JP6330523B2 - 画像形成装置および画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成装置の制御方法に関する。

画像形成装置ではレーザー光を感光体の表面に照射することで静電潜像を形成している。レーザー光を感光体の表面に照射する装置を露光装置という。

露光装置は、光源から出力されるレーザー光を回転するポリゴンミラーにより反射させることで偏向された光がレンズを通過して感光体ドラム表面を走査する。この走査速度は一定である。感光体ドラムはレーザー光の走査方向と垂直な方向に一定速度で回転している。そしてレーザ光の走査中にレーザ光を間欠させることで感光体ドラムの表面に静電潜像が形成される。

カラーの画像形成装置においては、露光装置が複数設けられている。通常はイエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、および黒（Ｋ）用の４個である。

ところで、このような露光装置は、ポリゴンミラーを回転させるためのモーターが内蔵されており、モーターを駆動することにより熱が発生する。モーターの精度バラツキによりモーターの効率（損失）にバラツキが生じ、モーターが発生する熱量にも差が生じる。モーター効率（損失）の違いによって複数の露光装置間で温度差が生じる。このため、温度差に起因してレーザー光の照射位置（走査位置）が微妙にずれて、色ずれが起きるという問題があった。

従来このような問題を解決するために、最も温度が高くなっている色の露光装置の温度に、他の色の露光装置の温度が到達するまで空運転させて、すべての露光装置の温度が所定温度範囲になるまで待ってから画像形成する技術がある（特許文献１）。

特開２０１６３−８６３２９号公報

しかしながら、従来の技術では、複数の露光装置が所定温度になるまで、待機を余儀なくされる。このため生産性がよくないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、生産性を低下させることなく、色ずれの発生を抑えることのできる画像形成装置、およびその制御方法を提供することである。

本発明は上記目的を達成するため、複数の露光装置を有する画像形成装置であって、前記複数の露光装置内のモーターの損失量がすべて所定範囲内になるように制御する制御部を有することを特徴とする。

また、本発明は、複数の露光装置を有する画像形成装置の制御方法であって、前記複数の露光装置内のモーターの損失量が、すべて所定範囲内となるように制御することを特徴とする。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）複数の露光装置内のそれぞれにモーター固有の損失が違うモーターを有する画像形成装置であって、
前記複数の露光装置内のそれぞれの前記モーターに対して、前記モーターの永久磁石の作る磁界を回転方向の成分と、当該回転方向に直交する直交方向の成分に分け、回転方向の磁界を形成する電流を調整することによって前記モーターの回転速度を制御し、直交方向の磁界を形成する電流を調整することによって前記モーターの損失量を制御する制御部を有し、
前記制御部は、
前記複数の露光装置内のそれぞれの前記モーターのうち、最も損失の多いモーターの損失量に他のモーターの損失量を合わせるように制御することを特徴とすることを特徴とする画像形成装置。

（２）前記制御部は、
印刷する色に応じて停止させる露光装置は、当該停止させる露光装置のモーターの回転を停止させた状態としつつ、損失量のみ動作している他の露光装置のモーターの損失量に合わせることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。

（３）前記制御部は、
前記複数の露光装置のうち、停止中の露光装置の起動時には、当該停止中の露光装置の起動時のモーターの損失量を動作中の他の露光装置のモーターの損失量より多くし、停止中の露光装置のモーター温度が動作中の他の露光装置のモーター温度と同じになった後から、前記複数の露光装置内のモーターの損失量がすべて同じになるようにすることを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記モーター温度は、モーター近傍に取り付けられた温度センサーにより検出することを特徴とする（３）に記載の画像形成装置。

（５）前記モーター温度は、モーターに使用されているコイルの電熱抵抗から推定することを特徴とする（３）に記載の画像形成装置。

（６）前記モーター温度は、モーターの動作時間、モーターの停止時間、露光装置の外の温度から推定することを特徴とする（３）に記載の画像形成装置。

（７）複数の露光装置内のそれぞれにモーター固有の損失が違うモーターを有する画像形成装置画像形成装置の制御方法であって、
前記モーターの永久磁石の作る磁界を回転方向の成分と、当該回転方向に直交する直交方向の成分に分け、回転方向の磁界を形成する電流を調整することによって前記モーターの回転速度を制御し、直交方向の磁界を形成する電流を調整することによって前記モーターの損失量を制御することで、前記複数の露光装置内のそれぞれの前記モーターのうち、最も損失の多いモーターの損失量に他のモーターの損失量を合わせることを特徴とする画像形成装置の制御方法。

（８）印刷する色に応じて停止させる露光装置は、当該停止させる露光装置のモーターの回転を停止させた状態としつつ、損失量のみ動作している他の露光装置のモーターの損失量に合わせることを特徴とする（７）に記載の画像形成装置の制御方法。

（９）前記複数の露光装置のうち、停止中の露光装置の起動時には、当該停止中の露光装置の起動時のモーターの損失量を動作中の他の露光装置のモーターの損失量より多くし、停止中の露光装置のモーター温度が動作中の他の露光装置のモーター温度と同じになった後から、前記複数の露光装置内のモーターの損失量がすべて同じになるようにすることを特徴とする（７）または（８）に記載の画像形成装置の制御方法。

