JP4687962B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来より、モータの制御装置として、回転速度を検出する検出手段と、制御手段と、制御手段からの指令を受けてモータを駆動するモータドライバと、を備えたものが広く知られている（例えば、特許文献１）。
このものでは、検出手段としてＦＧセンサ、制御手段としてＡＳＩＣを備え、ＡＳＩＣはＦＧセンサから検出されるＦＧ信号に応じた信号（加速信号、或いは減速信号）をモータドライバに出力する。これにより、モータドライバからモータに供給される供給電流が制御されることでモータが速度制御（フィードバック制御）されるようになっている。

ところで、モータは、始動時に大きな始動トルクを必要とし、回転速度が目標値に達するまでには、所定時間を要する。そこで、この所定時間を極力短くするべく、始動時（目標に対する偏差が大きいとき）には、大きなゲインによりフィードバック制御を行う一方、モータの回転速度の上昇に伴って目標値に対する偏差が小さくなったときには、モータの回転が早期に安定するように、ゲインを小さく切り換えることが考えられる。
特開２００１−６１２９７公報

上記のように、偏差が小さくなったときに、ゲインを小さく切り換えるということは、モータの回転速度が目標速度に近づいたときに、操作量が小さく設定されるということであるから、その分、目標速度に達するまでの時間がかかることとなり、この点において改善の余地があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、モータの回転速度を早期に安定させるとともに、目標速度に到達するまでの時間を短縮させることが可能な電子機器及び、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、感光体に対してレーザ光を走査させるポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータと、
前記ポリゴンモータの回転速度を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、複数のゲインの中から一のゲインを選択して前記ポリゴンモータの回転をフィードバック制御する制御手段と、を備え、始動後、前記ポリゴンモータが所定の回転速度に初めて達したときに、前記制御手段は、前記所定の回転速度の前後所定域で用いられるゲインを、前記所定の回転速度に達する直前に選択されていたゲインよりも小さいゲインに切り換える画像形成装置であって、前記ポリゴンモータが前記所定の回転速度に達した後に、前記レーザ光による前記感光体への画像形成が開始され、前記検出手段は、前記ポリゴンミラーにて反射されるレーザ光を受光して受光量に応じた信号を出力するＢＤセンサと、前記ポリゴンモータの回転速度に応じた周波数のＦＧ信号を出力可能なＦＧセンサとの二つのセンサから構成され、前記ポリゴンモータの始動から所定期間内の低速領域においては、前記ＦＧセンサから出力されるＦＧ信号に基づいて前記回転速度の検出がなされる一方、それ以降は、前記ＢＤセンサから出力される信号に基づいて前記回転速度の検出がなされ、前記制御手段は、前記ＦＧセンサに基づいて回転速度の検出が行われるときのゲインを、前記ＢＤセンサに基づいて回転速度の検出が行われるときのゲインより小さなゲインに設定するところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記所定域は、前記所定の回転速度を基準として均等に設定されているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のものにおいて、前記所定の回転速度に達した以降のゲインの切り換えは、前記所定域から外れた領域では、前記所定域に適用されるゲインより大きなゲインが選択され、かつ、当該外れた領域のうち、前記モータの回転速度が速い方向に外れた場合のゲインは、遅い方向に外れた場合のゲインより大きなゲインが選択されるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、感光体に対してレーザ光を走査させるポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータと、前記ポリゴンモータの回転速度を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、複数のゲインの中から一のゲインを選択して前記ポリゴンモータの回転をフィードバック制御する制御手段と、を備えた画像形成装置であって、前記ポリゴンモータが所定の回転速度に達した後に、前記レーザ光による前記感光体への画像形成が開始され、前記検出手段は、前記ポリゴンミラーにて反射されるレーザ光を受光して受光量に応じた信号を出力するＢＤセンサと、前記ポリゴンモータの回転速度に応じた周波数のＦＧ信号を出力可能なＦＧセンサとの二つのセンサから構成され、前記ポリゴンモータの始動から所定期間内の低速領域においては、前記ＦＧセンサから出力されるＦＧ信号に基づいて前記回転速度の検出がなされる一方、それ以降は、前記ＢＤセンサから出力される信号に基づいて前記回転速度の検出がなされ、前記制御手段は、前記ＦＧセンサに基づいて回転速度の検出が行われるときのゲインを、前記ＢＤセンサに基づいて回転速度の検出が行われるときのゲインより小さなゲインに設定するところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
請求項１の発明によれば、所定の回転速度（目標値）に達したときに、初めて小さいゲインに切り換えられる。このような構成であれば、所定の回転速度に達したか否かに拘わらず、偏差が小さくなるとゲインが小さく切り換えられる場合に比べて、所定の回転速度に達する直前のゲインが大きく設定されることとなるので、所定の回転速度に達するまでの時間を短縮出来る。また、一旦、所定の回転速度に達すると、それ以降は、所定の回転速度の前後所定域ではゲインが小さく設定されるので、回転が早期に安定する。

