以下,本発明にかかる画像形成装置を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,電子写真方式のカラープリンタに本発明を適用したものである。
[画像形成装置の全体構成]
本形態の画像形成装置100は,タンデム方式のカラープリンタであって,図1に示すように,被記録媒体である用紙Sを供給する給紙トレイ81と,各色のトナー像を形成し,それらトナー像を順次に用紙Sに転写する画像形成部110と,用紙Sに転写されたトナー像を用紙Sに定着させる定着器9と,画像定着後の用紙Sを載置する排紙トレイ82と,ハウジングとなるケース80とを備えている。
画像形成部110は,用紙Sを搬送するベルト7と,ブラック,シアン,マゼンタ,イエローの各色に対応した4つのプロセス部10K,10C,10M,10Yとを備えている。以下の説明では,色毎に区別する必要がある場合は各部の符号にK(ブラック),C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)の添え字を付し,区別する必要がない場合は添え字を省略する。
ベルト7は,一対の支持ローラ71,72間に架設される無端状のベルト部材である。ベルト7は,駆動ローラである支持ローラ72が回転することで循環移動し,用紙Sをレジストローラ85から定着器9に向かって搬送する。
各プロセス部10K,10C,10M,10Yは,それぞれ感光体1,帯電器2,露光装置3,現像器4を備える。各プロセス部10は,トナーを除いて同一の構成になっている。
プロセス部10では,感光体1の表面が帯電器2によって一様に帯電される。その後,露光装置3からの光により露光され,感光体1の表面に静電潜像が形成される。次いで,現像器4内の現像ローラ41を介して,トナーが感光体1に供給される。これにより,感光体1上の静電潜像は,トナー像として可視像化される。
一方,給紙トレイ81に収容されている用紙Sが,押圧板811によってピックアップローラ83に向かって押し出され,ピックアップローラ83の回転によって,レジストローラ85に送られる。用紙Sは,レジストローラ85によって斜行補正され,所定のタイミングでベルト7上に送り出される。
用紙Sは,ベルト7によって搬送され,感光体1と転写ローラ5との間の転写位置を通過する間に,各感光体1の表面に担持されたトナー像が転写ローラ5に印加される転写バイアスによって順次転写され,各色のトナー像が重ね合わせられてカラー画像が形成される。その後,カラー画像を担持した用紙Sは,定着器9に搬送される。
定着器9では,トナー像が転写された用紙Sを加熱・加圧し,トナー像を用紙Sに定着させる。そして,定着器9から出力された用紙Sは,排紙ローラ84によって排紙トレイ82上に排出される。
[画像形成装置の駆動系の構成]
続いて,感光体1を回転駆動する駆動ユニット(駆動手段の一例)について説明する。駆動ユニット15は,図2に示すように,4つの感光体1K,1C,1M,1Yの軸方向の一端側に配置されている。
駆動ユニット15は,各感光体1に対応する4つの駆動ギア11K,11C,11M,11Yを有している。各駆動ギア11は,対応する感光体1と同軸上で回転可能に設けられ,カップリング機構によって互いに連結される。具体的に,各駆動ギア11には,同軸上に嵌合部12が突出形成されており,嵌合部12が感光体1の端部に形成された凹部13と嵌合し,各駆動ギア11に伝達される回転駆動力によって感光体1K,1C,1M,1Yが同時に回転する。
隣り合う駆動ギア11,11同士は,中間ギア17,18,19を介してギア連結されている。本形態では,中央に位置する中間ギア19に駆動モータ14からの駆動力が与えられ,4つの駆動ギア11K,11C,11M,11Yおよび4つの感光体1K,1C,1M,1Yが同時に回転する。駆動モータ14は,DCブラシレスモータであり,駆動ユニット15に付設されるモータ制御基板16からの信号によって回転制御される。
また,駆動ギア11の1つ(本形態では,駆動ギア11C)には,フォトセンサ50が設けられている。さらに,駆動ギア11Cの先端部には,図3(ギア部省略)に示すように,回転軸を中心とした円筒状のリブ51が突設されている。さらに,リブ51に囲まれた領域内であって,駆動ギア11Cの表面には,不織布の反射抑制シート52が貼付されている。反射抑制シート52の数は,複数であってもよい。