（１０）前記モーター温度は、モーター近傍に取り付けられた温度センサーにより検出することを特徴とする（９）に記載の画像形成装置の制御方法。

（１１）前記モーター温度は、モーターに使用されているコイルの電熱抵抗から推定することを特徴とする（９）に記載の画像形成装置の制御方法。

（１２）前記モーター温度は、モーターの動作時間、モーターの停止時間、露光装置の外の温度から推定することを特徴とする（９）に記載の画像形成装置の制御方法。

本発明によれば、複数の露光装置内のモーターの損失量がすべて所定範囲内になるように制御することとしたので、起動直後から各露光装置間での温度差を所定範囲に収めることができる。このため起動後すぐに露光装置間における温度差をなくすことができるので、待ち時間が少なくなり生産性を低下させることなく、色ずれの発生を抑えることができる。

本発明を適用した実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。 露光装置の構成を示す概略図である。 露光装置内各部の温度の測定結果を示したグラフである。 露光装置を制御するための制御系の構成を説明するためのブロック図である。 ベクトル制御を説明するための説明図である。 制御部により行われるベクトル制御を用いた温度調整の手順を示すフローチャートである。 フィードバック制御の例を示したグラフである。 温度テーブルの一例を示すグラフである。 図９（ａ）は本実施形態の制御を行わない状態での複数の露光装置内のモーター損失を示したグラフである。図９（ｂ）は本実施形態の制御を行わない状態での複数の露光装置内の温度を示したグラフである。図９（ｃ）は本実施形態の制御を行わずに画像形成したときの色ずれ量を示したグラフである。 図１０（ａ）は本実施形態の制御を行った状態での複数の露光装置内のモーター損失を示したグラフである。図１０（ｂ）は本実施形態の制御を行った状態での複数の露光装置内の温度を示したグラフである。図１０（ｃ）本実施形態の制御を行って画像形成したときの色ずれ量を示したグラフである。 図１１（ａ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１１（ｂ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。 図１２（ａ）は本実施形態（制御形態１）の制御を行った場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１２（ｂ）は本実施形態（制御形態１）の制御を行った場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。 図１３（ａ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１３（ｂ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。 図１４（ａ）は本実施形態（制御形態２）の制御を行った場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１４（ｂ）は本実施形態（制御形態２）の制御を行った場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。 図１５（ａ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１５（ｂ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。 （ａ）は本実施形態（制御形態３）の制御を行った場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１６（ｂ）は本実施形態（制御形態３）の制御を行った場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。 図１７（ａ）は本実施形態を行わない場合の色ずれを概念的に示したイメージ図である。図１７（ｂ）は本実施形態を行った場合の色ずれを概念的に示したイメージ図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明を適用した実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。この画像形成装置は一般的な電子写真方式によるカラーの画像形成装置である。ここではカラーの画像形成にかかわる要部のみ説明する。

カラーの画像形成装置は、図１に示すように、各色用の感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ、感光体ドラム１０１Ｙへレーザー光を照射する各色用の露光装置１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ、各色用の現像器１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ、中間転写ベルト１０５、用紙を中間転写ベルト１０５に押圧する２次転写ローラー１０６、定着器１０７を有する。中間転写ベルト１０５は、複数のローラー１０８によって感光体ドラム１０１Ｙに当接しつつ感光体ドラム１０１Ｙの回転に同期して移動する。ここで各色はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）である。

このようなカラーの画像形成装置における画像形成は、周知のとおりであるので、ここでは概略を説明する。まず、各露光装置１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋによって各感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋによって現像される。これにより各感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ上にトナー画像が形成される。各感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ上のトナー画像は、中間転写ベルト１０５上に転写される。これにより中間転写ベルト１０５上において、各色のトナー画像が混合されたカラー画像が出来上がる。２次転写ローラー１０６によって中間転写ベルト１０５から別途搬送されてきた用紙５００にカラーのトナー画像が転写される。その後、用紙５００は定着器１０７へ搬送されて定着動作が行われて用紙５００上にカラー画像が完成する。

次に、露光装置について説明する。図２は露光装置の構成を示す概略図である。

露光装置は、密閉されたハウジング２００内に、レーザー光源２０１、ポリゴンミラー２０２、ポリゴンミラー２０２を回転させるモーター２０３、レンズ群２０４、温度センサー２０５が入っている。ハウジング２００の感光体ドラム１０１Ｙに面した部分には、レーザー光が透過する窓２０６が設けられている。窓２０６は透明な素材、たとえば樹脂やガラスなどからなる。ハウジング２００は粉塵等の流入がないように密閉されている。温度センサー２０５はモーターケースや基板上などモーター２０３の近傍に設置している。これにより、モーター２０３からの発熱温度を正確に測定することができる。

露光装置の動作は次のとおりである。レーザー光源２０１から出たレーザー光はポリゴンモータによって回転しているポリゴンミラー２０２に照射される。レーザー光は回転しているポリゴンミラー２０２によって反射することで照射方向が変わり、レンズ群２０４を通して感光体ドラム１０１Ｙ上を走査することになる。

