JP4293064B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
請求項1、2の構成では、2つのモータ手段の両方に同時に最大電流値を供給し得る電源手段を用いるのではなく、供給可能となる最大供給電流値Dが、2つのモータ手段の最大電流値を加算した値Cよりも小さく設定された電源手段を用いるようにしているため、装置の低コスト化、小型化が図られることとなる。また、このように構成すると、両モータ手段に対し同時に最大電流値を供給できなくなるが、このような場合に、第2モータ手段への供給電流を抑制するよう制御することにより、高速及び高精度の駆動が求められるポリゴンミラーの駆動を司る第1モータ手段の駆動性を良好なものとすることができる。
更に、請求項1、2の構成によれば、最大供給電流値Dの範囲内で電流値A2と電流値B2とのバランスを変更できるようになるため、状況に応じた自由度の高い電流制御が可能となる。
更に、請求項1、2の構成によれば、モータの立ち上がり時間に応じて電流値A2と電流値B2とのバランスを変更できるため、モータの立ち上がり状況に応じた適切な電流制御が可能となる。
請求項3の構成によれば、第1モータ手段へ供給する電流の削減度合が、第2モータ手段へ供給する電流の削減度合よりも小さくなるため、第2モータ手段の駆動を効果的に抑制できる構成となる。
請求項4の構成によれば、スキャナモータにおいて多くの電流供給が望まれる回転開始時において、適切な設定が可能となる。
請求項5の構成によれば、ポリゴンミラーが停止した状態、または所定速度に達していない状態から駆動を開始する際において、両モータ手段へ供給される電流の加算値を最大供給電流値内に収めつつ、その一方で、第1モータ手段には第1最大電流値を供給するように構成されているため、第1モータ手段の駆動性を極めて良好なものとすることができる。
請求項6の構成によれば、ポリゴンミラーの駆動開始の際には、第1モータ手段の駆動を駆動性高く良好に行いつつ、第2モータ手段についてもある程度の駆動を確保することができ、他方、定常状態となって第1モータ手段への負荷が減少した際には第2モータ手段の駆動性を高めることができるため、状況に応じた適切な制御が可能となる。
請求項7の構成によれば、第2モータ手段の騒音を効果的に抑制できる構成となる。
請求項8の構成によれば、第1及び第2モータ手段の電流制御を簡易に実現できる構成となる。
請求項9の構成によれば、速度制御を行う上で必要となる供給電流値を、特別な電流検出手段を別途設けることなく電流制御手段にて適切に把握できる構成となる。
請求項10の構成によれば、2つのモータ手段の両方に同時に最大電流値を供給し得る電源手段を用いるのではなく、供給可能となる最大供給電流値Dが、2つのモータ手段の最大電流値を加算した値Cよりも小さく設定された電源手段を用いるようにしているため、装置を低コスト化、小型化が図られることとなる。また、このように構成すると、両モータ手段に対し同時に最大電流値を供給できなくなるが、このような場合に、第2モータ手段への供給電流を抑制するよう制御することにより、第1モータ手段の駆動性を良好なものとすることができる。さらに、本請求項の構成によれば、最大供給電流値Dの範囲内で電流値A2と電流値B2とのバランスを変更できるため、状況に応じた自由度の高い電流制御が可能となる。
更に、請求項10の構成によれば、モータの立ち上がり時間に応じて電流値A2と電流値B2とのバランスを変更できるため、モータの立ち上がり状況に応じた適切な電流制御が可能となる。
請求項11の構成によれば、第2モータ手段の騒音を効果的に抑制できる構成となる。
請求項12の構成によれば、抑制制御期間において、最終的に、第2モータ手段に対し、最大供給電流値Dから当該抑制制御期間において第1モータ手段に供給される電流値をA2を差し引いた値の電流が供給されることとなるため、電源手段からの電力を、第2モータ手段に割り当てられた範囲内で有効利用できる。
本発明の実施形態1を図1ないし図13を参照しつつ説明する。
まず、図1及び図2を参照し、全体構成について説明する。図1は、画像形成装置の一例たるレーザプリンタ1(以下、単にプリンタ1ともいう)を例示する斜視図である。また、図2は、プリンタ1の要部側断面図である。なお、図2においては、プリンタ1を後述する各種ローラの軸方向から見た図となっており、この図における右側を手前側、左側を奥側と呼ぶこととする。
図1に示すように、プリンタ1には本体ケーシング2が設けられており、その本体ケーシング2の内部には、図2に示すように、用紙3を給紙するためのフィーダ部4や、給紙された用紙3に所定の画像を形成するための画像形成部5などを備えている。また、図1、図2に示すように、プリンタ1の上部には、プリンタ1により画像形成され、排出された用紙3を保持するために用いられる排紙トレイ46を備えている。
