JP4603785B2

JP4603785B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4603785B2
Application number: JP2003296302A
Authority: JP
Inventors: 滋亀山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: EP1510875B1; US7103302B2; JP2005062754A; KR20050020637A; US20050041994A1; CN100507737C; EP1510875A1; CN1584753A; KR100696343B1

Description

本発明は画像形成装置および方法に関し、たとえば電子写真方式の画像形成装置および制御装置に関するものである。

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の画像形成手段を備えたカラー画像形成装置を示すもので、同図において、１は静電潜像を形成する感光ドラム（ａ、ｂ、ｃ、ｄは各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用を示す）で、６は各感光ドラムを駆動するモータである。

２は画像信号に応じて露光を行い感光ドラム１上に静電潜像を形成するレーザスキャナー、３は用紙を各色の画像形成部に順次搬送する、無端状の搬送ベルト、４は、モータとギア等でなる駆動手段と接続され、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、固着する定着器である。

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、搬送ベルト３により用紙が各色の画像形成部に順次搬送される。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２に送られ、感光ドラム３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。同図においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に順次画像形成される。その後用紙は搬送ベルトから分離され、定着器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。

ところで、以上延べたように構成される多色画像形成装置では、各色の画像形成位置の不一致が、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。色ずれには、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。

このうち、ＡＣ色ずれ対策として、各色の回転体の回転位相を個別に制御する手法が知られている。
特開２００１−０２２１４７号

しかしながら、上記の方法では、以下のような欠点があった。

モータ起動時に、毎回必ず位相調整シーケンスを実行するため、ファーストプリントタイムがその分長くなってしまっていた。

本発明は、以上の点に鑑み、モータ起動時に、不必要な位相調整シーケンスを行わずに、ファーストプリントタイムを短縮することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、像を担持するための複数の回転体と、前記回転体に担持された像に基づき画像形成を行う画像形成装置であって、前記複数の回転体を回転駆動する複数のＤＣモータと、前記複数の回転体の位相差を検知する位相検知手段と、前記位相検知手段により検知された前記複数の回転体の位相差が所定関係になるように位相調整を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、前記複数のＤＣモータの駆動を開始させ前記複数のＤＣモータの回転速度を定常回転速度まで加速させ、該加速の後に、前記位相調整を実行することを特徴とし、更に、該位相調整が終了すると、印字動作を実行する印字動作実行手段を備え、前記印字動作を終了し回転中の前記複数のＤＣモータを停止させる場合に、前記制御手段は、前記印字動作の終了の後に前記位相調整を実行し、該位相調整が完了してから、前記複数のＤＣモータを減速カーブに従い減速させることで停止させ、更に、前記位相検知手段の検知結果に基づいて、前記回転体の位相を調整する必要があるか否か判定する判定手段を備え、前記印字動作が終了した後で、且つ前記ＤＣモータが停止される前に前記制御手段により前記位相調整が実行されたうえで、前記判定手段は、画像形成装置が前記印字動作を行う場合、前記複数のＤＣモータを起動した後に回転体の位相調整を実行する必要があるか否かの判定を行い、前記制御手段は、位相調整の必要がないと判定された場合、前記位相調整を実行せず、前記位相調整の必要があると判定された場合、前記位相調整を実行することを特徴とする。

上記構成において、モータ起動後の不必要な位相調整シーケンスの実行を省き、ファーストプリントタイムを短縮する。

以上説明したように、本出願に係る発明によれば、モータ起動後の不必要な位相調整動作をはぶき、ファーストプリントタイムを短縮することができる。

以下、本発明を図示の実施例に基いて詳細に説明する。

（第１の実施例）
本発明の実施例に係る画像形成装置の構成は図１２と同様である。

同図において、感光ドラム１ａ〜ｄについて、本発明により位相制御を行い、色ずれの抑制を行う。

他の構成および動作は従来例と同様なので説明を省略する。

図２は本装置の制御システムの概略構成を示す。

１０は画像形成装置としてのプリンタである。１１はプリンタ内の各装置を制御するプリンタ制御部である。１２はプリンタ内の各装置へ電力を供給する電源である。１３はプリンタ内の各部の状況を検知するセンサ類である。１４はプリンタ制御部の指示によりモータ類を制御するモータ制御部である。１５はプリンタ内の各装置の動力源であるモータ類である。１６はプリンタの動作状況をユーザに報知する表示部である。１７はプリンタとホストコンピュータとの通信を行う通信コントローラである。１８はプリンタに印刷するデータを転送するホストコンピュータである。

