JP5134323B2

JP5134323B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5134323B2
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Inventors: 徹大野
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Priority date: 2007-09-12
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Publication date: 2013-01-30
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Also published as: JP2009069433A

Description

本発明は、画像信号によって変調されたレーザビームを感光体上を走査させる工程を経て画像を形成する画像形成装置に備わる。特に、レーザビームを偏向させるためのポリゴンミラーの回転速度を制御する画像形成装置に関する。

従来、ポリゴンミラー駆動モータの制御はON/OFFのみで、一定回転制御については基本クロックに追従させるPLL制御を行っていた。これでは、DCブラシレスモータを微妙に、もしくは、積極的に制御してシステム動作の一助とすることは困難であった。

これに対し最近では、アクセル/デクセルと呼ばれる加減速信号と、ホール素子または回転周期が検出可能なパルス信号による速度認識を用いてモータ制御することにより、ポリゴンの位相を合わせることが可能になっている。
特開平１１−４８５３７号公報

しかしながら、アクセル/デクセル制御ではチャージポンプ回路を使用するため応答性に難があり、さらに、モータの追従特性を活かしきれておらず、モータを目標回転速度で安定して制御するまでには時間がかかっていた。

本発明は、上述の点に着目して成されたもので、位相合わせを行う際に、現在の位相を認識し、加速/減速のどちらを行った方がより早く目標位相に到達するかを判断して相信号を制御することにより、位相制御に要する時間を短縮することを目的とする。

また、任意に制御可能な相信号によりモータの回転を直接制御することにより、位相制御に要する時間を短縮することを目的とする。

また、モータのプロファイルを記憶し、ある速度の時にどれだけ相パターンを変化させてよいかを判断してロックが外れないように制御することで、モータの特性を活かしきることをも目的とする。

かかる課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、回転駆動され、回転方向の基準位置を示す基準マークが設けられた感光体と、前記感光体を露光するレーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータと、前記ポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光を受光して同期信号を生成する受光手段と、前記基準マークを検出して検出信号を生成する検出手段と、前記同期信号の生成周期と同一周期の基準信号であって、前記検出手段によって生成された前記検出信号に同期した基準信号を生成する信号生成手段と、前記同期信号と前記基準信号との位相差分を検出する位相差分検出手段と、前記位相差分検出手段により検出した位相差分に応じて、前記駆動モータを加速するか減速するかを判断する加減速判断手段と、前記加減速判断手段の判断結果に従い、前記駆動モータを加速または減速させる制御手段と、を有し、前記位相差分検出手段は、前記基準信号と前記基準信号が生成された直後に生成される同期信号との位相差を検出し、検出された当該位相差と前記基準信号の生成周期の半分の周期とを比較し、前記加減速判断手段は、前記位相差分検出手段が検出した位相差分が前記基準信号の周期の半分を越える場合は、前記駆動モータの減速と判断し、前記位相差分検出手段が検出した位相差分が前記基準信号の周期の半分以下の場合は、前記駆動モータの加速と判断することを特徴とする。

また、かかる課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体を露光するレーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前記レーザ光を偏向するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータと、前記ポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光を受光して同期信号を生成する受光手段と、前記ポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光によって前記感光体上に形成される静電潜像を現像する現像手段と、回転駆動され、回転方向の基準位置を示す基準マークが設けられ、前記現像手段によって現像された画像が転写される中間転写体と、前記基準マークを検出して検出信号を生成する検出手段と、前記同期信号の生成周期と同一周期の基準信号であって、前記検出手段によって生成された前記検出信号に同期した基準信号を生成する信号生成手段と、前記同期信号と前記基準信号との位相差分を検出する位相差分検出手段と、前記位相差分検出手段により検出した位相差分に応じて、前記駆動モータを加速するか減速するかを判断する加減速判断手段と、前記加減速判断手段の判断結果に従い、前記駆動モータを加速または減速させる制御手段と、を有し、前記位相差分検出手段は、前記基準信号と前記基準信号が生成された直後に生成される同期信号との位相差を検出し、検出された当該位相差と前記基準信号の生成周期の半分の周期とを比較し、前記加減速判断手段は、前記位相差分検出手段が検出した位相差分が前記基準信号の周期の半分を越える場合は、前記駆動モータの減速と判断し、前記位相差分検出手段が検出した位相差分が前記基準信号の周期の半分以下の場合は、前記駆動モータの加速と判断することを特徴とする。

