JP6447874B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置は、感光体ドラムを回転させる第１モーターの回転数、および中間転写ベルト用のクリーニングローラーを回転させる第２モーターの回転数をセンサーで検出し、センサーで検出された第１モーターの回転数に応じて、第２モーターの回転数を制御している（例えば特許文献１参照）。

ある制御装置は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御で直流モーターを駆動しており、直流モーターの回転をセンサーで検出し、センサーから出力される回転パルスの一周期においてカウントされる基準パルスの数に応じて、直流モーターを駆動する駆動制御信号のデューティを変更して、直流モーターの回転数を制御している（例えば特許文献２参照）。

特開２００７−１１４２９０号公報 特開平７−１３５７９１号公報

しかしながら、上述の装置では、モーターの回転をセンサーで直接検出しフィードバック制御をしているため、モーターの起動時や速度変化時において、モーターの回転が安定するまでの時間が長くなる。

また、図３に示すように、コントローラーからモーターのドライバーへ供給されるＰＷＭ制御信号のエッジが鈍っている場合でも、コントローラーが設定したデューティが正確にドライバーへ伝達されず、モーターの回転に誤差が生じるため、上述のようなフィードバック制御が必要になり、モーターの回転が安定するまでの時間が長くなる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、内蔵モーターの回転を比較的短時間で安定させる画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、モーターと、パルス幅変調された制御信号に従って前記モーターを駆動するドライバーと、パルス幅変調された矩形制御信号を生成するコントローラーと、前記矩形制御信号でスイッチング素子を動作させて前記制御信号を生成し前記ドライバーに供給する出力回路と、前記矩形制御信号のパルスエッジから前記制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における所定クロックのパルスの数をカウントするカウンターとを備える。前記カウンターは、（ａ）前記矩形制御信号のパルスエッジをトリガーとして前記クロックのパルスの数のカウントを開始し、（ｂ）前記制御信号の電圧と前記基準電圧とを比較し、前記制御信号の電圧が前記基準電圧に到達したことを検出すると、前記クロックのパルスの数のカウントを終了する。そして、前記コントローラーは、カウントされた前記パルスの数に応じて、前記矩形制御信号のデューティを変更する。

本発明によれば、画像形成装置における内蔵モーターの回転が比較的短時間で安定する。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す画像形成装置１の動作について説明するタイミングチャートである。 図３は、画像形成装置においてコントローラーからモーターのドライバーへ供給されるＰＷＭ制御信号の一例を示す図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。図１に示す画像形成装置１は、電子写真方式の画像形成装置であり、感光体ドラム、感光体ドラムを帯電させる帯電ローラー、感光体ドラムの表面上の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラー、トナー画像の１次転写または２次転写のための転写ローラー、用紙搬送用の搬送ローラーなどを備えている。

図１に示す画像形成装置１において、モーター１１は、用紙搬送系または現像プロセス系における回転体（上述の感光体ドラムやローラーなど）用のモーターである。モーター１１は、例えば、ブラシレス直流モーターである。

ドライバー１２は、パルス幅変調された制御信号に従ってモーター１１を駆動する回路である。具体的には、ドライバー１２は、パルス幅変調された制御信号を平滑し、平滑後の制御信号の電圧に応じてモーター１１の回転速度（回転数）を制御する。したがって、制御信号のデューティに応じてモーター１１の回転速度（回転数）が変化する。

ドライバー１２は、例えば１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップである。

コントローラー１３は、パルス幅変調された矩形制御信号を生成する回路である。ここでは、コントローラー１３は、所定クロックで動作するプロセッサー（ＣＰＵ：Central Processing Unitなど）である。コントローラー１３は、例えば１つのＩＣチップである。メモリー１４は、不揮発性の記憶装置であって、モーター１１の回転速度に対応するデューティの設定値２１を記憶している。なお、このクロックは、図示せぬ発振回路で生成され、コントローラー１３に供給される。

コントローラー１３は、メモリー１４から設定値２１を読み出し、その設定値２１により指定されたデューティで、ＰＷＭ制御用の矩形制御信号を生成する。

さらに、コントローラー１３は、矩形制御信号のパルスエッジから出力制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における所定クロックのパルスの数に応じて、矩形制御信号のデューティを変更する。このパルスの数は、カウンター１６によりカウントされる。