図１、３、４は本発明に係る主要部の構成を示す。

２０はＤＳＰ、４０はＤＣブラシレスモータ、３０はモータへの電力を制御するドライバ、４６はモータにより駆動される感光ドラム等の回転体である。回転体の軸には、フラグを設け、軸の回転に伴い、フォトセンサの光路を遮る。これにより軸の１回転につき１回信号が出力される。あるいは、回転体や、回転体を駆動するギヤにフラグを設け、このフラグがフォトセンサを遮光するような構成としても良い。

ＤＳＰはＤＣブラシレスモータからのロータ位置信号により相切り替え制御、プリンタ制御部からの制御信号によるモータの始動、停止制御、およびプリンタ制御部からの速度信号と速度検知手段の出力とを比較し、ドライバを介して速度制御をおこなう。

ＤＳＰのブロック図を図５に示す。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はプログラム用メモリ、２５はデータメモリバス、２６はプログラムメモリバス、２７はシリアルポート、２８はタイマ、２９はＩ／Ｏポートである。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ＭＡＣを持つことで高速な演算を可能としている。

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。さらにロータ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４２を備え、その出力はＤＳＰに接続されている。また、ロータ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ＤＳＰに接続されている。

３０はＤＣブラシレスモータ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。

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ＤＳＰのＤ／Ａポートに取り込まれる。

ＤＳＰはホール素子が発生するロータ位置信号ＨＵ〜Ｗにより、ロータの位置を特定し、相切り替え信号を生成する。相切り替え信号ＵＵ〜Ｗ、ＬＵ〜Ｗは、ドライバの各トランジスタをオンオフ制御し励磁する相を順次切り替えロータを回転させる。

さらにＤＳＰ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。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の位置情報と、位置目標値と比較し、位置誤差情報を得る。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。ＰＷＭ信号は０でｄｕｔｙ０、２５５でｄｕｔｙ１００となる。ＰＷＭ信号は相切り替え信号ＵＵ〜Ｗ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モータの回転速度を制御する。なお、ナンドゲートを使わずにＤＳＰですべて処理してもよい。

また、ロー側トランジスタを全相オンすることにより、モータにブレーキをかけることができる。

駆動ローラ４および、モータ６ｅの構成も上記構成と同様なので説明を省略する。

次に、基準となる回転体を感光ドラム１ａとし、感光ドラム１ｂに対して駆動制御を行う場合について図６、７にもとづいて説明する。

プリンタ制御部からモータ起動を指示されると（図６ステップ１）、モータ制御部は、各モータに対して速度制御および位置制御を行い、各モータの相対速度差を最小にするように、各モータを所定の加速カーブに従い位置指令を更新して、加速していく（図６ステップ２）。全モータが定常回転速度に達したら加速を終了する。（図６ステップ３）
次に、プリンタ制御部から各ドラムの位相調整実行判定の実行を指示されると（図６ステップ４）、基準となる感光ドラム１ａと、感光ドラム１ｂとの回転位相差の検出を開始する。すなわち、基準となる感光ドラム１ａのフォトセンサからの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（図６ステップ５、６）、その後一定周期でカウント値ｃｎｔを増加させる（図６ステップ７）。感光ドラム１ｂのフォトセンサからの信号が出力された時点カウント値ｃｎｔの増加を停止し（図６ステップ８）、計測された時間を、各ドラムの位相差に換算するとともに、モータの位置誤差情報に換算する（図６ステップ９）。そして各ドラムの位相差が所定の値と比較し、各ドラムの位相調整実行が必要か否かを判定し（図６ステップ１０）、その結果をプリンタ制御部に報知する（図６ステップ１１）。

プリンタ制御部は、報知された各ドラムの位相調整実行判定結果を受け、位相調整実行が不要な場合は印字シーケンスを実行し、位相調整実行が必要な場合はモータ制御部に位相調整実行を指示し、位相調整実行完了の後に印字シーケンスを実行する。

モータ制御部は、プリンタ制御部から位相調整実行を指示されると（図７ステップ１）、位相調整実行判定動作により求めた、モータ位置誤差情報をモータの位置制御ループにフィードバックし、位置誤差を解消するように制御を行う（図７ステップ２）。

このとき、位置誤差情報の絶対値により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。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。

さらに、プリンタ制御部からモータ停止を指示されると（図７ステップ３）、モータ制御部は、各モータの相対速度差を最小にするように、各モータを一定の減速カーブに従い位置指令を更新し（図７ステップ４）、減速していき、モータが停止した時点で減速シーケンスを終了する（図７ステップ５）。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。