フォトセンサ50は,発光素子(発光ダイオード)と受光素子(フォトトランジスタ)とを備え,発光素子から駆動ギア11Cの表面に照射される光の正反射光を受光素子が受光する反射構造のセンサである。フォトセンサ50の発光素子からの光が反射抑制シート52以外の部分を照射しているときは,その光は駆動ギア11Cの表面によって反射し,受光素子での受光量レベルは高い。一方,照射領域に反射抑制シート52が位置するときは,発光素子からの光は反射抑制シート52によって乱反射することから,受光素子での受光量レベルが低い。フォトセンサ50は,この受光量レベルの変化に応じた検出信号をモータ制御基板16に出力する。
モータ制御基板16は,駆動モータ14の回転制御や,フォトセンサ50の点滅制御を行う。また,モータ制御基板16では,フォトセンサ50の点滅制御に利用するLED点灯期間が記録されている。フォトセンサ50の点滅制御については後述する。
[第1の形態]
[回転検知機構の回路構成]
続いて,モータ制御基板16およびフォトセンサ50を含む駆動モータ14の回転検知機構(回転検出装置の一例)の回路構成について,図4を参照しつつ説明する。
モータ制御基板16は,図4に示すように,駆動モータ14に対してモータのオンオフ信号(図4中のモータON。以下,「モータON信号」とする)を出力する。さらに,フォトセンサ50の発光ダイオードD1に対して電流(図4中のLED電流。以下,「LED電流とする」)を供給する。また,モータ制御基板16では,駆動モータ14から,駆動モータ14の回転が定常速度になったことを意味する信号(図4中のモータロック。以下,「モータロック信号」とする)が入力される。さらに,フォトセンサ50のフォトトランジスタTr1から信号(図4中のセンサ出力1。以下,「センサ出力1」とする)が入力される。モータ制御基板16は,それらの入力信号を基に駆動ギア11C(駆動モータ14)の回転を検知するとともにフォトセンサ50の発光ダイオードD1を制御する。
フォトセンサ50(センサの一例)は,発光ダイオードD1(発光手段の一例)とフォトトランジスタTr1(受光手段の一例)とで構成され,発光ダイオードD1のカソードとフォトトランジスタTr1のエミッタとが接続され,両者間の接点がグラウンドに接続されている。
フォトセンサ50は,フォトトランジスタTr1が発光ダイオードD1からの光を受光しているとき(すなわち,反射抑制シート52以外の部分を検知しているとき)は,フォトトランジスタTr1のコレクタ,エミッタ間に電流が流れ,センサ出力1がローになる。一方,フォトトランジスタTr1が発光ダイオードD1からの光を受光していないとき(すなわち,反射抑制シート52の部分を検知しているとき)は,フォトトランジスタTr1のコレクタ,エミッタ間に電流が流れず,センサ出力1がハイになる。
また,モータ制御基板16(検知手段,制御手段,リセット手段の一例)は,各種の信号制御を行うASIC160と,センサ出力1の反転信号と基準電圧Vref(図4中のVref)とを比較するコンパレータ161とを備えている。ASIC160は,駆動モータ14に対してモータON信号を出力する。ASIC160には,駆動モータ14からモータロック信号が入力される。
また,ASIC160は,コンパレータ161の基準電圧Vrefを制御する。基準電圧Vrefは,ASIC160のPWM制御によって所定の電圧値に調節される。ASIC160には,コンパレータ161から出力信号(図4中のセンサ出力2。以下,「センサ出力2」とする)が入力される。このセンサ出力2の波形を基に駆動ギア11の回転が検知される。
また,ASIC160は,LED電流を調節する信号(図4中のセンサLED_ON。以下,「センサLED_ON信号」とする)を出力する。本形態では,センサLED_ON信号がローであれば,トランジスタTr2がオンし,トランジスタTr2のエミッタに接続する電源からLED電流が供給される。さらに,ASIC160では,センサLED_ON信号のPWM制御によってフォトセンサ50の発光ダイオードD1の光量を調節する。
[回転検知機構の制御]
続いて,回転検知機構の制御について説明する。以下の説明では,印字開始が指示され,駆動モータ14の回転を開始する際の制御(図5および図6)と,印字停止が指示され,駆動モータ14の回転を停止させる際の制御(図9および図10)とについて,図7の各種信号波形を参照しつつ説明する。なお,各制御は,モータ制御基板16のASIC160によって行われる。