また、給紙ローラ8のやや上方には、プリンタ1の手前側からレジストローラ12の位置に直接用紙3を給紙するための手差給紙口14が形成されており、給紙トレイ6に用紙3を収納することなく搬送経路に用紙3を供給することができる。
スキャナユニット16は、本体ケーシング2内の上部に設けられ、レーザ発光部(図示省略)、スキャナモータ25により回転駆動されるポリゴンミラー19、レンズ20および21、反射鏡22および23などを備えており、レーザ発光部から発光される所定の画像データに基づくレーザビームを、図2における一点鎖線で示すように、ポリゴンミラー19、レンズ20、反射鏡22、レンズ21、反射鏡23の順に通過あるいは反射させて、後述するプロセスユニット17における感光体ドラム27の表面上に高速走査にて照射させている。なおスキャナモータ25は、ブラシレスDCモータとして構成されており、第1モータ手段に相当している。また、ポリゴンミラー19は、第1の被駆動体に相当している。
また、現像カートリッジ28には、現像ローラ31、層厚規制ブレード32、トナー供給ローラ33およびトナーボックス34などを備えている。そして、この現像カートリッジ28は、ドラムカートリッジ26に対して着脱自在に装着されている。
押圧ローラ42には、この押圧ローラ42を下方から定着ローラ41の中心軸方向に回転可能に押圧(付勢)するバネ42aを備えている。また、この押圧ローラ42は、定着ローラ41または用紙3と密着し、定着ローラ41と同期して回転するよう構成されている。
図1に示す本体ケーシング2の内部には、図3にて示すような本体フレーム100が設けられている。本体フレーム100は、図2に示される各種部品を保持するように構成されており、一側面には図3に示す回路基板ユニット等の各種ユニットが配置されている。なお、図3は本体フレーム100及び回路基板ユニット等の配置を斜視図にて示すものである。
図4に示すように、ギアユニット110は、本体フレーム100の一側面に、ネジにより固定されている。そして、ギアユニット110には、感光体ドラム27(図2)を回転駆動するためのメインモータ118,感光体ドラム27(図2)の駆動軸(図示せず)に連結してメインモータ118からの駆動力を感光体ドラム27(図2)に伝達するギア114,メインモータ118からの駆動力をギア114に伝達するギア116が備えられており、これらはギアフレーム112により支持されている。なお、メインモータ118は第2モータ手段に相当する。
1.全体構成
次に、上述のスキャナモータ25やメインモータ118を駆動するモータ駆動装置について説明する。図7は、モータ駆動装置の全体的構成を概念的に説明する説明図である。図8は、モータ駆動装置のうち、主としてスキャナモータ25を駆動する部分を説明する説明図である。
スキャナモータ25には、FG(Frequency Generator)信号生成部252が設けられており、速度検出部236は、FG信号生成部252からの出力に基づくFG信号によってスキャナモータ25の速度が検出できるようになっている。
図8に示すように、スキャナモータ25には、3つのホール素子256が設けられている。ホール素子256は、スキャナモータ25のロータの位置に応じて出力する構成をなすものであり、これらホール素子256からの出力はモータドライバ250aに入力されるようになっている。モータドライバ250aでは、ホール素子256からの出力がホール素子信号アンプ271(図7参照)にて増幅され、さらに図示しないA/D変換器にてデジタル信号に変換される。そして、このデジタル化されてなるホール素子信号がASIC200に出力されるようになっている。なお、このホール素子256からの出力は回転状況信号に相当し、ホール素子アンプ271及びA/D変換器が変換手段に相当している。
次に、図7、図8に戻り、フィードバック制御部201について説明する。なお、ASIC200には、図7に示すように、スキャナモータ25に対応したフィードバック制御部201aと、メインモータ118に対応したフィードバック制御部201bが設けられており、双方ともほぼ同様の構成をなし、各モータに対応する制御量(速度指令値)F1,F2を算出するように構成されている(なお、これらをフィードバック制御部201とも総称するものとする)。ここでは、図8を参照し、スキャナモータ25に対応したフィードバック制御部201aを例に挙げて説明する。
次に、電流抑制部、PWM信号生成部について説明する。
本実施形態に係るモータ駆動装置では、ポリゴンモータ25の駆動に使用する最大の駆動電流値である第1最大電流値をA1とし、メインモータ118の駆動に使用する最大の駆動電流値である第2最大電流値をB1とし、その第1最大電流値A1と第2最大電流値B1とを加算した値をCとし、さらに、図示しない電源回路(電源手段に相当する)から供給し得る最大供給電流値をDとした場合、電源回路は、D<Cとなるように構成されている。
