JP6531520B2 - 画像形成装置、その制御方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本明細書によって開示される技術は、画像形成装置に関する。

光源と、ブラシレスモータと、回転多面鏡とを備える画像形成装置が知られている。このような構成の画像形成装置では、光源から発せられた光ビームが、ブラシレスモータによって回転駆動される回転多面鏡の鏡面によって反射され、感光体の表面に導かれる。これにより、感光体の表面に光ビームによる走査ラインが形成される。

上記構成の画像形成装置では、ブラシレスモータのロータの位置に応じた適切なタイミングで、ステータの各相のコイルの通電／非通電状態を切り替える相切り替え制御が行われる。相切り替え制御のためのロータの位置検出は、例えば、複数のホール素子を用いて行われる。また、ロータの位置検出を、ロータの回転中にコイルに生じる誘起電圧の値に基づいて行う技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、ロータの位置検出のためにホール素子等のセンサを設置する必要が無いため、装置構成の簡素化、装置の小型化・低コスト化を図ることができる。

特開２０１０−２３７６２２号公報

ブラシレスモータのある相のコイルを非通電状態にした直後の期間（以下、「回生期間」という）には、その相のコイルに逆起電圧が発生するため、誘起電圧の値を正常に検出することができず、誘起電圧の値に基づくロータの位置検出を行うことができない。この回生期間は、コイルに流れる電流が大きくなるほど長くなるため、ブラシレスモータの加速時には、回生期間が長くなる。そのため、ブラシレスモータの加速時には、誘起電圧の値に基づくロータの位置検出を精度良く行うことができない場合がある。また、ブラシレスモータの回転速度が速くなると、相切り替えの周期が短くなるため、相切り替えの周期に対する回生期間の割合が大きくなる。そのため、ブラシレスモータの高速回転時にも、誘起電圧の値に基づくロータの位置検出を精度良く行うことができない場合がある。このように、ブラシレスモータの運転状態によっては、誘起電圧の値に基づくロータの位置検出を精度良く実行できない場合があり、そのため、ブラシレスモータの相切り替え制御を精度良く行うことができない場合がある。

本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。

（１）本明細書に開示される画像形成装置は、ロータとステータとを備えるブラシレスモータと、複数の鏡面を有し、前記ロータの回転に伴い回転する回転多面鏡と、光源と、光センサ部と、制御部と、を備え、前記ステータは、前記ブラシレスモータの各相に対応するコイルを有し、前記制御部は、前記ロータの回転中に前記光源から発せられ前記鏡面によって反射された光ビームが前記光センサ部に入射する第１のタイミングを検出し、前記第１のタイミングと、前記ロータの回転によって非通電状態の前記コイルに生じる誘起電圧が所定の基準値に達する第２のタイミングと、の相対関係を特定する第１の情報を取得し、検出された前記第１のタイミングと取得された前記第１の情報とを参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行う。この画像形成装置では、制御部は、第１のタイミングと、第１のタイミングと第２のタイミングとの相対関係を特定する第１の情報とを参照して、ブラシレスモータの相切り替え制御を行う。第１のタイミングは、ロータの回転中に光ビームがセンサ部に入射するタイミングである。そのため、第１のタイミングは、ブラシレスモータの加速時や高速回転時のように、第２のタイミングを精度良く検出できない運転状態においても検出可能である。従って、この画像形成装置では、ブラシレスモータがどのような運転状態にあるかにかかわらず、ロータの位置を精度良く検出することができ、ブラシレスモータの相切り替え制御を精度良く行うことができる。

（２）上記画像形成装置において、前記制御部は、前記ロータを回転駆動させ、前記回転駆動を中止した後、前記ロータが回転しているときの前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとを検出し、検出された前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとに基づき前記第１の情報を取得するとしてもよい。ロータを回転駆動させ、回転駆動を中止した後、ロータが惰性で回転しているときには、ブラシレスモータの駆動電圧の影響が無いため、コイルの電圧は連続的な曲線状に変化し、回生期間も存在しない。そのため、ロータが惰性で回転しているときには、任意のタイミングでコイルの電圧を検出することができ、誘起電圧が所定の基準値に達する第２のタイミングを精度良く検出することができる。この画像形成装置では、制御部が、そのように精度良く検出された第２のタイミングに基づき第１の情報を取得するため、取得された第１の情報を参照して、ブラシレスモータの相切り替え制御をさらに精度良く行うことができる。

（３）上記画像形成装置において、前記制御部は、強制転流により前記ロータを回転させているときの前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとを検出し、検出された前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとに基づき前記第１の情報を取得するとしてもよい。この画像形成装置では、制御部は、強制転流によりロータを回転させることによって、第１のタイミングと第２のタイミングとの相対関係を特定する第１の情報を取得することができるため、取得された第１の情報を参照して、ブラシレスモータの相切り替え制御を精度良く行うことができる。

（４）上記画像形成装置において、前記制御部は、前記第１の情報の取得を複数回行い、各回において取得された前記第１の情報により特定される前記相対関係を表す値の平均値を参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行うとしてもよい。この画像形成装置では、相対関係を表す値の平均値を採用することにより、相対関係を精度良く特定することができ、ブラシレスモータの相切り替え制御をさらに精度良く行うことができる。

（５）上記画像形成装置において、前記第１の情報は、前記ブラシレスモータの相毎に定められており、前記制御部は、切り替えに関係する相に対応する前記第１の情報を参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行うとしてもよい。この画像形成装置では、制御部は、切り替えに関係する相に対応する第１の情報を参照してブラシレスモータの相切り替え制御を行うため、相毎に相対関係のばらつきがあっても、ブラシレスモータの相切り替え制御を精度良く行うことができる。