始めに,印字開始指示があったときの制御について説明する。まず,図5に示すように,各種の設定値を初期化する(S101)。例えば,モータロック信号を検出するまでの期間(すなわち,非定常速度期間)にカウントされるカウンタ(以下,「モータロックカウンタ」とする)や,発光ダイオードD1を消灯する期間にカウントされるカウンタ(以下,「LED消灯カウンタ」とする)に0を代入する。このほか,コンパレータ161の基準電圧Vrefが0Vとなるように調節される。
次に,モータON信号をローからハイに切り替え(図7のモータON信号波形参照。モータON信号は,ハイでオン,ローでオフとする),駆動モータ14の駆動が開始される(S102)。
次に,モータON信号のオンを契機に,コンパレータ161の基準電圧VrefをV1(第1電圧閾値の一例)に設定する(S103)。具体的には,図7に示すように,ASIC160から出力されるVref_PWM信号をデューティ比d1に設定し,基準電圧VrefがV1となるように調節する。
さらに,モータON信号のオンを契機に,センサLED_ON信号のデューティ比を設定する(S104)。具体的に本形態では,図7に示すように,ASIC160から出力されるセンサLED_ON信号のデューティ比が50%となるようにPWM制御し,LED電流が小さくなるように調節する。すなわち,発光ダイオードD1の光量を抑制する。そして,その小LED電流で発光ダイオードD1を連続点灯させる(S105:制御手段の一例)。発光ダイオードD1の点灯をモータON信号に同期させることで,発光ダイオードD1の無駄な点灯を回避する。
次に,フォトセンサ50からの入力を確認する(S106)。具体的には,センサ出力2のハイ(未検出)からロー(検出)のタイミングを検出する。フォトセンサ50の入力が確認されない場合には(S106:NO),図6のS171の処理に移行し,エラー処理を行って本処理を終了する。
フォトセンサ50からの入力が確認された場合には(S106:YES),駆動モータ14の回転が定常速度になったか否か,すなわちモータロック信号が検出されたか否かを判断する(S107:検知手段の一例)。モータロック信号が検出されない場合には(S107:NO),モータロックカウンタの値が所定の閾値と等しいか否かを判断する(S151)。モータロックカウンタの値が所定の閾値と等しくない場合には(S151:NO),モータロックカウンタの値に1を加算し(S152),所定時間待機する(S153)。待機後は,S106の処理に戻ってモータロック信号の検知を繰り返す。モータロックカウンタの値が所定の閾値と等しい場合には(S151:YES),図6のS171の処理に移行し,エラー処理を行って本処理を終了する。モータロック信号が検出された場合には(S107:YES),モータロックカウンタに0を代入し,モータロックカウンタを初期化する(S108)。
次に,モータロック信号の検知を契機に,センサ出力2の検出の周期(すなわち,センサ出力2がハイからローになるタイミングの周期。以下,「センサエッジ周期」とし,ハイからローになるタイミングを「センサエッジ」とする)を取得する(S109)。そして,そのセンサエッジ周期を保持する(S110)。
次に,フォトセンサ50の発光ダイオードD1を点滅制御するに先立って,発光ダイオードD1の消灯期間となるLED消灯タイマT1の設定値を決定する(S111)。具体的に,LED消灯タイマT1の設定値(タイマ値)は,次の式(1)によって決定する。
タイマ値=センサエッジ周期−LED点灯期間 (1)
式(1)中のLED点灯期間は,あらかじめモータ制御基板16に記録されている任意の値である。LED点灯期間は,図8に示すように,センサエッジ周期よりも短く,センサ出力2のローの出力期間よりも長いと予測される時間であればよい。
次に,図6に示すように,モータロック信号の検知を契機に,コンパレータ161の基準電圧VrefをV2(第2電圧閾値の一例)に設定する(S112)。V2はV1よりも低い電圧値である。具体的には,図7に示すように,ASIC160から出力されるVref_PWM信号のデューティ比d2が非定常回転時のデューティ比d1よりも小さくなるようにPWM制御し,基準電圧Vrefが下がるように調節する。基準電圧Vrefを下げることで,センサの検知精度が非定常速度の状態と比較して上がる。