以上説明してきたように、本発明によれば、位相合わせを行う際に、現在の位相を認識し、加速/減速のどちらを行った方がより早く目標位相に到達するかを判断して相信号を制御することにより、位相制御に要する時間を短縮することが可能となる。

また、任意に制御可能な相信号によりモータの回転を直接制御することにより、位相制御に要する時間を短縮することが可能となる。

また、モータのプロファイルを記憶し、ある速度の時にどれだけ相パターンを変化させてよいかを判断し、ロックが外れないように制御することで、モータの特性を活かしきることも可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態としてカラー画像形成装置を説明する。各図において、同一の参照番号を付した部材は同一部材を表すものとし、重複説明は省略する。

＜本実施形態の画像形成装置の構成例＞
図１は、本実施形態のカラー画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置50は、上部にカラー画像リーダ部1（以下「リーダ部1」と記す)、下部にカラー画像プリンタ部2（以下「プリンタ部2」と記す)を有する。

まず、リーダ部1の構成について説明する。

101は原稿台ガラス(プラテン)、102は自動原稿給紙装置(ADF)であり、この自動原稿給紙装置102の代わりに、鏡面圧板もしくは白色圧板(図示せず)を装着する構成でもよい。原稿を照明する光源103及び104は、ハロゲンランプ、蛍光灯、キセノンランプなどの類の光源を使用する。光源103及び104の光を原稿に集光する反射傘105及び106、ミラー107、108、109があり、110は、原稿からの反射光または投影光をCCD(電荷結合素子)イメージセンサ(以下、CCDと称する)111上に集光するレンズである。

CCD111が実装されている基板112、画像形成装置全体を制御する制御部100、ディジタル画像処理部113は、図４のCCD111を除いた構成要素及び図５の構成要素401、402を含む。114は、光源103及び104と反射傘105及び106と、ミラー107を収容するキャリッジであり、115は、ミラー108及び109を収容するキャリッジである。なお、キャリッジ114は速度Vで、キャリッジ115は速度V/2で、CCD111の電気的走査方向(主走査方向X：図１の前後方向)に対して直交する副走査方向Y（図１の左右方向）に機械的に移動することによって、原稿の全面を走査する。116は、他のデバイスとの外部インターフェイス(I/F)である。

次に、カラープリンタ部2の構成を説明する。

後述する制御部100のCPU301からの制御信号をプリンタ制御I/F218で受け、プリンタ制御I/F218からの制御信号に基づいてプリンタ部2は動作する。感光ドラム202は反時計方向へ回転し、レーザスキャナ201により感光ドラム202上に静電潜像が形成され、回転軸200の周りにブラック、イエロー、マゼンダ、シアンの各色に対応する現像器221、222、223、224を配置して構成される。感光ドラム202上にトナー画像を形成する際に、カラー画像の形成を行う場合は次のようにする。回転カラー現像器203をステッピングモータ(不図示)の回転により、現像を行う各分解色に応じて221〜224の所定の現像器を択一的に回転軸200を中心に感光ドラム202に近接(または接触)させた現像位置に回転動作させる。そしてその現像位置で現像を行う。現像器221〜224からは、感光ドラム202上の電荷に応じた量のトナーが供給され、感光ドラム202上の静電潜像が現像される。

尚、本実施形態の形態においては、現像器221〜224は、回転カラー現像器203に対して容易に着脱可能な構成となっている。そして、回転カラー現像器203には、時計方向にブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応した設置位置が指定されており、各色の現像器221〜224は指定された色の位置に装着される。そして、黒単色画像を現像する際にはブラック現像器221のみが使用され、ブラック現像器221のスリーブ(図示せず)が感光ドラム202と対向する位置まで回転カラー現像器203を回転させ、トナー供給を行う。フルカラー画像を現像する際には現像器221〜224全ての現像器が使用され、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順に、各現像器のスリーブが感光ドラム202と対向する可視化位置226まで回転カラー現像器203を回転させる。感光ドラム202上に形成されたトナー像は、感光ドラム202の反時計方向への回転により、時計方向に回転する中間転写体205に転写される。中間転写体205への転写は、黒単色画像の場合には中間転写体205の1回転で、フルカラー画像の場合は同４回転で完了する。中間転写体205は、特定のシートサイズ、例えばA4サイズ以下の画像を形成するときには、中間転写体205に2面の画像が形成可能である。