次に、図14及び図15を参照して実施形態2について説明する。実施形態2では、スキャナモータ25へ供給される電流値A2と、第2モータ手段へ供給される電流値B2とを設定する、図14のような設定値を記憶する記憶手段を備え、この記憶手段に記憶される設定値を設定変更可能としている。
本実施形態では、上記実施形態とは異なるゲインの切り替え方法をとる構成について示している。なお、モータ駆動装置の構成は上記実施形態と同様の構成を用いることができるため、上記実施形態の図も参照して説明する。ここでは、ブラシレスDCモータ(ここではメインモータ118)が、第1速度及び第2速度の少なくとも2つの速度にて定速動作が行われるようになっており、ゲイン選択手段(ゲイン切換部206、ゲイン切換制御部218)は、メインモータ118の回転速度が第1速度Ncで定速動作を行っている際に、第1速度Ncから第2速度Ndへの速度変更が生じた場合には、速度変更時ゲインを選択するようにしている。この場合、動作モード設定部212にゲイン切換の条件となる動作モードを設定しておき、この動作モード条件を満たした場合にゲイン切換制御が行われるようにすることができる。一方、第1速度Ncから第2速度Ndへの速度変更後において、第2速度Ndに応じた第2速度条件が満たされた場合に定速動作用ゲインを選択するように構成されている。
次に、実施形態4について説明する。
実施形態4では、前述の時間t0からt1の間におけるメインモータ118の騒音を効果的に抑制し得る構成について説明する。なお、本実施形態では、電流の制御方法が実施形態1と異なり、その他の具体例(図1ないし図11に示す例)は実施形態1と同様であるので、同一の部分についてはこれらの図を参照し、異なる部分については図17、図18を参照して説明する。なお、図17、図18においても、経過時間と回転速度との関係、モータロック信号の出力タイミング、及び供給可能となる最大電流値を、各モータ毎に示しており、上段はスキャナモータ25(図7)について示し、下段はメインモータ118(図7)について示している。
(1)上記実施形態においては、レーザプリンタ1に本発明の画像形成装置としての構成を適用したものを例示した。しかし、本発明の画像形成装置としての構成を適用する装置は、画像形成の機能を有していれば、コピー機,ファクシミリ等についても同様に適用可能である。
(4)上記実施形態では、第1モータ手段や第2モータ手段として単一のモータを例に挙げて説明したが、複数のモータからなるモータ群として構成されていてもよい。例えば、カラーレーザプリンタのように各色毎にスキャナモータが設けられるような構成において、全てのスキャナモータを第1モータ手段とするような構成であってもよい。同様に、第2モータ手段についても複数のモータによって構成されていてもよい。
(5)上記実施形態では、スキャナモータ25が停止した状態から駆動を開始する際に、電流制御手段(電流制御部232及びPWM信号生成部240)によって加算電流値Eが、最大供給電流値Dよりも小さくなるように制御する構成を例示したが、完全に停止した状態からの駆動以外でもこのような制御を用いることができる。例えば、ポリゴンミラーが所定速度に達していない状態(即ち、所定の低速状態)から駆動を開始する際に、電流制御部232及びPWM信号生成部240によって加算電流値Eが、最大供給電流値Dとなるように制御を行っても。例えば、所定の低速状態にあるスキャナモータ25を、最大供給電流値A1の電流にて駆動し、一方、メインモータについてはD−A1以下の電流に抑えつつ駆動開始制御を行ってもよい。
8…給紙ローラ(第2の被駆動体)
12…レジストローラ(第2の被駆動体)
19…ポリゴンミラー(第1の被駆動体)
25…スキャナモータ(ブラシレスDCモータ、第1モータ手段)
118…メインモータ(ブラシレスDCモータ、第2モータ手段)
200…ASIC(制御回路)
201…フィードバック制御部(フィードバック演算手段)
204a,204b,204c,204d…ゲイン設定部
206…ゲイン切換部
218…ゲイン切換制御部
232…電流制御部(電流制御手段)
234…相切換部
236…速度検出部(第1回転速度検出手段)
240…PWM信号生成部
250…モータドライバ(モータ駆動回路)
252…FG信号生成部
254…BDセンサ
256…ホール素子
281…タイマ(時間検出手段)
Claims (12)
- ポリゴンミラーへ回転駆動力を供給する1又は複数のモータからなる第1モータ手段と、
前記ポリゴンミラー以外の被駆動体への駆動力を供給する1又は複数のモータからなる第2モータ手段と、