その際、コントローラー１３は、そのパルス数に基づいて、出力制御信号のデューティを特定し、出力制御信号のデューティが、元の設定値２１により指定されているデューティになるように、設定値２１を更新する。

あるいは、コントローラー１３は、そのパルス数に基づいて、出力制御信号のデューティを特定し、出力制御信号のデューティと設定値２１により指定されているデューティとの差分を示す差分値を設定値２１とは別にメモリー１４に記憶し、設定値２１に対して差分値を加算または減算して得られる値に対応するデューティで矩形制御信号を生成するようにしてもよい。

出力回路１５は、矩形制御信号でスイッチング素子（ここでは、トランジスタＴｒ）を動作させて出力制御信号を生成しドライバー１２に供給する。したがって、出力制御信号も、パルス幅変調された信号となる。出力制御信号は、理想的には矩形信号であるが、スイッチング素子のコレクター容量、浮遊容量などに起因して、出力制御信号にはエッジ鈍りが生じる。

この実施の形態では、出力回路１５は、トランジスターＴｒを備えており、トランジスターＴｒは、矩形制御信号のレベルに従ってオンオフ動作し、出力回路１５から出力される出力制御信号は、トランジスターＴｒのコレクター電圧である。したがって、出力制御信号の位相は、矩形制御信号の位相から反転する。

具体的には、トランジスターＴｒは、Ｎ型トランジスターであり、そのエミッターがグランドに接続され、そのベースがコントローラー１３に接続され、そのコレクターが、ドライバー１２に接続されている。したがって、矩形制御信号がハイレベルである場合、トランジスターＴｒは、オン状態となり、コレクター電圧は、ローレベル（グランド電位）となる。一方、矩形制御信号がローレベルである場合、トランジスターＴｒは、オフ状態となり、コレクター電圧は、電源電圧Ｖｃｃおよびプルアップ抵抗によってハイレベルとなる。

カウンター１６は、矩形制御信号のパルスエッジから出力制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における所定クロックのパルスの数をカウントする。

具体的には、カウンター１６は、（ａ）矩形制御信号のパルスエッジをトリガーとして所定クロックのパルスの数のカウントを開始し、（ｂ）出力制御信号の電圧と基準電圧とを比較し、出力制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達したことを検出すると、パルスの数のカウントを終了する。

カウンター１６は、このカウントされたパルスの数を示す信号を出力する。この信号は、ＡＤ（Analog to Digital）変換され、コントローラー１３に供給される。

この実施の形態では、カウンター１６において使用される所定クロックは、コントローラー１３が矩形制御信号を生成するための基準クロックである。なお、カウンター１６において使用される所定クロックを、コントローラー１３が矩形制御信号を生成するための基準クロックとは別に生成し、カウンター１６に供給するようにしてもよい。

次に、上記画像形成装置１の動作について説明する。図２は、図１に示す画像形成装置１の動作について説明するタイミングチャートである。

まず、出力制御信号のエッジ鈍りの測定およびデューティの調整が実行される。

コントローラー１３は、元の設定値２１に基づくデューティで所定の周波数の矩形制御信号を生成し出力する。出力回路１５は、この矩形制御信号に基づいて出力制御信号を出力する。

この実施の形態では、カウンター１６は、図２に示すように、矩形制御信号の立ち下がりパルスエッジから出力制御信号の電圧がローレベルから所定の基準電圧へ上昇するまでの期間（時刻Ｔｓから時刻Ｔｄまでの期間）における所定クロックのパルスの数をカウントし、得られたパルス数を示す信号をコントローラー１３に出力する。

コントローラー１３は、測定されたパルス数をカウンター１６から取得すると、そのパルス数に対応する時間（パルス数とクロック周期との積）だけオン時間（ハイレベルの時間）が長くなるようにデューティの設定値２１を変更する。なお、設定値２１がオン時間のパルス数で表わされている場合、コントローラー１３は、デューティの設定値２１を、取得したパルス数だけ大きく変更する。