また、請求項１、請求項４の発明によれば、所定の回転速度に達した後に、画像形成が開始されるので、画像品質が高まるし、モータが早く立ちあがるので早期に画像形成を開始することが可能となる。

また、モータの回転速度を検出するセンサには、発電式のものもあるが、請求項１、請求項４の発明によれば、発電式のものに比べて、検出時の応答遅れが小さい光学式のセンサ（ＢＤセンサ）を用いている。このような構成であれば、モータの回転速度を現実の回転速度に対して誤差なく検出することが出来る。そのため、制御手段においては現実の偏差に対応した適正な操作量が算出されることとなるから、精度の高い制御（フィードバック制御）を行なうことが可能となる。

また、ＢＤセンサはポリゴンミラーで反射した反射光の一部を受光するものであり、反射光の大部分は感光体に照射される。仮に、ポリゴンモータの始動直後からＢＤセンサに基づいて回転速度の検出を行なうと、ポリゴンモータが低速回転中にも、レーザ光が感光体に照射されることとなるが、これを行なってしまうと、ポリゴンモータの回転速度が低速であるがために、感光体の同じ部位にレーザ光が長く（長い時間）、照射される。そのため、場合によっては、感光体が早期に劣化する。この点に関し、請求項１、請求項４の発明によれば、ポリゴンモータの始動から所定期間内の低速領域においては、ＦＧセンサから出力されるＦＧ信号に基づいて回転速度の検出がなされ、低速領域を脱した以降、ＢＤセンサから出力される信号に基づいて回転速度の検出がなされる。従って、低速回転中には、レーザ光を出射させなくて済むから、感光体の早期劣化を未然に防止できる。

また、ＦＧセンサはロータの減磁の影響を受けやすく、また、検出時には応答の遅れがあるので、一般に、ＢＤセンサに比べて検出精度が低い傾向にある。仮に、検出精度が低いＦＧセンサでモータの回転速度を検出しているときに、大きなゲインに設定してしまうと、大きな検出誤差があった場合には、これが大きく増幅されてしまうので、制御に支障を来たす恐れがある。この点に関し、請求項１、請求項４の発明によれば、ＦＧセンサに基づく制御時に比べて、ＢＤセンサに基づく制御時にはゲインが大きく設定される。このように、検出精度が高いセンサが使用されているときに、ゲインを大きくする設定、言い換えると、検出精度が高くないセンサが使用される場合にはゲインを小さくする設定であれば、ＦＧセンサ使用時に、大きな検出誤差があったとしても、これが大きく増幅されることがない。

本発明の一実施形態について図１ないし図７を参照しつつ説明する。
１．全体構成
図１は、レーザプリンタの要部側断面図である。レーザプリンタ（本発明の画像形成装置に相当）１０は本体ケーシング１１の下部に、カセット収容部１２が設けられており、そこに、記録媒体としての用紙を積層状に収容した給紙カセットＣが装着されている。尚、以下の説明において、前、後方向については、装置の正面方向を前側（図１における右側）として説明する。

本体ケーシング１１内には、用紙搬送経路Ｌが形成されている。用紙搬送経路Ｌは、図１において実線で示す通りであり、給紙カセットＣの前方上部でレーザプリンタ１０の後方に約１８０度で反転した後、レーザプリンタ１０の後部に向かう。そして後部側に至ると、今度は前方に約１８０度反転して本体ケーシング１１の上面壁に設けられる排紙部１４に至る経路をとる。
詳細には次に述べるが、給紙カセットＣから送り出された用紙には用紙搬送経路Ｌを搬送される過程でトナー像が形成されるとともに、これが定着器４６によって熱定着されることで所望の画像が形成されるようになっている。

２．用紙搬送並びに画像形成機構
レーザプリンタ１０は、メインモータ（図示せず）並びに、ポリゴンモータＭｐの二つのモータ（共に、ブラシレスＤＣモータ）を備えるとともに、用紙搬送経路Ｌ上には、図１に示すように、給紙ローラ２１、搬送ローラ２３、レジストローラ２５、転写ローラ２７、加熱ローラ４８、そして排紙ローラ４９が順に設けられており、これら各ローラはメインモータから駆動力を受けて回転するようになっている。