プリンタ制御部は、一連の印字動作が終了した後に、位相調整実行判定と、位相調整実行を指示し、位相調整実行の完了を待って、各モータを停止させる。

あるいは、所定の印字枚数ごとに実行する各回転体や搬送ベルトあるいは転写ベルトのクリーニング動作中に位相調整実行判定と、位相調整実行を指示してもよい。

以上のべたような、起動時と停止時の各モータの相対速度差を最小にする制御により、各回転体の所望の位相と、実際の位相とのずれが生じないように動作し、さらに、モータ回転中に、少なくとも１回以上、位相調整を実行することで、色ずれを抑制するという点で実用上、印字実行前に位相調整を行う必要がない程度に位相のずれが保たれる。

また、プリンタ制御部は、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、感光ドラムなどの各回転体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。イニシャルシーケンスを起動する場合、モータ制御部に各モータの起動と位相調整を指示する。電源投入時や、ドアクローズ時には各回転体の回転位相が、所望の回転位相から大きくずれている可能性があるものの、このイニシャルシーケンス動作により、回転体の回転位相を所望の値に合わせることができる。この場合、印字動作は行わないため、位相調整のためモータの速度が変化しても問題はなく、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、モータ起動時に毎回位相調整を行う必要がなく、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。

さらに、プリンタ制御部は、色ずれ補正や濃度補正といったキャリブレーションを実行する前に、モータ制御部に、位相調整実行判定と、位相調整実行を指示することができる。これにより、各ドラムの位相差のずれがない状態でキャリブレーションを実行することができ、キャリブレーションの精度が悪化してしまうことがない。

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から、モータ制御部に送信される。

（第２の実施例）
本発明の第２の実施の形態を説明する。

本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。

モータの起動する場合と、駆動中のモータ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一実施例と異なる。

本回路の動作を図８、９に基づいて説明する。

プリンタ制御部からモータ起動を指示されると（図８ステップ１）、モータ制御部は、各モータに対して速度制御を行い、各モータの相対速度差を最小にするように、各モータ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（図８ステップ２）。全モータが最終回転速度に達した時点で、位置制御を開始する（図８ステップ３）。

位相調整実行判定動作および位相調整動作は第一実施例と同様なので説明を省略する。

プリンタ制御部からモータ停止を指示されると（図９ステップ３）、モータ制御部は、位置制御を切り（図９ステップ４）、速度制御のみで各モータの相対速度差を最小にするように、各モータを一定の減速カーブに従い速度指令を更新し（図９ステップ５）、減速していく。モータの速度が０になった時点で減速シーケンスを終了する（図９ステップ６）。または、所定の速度以下になった時点で、ブレーキをかけてもよい。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。

あるいは、各モータ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。

または、位置制御を行ったまま、一旦低速回転に切り替え、その後、各モータを停止させても良い。

プリンタ制御部の動作は第一実施例と同様であるので説明を省略する。

以上のべたような、起動時と停止時の各モータの相対速度差を最小にする制御により、各回転体の所望の位相と、実際の位相とのずれが生じないように動作し、さらに、モータ回転中に、少なくとも１回以上、位相調整を実行することで、色ずれを抑制するという点で実用上、モータを起動して印字動作前に位相調整を行う必要がない程度の位相ずれを保つことができる。

また、プリンタ制御部は、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、感光ドラムなどの各回転体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。イニシャルシーケンスを起動する場合、モータ制御部に各モータの起動と位相調整を指示する。電源投入時や、ドアクローズ時には各回転体の回転位相が、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、回転体の回転位相を所望の値に合わせることができる。この場合、印字動作は行わないため、位相調整のためモータの速度が変化しても問題はなく、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、モータ起動時に毎回位相調整を行う必要がなく、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。

（第３の実施例）
本発明の第３の実施の形態を説明する。

回転体のホームポジション情報とは独立した信号を基準にして、各回転体のホームポジション情報を比較し、モータの位置誤差情報を演算する点が第一実施例と異なる。

本回路の動作を図１０、１１に基づいて説明する。

プリンタ制御部からモータ起動を指示されると（図１０ステップ１）、モータ制御部は、各モータに対して速度制御および位置制御を行い、各モータの相対速度差を最小にするように、各モータを所定の加速カーブに従い位置指令を更新して、加速していく（図１０ステップ２）。全モータが定常回転速度に達したら加速を終了する。（図１０ステップ３）