（６）上記画像形成装置において、前記制御部は、少なくとも、前記ブラシレスモータの加速時、かつ、前記ブラシレスモータの回転速度が所定の閾値以上のときには、前記第１のタイミングと前記第１の情報とを参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行うとしてもよい。この画像形成装置では、ブラシレスモータの加速時、かつ、高速回転時のように、第２のタイミングを精度良く検出できない運転状態においても、第１のタイミングと第１の情報とを参照して適切なブラシレスモータの相切り替え制御を行うことができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、画像形成装置、画像形成装置の制御方法、それらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することが可能である。

プリンタ１００の構成を示す概略図 露光部４１の構成を示す概略図 プリンタ１００の構成を示すブロック図 Ｕ相のコイル７２の検出電圧、ＦＧ信号およびＢＤ信号の波形を示すタイミングチャート Ｕ相のコイル７２の検出電圧を示すタイミングチャート ＢＤ信号および相切り替え信号の波形を示すタイミングチャート 相切り替え制御の流れを示すフローチャート 他の実施形態における位相差特定処理の流れを示すフローチャート 他の実施形態におけるＵ相のコイル７２の検出電圧、ＦＧ信号およびＢＤ信号の波形を示すタイミングチャート 他の実施形態における相切り替え制御の流れを示すフローチャート 変形例におけるポリゴンミラー８０とロータ７３との関係を示す概略図

一実施形態のプリンタ１００の構成について、図１から図３を参照しつつ説明する。本実施形態のプリンタ１００は、電子写真式の画像形成装置である。図１に示すように、プリンタ１００は、給紙部１０と画像形成部４０とを備える。

給紙部１０は、トレイ１１と、ピックアップローラ１２と、搬送ローラ１３と、レジストレーションローラ１４とを有する。トレイ１１に収容されたシートＷは、ピックアップローラ１２により１枚ずつ取り出され、搬送ローラ１３により搬送され、レジストレーションローラ１４により姿勢が矯正されて、所定のタイミングで画像形成部４０に送られる。

画像形成部４０は、露光部４１と、プロセス部４２と、定着部４３とを有する。露光部４１は、後述する感光体５１に向けてレーザ光Ｌを照射する。露光部４１の構成については後に詳述する。

プロセス部４２は、感光体５１と、帯電器５２と、現像部５３と、転写ローラ５４とを有する。帯電器５２は、感光体５１の表面を一様に帯電させる。帯電器５２によって一様に帯電された感光体５１の表面に上述した露光部４１からのレーザ光Ｌが照射されると、感光体５１の表面に静電潜像が形成される。現像部５３は、トナーを供給することによって、感光体５１の表面に形成された静電潜像を現像する。これにより、感光体５１の表面にトナー像が形成される。転写ローラ５４は、感光体５１に対向するように配置されており、感光体５１の表面に形成されたトナー像を、搬送されるシートＷに転写する。

定着部４３は、感光体５１よりもシートＷの搬送方向の下流側に配置されており、熱によってトナー像をシートＷに定着させる。その後、シートＷは、排出ローラ１６を介して、プリンタ１００の上面に形成された排出トレイ１８へと排出される。

図２に示すように、露光部４１は、レーザ光Ｌを発するレーザダイオード（以下「ＬＤ」という）６１と、第１レンズ部６２と、ポリゴンミラー８０と、ブラシレスモータ７０と、第２レンズ部６３と、ビームディテクタ（以下「ＢＤ」という）６４と、制御基板７５とを備える。ＬＤ６１は、光源の一例であり、レーザ光Ｌは光ビームの一例である。ポリゴンミラー８０は、回転多面鏡の一例であり、ＢＤ６４は、光センサ部の一例である。

ブラシレスモータ７０は、３相のブラシレスＤＣモータであり、ステータ７１と、１２極の永久磁石が配置されたロータ７３とを備えている。ステータ７１は、３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれに対応するコイル７２を有する。各コイル７２は、スター結線で互いに電気的に接続されている。

ポリゴンミラー８０は、正六角柱の側面を構成するように配置された６つの鏡面８１を有する。ポリゴンミラー８０は、ブラシレスモータ７０によって回転駆動される。具体的には、ポリゴンミラー８０は、ブラシレスモータ７０のロータ７３に固定されており、ロータ７３の回転に伴って回転する。

第１レンズ部６２は、例えばシリンドリカルレンズで構成され、ＬＤ６１から発せられたレーザ光Ｌを、ポリゴンミラー８０に向けて照射する。第２レンズ部６３は、例えばｆθレンズで構成され、第１レンズ部６２から照射され、ポリゴンミラー８０の鏡面８１によって反射されたレーザ光Ｌを、感光体５１の表面に向けて照射する。

ロータ７３の回転に伴ってポリゴンミラー８０が回転すると、第１レンズ部６２からのレーザ光Ｌの照射方向に対する鏡面８１の角度が周期的に変わるため、レーザ光Ｌは鏡面８１によって周期的に偏向される。これにより、感光体５１の表面にレーザ光Ｌによる走査ラインが形成される。

ＢＤ６４は、レーザ光Ｌの照射方向に対する鏡面８１の角度が特定の角度である状態において、鏡面８１によって反射されたレーザ光Ｌが入射する位置に配置されている。ＢＤ６４は、レーザ光Ｌが入射していないタイミングにおいてＬレベルとなり、レーザ光Ｌが入射しているタイミングにおいてＨレベルとなるＢＤ信号(図４参照)を出力する。ＢＤ６４にレーザ光Ｌが入射するタイミングは、第１のタイミングの一例である。ＢＤ信号は、例えば、レーザ光Ｌによる走査ラインの書き出しタイミングの決定に利用される。また、ＢＤ信号を参照すれば、ポリゴンミラー８０の回転周期（回転速度）を特定することができる。