さらに,モータロック信号の検知を契機に,センサLED_ON信号のデューティ比を切り替える(S113)。具体的に本形態では,図7に示すように,ASIC160から出力されるセンサLED_ON信号のデューティ比が100%となるように制御し,LED電流が大きくなるように調節する。これにより,発光ダイオードD1の光量が,非定常速度の状態(デューティ比50%)と比較して上がる。発光ダイオードD1の光量を上げることで,センサの検知精度が非定常速度の状態と比較して上がる。
その後,発光ダイオードD1のパルス制御を開始し,図7に示すように,発光ダイオードD1の点滅動作となるパルス制御を開始する(S114:制御手段の一例)。なお,開始時には,フォトセンサ50の出力をマスク(本形態ではセンサ出力2をマスク)し,発光ダイオードD1を消灯する。
パルス制御としては,まず,LED消灯カウンタの値がS111の処理で設定したLED消灯タイマT1のタイマ値と等しいか否かを判断する(S115)。LED消灯カウンタの値がタイマ値と等しくない場合には(S115:NO),LED消灯カウンタの値に1を加算し(S161),所定時間待機する(S162)。待機後は,S115の処理に戻ってタイマ値との比較を繰り返す。LED消灯カウンタの値がタイマ値と等しい場合には(S115:YES),LED消灯カウンタに0を代入し,LED消灯カウンタを初期化する(S116)。
タイマ設定値分の消灯をした後は,センサ出力2のマスクを解除する(S117)。そして,発光ダイオードD1を点灯させる(S118)。そして,センサ出力2の検出(ハイからローになるタイミング)を待つ(S119)。
次に,フォトセンサ50からの入力を確認する(S120)。具体的には,センサ出力2のローからハイのタイミングを検出する。フォトセンサ50からの入力が確認されない場合には(S120:NO),S171の処理に移行し,エラー処理を行って本処理を終了する。
フォトセンサ50からの入力が確認された場合には(S120:YES),再度,センサ出力2をマスクする(S121)。そして,発光ダイオードD1を消灯させる(S122)。
すなわち,発光ダイオードD1は,タイマ値の消灯期間が設けられる。このため,省電力に資するとともに温度上昇が抑制される。また,発光ダイオードD1が消灯している間は,フォトセンサ50の出力がマスクされる。このため,ノイズの影響が回避される。
次に,モータロック信号の検出を判断する(S123)。モータロック信号がオンである場合には(S123:YES),S115の処理に戻り,発光ダイオードD1のパルス制御を繰り返す。
一方,モータロック信号が検出されなかった場合,すなわち駆動モータ14の回転が何らかの原因により非定常速度になった場合には(S123:NO),コンパレータ161の基準電圧Vrefやセンサエッジ周期をリセットし(S124:リセット手段の一例),図5のS103の処理に戻り,非定常速度の状態での処理を行う。その後,定常速度に移行した場合には,再度,センサエッジ周期から消灯期間を求め,発光ダイオードD1のパルス制御を行う。このように消灯時間をリセットすることで,異常回転からの復帰後であっても現状の状況にあった制御が可能になる。また,非定常時は発光ダイオードD1を連続点灯に戻すことで,取りこぼしが防止される。
なお,本形態では,駆動モータ14の回転が定常速度である状態の際,コンパレータ161の基準電圧Vrefを下げ,さらに発光ダイオードD1の光量を上げる制御を行っている。そのため,一般的には,ノイズを受信し易く,SN比を悪化させることが懸念される。しかし,本形態では,センサエッジ周期中の殆どの期間を消灯期間が占める。さらにその消灯期間ではフォトセンサ50からの入力がマスクされる。そのため,実際の検知期間は短く,SN比への影響は少ない。
続いて,印字停止指示があったときの制御について説明する。本形態では,モータの駆動を停止した後であってもモータは惰性で回転し続けるため,惰性で回転中のモータの回転を検知する。
まず,図9に示すように,モータON信号をハイからローに切り替え,駆動モータ14の駆動を停止する(S201)。