一方、シート(記録紙)は、上段カセット208または下段カセット209からピックアップローラ211または212によりピックアップされ、給紙ローラ213または214により搬送される。そして、搬送ローラ215によりレジストローラ(レジR)219まで搬送される。そして、中間転写体205への転写が終了するタイミングで、中間転写体205と転写ベルト206の間にシートが搬送される。その後、シートは、転写ベルト206により搬送されると共に中間転写体205に圧着され、中間転写体205上のトナー像がシートに転写される。シートに転写されたトナー像は、定着ローラ及び加圧ローラ207により加熱及び加圧されシートに定着される。画像が定着されたシートは、フェイスアップ排紙口217に排出される。

なお、シートに転写されずに残る中間転写体205上の残トナーは、画像形成シーケンス後半の後処理制御でクリーニングされる。後処理制御では、シートに転写終了後の中間転写体205上の残トナーは廃トナーとして、図1のクリーニングR230により元々のトナー極性の逆極性に帯電され、逆極性の残トナーは感光ドラム202に再度転写される。感光ドラムユニット内では、逆極性残トナーがブレード(図示しない)によりドラム表面から掻き取られ、感光ドラムユニット内に一体化されている廃トナーボックス231まで搬送される。こうして、中間転写体205上の残トナーが完全にクリーニングされて後処理制御は終了する。

（レーザスキャナ201の構成例）
図２は、レーザスキャナ201の概略構成を示す図である。

画像データ信号に対応するレーザ光をレーザドライバ回路基板601により出射する。コリメータレンズ602とシリンドリカルレンズ603により平行光に変換されたレーザ光が、ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンミラー駆動モータ605により一定速度で回転しているポリゴンミラー604に入射される。ポリゴンミラー604から反射されたレーザ光は、ポリゴンミラー604の前に配置された結像レンズ606、反射ミラー607を経て、主走査方向に走査して感光ドラム202に照射する。608は、画像形成処理で使用する主走査方向同期信号を出力するBDセンサである。

（制御部100の構成例）
図３は、制御部100の要部構成例を示すブロック図である。

制御部100は、ディジタル画像処理部113、プリンタ制御I/F218、外部I/F116に対して、それぞれ制御を行うための情報をやり取りするI/Fを有するCPU301と、操作部303と、メモリ302とによって構成されている。

メモリ302は、CPU301に作業領域を提供するRAM305と、上記CPUの制御プログラムを格納しているROM304とによって構成されている。尚、上記ROM304は、後述するカラー画像形成と白黒画像形成とを自動で切り替える自動カラー選択(ACS)モード、カラー画像形成モード(カラーモードとも称す)、白黒画像形成モードなどの各動作モードを実行するための制御プログラムを格納している。また、画像形成装置50全体を制御する制御プログラムを格納している。また、操作部303は、操作者による処理実行内容の入力や操作者に対する処理に関する情報及び警告等の通知のための、タッチパネル付き液晶により構成される。

尚、制御部100がディジタル画像処理やプリンタ制御を逐次行なう構成であってもよい。また、ディジタル画像処理部やプリンタ制御部が独立したプロセッサを有して、制御部100とディジタル画像処理部やプリンタ制御部とは、互いに制御情報の通信をする構成であってもよい。なお、本実施形態では以下後者の例に基づいて説明する。

（ディジタル画像処理部113の構成例）
図４は、ディジタル画像処理部113の詳細な機能構成例を示すブロック図である。尚、図４の各構成要素は、ハードウエアで構成されてもソフトウエアで構成されてもよい。

原稿台ガラス101上の原稿は光源103、104からの光を反射し、その反射光はCCD111に導かれて電気信号に変換される。尚、CCD111がカラーセンサの場合、RGBのカラーフィルタが1ラインCCD上にRGB順にインラインに乗ったものでも、3ラインCCDで、それぞれRフィルタ、Gフィルタ、BフィルタをそれぞれのCCDごとに並べたものでも構わない。また、フィルタがオンチップ化又は、フィルタがCCDと別構成になったものでも構わない。