制御基板７５は、ブラシレスモータ７０を回転駆動する駆動回路７６を備える。駆動回路７６は、ブラシレスモータ７０の各コイル７２の通電／非通電状態を切り替えるインバータ回路７７と、ブラシレスモータ７０の各コイル７２の電圧を検出する電圧検出回路７８とを含む。また、制御基板７５は、駆動回路７６のインバータ回路７７に対して通電オンオフ信号を供給する制御回路７９を備える。制御基板７５に含まれる各回路は、１ないし複数のＡＳＩＣによって構成される。

制御基板７５は、後述するＣＰＵ３１からの指示に応じて、ＬＤ６１の発光制御や、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行う。ブラシレスモータ７０の相切り替え制御は、回転中のロータ７３の位置に応じた適切なタイミングで、ステータ７１の各相のコイル７２の通電／非通電状態を切り替える制御である。ブラシレスモータ７０の相切り替え制御については、後に詳述する。制御基板７５または制御基板７５とＣＰＵ３１との組み合わせは、制御部の一例である。

図３に示すように、プリンタ１００は、上述した画像形成部４０等に加え、外部デバイスと接続するための通信インターフェース（ＩＦ）９２と、ユーザによる操作を受け付ける操作部９４と、プリンタ１００を制御するコントローラ３０とを備える。

操作部９４は、ユーザによる操作を受け付ける各種のボタンやタッチパネル（いずれも図示しない）を有する。タッチパネルは、各種情報を表示する表示部としても機能する。通信インターフェース９２は、外部デバイスとの通信を可能にするハードウェアである。具体的には、通信インターフェース９２は、例えば、ネットワークインターフェース、シリアル通信インターフェース、パラレル通信インターフェース等である。プリンタ１００は、印刷対象となる画像データを、通信インターフェース９２を介して外部デバイスから取得する。

コントローラ３０は、ＣＰＵ３１と、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３と、不揮発性メモリ３４と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３５とを有する。ＲＯＭ３２には、プリンタ１００を制御するための制御プログラムや、各種設定、初期値等が記憶されている。ＲＡＭ３３は、ＣＰＵ３１が各種のプログラムを実行する際の作業領域や、データの一時的な記憶領域として利用される。不揮発性メモリ３４は、ＮＶＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能なメモリである。ＡＳＩＣ３５は、例えば画像処理専用のハード回路である。

ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２から読み出した制御プログラムや各種センサから送られる信号に従って、プリンタ１００の各構成要素を制御する。ＣＰＵ３１は、制御部の一例である。

上述したように、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御は、回転中のロータ７３の位置に応じた適切なタイミングで、ステータ７１の各相のコイル７２の通電／非通電状態を切り替える制御である。具体的には、相切り替え制御は、図４の上段に示すように、各相のコイル７２を正電圧状態、オフ状態、負電圧状態に順に切り替える制御である。なお、図４の上段には、ロータ７３が１回転する期間における各相の状態を示している。ここで、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を精度良く実行するためには、ロータ７３の位置を精度良く検出する必要がある。ロータ７３の位置検出は、ホール素子といった位置検出のためのセンサを利用することによって実現可能である。しかし、本実施形態のプリンタ１００では、装置構成の簡素化、装置の小型化・低コスト化等のために、ホール素子等のセンサを用いずに、ロータ７３の位置検出を行っている。

本実施形態のプリンタ１００は、誘起電圧の値を参照したロータ７３の位置検出を実行可能である。図２に示すように、ブラシレスモータ７０のロータ７３が回転すると、ステータ７１の各コイル７２にＳ極の磁石とＮ極の磁石とが交互に接近する。これに伴って、各コイル７２中の磁束が変化し、各コイル７２に誘起電圧が発生する。誘起電圧は、Ｓ極が接近した場合とＮ極が接近した場合とで異なるレベルに周期的に変化した波形を示す。そのため、誘起電圧を参照することにより、各コイル７２とロータ７３の磁石との位置関係、すなわちステータ７１に対するロータ７３の位置を検出することできる。

上述した誘起電圧を検出するため、図２に示すように、駆動回路７６の電圧検出回路７８は、３つのコイル７２に対応する３つの検出器を備える。各検出器は、対応するコイル７２の端点Ｐ（駆動回路７６と接続される側のコイル７２の端部）と、スター結線の中位点Ｑとの間の電位差に応じた検出信号を出力する。駆動回路７６は、各検出器からの検出信号を、例えば図示しないコンパレータを介して、誘起電圧の変化（各コイルに接近する磁石の極性の入れ替わり）に応じてレベル反転する信号（以下、「ＦＧ信号」という）に変換する。

図４の下段には、図４の上段において破線で囲んだ期間（ロータ７３が６分の１回転する期間）における、Ｕ相の検出電圧、および、Ｕ相の検出電圧から得られるＦＧ信号の波形が示されている。Ｕ相のコイル７２の非通電期間（図４の上段において三角形の印を付した期間）には、Ｕ相のコイル７２に誘起電圧が発生する。ＦＧ信号は、非通電状態のＵ相のコイル７２に生じる誘起電圧が所定の基準値に達するタイミングを特定する信号である。誘起電圧が基準値に達するタイミングは、第２のタイミングの一例である。具体的には、ＦＧ信号は、Ｕ相のコイル７２の非通電期間の検出電圧が基準値より小さい状態から大きい状態に切り替わるタイミングでＬレベルからＨレベルに変化し、反対に、検出電圧が基準値より大きい状態から小さい状態に切り替わるタイミングでＨレベルからＬレベルに変化する。このＦＧ信号を参照すれば、ステータ７１に対するロータ７３の位置を特定することができる。なお、他の相のＦＧ信号の波形も同様である。