次に,LED消灯カウンタの値がS111の処理で設定したタイマ値と等しいか否かを判断する(S202)。LED消灯カウンタの値がタイマ値と等しくない場合には(S202:NO),LED消灯カウンタの値に1を加算し(S251),所定時間待機する(S252)。待機後は,S202の処理に戻ってタイマ値との比較を繰り返す。LED消灯カウンタの値がタイマ値と等しい場合には(S202:YES),LED消灯カウンタに0を代入し,LED消灯カウンタを初期化する(S203)。
タイマ値分の消灯期間を経過した後は,フォトセンサ50からの入力のマスクを解除する(S204)。そして,発光ダイオードD1を点灯させる(S205)。そして,センサ出力2の検出(ハイからローになるタイミング)を待つ(S206)。
次に,フォトセンサ50からの入力を確認する(S207)。具体的には,センサ出力2のローからハイのタイミングを検出する。フォトセンサ50からの入力が確認されない場合には(S207:NO),S261の処理に移行し,モータロック信号の検出を判断する(S261)。モータロック信号が検出されている場合には(S261:YES),図10のS262の処理に移行し,エラー処理を行い(S262),発光ダイオードD1を消灯(S215)して本処理を終了する。モータロック信号が検出されなかった場合には(S261:NO),S211の処理に移行する。
フォトセンサ50からの入力が確認された場合には(S207:YES),フォトセンサ50からの入力をマスクする(S208)。そして,発光ダイオードD1を消灯させる(S209)。
次に,モータロック信号の検出を判断する(S210)。モータロック信号が検出されている場合には(S210:YES),S202の処理に戻り,発光ダイオードD1のパルス制御を繰り返す。
一方,モータロック信号が検出されなかった場合,すなわち駆動モータ14の回転が非定常速度になった場合には(S210:NO),図10に示すように,コンパレータ161の基準電圧VrefをV1に戻し(S211),センサLED_ON信号のデューティ比をLED電流が小さくなるように調節する(S212)。すなわち,発光ダイオードD1の光量を抑制する。そして,その小LED電流で発光ダイオードD1を連続点灯させる(S213)。
その後,フォトセンサ50からの出力を確認し(S214),フォトセンサ50にてパルスが検出される間は(S214:YES),フォトセンサ50の検出を続ける。一方,フォトセンサ50にてパルスが検出されない場合には(S214:NO),発光ダイオードD1を消灯し(S215),本処理を終了する。このように,駆動モータ14の駆動停止後であっても処理を続けることで,惰性で回転している間も回転検知を行うことができる。これにより,駆動ギア11の回転中は本体カバーを開けさせない等の安全処理が可能になる。
なお,モータの駆動を停止した後にモータの回転の検知を終了する場合には,図10中の点線に示す動作を行う。すなわち,S201の処理にて駆動モータ14の駆動を停止させた後,発光ダイオードD1のパルス制御をバイパスし,発光ダイオードD1を消灯する(S215)。駆動モータ14の駆動停止後,即時に発光ダイオードD1を消灯することで省電力に資する。
[第2の形態]
[回転検知機構の回路構成]
第2の形態の回転検知機構では,フォトセンサ50の発光ダイオードD1への入力ラインを2系統備え,駆動モータ14の回転が定常速度か否かで切り替えて発光ダイオードD1を点灯させる。各入力ラインは,抵抗値が異なり,入力ラインによってLED電流が異なる。この点,PWM制御によってLED電流を切り替える第1の形態とは異なる。
図11は,本形態のモータ制御基板165およびフォトセンサ50を含む,本形態の駆動モータ14の回転検知機構の回路構成を示している。
モータ制御基板165は,図11に示すように,駆動モータ14に対してモータON信号を出力する。さらに,フォトセンサ50の発光ダイオードD1に対してLED電流を供給する。また,モータ制御基板165では,駆動モータ14からモータロック信号が入力される。さらに,フォトセンサ50のフォトトランジスタTr1からセンサ出力1が入力される。モータ制御基板165は,それらの入力信号を基に駆動ギア11C(駆動モータ14)の回転を検知する。
具体的に,モータ制御基板165は,各種の信号制御を行うASIC160と,センサ出力1信号の反転出力と基準電圧Vrefとを比較するコンパレータ161とを備えている。コンパレータ161は,第1の形態と同様である。