そして、その電気信号(アナログ画像信号)は、ディジタル画像処理部113に入力される。クランプ＆AMP＆S/H＆A/D部502では、サンプルホールド(S/H)され、アナログ画像信号のダークレベルを基準電位にクランプし、所定量に増幅され(上記処理順番は表記順とは限らない)、A/D変換される。そして、例えばRGB各８ビットのディジタル信号に変換される。そして、RGB信号は、シェーディング部503でシェーディング補正及び黒補正が施された後、つなぎ＆MTF補正＆原稿検知部504で処理される。CCD111が３ラインCCDの場合は、つなぎ処理では、ライン間の読取り位置が異なるため読取り速度に応じてライン毎の遅延量を調整し、３ラインの読取り位置が同じになるように信号タイミングを補正する。MTF補正では、読取り速度や変倍率によって読取りのMTFが変わるためその変化を補正する。原稿検知では、原稿台ガラス101上の原稿を走査することにより原稿サイズを認識する。

読取り位置タイミングが補正されたディジタル信号は、入力マスキング部505によって、CCD111の分光特性、及び光源103、104及び反射傘105、106の分光特性を補正する。入力マスキング部505の出力は、外部I/F信号との切換え可能なセレクタ506に入力される。セレクタ506から出力された信号は、色空間圧縮＆下地除去＆LOG変換部507と下地除去部514とに入力される。

下地除去部514に入力された信号は、下地除去された後、原稿中の原稿の黒い文字かどうかを判定する黒文字判定部515に入力され、原稿から黒文字信号を生成する。また、もう一つのセレクタ506の出力が入力された色空間圧縮＆下地除去＆LOG変換部507では、色空間圧縮で、読取った画像信号がプリンタで再現できる範囲に入っているかどうか判断する。入っている場合はそのまま補正せず、入っていない場合は画像信号をプリンタで再現できる範囲に入るように補正する。そして、下地除去処理を行い、LOG変換部でRGB信号からYMC信号に変換する。そして、黒文字判定部515で生成された信号とタイミングを補正するため、色空間圧縮＆下地除去＆LOG変換部507の出力信号は遅延部508でタイミングを調整される。

この２種類の信号は、モワレ除去部509でモワレが除去され、変倍処理部510で主走査方向に変倍処理される。511はUCR＆マスキング＆黒文字反映部で、変倍処理部510で処理された信号は、YMC信号からはUCR処理でYMCK信号が生成される。そして、マスキング処理部でプリンタの出力にあった信号に補正されると共に、黒文字判定部515で生成された判定信号がYMCK信号にフィードバックされる。UCR＆マスキング＆黒文字反映部511で処理された信号は、γ補正部512で濃度調整された後、フィルタ部513でスムージング又はエッジ処理される。そして、処理された信号はプリンタ部2に送信される。

（プリンタ部2の画像処理の構成例）
図５は、ディジタル画像処理部で処理された信号をプリンタ部2で受信した後の処理を示す、プリンタ部2でのブロック図である。尚、図５の各構成要素は、ハードウエアで構成されてもソフトウエアで構成されてもよい。

受信された8ビットの多値信号は、2値変換部401で2値信号に変換される。この時の変換方法はディザ法、誤差拡散法、誤差拡散を改良したもの等のいずれでも構わない。変換された２値信号は、外部I/F116と遅延部402に送信される。外部I/F116では、必要に応じて受信した信号をFAX(不図示)等の外部出力装置に送信する。遅延部402は、受信した信号とレーザスキャナ部201のレーザ発光タイミングを補正するため、レーザスキャナ部201への送信タイミングを調整する。

（ポリゴンミラー駆動モータ制御部の構成例）
最後に、本実施形態の特徴であるポリゴンミラー駆動モータ制御の詳細について説明する。

図６は、ポリゴンミラー駆動モータ制御部の要部の構成例を示すブロック図である。尚、ポリゴンミラー駆動モータ制御部での制御は、専用のプロセッサにより行われても、プリンタ部2を制御するプロセッサによる制御の一部として行われてもよい。更に、制御部100の制御の一部として行われてもよい。

605はポリゴンミラー駆動モータ(DCブラシレスモータ)である。DCブラシレスモータは、通常、回転体、ドライバ及びPLL制御部を含むユニットから成り、本体制御からのON/OFF信号に応じた動作をする(外部からクロックを供給し速度を設定することもある)。