前記第1モータ手段及び前記第2モータ手段に電流を供給する電源手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記第1モータ手段の駆動に使用する最大の駆動電流値である第1最大電流値をA1とし、前記第2モータ手段の駆動に使用する最大の駆動電流値である第2最大電流値をB1とし、その第1最大電流値A1と第2最大電流値B1とを加算した値をCとし、さらに、前記電源手段から供給し得る最大供給電流値をDとした場合、前記電源手段は、D<Cとなるように構成されており、
前記第1モータ手段に供給される電流値をA2とし、前記第2モータ手段に供給される電流値をB2とした場合に、それらA2とB2とを加算した加算電流値が、前記最大供給電流値Dよりも小さくなるように、少なくとも前記第2モータ手段に供給される電流値B2を前記第2最大電流値B1よりも小さく抑えるように制御を行う電流制御手段と、
前記ポリゴンミラーが停止した状態から回転を開始する際に前記第1モータ手段へ供給される電流値A2と、その回転を開始する際に前記第2モータ手段へ供給される電流値B2とを設定する設定値を記憶する記憶手段とを備え、
前記電流制御手段は、前記記憶手段に記憶される設定値に基づいて前記第1モータ手段への供給電流と、前記第2モータ手段への供給電流とを制御し、
さらに、前記記憶手段に記憶される前記設定値を設定変更する設定変更手段と、
前記第1モータ手段の立ち上がり時間を検出する時間検出手段とを備え、
前記設定変更手段は、前記時間検出手段による検出結果に基づいて前記設定値を変更することを特徴とする画像形成装置。 - ポリゴンミラーへ回転駆動力を供給する1又は複数のモータからなる第1モータ手段と、
現像剤担持体或いは搬送手段への駆動力を供給する1又は複数のモータからなる第2モータ手段と、
前記第1モータ手段及び前記第2モータ手段に電流を供給する電源手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記第1モータ手段の駆動に使用する最大の駆動電流値である第1最大電流値をA1とし、前記第2モータ手段の駆動に使用する最大の駆動電流値である第2最大電流値をB1とし、その第1最大電流値A1と第2最大電流値B1とを加算した値をCとし、さらに、前記電源手段から供給し得る最大供給電流値をDとした場合、前記電源手段は、D<Cとなるように構成されており、
前記第1モータ手段に供給される電流値をA2とし、かつその回転を開始する際に前記第2モータ手段に供給される電流値をB2とした場合に、それらA2とB2とを加算した加算電流値が、前記最大供給電流値Dよりも小さくなるように、少なくとも前記第2モータ手段に供給される電流値B2を前記第2最大電流値B1よりも小さく抑えるように制御を行う電流制御手段と、
前記ポリゴンミラーが停止した状態から回転を開始する際に前記第1モータ手段へ供給される電流値A2と、その回転を開始する際に前記第2モータ手段へ供給される電流値B2とを設定する設定値を記憶する記憶手段とを備え、
前記電流制御手段は、前記記憶手段に記憶される設定値に基づいて前記第1モータ手段への供給電流と、前記第2モータ手段への供給電流とを制御し、
さらに、前記記憶手段に記憶される前記設定値を設定変更する設定変更手段と、
前記第1モータ手段の立ち上がり時間を検出する時間検出手段とを備え、
前記設定変更手段は、前記時間検出手段による検出結果に基づいて前記設定値を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 前記電流制御手段は、A2/A1>B2/B1となるように制御を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記電流制御手段は、前記ポリゴンミラーが停止した状態、又は所定速度に達していない状態から駆動を開始する際の、前記第1モータ手段に供給される電流値A2と、前記第2モータ手段に供給される電流値B2とを加算した加算電流値が、前記最大供給電流値Dよりも小さくなるように、少なくとも前記第2モータ手段に供給される電流値B2を前記第2最大電流値B1よりも小さく抑えるように制御を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電流制御手段は、前記ポリゴンミラーが停止した状態、又は所定速度に達していない状態から駆動を開始する際の、前記第1モータ手段に供給される電流値A2が、前記第1最大電流値A1となるように制御を行うことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記電流制御手段は、
前記ポリゴンミラーが停止した状態、又は所定速度に達していない状態から駆動を開始した後において、前記第1モータ手段の回転が定常状態となった場合に当該第1モータ手段に供給される電流値が、当該第1モータ手段における前記ポリゴンミラーの回転開始の際の電流値よりも低い値となるように前記第1モータ手段への電流供給を抑制し、