電圧検出回路７８は、ＰＷＭ周期に合わせて非通電状態のコイル７２の電圧値を検出し、駆動回路７６は、検出された電圧値に基づき、図４に示すようなＦＧ信号を生成する。制御回路７９は、駆動回路７６からＦＧ信号を取得し、取得されたＦＧ信号に基づき通電オンオフ信号を生成して駆動回路７６のインバータ回路７７に供給する。これにより、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御が実現される。

ここで、図４に示すように、ブラシレスモータ７０のある相のコイル７２を非通電状態にした直後の期間（以下、「回生期間」という）には、逆起電圧が発生し、電圧が所定の値に固定される。そのため、回生期間では、誘起電圧を正常に検出することができない。

回生期間の長さは、回生期間の直前におけるコイル７２の電流値に比例するため、ブラシレスモータ７０の加速時には、回生期間が長くなる。回生期間がある程度以上長くなると、図５に示すように、コイル７２に生じる誘起電圧が所定の基準値に達するタイミングを検出することができなくなる。そのため、ブラシレスモータ７０の加速時には、誘起電圧の値に基づくロータ７３の位置検出を精度良く行うことができず、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を精度良く行うことができない場合がある。

また、回生期間の長さは、ブラシレスモータ７０の回転速度とは無関係である。従って、ブラシレスモータ７０の回転速度が速くなって相切り替えの周期が短くなると、相切り替えの周期に対する回生期間の割合が大きくなる。そのため、ブラシレスモータ７０の高速回転時にも、誘起電圧の値に基づくロータ７３の位置検出を精度良く行うことができず、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を精度良く行うことができない場合がある。

本実施形態のプリンタ１００は、上述した誘起電圧（ＦＧ信号）を参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御に加えて、ＢＤ信号を参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御を実行することができる。

上述したように、ＢＤ６４は、ポリゴンミラー８０の鏡面８１が特定の角度である状態においてレーザ光Ｌが入射する位置に配置されている。また、ＢＤ６４から出力されるＢＤ信号は、ＢＤ６４にレーザ光Ｌが入射していない状態でＬレベルとなり、レーザ光Ｌが入射している状態でＨレベルとなる信号である（図４参照）。そのため、ＢＤ信号を参照すれば、ポリゴンミラー８０の回転周期（回転速度）、すなわち、ロータ７３の回転周期（回転速度）を特定可能である。しかし、一般に、ポリゴンミラー８０の鏡面８１の角度とロータ７３の磁石の位置とは無関係であるため、ＢＤ信号だけでは、ロータ７３の位置を検出することはできない。なお、本実施形態では、ポリゴンミラー８０が６つの鏡面８１を有するため、図４の上段に示すように、ポリゴンミラー８０（ロータ７３）が１回転する間にレーザ光ＬがＢＤ６４に入射する回数は６回である。

本実施形態では、図４の下段に示すように、ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差を、ロータ７３の位置検出のために利用する。ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差は、ＢＤ信号により特定されるＢＤ６４へのレーザ光Ｌの入射タイミングと、ＦＧ信号により特定される誘起電圧が基準値に達したタイミングとの相対関係を特定する情報である。本実施形態では、ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差ＰＤを時間で表す。ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差は、第１の情報の一例である。

上述したように、ＦＧ信号はロータ７３の位置を検出可能な信号であるため、ＢＤ信号と上記位相差とを参照することによって、図６に示すように、ブラシレスモータ７０の相切り替えのタイミングを特定することができる。すなわち、ブラシレスモータ７０の相切り替えのタイミングを決定する際の基準として用いる基準ＢＤ信号を検出してから位相差ＰＤだけ遅延したタイミングを基準時として、基準時から等間隔おきにブラシレスモータ７０の相切り替えを行う。そして、次の基準ＢＤ信号を検出した場合は、その新たに検出された基準ＢＤ信号を検出してから位相差ＰＤだけ遅延したタイミングを基準時として、基準時から等間隔おきにブラシレスモータ７０の相切り替えを行うという動作を繰り返し行う。ここで、基準ＢＤ信号の検出周期ＴＢの期間内に６回の相切り替えを行う本実施形態においては、基準ＢＤ信号により特定されるＢＤ６４へのレーザ光Ｌの入射タイミング（ＢＤ信号の立ち上がりタイミング）から位相差ＰＤだけ遅延したタイミングを基準時として、基準時から基準ＢＤ信号の検出周期ＴＢを６等分した６分のＴＢが経過する毎のタイミングを、ブラシレスモータ７０の３つの相の切り替えタイミングとする。このようにして生成された相切り替え信号に従えば、ロータ７３の位置に応じた適切なタイミングでブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行うことができる。ブラシレスモータ７０の相切り替えのタイミングを決定する際の基準として用いる基準ＢＤ信号については、隣り合うＢＤ信号でなくても良い。すなわち、全てのＢＤ信号を基準ＢＤ信号として用いるのではなく、３個に１個、５個に１個など任意の間隔のＢＤ信号を基準ＢＤ信号として用いてもよい。