露光装置内の温度分布について説明する。図３は露光装置内各部の温度の測定結果を示したグラフである。測定箇所は、外気温、ハウジング２００内部、モーター２０３、ポリゴンミラー２０２（図中「ミラー」）である。グラフからわかるように、モーター２０３の温度が上昇するとポリゴンミラー２０２の温度が上昇しているのがわかる。このとき、ハウジング２００内温度も上昇している。この結果、ポリゴンミラー２０２やレンズ群２０４は、モーター２０３の温度上昇に伴い膨張する。もちろん、モーター２０３の温度が下がればポリゴンミラー２０２やレンズ群２０４は収縮することになる。したがって、各露光装置間で温度差があると、ポリゴンミラー２０２やレンズ群２０４の膨張量や収縮量が異なることになって、レーザー光の照射位置にずれが生じるのである。

次に、各色のモーターの制御について説明する。図４は露光装置を制御するための制御系の構成を説明するためのブロック図である。

各色の露光装置内の温度を調整するための制御部３０１と、制御部３０１に接続されていて、制御部３０１の指令によりモーター２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋを制御するモータードライバー３０２Ｙ、３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｋとを有する。制御部３０１は、各露光装置内の温度センサー２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋが接続されている。

モータードライバー３０２Ｙ、３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｋは、各露光装置内のモーター２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋに接続されている。モータードライバー３０２Ｙ、３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｋは、制御部３０１の指令によって各露光装置内のモーター２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋを駆動するための電流を制御している。なお、モータードライバー３０２Ｙ、３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｋは、モーター２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋに供給する電流、電圧を測定している。

制御部３０１はモータードライバー３０２Ｙ、３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｋを介して、測定した電流、電圧を取得している。モーター２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋ内には、たとえばホール素子が備えられている。モータードライバー３０２Ｙ、３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｋは、ホール素子からの信号により、各モーター２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋのローターの現在位置がわかる。制御部３０１はモータードライバー３０２Ｙ、３０２Ｍ、３０２Ｃ、３０２Ｋを介して、各モーター２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋのローター現在位置を取得してモーターの回転速度および回転角度を算出している。

制御部３０１は、たとえば、ＣＰＵと記憶装置を有する、いわゆるコンピューターであり、後述する制御手順が実行されることで各部の制御を行っている。

ここで露光装置内の温度と、露光装置間の温度差に起因する色ずれについて説明する。

露光装置間で色ずれが発生する原因は大別して下記の３つである。

（１）発熱量の違いに起因する色ずれ
ポリゴンミラーを駆動するためのモーターにおける、コイルやホール素子の微妙な位置の違いによって、モーターごとの損失に違いがある。このため、同じ回転速度となるように単純にモーターの回転速度を制御した場合、損失の違いによって発熱量が変わることになる。一方、ポリゴンミラーやレンズ群は、温度が上がるとわずかながら膨張する。そして各露光装置間で温度差があると、ポリゴンミラーやレンズ群の膨張量もそれぞれの温度で異なってくるため、レーザー光の照射位置にずれが生じるのである。

画像形成装置の各露光装置の配置や大きさなどによっても異なるが、一例を挙げると、各露光装置間で１０℃程の温度差が生じた場合、３０μｍ程度の色ずれが発生する。さらに温度差が大きくなった場合、１００μｍ程度のずれが発生することもあり、肉眼でも色ずれがわかってしまう。

（２）発熱時間の違いに起因する色ずれ
カラーの画像形成装置においては、当然のことであるが、白黒のみの印刷も行われる（これを白黒モードという）。白黒モード時はＹ、Ｍ、Ｃのモーターは停止し、印字色であるＫの露光装置のモーターのみ回転させる。そうすると、停止しているＹ、Ｍ、Ｃの露光装置と駆動しているＫの露光装置とで温度差が生じる。温度差が生じた状態のままカラーモードに変更して印刷すると、上記（１）同様に、Ｙ、Ｍ、Ｃと、Ｋの間で色ずれが発生する。

（３）装置構成に起因する色ずれ
画像形成装置の機械的構成によっては、露光装置が縦型に配置されているものがある。このような構成においては、上部の露光装置は、下部の露光装置から上がってくる熱を受けて、下部の露光装置より温度が高くなりやすい。そうすると上部の露光装置と下部の露光装置とで温度差が発生する。また、定着器１０７や画像形成装置内部を冷やすためのファンからの気流による影響もある。このため画像形成装置の機械的構成によっては、露光装置間で温度差が生じ、色ずれとなる。

このような露光装置間の温度差に起因した色ずれは、近年の画像形成速度の高速化や高解像度化により、一層顕著に表れるようになってきている。たとえば画像形成速度の高速化や高解像度化にはレーザー光の走査速度を上げるためにモーターのさらなる高速化が求められている。モーターを高速で回転させることはそれだけ多くのエネルギーを使うことになるため、発熱量も増大し、各露光装置間の温度差も開くことになる。

本実施形態では、露光装置間の温度差を減らすために、モーターのベクトル制御技術を用いて、各露光装置のモーターの発熱がほぼ同程度となるようにして温度差を解消したものである。