次に、プリンタ制御部から各ドラムの位相調整実行判定の実行を指示されると（図１０ステップ４）、基準となる感光ドラム１ａと、感光ドラム１ｂとの回転位相差の検出を開始する。すなわち、あるタイミングで、感光ドラムのフォトセンサ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（図１０ステップ５）、その後一定周期で、各感光ドラムのフォトセンサ出力を監視するとともに（図１０ステップ６、７）、カウント値ｃｎｔを増加させる（図１０ステップ８）。感光ドラム１ａのフォトセンサからの信号が出力された時点でカウント値をｃｎｔ１ａに記憶する（図１０ステップ９）、感光ドラム１ｂのフォトセンサからの信号が出力された時点でカウント値をｃｎｔ１ｂに記憶する（図１０ステップ１１）。ホームポジション感光ドラム１ａと１ｂ両方の計測が終わると、計測されたｃｎｔ１ａとｃｎｔ１ｂの差から、各ドラムの位相差情報とモータの位置誤差情報を演算する（図１０ステップ１３）。そして各ドラムの位相差が所定の値と比較し、各ドラムの位相調整実行が必要か否かを判定し（図１０ステップ１４）、その結果をプリンタ制御部に報知する（図１０ステップ１５）。

モータ位相調整動作、モータ停止動作およびプリンタ制御部の動作は第一実施例と同様なので説明を省略する。

以上のべたような、起動時と停止時の各モータの相対速度差を最小にする制御により、各回転体の所望の位相と、実際の位相とのずれが生じないように動作し、さらに、モータ回転中に、少なくとも１回以上、位相調整を実行することで、色ずれを抑制するという点で実用上モータ起動して、印字動作前に位相調整を行う必要がない程度の位相のずれを保つことができる。

第一実施例の主要部の構成を説明する図本発明の実施例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第一実施例の主要部の構成を説明する図第一実施例の主要部の構成を説明する図第一実施例の主要部の構成を説明する図第一実施例の動作を説明する図第一実施例の動作を説明する図第二実施例の動作を説明する図第二実施例の動作を説明する図第三実施例の動作を説明する図第三実施例の動作を説明する図画像形成装置の全体を説明する図

符号の説明

１Ｓ感光ドラム
２レーザスキャナ
３搬送ベルト
４駆動ローラ
５定着器
６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
１６表示部
１７通信コントローラ
１８ホストコンピュータ
２０ＤＳＰ
２１プラグラムコントローラ
２２ａＡＬＵ
２２ｂＭＡＣ
２３データメモリ
２４プログラムメモリ
２５データメモリバス
２６プログラムメモリバス
２７シリアルポート
２８タイマ
２９Ｉ／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
４０ＤＣ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
４６回転体
４７回転軸
４８フラグ
４９フォトセンサ

Claims

像を担持するための複数の回転体と、前記回転体に担持された像に基づき画像形成を行う画像形成装置であって、
前記複数の回転体を回転駆動する複数のＤＣモータと、
前記複数の回転体の位相差を検知する位相検知手段と、
前記位相検知手段により検知された前記複数の回転体の位相差が所定関係になるように位相調整を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、前記複数のＤＣモータの駆動を開始させ前記複数のＤＣモータの回転速度を定常回転速度まで加速させ、該加速の後に、前記位相調整を実行することを特徴とし、
更に、該位相調整が終了すると、印字動作を実行する印字動作実行手段を備え、
前記印字動作を終了し回転中の前記複数のＤＣモータを停止させる場合に、前記制御手段は、前記印字動作の終了の後に前記位相調整を実行し、該位相調整が完了してから、前記複数のＤＣモータを減速カーブに従い減速させることで停止させ、
更に、前記位相検知手段の検知結果に基づいて、前記回転体の位相を調整する必要があるか否か判定する判定手段を備え、
前記印字動作が終了した後で、且つ前記ＤＣモータが停止される前に前記制御手段により前記位相調整が実行されたうえで、前記判定手段は、画像形成装置が前記印字動作を行う場合、前記複数のＤＣモータを起動した後に回転体の位相調整を実行する必要があるか否かの判定を行い、前記制御手段は、位相調整の必要がないと判定された場合、前記位相調整を実行せず、前記位相調整の必要があると判定された場合、前記位相調整を実行することを特徴とする画像形成装置。
位置ずれ補正または濃度補正を実行する前に、前記制御手段は、前記位相調整を実行することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記回転体のクリーニングを実行中に前記制御手段は、前記位相調整を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。