なお、ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差ＰＤを時間で表す場合には、位相差ＰＤは、基準ＢＤ信号の検出周期ＴＢに比例する。そのため、本実施形態では、図６に示すように、相切り替え制御を実行する際の位相差ＰＤを、以下の式（１）に従い算出するものとしている。なお、式（１）において、「ＰＤ（０）」は、誘起電圧が精度良く検出できる運転状態でロータ７３が回転しているとき（以下「基準回転時」という）のＢＤ信号とＦＧ信号との位相差であり、「ＴＢ」は、相切り替え制御を実行する際の基準ＢＤ信号の検出周期であり、「ＴＢ（０）」は、基準回転時の基準ＢＤ信号の検出周期である。
ＰＤ＝ＰＤ（０）×ＴＢ／ＴＢ（０）・・・（１）

プリンタ１００におけるブラシレスモータ７０の相切り替え制御の具体的な流れを、図７を参照して説明する。相切り替え制御は、通信インターフェース９２や操作部９４を介してプリンタ１００に印刷指令が入力されると開始される。相切り替え制御の各ステップは、ＣＰＵ３１による指示に従って制御基板７５により実行されるが、以下では便宜上、各ステップの主体をＣＰＵ３１として説明する。

はじめに、ＣＰＵ３１は、強制転流によりブラシレスモータ７０を回転駆動する（Ｓ１１０）。次に、ＣＰＵ３１は、電圧検出回路７８により検出されたコイル７２の誘起電圧に基づきＦＧ信号を生成し、ＦＧ信号を参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御を開始する（Ｓ１２０）。

次に、ＣＰＵ３１は、ＢＤ信号を得るためにＬＤ６１を点灯し（Ｓ１３０）、取得されたＦＧ信号とＢＤ信号との位相差（図４に示す基準位相差ＰＤ（０））を特定して、ＲＡＭ３３等の記憶領域に記憶する（Ｓ１４０）。なお、本実施形態では、ＣＰＵ３１は、基準位相差ＰＤ（０）を特定したときの基準ＢＤ信号の検出周期ＴＢ（基準回転時における基準ＢＤ信号の検出周期ＴＢ（０））も、あわせて記憶する。ＦＧ信号とＢＤ信号との位相差が記憶されると、プリンタ１００は、ＦＧ信号を参照した相切り替え制御に加えて、ＢＤ信号と位相差とを参照した相切り替え制御も実行可能な状態となる。

以降、ＣＰＵ３１は、ブラシレスモータ７０の運転状態に応じた方法で、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行う。具体的には、ＣＰＵ３１は、ブラシレスモータ７０の回転速度が所定の閾値Ｖａ以上であるか、または、ブラシレスモータ７０が加速中であるかを判定する（Ｓ１５０）。ブラシレスモータ７０の回転速度が所定の閾値Ｖａ以上であるか、または、ブラシレスモータ７０が加速中であると判定された場合には（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、ＢＤ信号と位相差とを参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行う（Ｓ１６０）。具体的には、ＣＰＵ３１は、上記ステップＳ１４０で記憶された基準位相差ＰＤ（０）および基準回転時における基準ＢＤ信号の検出周期ＴＢ（０）と、その時点の基準ＢＤ信号の検出周期ＴＢとから、上記式（１）に従い位相差ＰＤを算出し、図６に示すように、算出された位相差ＰＤを用いて相切り替え信号を生成し、生成された相切り替え信号に従って相切り替えを行う。

上述したように、ブラシレスモータ７０の高速回転時や加速時には、誘起電圧を精度良く検出できない場合がある。一方、ブラシレスモータ７０の高速回転時や加速時においても、ＢＤ信号は何らの支障なく取得可能である。そのため、本実施形態では、ブラシレスモータ７０の高速回転時や加速時に、誘起電圧に基づき生成されるＦＧ信号ではなく、ＢＤ信号と位相差とを参照してブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行うものとしている。

一方、ブラシレスモータ７０の回転速度が所定の閾値Ｖａ未満であり、かつ、ブラシレスモータ７０が加速中ではないと判定された場合には（Ｓ１５０：ＮＯ）、ＣＰＵ３１は、ＦＧ信号を参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行う（Ｓ１７０）。ブラシレスモータ７０の低速回転時かつ非加速時には、誘起電圧を精度良く検出できるため、誘起電圧から生成されるＦＧ信号を参照して、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行うものとしている。

ＣＰＵ３１は、印刷処理が完了したことなど、ブラシレスモータ７０の停止条件が成立したか否かを判定し（Ｓ１８０）、停止条件が成立していないと判定された場合は（Ｓ１８０：ＮＯ）、上述したステップＳ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理を繰り返す。ブラシレスモータ７０の停止条件が成立したと判定された場合は（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は、ＬＤ６１を消灯して、ブラシレスモータ７０を停止させる（Ｓ１９０）。

以上説明したように、本実施形態のプリンタ１００では、ブラシレスモータ７０の高速回転時や加速時において、ＣＰＵ３１は、ＢＤ信号と、ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差とを参照して、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行う。ここで、ＦＧ信号は、ロータ７３の回転によって非通電状態のコイル７２に生じる誘起電圧が所定の基準値に達するタイミングを特定可能な信号であるため、ＦＧ信号に基づきロータ７３の位置検出を行うことが可能である。そのため、ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差が特定されれば、ＢＤ信号に基づきロータ７３の位置検出を行うことも可能である。また、ＢＤ信号は、ロータ７３の回転中にレーザ光ＬがＢＤ６４に入射するタイミングであるため、ブラシレスモータ７０の加速時や高速回転時のように、誘起電圧を精度良く検出できない運転状態においても検出可能である。従って、本実施形態のプリンタ１００は、ブラシレスモータ７０がどのような運転状態にあるかにかかわらず、ロータ７３の位置を精度良く検出することができ、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を精度良く行うことができる。