また,モータ制御基板165は,発光ダイオードD1への入力ラインとして,トランジスタTr2をオンさせてLED電流を供給するラインと,トランジスタTr3をオンさせてLED電流を供給するラインとの2系統を備えている。そして,いずれか一方のトランジスタをオンさせることで発光ダイオードD1を点灯させる。なお,トランジスタTr2のベースに入力される信号を「センサLED_ON1信号」とし,トランジスタTr3のベースに入力される信号を「センサLED_ON2信号」とする。両信号とも,ローでトランジスタをオンさせ,ハイでオフさせる。
発光ダイオードD1への2つの入力ラインは,電源電圧は同じであるが,抵抗値が異なる。具体的には,トランジスタTr2のコレクタと接点P1との間の抵抗R1が,トランジスタTr3のコレクタと接点P1との間の抵抗R5よりも大きい。そのため,トランジスタTr2からのLED電流は,トランジスタTr3からのLED電流と比較して小電流となる。
[回転検知機構の制御]
続いて,回転検知機構の制御について,図12の信号波形を参照しつつ説明する。本形態の制御のうち,コンパレータ161の基準電圧Vrefの制御については,第1の形態と同様であり,説明を省略する。
モータON信号がオンしたことを検知すると,センサLED_ON1信号をハイからローに切り替える。これにより,トランジスタTr2を経由して発光ダイオードD1にLED電流が供給される。
その後,モータロック信号が検出されると,LED電流がパルス制御に切り替えられる。このときの発光ダイオードD1の消灯期間となるタイマ設定値の決定方法は,第1の形態と同様である。
本形態では,パルス制御への切り替えに同期して,LED電流の供給ラインが切り替えられる。すなわち,センサLED_ON1信号はローからハイに切り替えられ,トランジスタTr2はオフになる。一方,センサLED_ON2信号はパルス制御によってオンオフが切り替えられる。つまり,トランジスタTr3がパルス制御によってオンし,トランジスタTr3を経由してLED電流が供給される。
このとき,トランジスタTr3経由のLED電流は,トランジスタTr2経由のLED電流と比較して電流値が大きい(図11中,R1>R5)。そのため,発光ダイオードD1の光量が,非定常速度の状態と比較して上がる。すなわち,発光ダイオードD1の光量を上げることで,センサの検知精度が非定常速度の状態と比較して上がる。
[第3の形態]
[回転検知機構の回路構成]
第3の形態の回転検知機構では,フォトセンサ50の発光ダイオードD1への入力ラインを2系統備え,駆動モータ14の回転が定常速度か否かで切り替えて発光ダイオードD1を点灯させる。各入力ラインは,電源電圧が異なり,入力ラインによってLED電流が異なる。この点,PWM制御によってLED電流を切り替える第1の形態や抵抗値によってLED電流を切り替える第2の形態とは異なる。
図13は,モータ制御基板16およびフォトセンサ50を含む,本形態の駆動モータ14の回転検知機構の回路構成を示している。
モータ制御基板168は,図13に示すように,駆動モータ14に対してモータON信号を出力する。さらに,フォトセンサ50の発光ダイオードD1に対してLED電流を供給する。また,モータ制御基板165では,駆動モータ14からモータロック信号が入力される。さらに,フォトセンサ50のフォトトランジスタTr1からセンサ出力1が入力される。モータ制御基板168は,それらの入力信号を基に駆動ギア11C(駆動モータ14)の回転を検知する。
具体的に,モータ制御基板168は,各種の信号制御を行うASIC160と,センサ出力1信号の反転出力と基準電圧Vrefとを比較するコンパレータ161とを備えている。コンパレータ161は,第1の形態と同様である。
また,モータ制御基板168は,発光ダイオードD1への入力ラインとして,トランジスタTr2をオンさせてLED電流を供給するラインと,トランジスタTr4をオンさせてLED電流を供給するラインとの2系統を備えている。そして,いずれか一方のトランジスタをオンさせることで発光ダイオードD1を点灯させる。なお,トランジスタTr2のベースに入力される信号を「センサLED_ON1信号」とし,トランジスタ5を経由してトランジスタTr4のベースに入力される信号を「センサLED_ON3信号」とする。センサLED_ON1信号は,ローでトランジスタTr2をオンさせ,ハイでオフさせる。センサLED_ON3信号は,ローでトランジスタTr5をオフさせるとともに,トランジスタTr4のベースをハイとすることでトランジスタTr4をオフさせる。一方,ハイでトランジスタTr5をオンさせるとともに,トランジスタTr4のベースをローとすることでトランジスタTr4をオンさせる。