モーターのベクトル制御は周知の制御方法であり、ここでは簡単にその概要を説明する。図５は、ベクトル制御を説明するための説明図であって、２極３相（ＵＶＷ相）のブラシレスＤＣモーターを例示している。

ポリゴンミラー２０２を駆動するためのモーターはポリゴンミラーと直結されている。図示した２極３相（ＵＶＷ相）のブラシレスＤＣモーターはステータ（固定子）にコイル４０１、ローター（回転子）に永久磁石４０２を用いている。

ベクトル制御は、モーターの回転により発生する磁界を回転方向（モータ位相）と直交方向（磁界位相）とに分けて制御する。回転方向の成分はモーターの回転速度を制御する。一方、直交方向の成分はモーターの回転速度とは無関係である。通常のベクトル制御においては、直交方向の成分はモーターの損失となるため極力発生しないようにして、運転効率を上げている。しかし、本実施形態では、このモーターに損失を与える直交方向の成分を最小化するのではなく、直交方向の成分を露光装置ごとに制御することでモーターの発熱量を調整し、各露光装置間の温度差をなくすようにしたのである。つまり、露光装置ごとに、モーターの回転速度（すなわちポリゴンミラー２０２の回転速度）は、露光装置間で同じになるように、各露光装置においてモーターの回転により発生する回転方向の磁界を調整する。一方、発熱量を同じにするために、各露光装置においてモーターの回転により発生する直交方向の磁界を調整するのである。

（制御形態１）
以下、基本的な制御方法として上記（１）の場合、すなわち、４色の各露光装置における温度差に起因する色ずれをなくすための制御方法を説明する。これを制御形態１とする。制御対象となるモーターは２極３相（ＵＶＷ相：位相差１２０度）のブラシレスＤＣモーターである。

図６は、制御部３０１により行われるベクトル制御を用いた温度調整の手順を示すフローチャートである。

まず、制御部３０１は各露光装置のモーターについて下記の処理を行う。

モーターに供給される３相の電流をそれぞれ測定する（Ｓ１）。なお、電流の測定方法については後述する。

測定した電流値を用いてクラーク変換（３相電流を足し合わせると０になる性質を利用）する（Ｓ２）。

クラーク変換は、数学的変換であり、三座標系を二座標系へ変換するもので下記式のとおりである。式中、ｉａ、ｉｂ、ｉｃはＵＶＷ各相の電流値、ｉα、ｉβ、ｉｏは、変換後の電流値である。

クラーク変換式

クラーク変換によって得られる電流のうち、ｉα、ｉβは直交標準面の成分。ｉｏは単一面の成分である（ここでは使用しない）。したがってクラーク変換は、ｉａ、ｉｂ、ｉｃからなる３相電流を、位相差９０度の２相電流、ｉα、ｉβに変換することになる。得られた２相電流は、静止系回転座標、位相差９０度である。

クラーク変換で得られた２相電流をパーク変換する（Ｓ３）。パーク変換は、数学的に２相固定システムベクトルを回転システムベクトルへ変換するものである。これにより先に得られた静止系の２相電流を回転系固定座標、位相差９０度に変換する。

パーク変換は、下記パーク変換式により行われる。

パーク変換式

式中、ｉｓｄは磁束電流（励磁電流ともいう）であり直交方向(磁界位相)の磁界を与える。これを変えても回転速度に影響しないが、モーターの損失に影響する。一方、ｉｓｑはトルク電流であり、回転方向(モータ位相)の磁界を与える。これを変えることで回転速度が変わる。したがって、トルク電流ｉｓｑを一定に保つことで、回転速度を一定にしつつ、磁束電流ｉｓｄを変えることで、モーターの発熱量を制御することができる。

なお、θはモーターの回転角度である。回転角度は、モーター内に内蔵されているホール素子などの回転センサーから得られる値である（詳細後述）。

ここまでの処理を行った後、続いて制御部３０１は、各露光装置の磁束電流ｉｓｄが同じになるように調整する（Ｓ４）。磁束電流ｉｓｄは、モーター固有の損失に依存する。このため磁束電流ｉｓｄは、モーターごとにある一定値（最小値）以下には下がらない。そこで本実施形態では、複数の露光装置の中で、最も損失の大きなモーターの磁束電流ｉｓｄに、他のモーターの磁束電流ｉｓｄを、所定範囲に収まるように合わせるのである。このとき所定範囲とは、色ずれが発生しない温度差となる損失である。本実施形態では、モーターのベクトル制御であるため、最も損失の大きな磁束電流ｉｓｄの電流値と同じ電流値を、そのまま他のモーターに使用することになる（以下、他の制御形態においても所定範囲は同様である）。

一方、速度制御に使用するトルク電流ｉｓｑは手を加えないようにする。これにより回転速度に影響を与えないようにしている。

続いて制御部３０１は、それぞれの露光装置のモーターごとに下記の処理を行う。

２つの電流（磁束電流ｉｓｄとトルク電流ｉｓｑ）を直流電流とみなして、逆パーク変換する（Ｓ５）。逆パーク変換は、上記パーク変換式を用いて、磁束電流ｉｓｄとトルク電流ｉｓｑからｉα、ｉβを求めることになる。