また、本実施形態のプリンタ１００では、ＣＰＵ３１は、強制転流によりロータ７３を回転させた後、ＦＧ信号を参照した相切り替え制御を行っているときのＢＤ信号とＦＧ信号とを検出し、検出されたＢＤ信号とＦＧ信号とに基づき位相差を取得する。そのため、ＣＰＵ３１は、ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差を取得することができ、取得された位相差を参照して、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を精度良く行うことができる。

次に、図８ないし図１０を参照して、他の実施形態について説明する。他の実施形態では、プリンタ１００の工場出荷前に、図８に示す位相差特定処理が実行される。

はじめに、ＣＰＵ３１は、強制転流によりブラシレスモータ７０を回転駆動し（Ｓ２１０）、電圧検出回路７８により検出されたコイル７２の誘起電圧に基づきＦＧ信号を生成して、ＦＧ信号を参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御を開始する（Ｓ２２０）。

次に、ＣＰＵ３１は、ＢＤ信号を得るためにＬＤ６１を点灯した後（Ｓ２３０）、ブラシレスモータ７０の回転駆動を停止する（Ｓ２３２）。ブラシレスモータ７０のロータ７３は、回転駆動を停止しても、ある程度の時間は惰性で回転する。ＣＰＵ３１は、ロータ７３が惰性で回転しているときに検出されたＦＧ信号とＢＤ信号とを用いて、両者の位相差を特定し、ＲＯＭ３２等の記憶領域に記憶する（Ｓ２４０）。その後、ＣＰＵ３１は、ＬＤ６１を消灯して、ブラシレスモータ７０を停止させる（Ｓ２９０）。

図９に示すように、ロータ７３が惰性で回転しているときのコイル７２の電圧は、ブラシレスモータ７０の駆動電圧の影響が無いため、ブラシレスモータ７０が回転駆動されているときのようにＰＷＭ周期に応じた櫛歯状（図４参照）に変化するのではなく、連続的な曲線状に変化する。また、ロータ７３が惰性で回転しているときは、上述した回生期間も存在しない。そのため、ロータ７３が惰性で回転しているときには、ＰＷＭ周期の特定のタイミングに限定されず、かつ、回生期間に影響されることもなく、任意のタイミングでコイル７２の電圧を検出することができ、誘起電圧が所定の基準値に達するタイミングをより精度良く検出することができる。その結果、ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差をより精度良く特定することができる。

また、他の実施形態では、プリンタ１００の出荷後に印刷指令が入力されると、図１０に示すブラシレスモータ７０の相切り替え制御が実行される。図１０に示すフローチャートの各ステップの内、図７に示すフローチャートのステップと同じ内容のものについては、同じ番号を付すことによって、その内容の説明を省略する。図１０に示す相切り替え制御は、図７に示す相切り替え制御と比較して、ステップＳ１４０が実行されない点と、ステップＳ１６０の代わりにステップＳ１６２が実行される点とが異なっている。

すなわち、図１０に示す相切り替え制御では、処理の開始前に、図８に示す位相差特定処理が実行されているため、あらためて位相差を特定する処理（図７のＳ１４０）は実行されない。また、ＢＤ信号と位相差とを参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御の際に（Ｓ１６２）、予め実行された位相差特定処理（図８）において記憶された位相差が使用される。

以上説明したように、図８ないし図１０に示す他の実施形態では、ＣＰＵ３１は、ＢＤ信号を検出すると共に、予めＲＯＭ３２等の記憶領域に記憶された位相差を読み出し、検出されたＢＤ信号と読み出された位相差とを参照してブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行う。そのため、この実施形態によれば、プリンタ１００の出荷後に位相差を特定する処理（図７のＳ１４０）が実行される場合と比較して、ユーザの利便性を向上させることができる。

また、図８ないし図１０に示す他の実施形態では、ブラシレスモータ７０の回転駆動が停止され、ロータ７３が惰性で回転しているときのＦＧ信号とＢＤ信号とに基づき位相差が特定されて記憶されるため、ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差をより精度良く特定することができ、ＢＤ信号と位相差とを参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御をより精度良く実行することができる。

なお、本明細書で開示される技術は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態のプリンタ１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態において１つのＣＰＵ３１が実行する処理は、複数のＣＰＵや１つまたは複数のＡＳＩＣ、１つまたは複数のＣＰＵと１つまたは複数のＡＳＩＣとの組み合わせによって実行されるとしてもよい。そのような場合において、上記処理の実行主体は制御部の一例である。なお、コントローラ３０は、ＣＰＵ３１といったプリンタ１００の制御に利用されるハードウェアをまとめた総称であり、プリンタ１００に存在する単一のハードウェアであるとは限らない。

また、上記実施形態では、ロータ７３の極数は１２極であり、ポリゴンミラー８０の鏡面８１の数は６面であるが、ロータ７３の極数やポリゴンミラー８０の鏡面８１の数はこれに限られない。