2005はモータ部の回転位相、回転速度を検出するためのホール素子である。2006は微弱なホール電圧(数十MV程度)を増幅するためのホールアンプである。2000は目標回転速度を定めるためのクロックを生成するクロック生成部である。2001はクロックとホールアンプからの速度信号、及び位相差に応じた電圧を出力するPLL回路である。2002はPLL出力に応じたデューティを有するパルス波形を生成するためのパルス幅変調手段である。2003は複数のFETなどから構成される駆動手段であり、ホールアンプの出力(相励磁信号)によりFETを選択し、パルス幅変調手段2002の出力により前記選択されたFETの駆動パワーを制御している。

608はレーザの走査線上に設置され、主走査方向の同期信号(BD信号)を発生するためのBDセンサである。611は画像先端タイミングを決定するため、感光体ドラム202や中間転写体205等の画像形成体からマークを検出して基準信号(ITOP)を発生するためのITOPセンサである。本実施形態では、中間転写体205に取り付けられたホームポジションフラグ(図示せず)を検知するセンサである。

尚、カラー画像を形成する場合には、中間転写体上のマークからホームポジションをITOPセンサ611で検出し、そのタイミングから所定後に画像データに基づいたレーザ発光を開始する。これを各色について行うことで色ズレが少ないカラー画像を形成する。

しかしながら、実際には、ポリゴンミラー駆動モータ605の回転周期と感光体202や中間転写体205の画像形成体の回転周期とは完全には一致しないため、１画素未満の色ズレが発生する。この色ズレを補正するために、ITOPセンサ611で検出した副走査方向同期信号を基に、ITOPに同期して予め定めた一定間隔のBD周期の基準主走査同期信号（基準Hsync)を基準主走査同期信号生成部（基準Hsync生成部）612で生成する。そして、BDセンサ608で検出されるBD信号が基準Hsyncと同位相になるようにポリゴンミラー駆動モータ605を制御する。

＜本実施形態のポリゴンミラー駆動モータの位相制御例＞
ここで、本実施形態における位相制御について具体的に説明する。

図７は、本実施形態の位相制御のタイミングチャートを示した図である。

中間転写体205のホームポジションをITOPセンサ611で検知すると(711)、基準Hsync生成部612では、ポリゴン１面１信号の周期を持つ基準Hsync702をホームポジション検知タイミングを基準として生成する。そして、カラー画像の形成中に前色のレーザ書き込みが終了し、次色のレーザ書き込みが開始される所定時間以上前に、メイン制御部615に位相制御開始指示を与える(712)。位相制御開始指示を受けると、ロックを解除(705)してＢＤ信号704は無効とし、この間に基準Hsync702とBD信号704とを位相差分検出手段613の位相比較部で比較し、位相のずれ量を検出する。そして、位相が一致するようポリゴンミラー駆動モータを制御する。これにより、本貸そう形成装置による出力画像の副走査方向のずれ、特にカラーの場合の色ずれを防止することができる。

図８は、位相制御の例を示すタイミングチャート、図９は、位相制御の処理手順例を示すフローチャートである。

例えばBD信号の周期が図８の802のような場合には、位相のずれ量は、位相制御開始トリガ811がオンされたタイミングから次にBD信号816を検知するまでの時間813として検出される。図９のS901〜S904では、時間に対応するカウンタ値Cで検出する。そして、検出された時間（カウンタ値C）が０又はｎの場合（すなわち、位相のずれが無い場合）は(S905)、本位相制御は行なわずにロックがかかる。

位相のずれがある（０でもｎでの無い）場合、カウンタ値Cを基準Hsyncの周期/2（周期の半分）の時間に相当する値(=n/2)と比較する(S906)。検出時間813の方が周期の半分を越えて長い場合(C＞n/2)には、位相制御開始トリガ811がオンされたタイミングは、BD信号816よりも、直前に検知したBD信号815の方に時間的に近いと加減速判断を行なう判断部614が判断する。そして、メイン制御部615にポリゴンミラー駆動モータを減速させる位相制御を行うよう伝える(S907)。