続いて制御部３０１は、逆クラーク変換を行う（Ｓ６）。逆クラーク変換は、上記クラーク変換式を用いて、ｉα、ｉβから３相電流のそれぞれの値ｉａ、ｉｂ、ｉｃを求める。

これにより、実際にそれぞれの露光装置のモーターに供給する３相電流の値が得られることになる。

ステップＳ２の電流および回転位置の測定について説明する。

（ａ）直接型
各相の電流は、モータードライバーを介してモーターの各相の電流を測定する（なお、モータードライバーに電流測定機能がない場合は、モーターへ供給される３相の電流を直接測定するようにしてもよい。以下同様）。

回転位置は、モーター内にホール素子などの磁気センサーを備えて回転磁界の磁束を直接測定する。これによりローターの回転位置がわかるので、回転角度θを求めることができる。

（ｂ）間接型
各相の電流は、モータードライバーを介してモーターの各相の電流を測定する（これは直接型と同じである）。

回転位置は、磁気センサーを備える代わりに回転位置センサーで代用する。

（ｃ）センサレス（回転位置情報検出なし）
各相の電流は、モータードライバーを介してモーターの各相の電流を測定する（これは直接型と同じである）。

回転位置は、各相の電流の大きさと位相からトルクと回転速度を推定してことで求める。

以上の制御によって４色の各露光装置におけるモーターの損失は同じになるため、発熱量も同じになる。したがって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを同じ温度から起動されれば、それぞれの到達温度は同じになるため、温度差をなくすことができる。そして、露光装置間の温度差に起因した色ずれをなくして、きれいなカラー画像を得ることができる。

（制御形態２）
次に、上述した（２）の各露光装置の稼働時間による色ずれをなくすための制御方法について説明する。これを制御形態２とする。

（２）の場合、すでに説明したように、白黒モードなどでＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色のうち、Ｙ、Ｍ、Ｃの露光装置が停止していて、次にカラーモードを実行するためにＹ、Ｍ、Ｃの露光装置を起動したような場合である。このような場合、Ｙ、Ｍ、ＣとＫとの温度差がついた状態からＹ、Ｍ、Ｃの露光装置を起動することになる。上述した基本的な制御を行って、時間をかけてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのすべてが同じ温度になるのを待ってもよい。しかしそれでは、時間がかかってしまう。

そこで、本実施形態では、このような場合にいち早くすべての露光装置の温度が同じ温度になるように制御することとした。

これにはまず、停止していたＹ、Ｍ、Ｃのモーターが一斉に起動される。それと同時に上述した制御手順のステップＳ１〜３を実行する。

そして、起動直後のモーターにおける（磁束電流）を、許容されている最大値に設定する。つまり起動直後のモーターの損失を大きくして発熱させて、露光装置の温度を上昇させる。これには、起動直後のモーターの磁束電流ｉｓｄを動作していたモーターの起動直後のモーターよりも一時的に高くする。その後、モーター温度が同じになったのちは、制御形態１同様にすべてのモーターの磁束電流ｉｓｄを同じにするのである。

これによりＹ、Ｍ、Ｃの露光装置の温度をいち早くこれまで動いていたＫの露光装置の温度と等しくなるようにするのである。

その後は、上述したステップＳ４以降の処理を実行することで、カラー印刷においてすべての露光装置の温度差をなくして色ずれの発生を防止することができる。

ここで、起動後のＹ、Ｍ、Ｃの露光装置の温度とＫの露光装置の温度とが等しくなったか否かを判断する方法について説明する。

起動後のＹ、Ｍ、Ｃの露光装置の温度を急速に上昇させると、Ｙ、Ｍ、Ｃの露光装置の温度がＫの露光装置の温度よりも高くなってしまうことがある。そこで、実際の温度制御に当たっては、露光装置内の温度センサー２０５からの温度情報に基づいて電流を制御することが好ましい。

これには起動直後のＹ、Ｍ、Ｃの露光装置の温度を検出する。そして温度上昇カーブを作成して、その温度上昇カーブに沿うように磁束電流を制御する。つまりフィードバック制御である。

図７は、フィードバック制御の例を示したグラフである。図示するように、温度の目標値が設定される。目標値は徐々に上昇して、その後安定する。安定している部分の温度はこの場合、Ｋの露光装置の温度ということになる。一方、Ｙ、Ｍ、Ｃの露光装置の温度は、このような温度カーブに合うように温度を磁束電流の値を変えて上昇させて行くことになる。これが制御値となる。最終的に目標値と制御値の差がなくなるように制御する。これをフィードバック制御という。

これにより起動後に温度差があるＹ、Ｍ、ＣとＫの露光装置の温度をいち早く同じ温度にして、色ずれのない画像形成を得るための待ち時間を少なくすることができる。

このようなフィードバック制御を行う際のモーター温度は、モーターコイルの電熱抵抗から推定することもできる（この場合温度センサー２０５はなくてもよい）。一例を挙げて説明する。２０℃を基準としたときの抵抗をＲ２０、抵抗温度係数をα２０とする。このときｔ℃上昇時の抵抗ＲｔはＲｔ＝Ｒ２×（１＋α２０×（ｔ−２０））となる。したがって、温度上昇ｔ℃はｔ＝（Ｒｔ／Ｒ２０−１）／α２０＋２０と表される。