また、上記実施形態におけるブラシレスモータ７０の相切り替え制御の内容は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、図７に示す相切り替え制御では、強制転流によってブラシレスモータ７０を回転駆動した後、ＦＧ信号を参照して相切り替え制御を実行しているときに検出されたＦＧ信号とＢＤ信号とに基づき両者の位相差を特定するとしているが、ロータ７３が惰性で回転しているときに検出されたＦＧ信号とＢＤ信号とに基づき両者の位相差を特定するとしてもよい。反対に、図８に示す位相差特定処理では、ロータ７３が惰性で回転しているときに検出されたＦＧ信号とＢＤ信号とに基づき両者の位相差を特定するとしているが、強制転流によってブラシレスモータ７０を回転駆動した後、ＦＧ信号を参照して相切り替え制御を実行しているときに検出されたＦＧ信号とＢＤ信号とに基づき両者の位相差を特定するとしてもよい。

また、上記実施形態や他の実施形態において、強制転流によってブラシレスモータ７０を回転駆動しているときに検出されたＦＧ信号とＢＤ信号とに基づき両者の位相差を特定するとしてもよい。この場合においても、ＢＤ信号と、非通電期間において検出される誘起電圧の値に基づくＦＧ信号とに基づき、位相差を特定することができる。なお、この場合には、ブラシレスモータ７０の強制転流開始からある程度の時間が経過した後に（すなわち、ブラシレスモータ７０の回転速度がある程度以上になった後に）検出されたＦＧ信号を用いて位相差を特定することが好ましい。

また、図８に示す位相差特定処理は、プリンタ１００の工場出荷前に実行されるとしているが、プリンタ１００の工場出荷後に実行されるとしてもよい。位相差特定処理の実行タイミングとしては、例えば、プリンタ１００にキャリブレーションの実行指令が入力されたタイミング等が挙げられる。あるいは、工場出荷後に最初にプリンタ１００に印刷指令が入力されたタイミングで図８に示す位相差特定処理が実行されて位相差が記憶され、その後は印刷指令が入力されても、位相差特定処理が実行されず、以前の位相差特定処理において記憶された位相差が参照されるとしてもよい。

また、プリンタ１００の工場出荷前に図８に示す位相差特定処理が実行された場合であっても、プリンタ１００の工場出荷後に、再度図８に示す位相差特定処理が実行されたり、図７に示す相切り替え制御が実行されたりしてもよい。

また、図８に示す位相差特定処理では、最初に強制転流によりブラシレスモータ７０を回転駆動し、その後、回転駆動を停止してロータ７３を惰性で回転させているが、このときの回転駆動の方法は強制転流に限られず、誘起電圧が基準値に達したタイミングを参照して回転駆動するとしてもよい。

また、上記実施形態において、ＦＧ信号とＢＤ信号との位相差の特定を複数回実行し、それらの平均値を参照してブラシレスモータ７０の相切り替え制御を実行するとしてもよい。このようにすれば、ＦＧ信号とＢＤ信号との位相差をより精度良く特定することができ、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御をさらに精度良く行うことができる。

また、上記実施形態では、ある１つの相（例えばＵ相）についてＦＧ信号とＢＤ信号との位相差を特定し、その位相差を参照してブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行うとしているが、相毎にＦＧ信号とＢＤ信号との位相差を特定し、切り替えに関係する相に対応する位相差を参照して相切り替え制御を行うとしてもよい。このようにすれば、相毎にＦＧ信号とＢＤ信号との位相差のばらつきがあっても、ブラシレスモータ７０の相切り替え制御を精度良く行うことができる。

また、上記実施形態では、ブラシレスモータ７０の回転速度が閾値Ｖａ以上であるか、または、ブラシレスモータ７０が加速中である場合には、ＢＤ信号と位相差とを参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行い、ブラシレスモータ７０の回転速度が閾値Ｖａ未満であり、かつ、ブラシレスモータ７０が加速中ではない場合には、ＦＧ信号を参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行うとしているが、両者の使い分けはこれに限られない。例えば、ブラシレスモータ７０の回転速度が閾値Ｖａ以上であり、かつ、ブラシレスモータ７０が加速中である場合には、ＢＤ信号と位相差とを参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行い、ブラシレスモータ７０の回転速度が閾値Ｖａ未満であるか、または、ブラシレスモータ７０が加速中ではない場合には、ＦＧ信号を参照したブラシレスモータ７０の相切り替え制御を行うとしてもよい。また、ブラシレスモータ７０の回転速度の高低やブラシレスモータ７０が加速中であるか否かにかかわらず、ブラシレスモータ７０のあらゆる運転状態において、ＢＤ信号と位相差とを参照した相切り替え制御を行うとしてもよい。

また、上記実施形態では、ＢＤ信号とＦＧ信号との位相差を時間で表しているが、両者の位相差を角度で表してもよい。

また、ポリゴンミラー８０とロータ７３とが、ポリゴンミラー８０の鏡面８１の角度とロータ７３の磁石の位置とが特定の関係になるように、組み付けられるとしてもよい。このようにすれば、ＦＧ信号とＢＤ信号との位相差を特定の値（例えばゼロ）にすることができる。すなわち、このようにすれば、実際にブラシレスモータ７０を回転させ、ＦＧ信号とＢＤ信号とを検出して両者の位相差を特定するといった処理を実施する必要がない。この位相差をＲＯＭ３２等の記憶領域に記憶させ、プリンタ１００の出荷後に、記憶された位相差とＢＤ信号とを参照してブラシレスモータ７０の相切り替え制御を実行してもよい。例えば、位相差がゼロである場合には、ＢＤ信号そのものを参照してブラシレスモータ７０の相切り替え制御を実行することができる。