具体的には、メイン制御部615が、ACC（アクセル）信号／DEC（デクセル）信号を出力するACC/DECテーブル2012を介して、チャージポンプ回路2014にDEC信号を送信する。チャージポンプ回路2014は、ACC/DEC信号が印加された時間に対応したアナログ信号を生成する回路である。チャージポンプ回路2014から出力されたアナログ信号は、PLL回路2001の出力とチャージポンプ回路2014の出力をメイン制御部615からの指令に応じて選択するセレクタ2016を介して、パルス幅変調手段2002へと送信される。セレクタ2016の選択制御は、図７の位相制御開始(712)から位相にロックがかかる間は、チャージポンプ回路2014の出力が選択されて迅速な位相制御がされ、ロックがかかった後はＰＬＬ回路2001の出力が選択されて回転制御される。

逆にBD信号が803のような場合には、位相制御開始トリガ811がオンされたタイミングからBD信号を検知するまでの時間814が基準Hsyncの周期/2の時間よりも短く(C≦n/2)、周期の半分以下である。この場合は、加減速判断を行なう判断部614は、位相制御をポリゴンミラー駆動モータを加速させて行うようメイン制御部615に伝える(S908)。

具体的には、メイン制御部615が、ACC/DECテーブル2012を介して、チャージポンプ回路2014にACC信号を送信する。チャージポンプ回路2014は、ACC信号が印加された時間に対応したアナログ信号を生成する。PLL回路2001の出力とチャージポンプ回路2014の出力をメイン制御部615からの指令に応じて選択するセレクタ2016を介して、パルス幅変調手段2002へと送信される。

そして、ポリゴンミラー駆動モータ605が加減速されることにより、BDセンサ608で検知するBD信号の位相が基準Hsyncの位相に近づき再び位相が合うと、ロック(705)がかかる。

このように、位相制御時に基準HsyncとBD信号との位相ずれ量を検知し、そのずれ量に基づいて相励磁変更により加速あるいは減速を使い分けて位相合わせを行うことにより、位相制御に要する時間を短縮することが可能となる。

(他の実施形態)
上記実施形態では、ポリゴンミラー駆動モータ605の制御を、アクセル/デクセルと呼ばれる加減速信号により行う系であった。この場合、速度を変化させる際に、チャージポンプ回路2014に含まれるコンデンサの充放電を行う必要がある。コンデンサの充放電には少なからず時間がかかるため、モータの応答性を制限してしまうものもある。そのためモータが目標とする速度、位相となるまで時間がかかり、モータを搭載していた装置の操作性、生産性を制限することもある。

この課題を解決するため、チャージポンプ回路2014の替わりに、メイン制御部615により直接制御されるD/A変換器を備えたDCブラシレスモータ制御を行う系であっても良い。もしくはチャージポンプ回路2014に加え、メイン制御部615により直接制御されるD/A変換器を備えたDCブラシレスモータ制御を行う系であっても良い。もしくは、メイン制御部615により直接制御されるPWM信号生成手段を備えたDCブラシレスモータ制御を行う系であっても良い。以下には、かかる系における相励磁の変更の方法を説明する。

図１０は、図６のメイン制御部615及びポリゴンミラー駆動モータ605、駆動手段2003の詳細な制御構成を示す回路ブロック図である。破線1001で囲まれた部分は、ポリゴンミラー駆動モータ605及び駆動手段2003の等価回路を示している。

インダクタンス1002が星型結線され、ブリッジ回路1003により励磁され回転磁界を生成する。ブリッジ回路1003での制御動作の詳細は後述する。ロータ1004には磁性パターンが着磁されており、インダクタンス1002の回転磁界により回転する。ホール素子1005〜1007はロータ1004に着磁されている磁界を検出し、検出された磁界は回転磁界制御回路1008に入力される。回転磁界制御回路1008はホール素子1005〜1007の出力信号に基づいてロータ1004の回転位置を検出し、常にロータ1004が回転運動を行う磁界を発生するようにブリッジ回路1003を制御する。具体的には、ホール素子1005〜1007よりロータ位置が変化したことをトリガに、ブリッジ回路1003内のスイッチング回路のスイッチを切り替えて(図１２参照)、１位相分ロータが回転移動するように、インダクタンス1002を励磁する。ロータ1004の加速、減速を行うには、ブリッジ回路1003内に示す駆動電圧の電圧値を増加させている。

図６、図１０の制御系に、チャージポンプ回路2014の替わりに、メイン制御部615により直接制御されるD/A変換器を備えたDCブラシレスモータ制御の系を示したのが図１１である。