次に、上述のデューティの調整後、コントローラー１３は、変更後の設定値２１に基づくデューティで所定の周波数の矩形制御信号を生成し出力する。出力回路１５は、この矩形制御信号に基づいて出力制御信号を出力する。これにより、エッジ鈍りに起因するデューティ誤差分だけデューティが補正された出力制御信号がドライバー１２に供給される。

以上のように、上記実施の形態によれば、ドライバー１２は、パルス幅変調された制御信号に従ってモーター１１を駆動する。コントローラー１３は、パルス幅変調された矩形制御信号を生成する。出力回路１５は、矩形制御信号でスイッチング素子を動作させて制御信号を生成しドライバー１２に供給する。カウンター１６は、矩形制御信号のパルスエッジから制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における所定クロックのパルスの数をカウントする。そして、コントローラー１３は、カウントされたパルスの数に応じて、矩形制御信号のデューティを変更する。

これにより、画像形成装置１に内蔵されているモーター１１の回転が比較的短時間で安定する。また、環境温度の変化や部品バラツキに起因してエッジ鈍り量が一定でなくても、上述のようにデューティを調整することで、モーター１１の回転速度を一定にすることができる。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態では、出力制御信号の位相が矩形制御信号の位相とは反転している。上記実施の形態において、出力制御信号が矩形制御信号と同相となるような出力回路１５である場合には、カウンター１６は、矩形制御信号の立ち上がりパルスエッジから出力制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における所定クロックのパルスの数をカウントするようにしてもよい。

また、上記実施の形態において、カウンター１６は、矩形制御信号の立ち下がりパルスエッジから出力制御信号の電圧がローレベルから基準電圧に到達するまでの期間における所定クロックのパルスの数を第１カウント値としてカウントし、かつ、矩形制御信号の立ち上がりパルスエッジから制御信号の電圧がハイレベルから同一の基準電圧に到達するまでの期間における所定クロックのパルスの数を第２カウント値としてカウントし、コントローラー１３は、第１カウント値および第２カウント値の両方に応じて、矩形制御信号のデューティを変更するようにしてもよい。その場合、例えば、コントローラー１３は、第１カウント値に対応する時間だけオン時間を長くし、第２カウント値に対応する時間だけオン時間を短くする。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ 画像形成装置
１１ モーター
１２ ドライバー
１３ コントローラー
１５ 出力回路
１６ カウンター

Claims (6)

1. モーターと、
   パルス幅変調された制御信号に従って前記モーターを駆動するドライバーと、
   パルス幅変調された矩形制御信号を生成するコントローラーと、
   前記矩形制御信号でスイッチング素子を動作させて前記制御信号を生成し前記ドライバーに供給する出力回路と、
   前記矩形制御信号のパルスエッジから前記制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における所定クロックのパルスの数をカウントするカウンターとを備え、
   前記カウンターは、（ａ）前記矩形制御信号のパルスエッジをトリガーとして前記クロックのパルスの数のカウントを開始し、（ｂ）前記制御信号の電圧と前記基準電圧とを比較し、前記制御信号の電圧が前記基準電圧に到達したことを検出すると、前記クロックのパルスの数のカウントを終了し、
   前記コントローラーは、カウントされた前記パルスの数に応じて、前記矩形制御信号のデューティを変更すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記カウンターは、前記矩形制御信号の立ち下がりパルスエッジから前記制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における前記所定クロックのパルスの数をカウントすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記カウンターは、前記矩形制御信号の立ち上がりパルスエッジから前記制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における前記所定クロックのパルスの数をカウントすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記カウンターは、前記矩形制御信号の立ち下がりパルスエッジから前記制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における前記所定クロックのパルスの数を第１カウント値としてカウントし、かつ前記矩形制御信号の立ち上がりパルスエッジから前記制御信号の電圧が所定の基準電圧に到達するまでの期間における前記所定クロックのパルスの数を第２カウント値としてカウントし、
   前記コントローラーは、前記第１カウント値および前記第２カウント値の両方に応じて、前記矩形制御信号のデューティを変更すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記所定クロックは、前記コントローラーが前記矩形制御信号を生成するためのクロックであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記モーターは、用紙搬送系または現像プロセス系における回転体用のモーターであることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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