給紙ローラ２１は給紙カセットＣ上に載置された用紙を搬送ローラ２３まで送り出すためのものである。次に、搬送ローラ２３は、給紙ローラ２１によって送り出された用紙を、レジストローラ２５まで搬送させるべく中継させるためのものである。尚、この搬送ローラ２３には、紙粉取りローラ２４が対向配置され、これらローラ２３、２４間を用紙が通過する際に、用紙の紙粉が取り除かれるようになっている。

レジストローラ２５は、給紙ローラ２１、搬送ローラ２３を経由して搬送されてきた用紙を、正しい姿勢に矯正し、その後、転写ローラ２７へと搬送するためのものである。

転写ローラ２７には図１に示すように感光ドラム（本発明の感光体に相当）２８が対向配置され、更に、感光ドラム２８の上方には、スコロトロン型帯電器３５、スキャナ部４１が配されるとともに、感光ドラム２８の前部（図１における右側）には現像ローラ３８とトナー室３１Ａが並んで配されている。

スキャナ部４１は、図示しないレーザ光源、ポリゴンミラー４５、ｆθレンズ４２、反射鏡４３Ａ、レンズ４４および反射鏡４３Ｂなどを備えている。ポリゴンミラー４５は、ポリゴンモータＭｐの駆動により回転し、レーザ光源から出射されたレーザ光を、スコロトロン型帯電器３５により一様に正帯電された感光ドラム２８の表面に高速走査させる。より具体的に説明すると、レーザ光は、図１の破線で示すように、ポリゴンミラー４５で偏向されてｆθレンズ４２を通過した後、反射鏡４３Ａによって反射され、レンズ４４へと向かう。そしてレンズ４４を通過して反射鏡４３Ｂに至ると、そこで更に、下向きに反射され、感光ドラム２８の表面上に照射される。

現像ローラ３８は、内部にトナー室３１Ａを有する筐体３１の後端部に回動自在に支持されている。筐体３１内のトナー室３１Ａにはアジテータ３６が設けられており、同アジテータ３６はメインモータからの動力の入力により回転駆動して、トナーを攪拌する。そして、このアジテータ３６の回動に伴って、攪拌されたトナーはトナー室３１Ａから現像ローラ３８に向けて放出される。

放出されたトナーは、感光ドラム２８に対向して接触する時に、感光ドラム２８の表面のうち、レーザ光によって露光され電位が下がっている露光部分に供給（選択的に担持）される。かくして、感光ドラム２８上にトナー像が形成されることとなる。そして、搬送された用紙が感光ドラム２８を通過するときに、感光ドラム２８に担持されたトナーが用紙上に付着することで、用紙上にトナー像が転写される。

加熱ローラ４８には加圧ローラ４７が対向配置されている。加熱ローラ４８は円筒状部材としての金属素管を備え、その軸方向に沿ってハロゲンランプが内装されている。この、ハロゲンランプにより、加熱ローラ４８の表面が定着温度に加熱される。加圧ローラ４７は金属製のローラ軸をゴム材料によって被覆してなるとともに、加熱ローラ４８に弾性的に押圧された状態にあって加熱ローラ４８の回転に従動される。この加圧ローラ４７と加熱ローラ４８によって、用紙上にトナー像を熱定着させる定着器４６を形成している。

排紙ローラ４９は、本体ケーシング１１の内部と排紙部１４とを区画する境目部分にあって、定着器４６を経て搬送されてきた画像形成済みの用紙を排紙部１４上に排出させるように機能するものである。

３．ポリゴンモータ制御機構の構成
図２は、ポリゴンモータ制御機構の電気的構成を示すブロック図である。ポリゴンモータ制御機構１００は、同図に示すようにモータドライバ１１０、速度検出部（本発明の検出手段に相当）１２０、フィードバック制御部（本発明の制御手段に相当）１５０、ＰＷＭ信号生成部１４０等から構成されている。尚、ポリゴンモータ（以下、単にモータとする）Ｍｐは３相のブラシレスＤＣモータであり、ロータ側に永久磁石を備える一方、ステータ側には３相の駆動コイルを備える。

ａ）速度検出部
速度検出部１２０は、モータＭｐの回転速度を個別に検出可能な二つのセンサ（ＦＧセンサ１２１、ＢＤセンサ１２５）並びに信号処理部１２７を備える。
ＦＧセンサ（Frequency Generater）１２１はいわゆる発電式のセンサであって、ロータの回転に伴ってＦＧセンサ１２１の備える検出部に誘導起電力が生ずるように構成されている。そのため、ＦＧセンサ１２１からは、ロータの回転速度に応じた周波数の交流信号（ＦＧ信号）が出力される。すなわち、回転速度が速い場合には出力される信号の周波数が高くなり、これとは反対に回転速度が遅い場合には、周波数が低くなる。