かつ、前記第2モータ手段に供給される電流値が、当該第2モータ手段における前記ポリゴンミラーの回転開始の際の電流値よりも高くなるように、当該第2モータ手段への電流供給を増加させるよう制御を行うことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の画像形成装置。 - 前記ポリゴンミラーが停止した状態、又は所定速度に達していない状態から駆動を開始する際に、前記第2モータ手段は、前記第1モータ手段の駆動開始タイミングよりも遅いタイミングで駆動を開始するように構成されており、その第2モータ手段の駆動開始の際に、前記電流制御手段により前記第2モータ手段への電流が抑えられることを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電流制御手段は、前記第1モータ手段に対する第1PWM信号と、前記第2モータ手段に対する第2PWM信号とを生成可能に構成されており、前記第1PWM信号及び前記第2PWM信号の各々のパルス幅を調整することにより前記第1モータ手段及び前記第2モータ手段への供給電流をそれぞれ制御することを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記第1モータ手段おけるモータの回転速度を検出する第1回転速度検出手段と、
前記第2モータ手段におけるモータの回転速度を検出する第2回転速度検出手段とを備え、
前記電流制御手段は、前記第1PWM信号を生成する際のパルス幅の指定値と、前記第2PWM信号を生成する際のパルス幅の指定値と、前記第1回転速度検出手段及び前記第2回転速度検出手段による回転速度の検出結果と、に基づいて前記第1モータ手段及び前記第2モータ手段への供給電流の制御を行うことを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。 - 第1の被駆動体に回転駆動力を供給する1又は複数のモータからなる第1モータ手段と、
前記第1の被駆動体とは異なる第2の被駆動体への駆動力を供給する1又は複数のモータからなる第2モータ手段と、
前記第1モータ手段及び前記第2モータ手段に電流を供給可能に構成された電源手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記第1モータ手段の駆動に使用する最大の駆動電流値である第1最大電流値をA1とし、前記第2モータ手段の駆動に使用する最大の駆動電流値である第2最大電流値をB1とし、その第1最大電流値A1と第2最大電流値B1とを加算した値をCとし、さらに、前記電源手段から供給し得る最大供給電流値をDとした場合、前記電源手段は、D<Cとなるように構成されており、
さらに、前記第1モータ手段に供給される電流値をA2とし、前記第2モータ手段に供給される電流値をB2とした場合に、それらA2とB2とを加算した加算電流値が、前記最大供給電流値Dよりも小さくなるように、少なくとも前記第2モータ手段に供給される電流値B2を前記第2最大電流値B1よりも小さく抑えるように制御を行う電流制御手段と、
前記第1モータ手段へ供給される電流値A2と、前記第2モータ手段へ供給される電流値B2とを設定する設定値を記憶する記憶手段を備え、
前記電流制御手段は、前記記憶手段に記憶される設定値に基づいて前記第1モータ手段への供給電流と、前記第2モータ手段への供給電流とを制御し、
さらに、前記記憶手段に記憶される前記設定値を設定変更する設定変更手段と、
前記第1モータ手段の立ち上がり時間を検出する時間検出手段とを備え、
前記設定変更手段は、前記時間検出手段による検出結果に基づいて前記設定値を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 前記電流制御手段は、前記第2モータ手段へ供給される電流値B2が、前記第2最大電流値B1よりも小さくなるように制御を行う抑制制御期間において、前記第2モータ手段へ供給される電流を次第に増加させるように制御を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記電流制御手段は、遅くとも前記抑制制御期間が終了するまでに、前記最大供給電流値Dから、当該抑制制御期間において第1モータ手段に供給される電流値をA2を差し引いた値の電流が供給されるように、前記第2モータ手段に供給される電流を次第に増加させることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
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