この制御系では、インダクタンス1002の励磁を切り替えるためのブリッジ回路1003内のスイッチング回路制御を、回転磁界制御回路1008ではなくメイン制御部615から直接制御を行う。さらに、スイッチング回路の切り替えタイミングを、ホール素子1005〜1007から得られるロータ1004の相の切り替えタイミングよりも少し早いタイミング、あるいは遅いタイミングで行う。つまり、相励磁パターンをメイン制御部615より直接発生させることが可能な系であるため、脱調しない範囲で相励磁の切り替え位相を積極的にずらすことで、ロータ1004の加速/減速効果を出すことが可能である。

なお本実施形態では、モータの例として３相星型結線されたモータを使用したが、本発明は、ロータの回転位相の検知手段を持つ系であれば実施可能であり、モータの内部構成に限定されるものではない。同様に本実施形態では、ロータの磁極位置検出のためにホール素子を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードとフォト・センサを用いるフォト・インタラプタ方式等の別の位置検出方式を用いても良い。

図６の制御系のチャージポンプ回路2014に加え、メイン制御部615により直接制御されるD/A変換器を備えたDCブラシレスモータ制御の系を示したのが図１４である。

この制御系では、位相制御時に加速・減速のどちらを行うかを判断部614が判断し、その判断結果をメイン制御部615が受信した後、テーブル決定手段2020に加速・減速の指令を出す。

それと同時に、メイン制御部615は、位相制御後の目標速度を目標回転速度設定手段2021に設定する。テーブル決定手段2020により、ACC/DECテーブル2012と相励磁テーブル2024から加速あるいは減速の指令に応じたテーブルが参照され、チャージポンプ回路2014と相励磁信号発生手段2025とにそれぞれ制御信号が送信される。その後、モータの回転数信号から回転速度を検出する回転速度検出手段2022からの回転速度と目標回転速度設定手段2021に設定された回転速度が回転速度差分検出手段2023とで比較され、目標回転速度に収束するよう制御される。

上記実施形態において、ポリゴンミラー駆動モータ605を相信号で制御する場合、モータ特性を活かすため、加速用及び減速用の相基準パルスのパルスパターンを数種類テーブルとして予め用意する。このパルスパターンのテーブルをパターン記憶部に記憶しておき、基準HsyncとBD信号の位相のずれ量に基づいて使用するパルスパターンを選択しても良い。例えば、位相ずれ量が少ない場合には、図１３の(1301)及び(1311)のパルスパターンを使用することで、速度変化も少ないことからロック外れが発生することなく加減制御可能である。逆に位相ずれ量が大きい場合には、図１３の(1303)及び(1313)のパルスパターンを使用することで、急激な速度変化に対しても脱調することなく、短時間で位相制御を行うことが可能である。

本実施形態におけるカラー画像形成装置の全体概略構成を示す模式的断面図である。光書き込み光学系の要部構成を示す斜視図である。制御部の要部構成を示すブロック図である。ディジタル画像処理部の要部構成を示す図である。プリンタ処理部の要部構成を示すブロック図である。ポリゴンミラー駆動モータ制御部の要部を示す図である。位相制御のタイミングチャートを示す図である。基準HsyncとBD信号との位相ずれを示す図である。位相制御時のポリゴンミラー駆動モータ制御の手順例を示すフローチャートである。モータの制御構成例を示すブロック図である。モータの他の制御構成例を示すブロック図である。ブリッジ回路の回路構成図である。パルスパターンテーブルを示す図である。他のポリゴンミラー駆動モータ制御部の要部を示す図である。

符号の説明

1 カラーリーダー部
2 カラープリンタ部
100 制御部
101 原稿ガラス台(プラテン)
102 自動原稿給紙装置(ADF)
103、104 光源
105、106 反射傘
107、108、109 ミラー
110 レンズ
111 CCD(電荷結合素子)
112 CCDが実装されている基板
113 ディジタル画像処理部
114、115 キャリッジ
116 外部インターフェイス(I/F)
201 レーザスキャナ
202 感光ドラム(静電坦持体)
203 現像ロータリ
205 中間転写体
206 転写ベルト
207 加圧ローラ
208 上段カセット
209 下段カセット
211、212 ピックアップローラ
213、214 給紙ローラ
215 搬送ローラ
216 手差し給紙ローラ
217 フェイスアップ排紙口
218 プリンタ制御I/F
221 ブラック現像器
222 イエロー現像器
223 マゼンタ現像器
224 シアン現像器
225 レーザ照射位置
226 可視化位置
301 CPU
302 メモリ
303 操作部
601 レーザドライバ回路基板
602 コリメータレンズ
603 シリンドリカルレンズ
604 ポリゴンミラー(回転多面鏡)
605 ポリゴンミラー駆動モータ
606 結像レンズ
607 反射ミラー
608 BD回路基板