ＢＤ（Beam Detector）センサ１２５は光学式のセンサであって、レーザ光を受光し、受光レベルに応じた信号を出力可能に構成された受光素子を備える。具体的な検出動作について説明すると、受光素子はポリゴンミラー４５が所定角度となった場合に反射光を受光するように配置されている。そのため、ＢＤセンサ１２５からは、ポリゴンミラー４５の回転速度に応じたパルス間隔のＢＤ信号が出力される。すなわち、ロータの回転速度が速い場合には、パルス間隔が短くなり、これとは反対に回転速度が遅い場合にはパルス間隔が長くなる。

そして、上記した両センサ１２１、１２５から出力される出力信号（ＦＧ信号、ＢＤ信号）は、いずれもモータドライバ１１０を経由して信号処理部１２７に送られる。信号処理部１２７では、出力信号について信号処理が行なわれ、ポリゴンモータＭｐの回転速度（単位時間あたりの回転数）Ｖｔが算出される。そして、算出された回転速度Ｖｔは、信号処理部１２７から出力される信号Ｓｖを通じて、次述する切換制御部１５１、並びにフィードバック演算処理部１５５に入力される。尚、詳しくは後に述べるが、モータＭｐの始動から所定期間内においては、ＦＧ信号に基づいてモータの回転速度について検出が行なわれ、それ以降は、ＢＤ信号に基づいてモータの回転速度について検出が行なわれる。また、以下、ＦＧセンサ１２１、ＢＤセンサ１２５を総称して速度センサと呼ぶ。

ｂ）フィードバック制御部
フィードバック制御部１５０は、切換制御部１５１、ゲインパターン切換部１５３、フィードバック演算処理部１５５から構成される。切換制御部１５１は、信号Ｓｖが入力されると、信号Ｓｖ中のデータから回転速度Ｖｔを読み取り、その後、回転速度Ｖｔを閾値（後述するが規定回転速度Ｖａ、目標回転速度Ｖｂ等）と比較して、その結果に応じた切換指令Ｓｒ、Ｓｅをゲインパターン切換部１５３或いは、フィードバック演算処理部１５５に対して出力するものである。本実施形態のものは、第１ゲインパターン〜第３ゲインパターンの３つのゲインパターンが予め設けられており、ゲインパターン切換部１５３は、これらゲインパターンの中から、切換指令Ｓｒに応じたゲインパターンを選択する処理を行なうものである。

フィードバック演算処理部１５５は、切換制御部１５１と同様に信号Ｓｖが入力されると、信号Ｓｖ中のデータから信号処理部１２７で算出された回転速度Ｖｔを読み取る。その後、回転速度Ｖｔから目標回転速度Ｖｂを減算する演算処理を行なって、偏差Ｘを算出するとともに、算出された偏差Ｘとゲインパターン切換部１５３で選択されたゲインパターンに基づいて、操作量Ｙを算出する処理を行なうものである。そして、フィードバック演算処理部１５５で算出された操作量Ｙは、信号Ｓｆを通じてＰＷＭ信号生成部１４０に入力される。

ｃ）ＰＷＭ信号生成部、モータドライバ
ＰＷＭ信号生成部１４０では、操作量Ｙに応じたパルス幅のＰＷＭ信号が生成される。すなわち、操作量Ｙが大きく設定された場合には、デューティ比の大きい（ＯＮ時間の長い）ＰＷＭ信号が生成され、これとは反対に操作量Ｙが小さく設定された場合には、デューティ比の小さい（ＯＮ時間の短い）ＰＷＭ信号が生成され、これがモータドライバ１１０に入力される。かくして、モータドライバ１１０を通じてモータＭｐの駆動コイルに供給される電流量がＰＷＭ制御されることで、モータＭｐは回転速度制御される。

また、先にも述べたように、モータＭｐはブラシレスＤＣモータである。そのため、ロータの回転を持続させるために、駆動コイルの作る磁界の向きをロータの位置に応じて切り換える必要がある。そのため、モータＭｐにはホール素子（図示せず）が設けられる一方、ポリゴンモータ制御機構１００には、相切換部１３０が設けられている。ホール素子からは、ロータの位置に応じて位置信号が出力され、これがモータドライバ１１０を通じて相切換部１３０に入力される。相切換部１３０は、ホール素子から入力された位置信号に基づいて、モータドライバ１１０に相切換信号を出力する。これにより、３相を構成する各駆動コイルに対する電流の供給タイミング或いは、向きが制御・切り換えられることで、駆動コイルによって作される磁界の向きがロータの回転に追随して切り換わる。