なお、図１１に示すように、ポリゴンミラー８０の鏡面８１の角度とロータ７３の磁石の位置とを特定の関係とするために、ポリゴンミラー８０とロータ７３とにそれぞれガイド８４，７４を設けることが好ましい。このようにすれば、ポリゴンミラー８０のガイド８４の位置とロータ７３のガイド７４の位置とが一致するようにポリゴンミラー８０とロータ７３とを組み付けることにより、容易にポリゴンミラー８０の鏡面８１の角度とロータ７３の磁石の位置とを特定の関係にすることができる。なお、ガイド８４，７４は、ポリゴンミラー８０やロータ７３の表面に描かれたものや印刷されたもの、貼り付けられたものであってもよいし、ポリゴンミラー８０やロータ７３が凹状や凸状に加工されたものであってもよい。あるいは、ガイド８４，７４は、互いに嵌合する形状の組み合わせでもよい。例えば、ガイド８４はポリゴンミラー８０に形成された凹部であり、ガイド７４はロータ７３に形成され、ポリゴンミラー８０に形成された凹部に嵌合する凸部であってもよい。

なお、図５に示すように、回生期間が長くなって、コイル７２に生じる誘起電圧が所定の基準値に達するタイミングを検出することができない場合、以下の（１）または（２）のような制御を行うことも可能である。
（１）前の相切り替えタイミングから所定時間が経過した後にコイル７２の電圧を検出し、検出電圧のレベルから回生期間（逆起電圧の領域）であると判断した場合には、直ちに誘起電圧が基準値に達したと判断し、次の相切り替えを所定時間経過後に行う。
（２）回生期間（逆起電圧の領域）の終了後（非通電期間）にコイル７２の電圧を測定し、既に電圧レベルが基準値以上（または以下）であった場合には、直ちに誘起電圧が基準値に達したと判断し、次の相切り替えを所定時間経過後に行う。

また、上記実施形態では、画像形成装置の一例として、１色のトナーを用いて画像を形成するモノクロタイプのプリンタ１００を挙げたが、画像形成装置の他の一例としては、複数色のトナーを用いて画像を形成するカラープリンタが挙げられる。本発明は、このようなカラープリンタにも適用可能である。

３１：ＣＰＵ ６１：レーザダイオード ６４：ビームディテクタ ７０：ブラシレスモータ ７１：ステータ ７２：コイル ７３：ロータ ７５：制御基板 ８０：ポリゴンミラー ８１：鏡面 １００：プリンタ

Claims (8)

1. ロータとステータとを備えるブラシレスモータと、
   複数の鏡面を有し、前記ロータの回転に伴い回転する回転多面鏡と、
   光源と、
   光センサ部と、
   制御部と、を備え、
   前記ステータは、前記ブラシレスモータの各相に対応するコイルを有し、
   前記制御部は、
   前記ロータの回転中に前記光源から発せられ前記鏡面によって反射された光ビームが前記光センサ部に入射する第１のタイミングを検出し、
   前記第１のタイミングと、前記ロータの回転によって非通電状態の前記コイルに生じる誘起電圧が所定の基準値に達する第２のタイミングと、の相対関係を特定する第１の情報を取得し、
   検出された前記第１のタイミングと取得された前記第１の情報とを参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行う、画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記制御部は、前記ロータを回転駆動させ、前記回転駆動を中止した後、前記ロータが回転しているときの前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとを検出し、検出された前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとに基づき前記第１の情報を取得する、画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置であって、
   前記制御部は、強制転流により前記ロータを回転させているときの前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとを検出し、検出された前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとに基づき前記第１の情報を取得する、画像形成装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の画像形成装置であって、
   前記制御部は、前記第１の情報の取得を複数回行い、各回において取得された前記第１の情報により特定される前記相対関係を表す値の平均値を参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行う、画像形成装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記第１の情報は、前記ブラシレスモータの相毎に定められており、
   前記制御部は、切り替えに関係する相に対応する前記第１の情報を参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行う、画像形成装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記制御部は、少なくとも、前記ブラシレスモータの加速時、かつ、前記ブラシレスモータの回転速度が所定の閾値以上のときには、前記第１のタイミングと前記第１の情報とを参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行う、画像形成装置。
7. ロータとステータとを備えるブラシレスモータと、複数の鏡面を有し、前記ロータの回転に伴い回転する回転多面鏡と、光源と、光センサ部と、を備え、前記ステータは、前記ブラシレスモータの各相に対応するコイルを有する画像形成装置の制御方法であって、
   前記ロータの回転中に前記光源から発せられ前記鏡面によって反射された光ビームが前記光センサ部に入射する第１のタイミングを検出する工程と、
   前記第１のタイミングと、前記ロータの回転によって非通電状態の前記コイルに生じる誘起電圧が所定の基準値に達する第２のタイミングと、の相対関係を特定する第１の情報を取得する工程と、
   検出された前記第１のタイミングと取得された前記第１の情報とを参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行う工程と、
   を備える、制御方法。
8. ロータとステータとを備えるブラシレスモータと、複数の鏡面を有し、前記ロータの回転に伴い回転する回転多面鏡と、光源と、光センサ部と、を備え、前記ステータは、前記ブラシレスモータの各相に対応するコイルを有する画像形成装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、
   前記ロータの回転中に前記光源から発せられ前記鏡面によって反射された光ビームが前記光センサ部に入射する第１のタイミングを検出する処理と、
   前記第１のタイミングと、前記ロータの回転によって非通電状態の前記コイルに生じる誘起電圧が所定の基準値に達する第２のタイミングと、の相対関係を特定する第１の情報を取得する処理と、
   検出された前記第１のタイミングと取得された前記第１の情報とを参照して、前記ブラシレスモータの相切り替え制御を行う処理と、
   を前記画像形成装置に実行させる、コンピュータプログラム。

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