そして、電流および電圧を測定して、そこから抵抗値を求め、何度温度上昇したかを算出する。

さらに、他の温度推定方法としては、温度センサー２０５で直接温度を測らずにモーターの動作時間、モーターの停止時間、露光装置の外の温度から推測する方法がある。これには、あらかじめ動作時間、停止時間、露光装置の外の温度を元に温度テーブルを作成しておく。

図８は温度テーブルの一例を示すグラフである。

モーターが長時間停止し、モーターの発熱の影響による露光装置内の温度上昇がなくなり、露光装置外の雰囲気温度と等しくなった以降、モーターの起動を基準（時刻０）とする。その雰囲気温度とモーター回転速度から温度上昇カーブを作成し、温度を算出する。停止した場合は停止時の温度から温度下降カーブを作成し、温度を算出する。雰囲気温度と露光装置肉温度が一致する時間以上停止していれば起動からの時刻をリセット（最初から時間をカウントし直す）する。

（制御形態３）
次に、上述した（２）の各露光装置の稼働時間による色ずれをなくすための他の制御方法について説明する。これを制御形態３とする。

すでに説明したように、本実施形態では、回転速度を得るためのトルク電流ｉｓｑと損失となる磁束電流ｉｓｄを個別に制御することとしている。

制御形態３は、使用しない色の露光装置においては、モーターの回転は止めて損失のみ発生させるようにする。つまり、動作させる露光装置のモーターは、トルク電流ｉｓｑをそのモーターの規定の回転速度となるよう制御する。磁束電流ｉｓｄは他のモーターを同じにする。一方、動作さない露光装置のモーターは、トルク電流ｉｓｑを速度０となるように制御する。磁束電流ｉｓｄは他のモーターを同じにする。

これにより、停止している露光装置であっても、動作している露光装置と同程度の損失が発生しているため、すべての色の露光装置間温度は同じ温度となるように保たれることになる。したがって、カラーモードが再開されたときには、そのままでも色ずれが発生せずに、即座に印刷を再開することができる。

以上の制御形態２および３については、白黒モードからカラーモードへの変更に限定されない。たとえば、２色モードのように２色を使用して印刷する場合からフルカラーへ変更した場合、さらには１色モード（この場合通常は黒以外の１色を使用するモード）からフルカラーへ変更した場合などにも適用可能である。

（制御形態４）
次に、上述した（３）の装置形態に起因した色ずれをなくすための制御方法について説明する。これを制御形態４とする。

装置形態に起因した色ずれは、すでに説明したように、画像形成装置内における露光装置の配置そのものに起因している。そこで、露光装置の位置に応じて、ステップＳ４における磁束電流をオフセットする。たとえば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの露光装置が上からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順（図１に示したとおり）で縦に並んで配置されている場合、Ｙの露光装置の温度が最も高く、Ｋの露光装置の温度が最も低くなる。

そこで、最も温度の高い露光装置の温度に合わせるために、磁束電流の値をＫ＞Ｃ＞Ｍ＞Ｋの順となるようにオフセットするのである。オフセット量は、あらかじめＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの露光装置の温度が同じ値となる値を求めておく必要がある。そのうえで、ステップＳ４の処理で設定する磁束電流の値に、このオフセットをかけて、実際に使用する磁束電流の値とする。

これにより、装置構成に起因した色ずれも防止することができる。

次に、本実施形態の作用を説明する。

まず、比較のために本実施形態の制御を行わない場合を説明する。

図９（ａ）は本実施形態の制御を行わない状態での複数の露光装置内のモーター損失を示したグラフである。縦軸は損失量（Ｗ）、横軸はモーターの回転速度（ｓ）である。図９（ｂ）は本実施形態の制御を行わない状態での複数の露光装置内の温度を示したグラフである。縦軸は温度差（℃）、横軸はモーターの回転速度（ｓ）である。また、図９（ｃ）は本実施形態の制御を行わずに画像形成したときの色ずれ量を示したグラフである。縦軸は色ずれ量（μｍ）、横軸はモーターの回転速度（ｓ）である。

図９（ａ）のグラフにおいて損失量（Ｗ）は、ベクトル制御を行うことなく、モーターの回転速度を徐々に上げて行ったときに、上述したステップＳ１〜３により得られた磁束電流ｉｓｄから求めた電流にそのときの電圧をかけて求めたものである（すなわち損失量（Ｗ）＝磁束電流ｉｓｄ×電圧（Ｖ）である）。図９（ｂ）の温度差は、Ｋの温度が基準となるように最適化を図っている。したがって、Ｙ、Ｍ、Ｃの各カーブはＫとの温度差である。

図９（ａ）からわかるように、モーターの回転速度を上昇させるために単純にモーターに供給する電流を調節すると、そのときの磁束電流ｉｓｄの値がほぼそのまま損失となる。このため、損失量はモーターの性能に依存してバラつきがある。そして、図９（ｂ）からわかるように、各色の間で温度差が発生する。その結果、図９（ｃ）からわかるように、色ずれが発生することになる。