また、図２における符号１１５は、レーザプリンタ１０の全体の制御を行なうＣＰＵである。同図に示すようにＣＰＵ１１５は、フィードバック制御部１５０、ひいてはポリゴンモータ制御機構１００との間で信号を送受信させるようになっており、ポリゴンモータＭｐの回転状況を監視している。

４．ゲインパターンとフィードバック制御部によるゲインパターンの切り換え処理
図３は第１ゲインパターンにおける偏差Ｘと操作量Ｙとの関係を示す相関図、図４は第２ゲインパターン並びに、第３ゲインパターンにおける偏差Ｘと操作量Ｙとの関係を示す相関図である。図５は各ゲインの大小関係を示す図である。

図３に示すように、第１ゲインパターンでは、偏差Ｘの大小に拘わらずゲインＧ１の大きさは一定とされ、操作量Ｙの大きさは偏差Ｘに比例した値となるように設定されている。
図４に示すように、第２ゲインパターンでは、第１ゲインパターンと同様に、偏差Ｘの大小に拘わらずゲインＧ２の大きさは一定とされ、操作量Ｙの大きさは偏差Ｘに比例した値となるように設定されている。また、図５に示すように、ゲインＧ１に比べてゲインＧ２の方が値が大きく設定されている。尚、ここでいうゲインの値が大きいとは、増幅率が大きいという意味である。

第３ゲインパターンでは、偏差Ｘの大きさに応じてゲインが３段階に設定されている。より具体的に説明すると、偏差Ｘのレベルに応じて第一領域（本発明の前後所定域に相当）Ｓ１、第二領域Ｓ２、第三領域Ｓ３が設定され、各領域ごとにゲインが個別に設定されている。

第一領域Ｓ１は偏差Ｘが小さい領域であり、目標回転速度（偏差ゼロ）Ｖｂを基準として均等に設定されている。すなわち、その範囲は偏差Ｘがプラスとなる側並びにマイナスになる側共に、同じ割合（ここでは、目標回転速度Ｖｂの±５％）に設定されており、第一領域Ｓ１内では図５に示すように全てのゲインＧの中でもっとも小さな値のゲインＧ３が適用される。

また、第一領域Ｓ１に対して回転速度がより速くなる方向（偏差＋方向）に外れた領域が第二領域Ｓ２とされ、回転速度が遅くなる方向（偏差−方向）に外れた領域が第三領域Ｓ３とされる。第二領域Ｓ２ではゲインＧ４が適用され、第三領域ではゲインＧ２が適用される。

図６は、ゲインパターン並びに速度センサの切り換え手順を示すフローチャート図、図７はポリゴンモータの回転速度Ｖｔの推移を示す図である。以下、モータＭｐの始動から回転速度Ｖｔが安定するに至るまでのゲインパターン並びに、速度センサの切り換え手順について説明する。
尚、ゲインパターンの初期設定については、ゲインパターン切換部１５３により第１ゲインパターンが選択されるように予め設定されている。また、始動時には、ＢＤセンサは使用されず（レーザ光が出射されない）、ＦＧセンサ１２１が用いられる。

ステップ１０において、モータＭｐが始動されると、ＦＧセンサ１２１から出力されるＦＧ信号に基づいてフィードバック制御が開始される。すなわち、信号処理部１２７では、ＦＧ信号に基づいてモータＭｐの回転速度Ｖｔを算出する処理がなされ、これが切換制御部１５１並びにフィードバック演算処理部１５５にそれぞれ入力される。

フィードバック演算処理部１５５では入力された回転速度Ｖｔに基づいて偏差Ｘが算出され、算出された偏差Ｘに基づいて操作量Ｙが算出される。ここでは、第１ゲインパターンが選択されているから、ゲインＧ１を比例係数として操作量Ｙが偏差Ｘに対して比例的に定められる（図３参照）。そして、ＰＷＭ信号生成部１４０では操作量Ｙに応じたデューティ比のＰＷＭ信号が生成され、これがモータドライバ１１０に与えられる。かくして、駆動コイルに供給される電流量がＰＷＭ制御される。

上記した一連のフィードバック制御と並行して、切換制御部１５１では、モータＭｐの回転速度Ｖｔについて判定処理が行なわれる。具体的には、始動直後、判定基準となる閾値として規定回転速度Ｖａが設定され、回転速度Ｖｔが規定回転速度Ｖａに達したか、否かが判定される（ステップ２０）。
ステップ２０で回転速度Ｖｔについて判定を行なうのは、モータＭｐが目標回転速度（画像形成を行なう際の回転速度）Ｖｂにほぼ近い高速回転状態に達したかを判別するためであり、本実施形態では、規定回転速度Ｖａは目標回転速度Ｖｂの約９０％に設定されている。

