小さく保たれ、ＤＣブラシレスモータ４０起動後に、各回転体１Ｙ〜１Ｋの位相を目標の位相に調整するまでに要する時間の短縮をはかれる。
【０１１８】
イニシャルシーケンスの実行については、第１の実施例と同様であるので説明を省略する。
【０１１９】
なお、所望の回転位相、すなわちＡＣ色ずれを抑制するような各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相は、回転位相検出シーケンスを実行することによりあらかじめ求めておき、その回転位相はプリンタ制御部１１から、モータ制御部１４に送信される。
【０１２０】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施例を説明する。
【０１２１】
本装置のモータ類および画像形成部１５の構成、制御システムの概略構成は第１の実施例と同一なので説明を省略する。
【０１２２】
回転体１Ｙ〜１Ｋのホームポジション信号とは別の独立した信号、たとえば、全ＤＣブラシレスモータが目標速度に達したことをしめすモータ速度レディ信号を基準にして、各回転体１Ｙ〜１Ｋのホームポジション信号を比較し、ＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報を算出する点が第１の実施例と異なる。
【０１２３】
本回路の動作を図１０、１１に基づいて説明する。
【０１２４】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０起動を指示されると（Ｓ１００１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０に対して速度制御および位置制御を行い、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を所定の加速カーブに従い位置、速度指令を更新して、加速していく（Ｓ１００２）。
【０１２５】
全ＤＣブラシレスモータ４０が定常回転速度に達したら加速を終了し（Ｓ１００３）、基準となる回転体１Ｙと、回転体１Ｍとの回転位相差の検出を開始する。
【０１２６】
たとえば、全ＤＣブラシレスモータが目標速度に達したことをしめすモータ速度レディ信号が出力された時点で、回転体１Ｙ〜１Ｋのフォトセンサ４９からの信号が出力されるまでの時間計測用カウンタ値cntをクリアし（Ｓ１００４）、その後一定周期で、各回転体１Ｙ〜１Ｋのフォトセンサ４９出力を監視するとともに（Ｓ１００５、Ｓ１００６）、カウント値cntを増加させる（Ｓ１００７）。
【０１２７】
回転体１Ｙのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点でカウント値をcnt１Ｙに記憶する（Ｓ１００８）、回転体１Ｍのフォトセンサ４９からの信号が出力された時点でカウント値をcnt１Ｍに記憶する（Ｓ１００９）。
【０１２８】
回転体１Ｙと回転体１Ｍの両方のホームポジションの計測が終わると、計測されたcnt１Ｙとcnt１Ｍの差からＤＣブラシレスモータ４０の位置誤差情報を算出する（Ｓ１０１０）。
【０１２９】
算出されたＤＣブラシレスモータ４０位置誤差情報は、ＤＣブラシレスモータ４０の位置制御ループにフィードバックされ、位置誤差を解消するように制御を行う（Ｓ１０１１）。
【０１３０】
このとき、位置誤差の値、すなわち、位置誤差情報の絶対値により位置制御操作量の演算用係数、すなわち、位置制御ループの操作量演算にもちいる各パラメータの値を変えても良い。
【０１３１】
たとえば、位置誤差情報の絶対値が大きい場合、位置制御ループのゲインをさげ、制御の安定性を確保する。
【０１３２】
プリンタ制御部１１からＤＣブラシレスモータ４０停止を指示されると（Ｓ１１０１）、モータ制御部１４は、各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数を最小にするように、各ＤＣブラシレスモータ４０を一定の減速カーブに従い位置、速度指令を更新し（Ｓ１１０２）、減速していき、ＤＣブラシレスモータ４０が停止した時点で減速シーケンスを終了する（Ｓ１１０３）。
【０１３３】
この減速カーブは、負荷トルクがもっとも小さいときに、フリクションロスにより自然に減速する場合の減速カーブより緩やかなものとする。
【０１３４】
以上述べたように、起動時と停止時の各ＤＣブラシレスモータ４０の相対回転数が最小になるように制御することにより、各回転体１Ｙ〜１Ｋの所望の位相と、実際の位相とのずれは小さく保たれ、ＤＣブラシレスモータ４０起動後に、各回転体１Ｙ〜１Ｋの位相を目標の位相に調整するまでに要する時間の短縮をはかれる。
【０１３５】
イニシャルシーケンスの実行については、第１の実施例と同様であるので説明を省略する。
【０１３６】
なお、所望の回転位相、すなわちＡＣ色ずれを抑制するような各回転体１Ｙ〜１Ｋの回転位相は、回転位相検出シーケンスを実行することによりあらかじめ求めておき、その回転位相はプリンタ制御部１１から、モータ制御部１４に送信される。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価に精度よく回転体の位相制御ができる。さらには、印字動作時の、位相調整完了までの時間を短くすることができ、ファーストプリントタイムが長くなってしまうことがないようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る画像形成装置の制御システムの概略構成を説明する図
【図２】 第１の実施例の主要部の構成を説明する図
【図３】 第１の実施例の主要部の構成を説明する図
【図４】 第１の実施例の主要部の構成を説明する図
【図５】 ＤＳＰのブロック図