次に本実施形態の制御を行った場合を説明する。

図１０（ａ）は本実施形態の制御を行った状態での複数の露光装置内のモーター損失を示したグラフである。縦軸は損失量（Ｗ）、横軸はモーターの回転速度（ｓ）である。図１０（ｂ）は本実施形態の制御を行った状態での複数の露光装置内の温度を示したグラフである。縦軸は温度差（℃）、横軸はモーターの回転速度（ｓ）である。また、図１０（ｃ）本実施形態の制御を行って画像形成したときの色ずれ量を示したグラフである。縦軸は色ずれ量（μｍ）、横軸はモーターの回転速度（ｓ）である。

図１０（ａ）のグラフにおいて損失量（Ｗ）は、本実施形態によるベクトル制御を行うことで、モーターの回転速度を徐々に上げつつ磁束電流ｉｓｄが同じになるように制御したときの電流にその時の電圧をかけて求めたものである（すなわち損失量（Ｗ）＝磁束電流ｉｓｄ×電圧（Ｖ）である）。図１０（ｂ）の温度差は、Ｋの温度が基準となるように最適化を図っている。したがって、Ｙ、Ｍ、Ｃの各カーブはＫとの温度差である。

本実施形態を用いて各色のモーターの回転速度を上昇させる一方、磁束電流ｉｓｄの値が同じになるように制御する。このとき各モーターの磁束電流ｉｓｄは、最も損失量の高いモーターに合わせることになる。これにより各色のモーターの損失量は、図１０（ａ）からわかるように、ほぼ同じになる。また、図１０（ｂ）からわかるように、各色の間で温度差もほぼ０になる。その結果、図１０（ｃ）からわかるように色ずれの発生はほとんどない。

すべての露光装置が同じ温度から動作する場合の制御を説明する。これは上述した制御形態１に相当する。

図１１（ａ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１１（ｂ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。ここでは２つのモーターを示している。

図１１（ａ）に示したように、２つのモーター間で損失量に差がある。そうすると、図１１（ｂ）に示したように、時間の経過と共に露光装置間の温度にも差が出てくる。

図１２（ａ）は本実施形態（制御形態１）の制御を行った場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１２（ｂ）は本実施形態（制御形態１）の制御を行った場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。ここでは２つのモーターを示している。

図１２（ａ）に示したように、本実施形態（制御形態１）では、２つのモーター間で損失量に差がないようにする。このとき、損失量の多い方に合わせる。したがって、モーターＢの損失量を増やすことになる。これにより図１２（ｂ）に示したように、時間が経過しても露光装置間温度に差は生じない。

次に、複数の露光装置が異なる温度から動作する場合の制御を説明する（これは複数の露光装置のいずれかが停止していた状態から動作を開始させた場合も同様である）。これは上述した制御形態２に相当する。

図１３（ａ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１３（ｂ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。ここでは２つのモーターを示している。

図１３（ａ）に示したように、２つのモーター間で損失量に差がある。そうすると、図１３（ｂ）に示したように、時間の経過と共に露光装置間の温度差がより大きくなる。

図１４（ａ）は本実施形態（制御形態２）の制御を行った場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１４（ｂ）は本実施形態（制御形態２）の制御を行った場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。ここでは２つのモーターを示している。

図１４（ａ）に示したように、本実施形態（制御形態２）では、第１段階として温度の低かったモーターＢについて、モーターＡよりも損失を大きくする。その後、温度が２つのモーター間で同じになった時点から、第２段階として損失量を同じにする。これにより図１４（ｂ）に示したように、第１段階でモーターＢの温度は急速に上昇して、初めから温度の高かった方のモーターＡを同じ温度に一早く到達する。その後は第２段階に移り、時間が経過しても露光装置間で温度差は生じない。

同様に複数の露光装置が異なる温度から動作する場合の他の制御形態を説明する。ここでは、複数の露光装置のいずれかが停止していた状態から動作を開始させた場合について説明する。これは上述した制御形態３に相当する。

図１５（ａ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１５（ｂ）は本実施形態の制御を行わない場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。ここでは２つのモーターを示している。

図１５（ａ）に示したように、２つのモーターのうち、モーターＢは動作させていない。このため損失も発生しない。そうすると、図１５（ｂ）に示したように、時間の経過と共に露光装置間の温度差が大きくなる。

図１６（ａ）は本実施形態（制御形態３）の制御を行った場合の複数のモーターの損失量を概念的に示したイメージ図である。図１６（ｂ）は本実施形態（制御形態３）の制御を行った場合の複数のモーターに起因した露光装置内温度の変化を概念的に示したイメージ図である。ここでは２つのモーターを示している。

図１６（ａ）に示したように、本実施形態（制御形態３）では、動作させていないモーターＢについても損失だけが発生するようにしている。損失量は、モーターＡと同じになるようにしている。これにより図１６（ｂ）に示したように、時間が経過しても露光装置間温度に差は生じない。