そして、回転速度Ｖｔが規定回転速度Ｖａに達するまでの間は、ステップ２０でＮｏ判定されることで、上記した初期設定の状態が維持されてフィードバック制御が行なわれるが、回転速度Ｖｔが規定回転速度Ｖａに達すると、ステップ２０においてＹＥＳと判定され、ステップ３０に移行する。

ステップ３０では、レーザ光の出射が開始される。すなわち、ＣＰＵ１１５はフィードバック制御部１５０を通じてモータＭｐの回転速度Ｖｔを常に監視しており、規定回転速度Ｖａに達すると、図示しないレーザ駆動回路に投光指令を与える。これにより、レーザ光が出射され、ポリゴンミラー４５で反射した反射光がＢＤセンサ１２５により受光される。

かくして、ＢＤセンサ１２５からはＢＤ信号が出力され、これが、信号処理部１２７に入力される。そして、ＢＤ信号の入力以降、信号処理部１２７においては、ＢＤ信号に基づいてモータＭｐの回転速度Ｖｔの検出が行なわれる（速度センサの切り換え）。

このように、モータＭｐの回転速度Ｖｔが低速回転状態を脱して目標回転速度Ｖｂに近い高速回転状態に移行した後に、レーザ光の出射を開始させることで、以下の効果が得られる。
仮に、低速回転中にレーザ光を出射すると、その光はポリゴンミラー４５で反射され、大部分は感光ドラム２８に照射される。この場合には、ポリゴンモータＭｐの回転速度Ｖｔが低速であるがために、感光ドラム２８の同じ部位にレーザ光が長時間にわたって照射されることとなり、場合によっては、感光ドラム２８が早期に劣化する。しかし、低速回転中には、レーザ光を出射させなくて済むから、感光ドラム２８の早期劣化を未然に防止できる。

そして、レーザ光の出射の開始に続いて、ステップ４０に移行し、そこでは、ゲインパターンを切り換える処理が行なわれる。すなわち、切換制御部１５１からゲインパターン切換部１５３に切換指令Ｓｒが送られ、これを受信したゲインパターン切換部１５３によってゲインパターンを第１ゲインパターンから第２ゲインパターンに切り換える処理が行なわれる。

かくして、図７に示すように、規定回転速度Ｖａに達した以降（ポイントＡ、時刻ｔａ以降）、フィードバック演算処理部１５５では第２ゲインパターン、すなわちゲインＧ２に基づいて操作量Ｙが決定される（図４参照）。

一方、切換制御部１５１では、先の切換指令Ｓｒの出力に続いて判定の基準となる閾値を変更する処理が行なわれ、それ以降は、回転速度Ｖｔが目標回転速度Ｖｂに達したか、否かについて判定を行なう（ステップ５０）。

回転速度Ｖｔが目標回転速度Ｖｂに達するまでは、ステップ５０でＮｏ判定されるため、第２ゲインパターンに従って、フィードバック制御が行なわれるが、時刻ｔｂにおいて目標回転速度Ｖｂに達すると、ステップ５０でＹＥＳと判定され、ステップ６０に移行する。

ステップ６０では、回転速度Ｖｔを監視していたＣＰＵ１１５からの指令に基づいてレーザ光の出射パターン（点灯パターン）が、画像データに応じたパターンに変更され感光ドラム２８に対する画像形成が開始される。そして、これと同時に、切換制御部１５１からゲインパターン切換部１５３に切換指令Ｓｒが送られ、これを受信したゲインパターン切換部１５３によってゲインパターンを、第２ゲインパターンから第３ゲインパターンに切り換える処理が行なわれる。このように、本実施形態では、目標回転速度Ｖｂに達したところで、ゲインパターンが再び、切り換えられる。

尚、この時刻ｔｂが本発明における「始動後、前記モータが所定の回転速度に初めて達したとき」に相当し、目標回転速度Ｖｂが本発明における「所定の回転速度」に相当する。そして、ステップ６０における第２ゲインパターンから第３ゲインパターンへの切り換え処理によって、本発明における「前記所定の回転速度の前後所定域で用いられるゲインを、前記所定の回転速度に達する直前に選択されていたゲインよりも小さいゲインに切り換える」が実現されている。

第３ゲインパターンに切り換えが行なわれた以降の制御について、更に、説明を行なうと、切り換え以降、基本的には増幅率の最も小さいゲインＧ３が選択された状態で一連のフィードバック制御がおこなわれるが、これと並行して切換制御部１５１では、信号処理部１２７から入力される回転速度Ｖｔの変動状況、すなわち偏差Ｘが第一領域Ｓ１内におさまっているか、否かを判定する処理を行う。