Claims

回転駆動され、回転方向の基準位置を示す基準マークが設けられた感光体と、
前記感光体を露光するレーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を偏向するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータと、
前記ポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光を受光して同期信号を生成する受光手段と、
前記基準マークを検出して検出信号を生成する検出手段と、
前記同期信号の生成周期と同一周期の基準信号であって、前記検出手段によって生成された前記検出信号に同期した基準信号を生成する信号生成手段と、
前記同期信号と前記基準信号との位相差分を検出する位相差分検出手段と、
前記位相差分検出手段により検出した位相差分に応じて、前記駆動モータを加速するか減速するかを判断する加減速判断手段と、
前記加減速判断手段の判断結果に従い、前記駆動モータを加速または減速させる制御手段と、を有し、
前記位相差分検出手段は、前記基準信号と前記基準信号が生成された直後に生成される同期信号との位相差を検出し、検出された当該位相差と前記基準信号の生成周期の半分の周期とを比較し、
前記加減速判断手段は、前記位相差分検出手段が検出した位相差分が前記基準信号の周期の半分を越える場合は、前記駆動モータの減速と判断し、前記位相差分検出手段が検出した位相差分が前記基準信号の周期の半分以下の場合は、前記駆動モータの加速と判断することを特徴とする画像形成装置。
感光体と、
前記感光体を露光するレーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を偏向するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーを回転駆動する駆動モータと、
前記ポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光を受光して同期信号を生成する受光手段と、
前記ポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光によって前記感光体上に形成される静電潜像を現像する現像手段と、
回転駆動され、回転方向の基準位置を示す基準マークが設けられ、前記現像手段によって現像された画像が転写される中間転写体と、
前記基準マークを検出して検出信号を生成する検出手段と、
前記同期信号の生成周期と同一周期の基準信号であって、前記検出手段によって生成された前記検出信号に同期した基準信号を生成する信号生成手段と、
前記同期信号と前記基準信号との位相差分を検出する位相差分検出手段と、
前記位相差分検出手段により検出した位相差分に応じて、前記駆動モータを加速するか減速するかを判断する加減速判断手段と、
前記加減速判断手段の判断結果に従い、前記駆動モータを加速または減速させる制御手段と、を有し、
前記位相差分検出手段は、前記基準信号と前記基準信号が生成された直後に生成される同期信号との位相差を検出し、検出された当該位相差と前記基準信号の生成周期の半分の周期とを比較し、
前記加減速判断手段は、前記位相差分検出手段が検出した位相差分が前記基準信号の周期の半分を越える場合は、前記駆動モータの減速と判断し、前記位相差分検出手段が検出した位相差分が前記基準信号の周期の半分以下の場合は、前記駆動モータの加速と判断することを特徴とする画像形成装置。
前記ポリゴンミラーによって偏向されたレーザ光によって前記感光体に形成される静電潜像を現像する現像手段を備え、
前記現像手段は、前記感光体上に形成された静電潜像を異なる色のトナーによって現像する複数の現像部を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記現像手段は、前記感光体上に形成された静電潜像を異なる色のトナーによって現像する複数の現像部を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記駆動モータの相励磁を変更する相励磁変更手段を備え、
前記相励磁変更手段は、前記駆動モータの加速又は減速に対応して相励磁信号のパルス幅を変更することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記駆動モータの相励磁を変更する相励磁変更手段を備え、
前記相励磁変更手段は、前記駆動モータの加速又は減速に対応して駆動電圧を変更することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記相励磁変更手段は、前記駆動モータの加速又は減速に対応して、モータの回転数信号及び予め記憶してあるモータ特性から、モータのロックが外れない範囲で最も短い時間で位相制御を完了する相基準パルスを出力することを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
前記相励磁変更手段は、前記位相差分に対応して前記相基準パルスのパターンを予め記憶するパターン記憶手段を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。