【図６】 第１の実施例の動作を説明する図
【図７】 第１の実施例の動作を説明する図
【図８】 第２の実施例の動作を説明する図
【図９】 第２の実施例の動作を説明する図
【図１０】 第３の実施例の動作を説明する図
【図１１】 第３の実施例の動作を説明する図
【図１２】 モータ類および画像形成部を説明する図
【図１３】 ＤＣブラシレスモータおよびその周辺を説明する図
【符号の説明】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 回転体（感光ドラム）
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ レーザスキャナー
３ 搬送ベルト
４ 駆動ローラ
５ 定着器
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ モータ
１０ プリンタ
１１ プリンタ制御部
１２ 電源
１３ センサ類
１４ モータ制御部
１５ モータ類および画像形成部
１６ 表示部
１７ 通信コントローラ
１８ ホストコンピュータ
２０ ＤＳＰ
２１ プラグラムコントローラ
２２ａ ＡＬＵ
２２ｂ ＭＡＣ
２３ データメモリ
２４ プログラムメモリ
２５ａ データメモリバス
２５ｂ プログラムメモリバス
２６ Ｄ／Ａポート
２７ シリアルポート
２８ タイマ
２９ Ｉ／Ｏポート
３０ ドライバ
３１ ハイ側トランジスタ
３２ ロー側トランジスタ
３３ ナンドゲート
３４ 電流検出抵抗
４０ ＤＣブラシレスモータ
４１ 磁気センサ
４２ ホール素子
４３ コイル
４４ ロータ
４５ 磁気的パターン
４７ 回転軸
４８ フラグ
４９ フォトセンサ
５０ ＤＣブラシレスモータ
５１ コイル
５２ ロータ
５３ ホール素子
５４ アンプ
５５ 磁気的パターン
５６ 磁気センサ
５７ アンプ
５８ 通電ロジック回路
６０ 速度制御部
６１ Ｆ／Ｖコンバータ
６２ 比較器
６３ ＰＬＬ
６４ 混合器
６５ ＰＷＭ信号生成器
７０ ドライバ
７１ ハイ側トランジスタ
７２ ロー側トランジスタ
８０ 電流リミッタ
８１ 電流検出抵抗
８２ 比較器
Claims (9)
- 像形成の為の静電潜像が形成される各色に対応する複数の回転体と、前記複数の回転体における回転位相差を検出する検出手段とを有し、前記検出手段により検出された回転位相差に基づき前記複数の回転体間の回転位相差を調整し、色ずれを抑制するカラー画像形成装置であって、
前記回転体を回転する為のモータの回転速度を示す速度情報を積分することで位置情報を求める積分手段と、
前記位置情報と前記モータの位置目標情報との差により求められた位置誤差情報に基づき前記モータを駆動させる駆動制御手段とを有し、
前記駆動制御手段は、前記検出手段により検出された回転位相差に基づく位置誤差を前記位置誤差情報に反映させ、当該回転位相差に基づく反映が行なわれた位置誤差情報を解消するように前記モータを駆動させ、前記複数の回転体間の回転位相差を調整し、色ずれを抑制することを特徴とするカラー画像形成装置。 - 前記回転位相差は、前記検出手段が前記回転体のホームポジションを検出することによるものであることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
- 前記駆動制御手段は、前記位置誤差情報の大小に応じて、モータの位置制御操作量の演算用の係数の値を変え駆動制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー画像形成装置。
- 前記駆動制御手段は、同時に複数のモータを起動する場合に、前記複数の回転体を駆動する為の各モータの相対回転数が最小になるように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
- 前記駆動制御手段は、複数の駆動中のモータを停止させる場合に、前記複数の回転体を駆動する為の各モータの相対回転数が最小になるように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
- 前記駆動制御手段は、前記複数の駆動中のモータを停止させる場合に、前記各モータをフリクションロスにより自然に減速する場合よりも緩やかな減速カーブに従い減速させるよう制御することを特徴とする請求項５に記載のカラー画像形成装置。
- 前記モータは、ＤＣモータであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
- 前記回転体は、感光ドラムであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
- 像形成の為の静電潜像が形成される各色に対応する複数の回転体と、前記複数の回転体における回転位相差を検出する検出手段とを有し、前記検出手段により検出された回転位相差に基づき前記複数の回転体間の回転位相差を調整し、色ずれを抑制するカラー画像形成装置における制御方法であって、
前記回転体を回転する為のモータの回転速度を示す速度情報を積分することで位置情報を求める積分工程と、
前記位置情報と前記モータの位置目標情報との差により求められた位置誤差情報に基づき前記モータを駆動させる駆動制御工程とを有し、
前記駆動制御工程は、前記検出手段により検出された回転位相差に基づく位置誤差を前記位置誤差情報に反映させ、当該回転位相差に基づく反映が行なわれた位置誤差情報を解消するように前記モータを駆動させ、前記複数の回転体間の回転位相差を調整し、色ずれを抑制することを特徴とするカラー画像形成装置における制御方法。
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