そして、偏差Ｘが第一領域Ｓ１から外れた場合には、切換信号Ｓｅをフィードバック演算処理部１５５に対して出力する。これにより、フィードバック演算処理部１５５において、ゲインＧをより大きなゲインＧ２、或いはＧ４に変更する処理が行なわれる。

このように、回転速度Ｖｔが目標回転速度Ｖｂに対して大きく変動して第一領域Ｓ１を外れた場合に、ゲインＧをそれまでのゲインＧ３に比べて大きなゲインＧ２或いはＧ４に変更することで、操作量Ｙが大きく設定され早期に回転速度Ｖｔを目標回転速度Ｖｂに近づけることが出来る。

そして、本実施形態では、第三領域Ｓ３に移行した場合にはゲインＧ３からゲインＧ２に変更されるのに対し、第二領域Ｓ２に移行した場合には、ゲインＧ２より更に大きなゲインＧ４に変更されるが、これは、モータＭｐの応答の特性を考慮したものである。

すなわち、一般に、回転速度Ｖｔが速い領域では回転速度Ｖｔが遅い領域に比べて、操作量Ｙの大きさに対して回転速度Ｖｔが線形的に変化せず、応答が悪い傾向にあるが（主として、相切換えのスイッチングロス等による）、回転速度が速い方向に外れた場合には、遅い方向に外れた場合のゲインＧ２より大きなゲインＧ４が選択されるので、モータＭｐの応答遅れを最小限に留めることが可能となる。

尚、上記した第３ゲインパターンにおけるゲインＧの変更は、先にも述べたように、偏差Ｘのレベルに応じて行なわれるが、本実施形態では、図７に示すように時刻ｔｂ以降、モータＭｐは加速してゆき時刻ｔｃ（ポイントＣ）で第一領域Ｓ１をプラス方向にはずれているから、この時点でゲインＧの設定がゲインＧ３からゲインＧ４に変更される。そして、ゲインＧの変更により、それ以降、減速し次第に目標回転速度Ｖｂに近づいてゆく。その後、時刻ｔｄ（ポイントＤ）で再び第一領域Ｓ１内に復帰し、この時点でゲイン設定がゲインＧ４からゲインＧ３に変更される。それ以降、回転速度Ｖｔは第一領域Ｓ１内において安定することとなり、モータＭｐはゲインＧ３でフィードバック制御される。

このように本実施形態によれば、目標回転速度Ｖｂに対する偏差Ｘが小さい第一領域Ｓ１においては、増幅率の最も小さいゲインＧ３に設定される。これにより、目標回転速度Ｖｂ近傍でのオーバーシュート、並びにリンギングが抑えられるから、回転速度Ｖが早期に安定する。しかも、このゲインＧ３が適用されるのは、モータＭｐの回転速度Ｖｔが目標速度Ｎｂに達した直後（時刻ｔｂ）からである。すなわち、目標回転速度Ｖｂに達する直前においても偏差Ｘは小さくなるが、そのときには、第２ゲインパターンが選択されてゲインＧ３に比べて増幅率の大きいゲインＧ２が適用される設定とされている。

このように、少なくとも目標回転速度Ｖｂに達するまでは、小さなゲインＧ３への切り換えを行なわず増幅率の大きなゲインＧ２に従って操作量Ｙを決定することで、始動から目標回転速度Ｖｂに達するまでの時間を短縮することが可能となる。このように、モータＭｐが早く立ちあがるので早期に画像形成を開始することが可能となる。

また、ゲインＧ３が適用される第１領域Ｓ１は目標回転速度Ｖｂを基準として均等に設定されている。このような設定であれば、例えば、第１領域Ｓ１を非均等にしたり、或いは目標回転速度Ｖｂの近傍領域において、目標回転速度Ｖｂを上回った場合と下回った場合とでゲイン設定を異なる設定とする場合に比べてバランスがとれ、モータＭｐの回転をより早く安定させることが出来る。

また、本実施形態のものは、ＦＧセンサ１２１並びに、ＢＤセンサ１２５を備え、いずれのセンサでもモータＭｐの回転速度を検出することが出来るが、一般にＦＧセンサ１２１は、ロータの減磁の影響を受けやすく、また、検出時には応答遅れがあるから検出精度が高くない。これに対し、ＢＤセンサ１２５は光学式のセンサであるので応答が速く、ＦＧセンサ１２１に比べて検出精度が高い。