発光ダイオードD1への2つの入力ラインは,電源電圧が異なる。具体的には,トランジスタTr2のエミッタに接続する電源電圧が+3.3Vであり,トランジスタTr4のエミッタに接続する電源電圧が5Vである。そのため,トランジスタTr2からのLED電流は,トランジスタTr3からのLED電流と比較して小電流となる。
[回転検知機構の制御]
続いて,回転検知機構の制御について,図14の信号波形を参照しつつ説明する。本形態の制御のうち,コンパレータ161の基準電圧Vrefの制御については,第1の形態と同様であることから説明を省略する。
モータON信号がオンしたことを検知すると,センサLED_ON1信号をハイからローに切り替える。これにより,トランジスタTr2を経由して発光ダイオードD1にLED電流が供給される。
その後,モータロック信号が検出されると,LED電流がパルス制御に切り替えられる。このときの発光ダイオードD1の消灯期間となるタイマ設定値の決定方法は,第1の形態と同様である。
本形態では,パルス制御への切り替えに同期して,LED電流の供給ラインが切り替えられる。すなわち,センサLED_ON1信号はローからハイに切り替えられ,トランジスタTr2はオフになる。一方,センサLED_ON3信号はパルス制御によってオンオフが切り替えられる。つまり,トランジスタTr4がパルス制御によってオンし,トランジスタTr4を経由してLED電流が供給される。
このとき,トランジスタTr4経由のLED電流は,トランジスタTr2経由のLED電流と比較して電流値が大きい。そのため,発光ダイオードD1の光量が,非定常速度の状態と比較して上がる。すなわち,発光ダイオードD1の光量を上げることで,センサの検知精度が非定常速度の状態と比較して上がる。
[第4の形態]
第4の形態の回転検知機構では,駆動モータ14の回転が定常速度になったことをフォトセンサ50の出力を基に判断する。この点,駆動モータ14から入力されるモータロック信号によって駆動モータ14の回転が定常速度になったことを判断する第1の形態とは異なる。第4の形態の回転検知機構の回路構成は,第1の形態と比較してASICがモータロック信号の入力を受けない点以外は同じであり,説明を省略する。
[回転検知機構の制御]
続いて,駆動モータ14の回転が定常速度になったことを検出する制御,すなわちモータロックを検出する制御について,図15のフローチャートを参照しつつ説明する。なお,モータ制御基板には,あらかじめセンサ出力2のセンサエッジ周期の上限値および下限値が記録されている。本制御では,センサエッジ周期が上限値と下限値との間にあれば定常速度であると判断する。
まず,図15に示すように,各種の設定値を初期化する(S301)。例えば,センサエッジが検出される周期(センサエッジ周期)を保持する保持値や,次のセンサエッジまでの期間を検知するカウンタ(以下,「センサエッジカウンタ」とする)に0を代入する。その後,モータON信号をローからハイに切り替え,駆動モータ14の駆動を開始する(S302)。
次に,所定時間待機し(S303),センサエッジを検出したか否かを判断する(S304:出力検知手段の一例)。センサエッジを検出していない場合には(S304:NO),S303の処理に戻って待機する。センサエッジを検出した後は(S304:YES),センサエッジカウンタのカウントを開始する(S305)。
次に,センサエッジを検出したか否か,すなわちS304の処理にて検出したセンサエッジの次のセンサエッジを検出したか否かを判断する(S306)。センサエッジが検出されない場合には(S306:NO),センサエッジカウンタの値に1を加算し(S351),所定時間待機する(S352)。待機後は,S306の処理に戻ってセンサエッジの検出を繰り返す。
センサエッジが検出された場合には(S306:YES),検出された時点でのセンサエッジカウンタの値を保持値に代入し(S307),センサエッジカウンタの値を保持する。この保持値は,現時点での駆動ギア11C(駆動モータ14)の回転の速さを意味する。その後,センサエッジカウンタに0を代入し,センサエッジカウンタを初期化する(S308)。