次に、本実施形態の効果を説明する。図１７（ａ）は本実施形態を行わない場合の色ずれを概念的に示したイメージ図である。図１７（ｂ）は本実施形態を行った場合の色ずれを概念的に示したイメージ図である。図１７（ａ）および（ｂ）のいずれも用紙上にカラー印刷した場合を示している。

本実施形態を行わない場合は、図１７（ａ）に示すように、特に、Ｋと他の色（Ｙ、Ｍ、Ｃ）との色ずれが起こりやすい。これは、白黒モードからカラーモードへの変更などにより、Ｋと他の色（Ｙ、Ｍ、Ｃ）との温度差が起きやすいためである。

一方、本実施形態は、すでに説明したように、モーター回転速度を一定に保ちつつ、すべてのモーターの損失量が所定範囲内になるようにした。このためモーターの発熱量は起動直後から同じになる。したがって、各露光装置間での温度差はほとんどなく、所定範囲に収めることができる（図１２、１４、１６参照）。ここで所定範囲とは、たとえば色ずれが発生しない程度の温度差となるようにすることである。このため本実施形態を行った場合は、図１７（ｂ）に示したように、色ずれの発生を抑えることができる。

また、本実施形態においては、従来技術のようにすべての露光装置の温度が一定の範囲に収まるまで空運転する必要がない。このため、本実施形態では、露光装置の起動後、すぐに露光動作を開始することができるので、待ち時間が少なく生産性の低下がない、また、空運転することがない分、消費電力を低減することができる。

また、本実施形態においては、従来技術のような空運転を行う必要がないので、その分、モーターを回転させる時間も少なくなり、部品の寿命を長くすることができる。

以上本発明を適用した実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載された構成によって判断されるものであって、様々な変形形態もまた本発明の範疇である。

１０１、１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ 感光体ドラム、
１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ 露光装置、
１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ 現像器、
１０５ 中間転写ベルト、
１０６ ２次転写ローラー、
１０７ 定着器、
１０８ ローラー、
２００ ハウジング、
２０１ レーザー光源、
２０２ ポリゴンミラー、
２０３、２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋ モーター、
２０４ レンズ群、
２０５ 温度センサー、
２０６ 窓、
３０１ 制御部。

Claims (12)

1. 複数の露光装置内のそれぞれにモーター固有の損失が違うモーターを有する画像形成装置であって、
   前記複数の露光装置内のそれぞれの前記モーターに対して、前記モーターの永久磁石の作る磁界を回転方向の成分と、当該回転方向に直交する直交方向の成分に分け、回転方向の磁界を形成する電流を調整することによって前記モーターの回転速度を制御し、直交方向の磁界を形成する電流を調整することによって前記モーターの損失量を制御する制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記複数の露光装置内のそれぞれの前記モーターのうち、最も損失の多いモーターの損失量に他のモーターの損失量を合わせるように制御することを特徴とすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、
   印刷する色に応じて停止させる露光装置は、当該停止させる露光装置のモーターの回転を停止させた状態としつつ、損失量のみ動作している他の露光装置のモーターの損失量に合わせることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   前記複数の露光装置のうち、停止中の露光装置の起動時には、当該停止中の露光装置の起動時のモーターの損失量を動作中の他の露光装置のモーターの損失量より多くし、停止中の露光装置のモーター温度が動作中の他の露光装置のモーター温度と同じになった後から、前記複数の露光装置内のモーターの損失量がすべて同じになるようにすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記モーター温度は、モーター近傍に取り付けられた温度センサーにより検出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記モーター温度は、モーターに使用されているコイルの電熱抵抗から推定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記モーター温度は、モーターの動作時間、モーターの停止時間、露光装置の外の温度から推定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 複数の露光装置内のそれぞれにモーター固有の損失が違うモーターを有する画像形成装置画像形成装置の制御方法であって、
   前記モーターの永久磁石の作る磁界を回転方向の成分と、当該回転方向に直交する直交方向の成分に分け、回転方向の磁界を形成する電流を調整することによって前記モーターの回転速度を制御し、直交方向の磁界を形成する電流を調整することによって前記モーターの損失量を制御することで、前記複数の露光装置内のそれぞれの前記モーターのうち、最も損失の多いモーターの損失量に他のモーターの損失量を合わせることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
8. 印刷する色に応じて停止させる露光装置は、当該停止させる露光装置のモーターの回転を停止させた状態としつつ、損失量のみ動作している他の露光装置のモーターの損失量に合わせることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置の制御方法。
9. 前記複数の露光装置のうち、停止中の露光装置の起動時には、当該停止中の露光装置の起動時のモーターの損失量を動作中の他の露光装置のモーターの損失量より多くし、停止中の露光装置のモーター温度が動作中の他の露光装置のモーター温度と同じになった後から、前記複数の露光装置内のモーターの損失量がすべて同じになるようにすることを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置の制御方法。
10. 前記モーター温度は、モーター近傍に取り付けられた温度センサーにより検出することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置の制御方法。
11. 前記モーター温度は、モーターに使用されているコイルの電熱抵抗から推定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置の制御方法。
12. 前記モーター温度は、モーターの動作時間、モーターの停止時間、露光装置の外の温度から推定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置の制御方法。