そこで、本実施形態では、センサの種別に応じてゲインパターン、ひいてはゲインＧを切り換えることとしている（ステップ３０、ステップ４０における処理）。このように、センサの検出精度が高くないもの、すなわち検出誤差が大きく現れると予見されるセンサで回転速度Ｖｔの検出を行なっている場合には小さなゲインＧ１に設定しておくことで、仮に、大きな検出誤差が実際にあったとしても、これが大きく増幅されることがなく、モータＭｐの回転速度制御の精度を高めることができる。
加えて、目標回転速度Ｖｂの近傍においては、検出精度の高いＢＤセンサを用いて制御を行なっており、この点も、モータＭｐの回転速度制御の精度を高める要因となる。

加えて、本実施形態のものは、モータＭｐの回転速度Ｖｔが目標回転速度Ｖｂに達した後に、画像形成が開始されるので、画像品質が高まるという利点もある。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの要部側断面図。 ポリゴンモータ制御機構の電気的構成を示すブロック図。 第１ゲインパターンにおける、偏差と操作量との関係を示す相関図。 第２ゲインパターン並びに、第３ゲインパターンにおける偏差と操作量との関係を示す相関図。 各ゲインの大小関係を示す図。 ゲインパターン並びに、速度センサの切り換え手順を示すフローチャート図。 ポリゴンモータの回転速度の推移を示す図。

１０...レーザプリンタ（画像形成装置）
４５...ポリゴンミラー
１２１...ＦＧセンサ（検出手段）
１２５...ＢＤセンサ（検出手段）
１５０...フィードバック制御部（制御手段）
Ｍｐ...ポリゴンモータ（モータ）

Claims (4)

1. 感光体に対してレーザ光を走査させるポリゴンミラーと、
   前記ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータと、
   前記ポリゴンモータの回転速度を検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に基づいて、複数のゲインの中から一のゲインを選択して前記ポリゴンモータの回転をフィードバック制御する制御手段と、を備え、始動後、前記ポリゴンモータが所定の回転速度に初めて達したときに、前記制御手段は、前記所定の回転速度の前後所定域で用いられるゲインを、前記所定の回転速度に達する直前に選択されていたゲインよりも小さいゲインに切り換える画像形成装置であって、
   前記ポリゴンモータが前記所定の回転速度に達した後に、前記レーザ光による前記感光体への画像形成が開始され、
   前記検出手段は、前記ポリゴンミラーにて反射されるレーザ光を受光して受光量に応じた信号を出力するＢＤセンサと、前記ポリゴンモータの回転速度に応じた周波数のＦＧ信号を出力可能なＦＧセンサとの二つのセンサから構成され、
   前記ポリゴンモータの始動から所定期間内の低速領域においては、前記ＦＧセンサから出力されるＦＧ信号に基づいて前記回転速度の検出がなされる一方、
   それ以降は、前記ＢＤセンサから出力される信号に基づいて前記回転速度の検出がなされ、
   前記制御手段は、前記ＦＧセンサに基づいて回転速度の検出が行われるときのゲインを、前記ＢＤセンサに基づいて回転速度の検出が行われるときのゲインより小さなゲインに設定する画像形成装置。
2. 前記所定域は、前記所定の回転速度を基準として均等に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記所定の回転速度に達した以降のゲインの切り換えは、
   前記所定域から外れた領域では、前記所定域に適用されるゲインより大きなゲインが選択され、
   かつ、当該外れた領域のうち、前記モータの回転速度が速い方向に外れた場合のゲインは、遅い方向に外れた場合のゲインより大きなゲインが選択される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。
4. 感光体に対してレーザ光を走査させるポリゴンミラーと、
   前記ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータと、
   前記ポリゴンモータの回転速度を検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に基づいて、複数のゲインの中から一のゲインを選択して前記ポリゴンモータの回転をフィードバック制御する制御手段と、を備えた画像形成装置であって、
   前記ポリゴンモータが所定の回転速度に達した後に、前記レーザ光による前記感光体への画像形成が開始され、
   前記検出手段は、前記ポリゴンミラーにて反射されるレーザ光を受光して受光量に応じた信号を出力するＢＤセンサと、前記ポリゴンモータの回転速度に応じた周波数のＦＧ信号を出力可能なＦＧセンサとの二つのセンサから構成され、
   前記ポリゴンモータの始動から所定期間内の低速領域においては、前記ＦＧセンサから出力されるＦＧ信号に基づいて前記回転速度の検出がなされる一方、
   それ以降は、前記ＢＤセンサから出力される信号に基づいて前記回転速度の検出がなされ、
   前記制御手段は、前記ＦＧセンサに基づいて回転速度の検出が行われるときのゲインを、前記ＢＤセンサに基づいて回転速度の検出が行われるときのゲインより小さなゲインに設定する画像形成装置。

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