次に,保持値がセンサエッジ周期の上限値よりも小さく,下限値よりも小さいか否かを判断する(S309:判断手段の一例)。保持値が下限値から上限値までの範囲内でなければ(S309:NO),駆動モータ14の回転が非定常速度の状態であると判断し,S303の処理に戻ってセンサエッジ周期の検出を繰り返す。
保持値が下限値から上限値までの範囲内であれば(S309:YES),駆動モータ14の回転が定常速度の状態であると判断する。すなわち,モータロック信号を検出した状態であると判断する(S310)。その後,S307の処理で記録した保持値を基に,発光ダイオードD1のパルス制御に利用するLED消灯タイマT1のタイマ値を設定する(S311)。具体的に,LED消灯タイマT1のタイマ値は,次の式(2)によって決定する。
タイマ値=保持値−LED点灯期間 (2)
式(2)中のLED点灯期間は,あらかじめモータ制御基板16に記録されている任意の値である。
このように駆動モータ14からモータロック信号を取得しなくても,フォトセンサ50の出力を基に駆動モータ14の回転の定常速度/非定常速度を判断できる。モータ制御基板16がモータロック状態を判断できることで,モータ制御基板16としてはモータロック信号のインターフェースを設ける必要がない。よって,モータ制御基板16の構成が第1の形態と比較してシンプルである。
以上詳細に説明したように実施の形態の回転検知機構では,フォトセンサ50のセンサエッジ周期を基に発光ダイオードD1の消灯期間を求め,その消灯期間を基にパルス制御することで,回転中の駆動モータ14の現状況にあったパルス制御が行われる。例えば,厚紙やハガキ印字で駆動モータ14の回転速度が変わったとしても,その回転速度に合わせて消灯期間が決定される。これにより,複数の設定値を記憶することなく,シンプルな構成で様々な機種に対応可能である。また,メカ部品のばらつきや回転体の計時変化によって定常速度に微妙な誤差が生じたとしても,実機に即した制御となることから,高精度なセンシングが可能になる。また,点滅点灯であることから,フォトセンサ50の温度上昇も抑制される。また,定常速度から非定常速度に切り替わった際に連続点灯に戻ることから,回転検知の取りこぼしが抑制される。
また,回転検知機構では,消灯期間中のフォトセンサ50の出力をマスクすることで,西日や外光等の外乱ノイズの影響を低減することが期待できる。よって,高精度なセンシングを行うことができる。
また,非定常速度では発光ダイオードD1は連続点灯しており,パルス制御への切り替えが定常速度に切り替わったタイミングから遅れるほど,電力を消費することになる。そこで,定常速度を検知したことを契機にパルス制御を開始することで省電力に資する。
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,画像形成装置としては,プリンタ,複写機,スキャナ,FAX等,画像を形成するものであれば適用可能である。また,印刷部の画像形成方式は,電子写真方式に限らず,インクジェット方式であってもよい。また,カラー画像の形成が可能であっても,モノクロ画像専用であってもよい。
また,本実施の形態では,1つの駆動モータが4つの感光体を駆動しているが,各感光体用に駆動モータを設けてもよい。また,本実施の形態では,感光体の駆動モータの回転検知に本発明を適用しているが,これに限るものではない。例えば,定着器9の定着ローラや現像器4の現像ローラの駆動モータや,ベルトの駆動モータの回転検知に適用してもよい。
また,本実施の形態では,DCブラシレスモータである駆動モータの回転検知に本発明を適用しているが,検査対象物である回転体はDCブラシレスモータに限るものではない。例えば,ステッピングモータであってもよい。
また,本実施の形態では,反射構造のフォトセンサを適用しているが,インタラプタ構造であってもよい。インタラプタ構造のフォトセンサでは,図16に示すように,回転軸を中心とした円形状のリブ55が設けられており,そのリブ55にスリット56が設けられている。センサは,リブ55を介して対向する発光素子および受光素子を備える。そして,センサの検出領域にスリット56以外の部分が位置しているときは,発光素子からの光はリブ55によって遮光されていることから,受光素子での受光量レベルが低く,検出領域にスリット56が位置するときは,発光素子からの光は遮光されないことから,受光素子での受光量レベルが高い。