JP2005215174A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的低コストであるオイル動圧軸受けは低回転領域及び中回転領域に用いられていたが、近年、オイル動圧軸受けポリゴンスキャナの耐久性に関する信頼性が向上してきたことを受けて、その使用領域が高回転領域にまで広がりつつある。オイル動圧軸受けは用いられているオイルの特性としてその粘性が著しい温度依存性を有する。特に冬場などの低温環境下ではその粘性が高くなるため、起動時点に多くの電力を必要とする。
【解決手段】ステップＳ０で電源投入が行われると、Ｓ１でスキャナモータは通常速度より遅い低速回転を始め、所定のｔ０時間たったら、Ｓ３で画像形成実行要求の有無をチェックする。要求があれば、スキャナモータは通常速度に移行して画像形成を行った後停止して待機状態にはいる。要求がなければ直ちにスキャナモータを停止して待機状態にはいる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機、或いはレーザＦＡＸ等の画像形成装置に関するもので、特にレーザ光を偏向走査するポリゴンスキャナを備える画像形成装置に関する。

画像形成装置のレーザ走査用ポリゴンスキャナに用いられる軸受けとしては、オイル動圧軸受け、及び空気動圧軸受けが主に用いられている。比較的低コストであるオイル動圧軸受けは低回転領域及び中回転領域に、耐久性に優れるが比較的高コストである空気動圧軸受けは高回転領域に用いられることが多い。しかし、近年、オイル動圧軸受けポリゴンスキャナの耐久性に関する信頼性が向上してきたことを受けて、オイル動圧軸受けポリゴンスキャナの使用領域が高回転領域にまで広がりつつある。

オイル動圧軸受けはその軸受けに用いられているオイルの特性としてその粘性が著しい温度依存性を有する。特に冬場などの低温環境下ではその粘性が高くなるため、起動により多くの電力を必要とする。これにより低温環境下での起動時間が長くなり、ファーストコピーの所要時間が長くなると言う問題を抱えていた。オイルを用いた軸受という点ではオイルベアリングでも同様な問題は発生する。
この問題を回避するために、電源投入と同時にスキャナモータを通常速度で駆動させてウォーミングアップし、コピーに必要な回転速度が達成できたことを確認してから待機状態に入る方法が提案されている（例えば、特許文献１ 参照。）。
ところが、高回転領域で使用する場合にはドライバの電流制限により電力が足りずに、所望の回転数に達しない（起動できない）という不具合が発生する。これを回避する手段としては、より高出力のドライバに変更するという手段があるが、部品点数の増加、及びコストアップの要因となる。

画像形成に必要な回転数より低い回転数でスキャナモータを回転させる技術がある（例えば、特許文献２ 参照。）。ただしこの技術は、待機時における騒音防止や、長寿命化を目的としたものであって、ウォーミングアップ動作終了後に低速回転にする点で、上述の問題解決には用いられない。
電源投入と同時にモータを低速回転状態にする技術がある（例えば、特許文献３ 参照。）。しかし、特許文献３の場合、モータの回転開始に幾つかの条件があり、その条件が満たされなければ回転は開始されない。

特開平９−４３５２８号公報（第３頁、第１、３、５図） 特開平７−２７３９５１号公報（第５頁、第１、４図） 特開平２−６９７８５号公報（第３頁、第３、５図）

本発明は上記問題に鑑みて成されたものであり、電源投入時、無条件でスキャナモータを回転させながら、簡単な構成で、オイル動圧軸受けポリゴンスキャナを用いたときの低温環境下での起動不具合を発生させない画像形成装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明では、光源からの光束を偏向走査するポリゴンスキャナを有する画像形成装置において、該装置の電源投入時は、ウォーミングアップ動作として、前記ポリゴンスキャナを、画像形成時における回転速度（以下通常速と呼ぶ）より小さい目標速度で回転させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記ウォーミングアップ動作は、前記目標速度による回転を所定時間行うことを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の画像形成装置において、前記ウォーミングアップ動作は、前記目標速度による回転終了後、前記通常速で所定時間回転させることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、該装置は前記ポリゴンスキャナの回転速度を検知する検知手段を有し、前記ウォーミングアップ動作は、前記検知手段が前記目標速度を検出するまで回転させることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の画像形成装置において、前記ウォーミングアップ動作は、前記目標速度による回転終了後、前記通常速を第２の目標速度として回転させ、前記検知手段が前記第２の目標速度を検出するまで回転させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ポリゴンスキャナは、前記ウォーミングアップ動作終了後、画像形成実行要求があったときは、前記通常速に移行して画像形成を行うことを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ポリゴンスキャナは、前記ウォーミングアップ動作終了後、画像形成実行要求がなかったときは、回転を停止し、待機状態に移行することを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、光源からの光束を偏向走査するポリゴンスキャナを有し、該ポリゴンスキャナの相異なる複数の回転速度に対応する画像形成モードを有する画像形成装置において、該装置の電源投入時は、ウォーミングアップ動作として、前記ポリゴンスキャナを、前記複数の回転速度（以下通常速と呼ぶ）のうち、最も小さい回転速度で所定時間回転させることを特徴とする。

請求項９に記載の発明では、光源からの光束を偏向走査するポリゴンスキャナと、該ポリゴンスキャナの回転速度を検知する検知手段とを有し、該ポリゴンスキャナの相異なる複数の回転速度に対応する画像形成モードを有する画像形成装置において、該装置の電源投入時は、ウォーミングアップ動作として、前記ポリゴンスキャナを、前記複数の回転速度（以下通常速と呼ぶ）のうち、最も小さい回転速度を目標速度として回転させ、前記検知手段が該目標速度を検出するまで回転させることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ポリゴンスキャナは、オイル動圧軸受を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、粘性が温度依存性を有するオイルを使用した軸受を有するポリゴンスキャナにおいて、電源投入時に比較的低速回転でウォーミングアップ動作を行うことにより、高出力の駆動回路を用いないでもスムーズに画像形成動作に移行できるようになる。

図１は本発明を適用し得る光走査装置の概要を示す図である。
同図において符号１はレーザ光源、２はコリメータレンズ、３はシリンドリカルレンズ、４はポリゴンミラー、５はｆθレンズ、６は補正用長尺レンズ、７は像面に置かれた感光体、Ａはポリゴンミラーの回転方向を示す矢印、Ｂは書込走査方向を示す矢印、Ｌはレーザー光をそれぞれ示す。
光源１から発せられたレーザー光はコリメータレンズ２とシリンドリカルレンズ３を透過後に、ポリゴンスキャナの図示しない駆動機構により矢印Ａ方向に回転されるポリゴンミラー４によって偏向走査される。レーザー光はその後、ｆθレンズ５、像面湾曲補正用あるいは面倒れ補正用の長尺レンズ６（シリンダレンズやトロイダルレンズあるいは特殊な面形状の特殊トロイダルレンズ等）等の結像レンズ系を透過後、一様に帯電された感光体７上にて矢印Ｂ方向に等速走査され、静電潜像を形成する。ポリゴンスキャナの軸受けにはオイル動圧軸受けを使用している。

ポリゴンスキャナの回転数は次式により決定される。
ポリゴンスキャナ回転数［ｒｐｍ］＝６０×ρ×Ｖ／（２５．４×Ｎ×ｎ）
ただし、ρ：画素数（ｄｐｉ）
Ｖ：感光体線速（ｍｍ／ｓ）
Ｎ：ポリゴンミラー面数
ｎ：光源の数
感光体線速、及び形成画像の画素数が一定であれば、画像形成時のポリゴンスキャナ回転数も一定である。したがって、画像形成時にはポリゴンスキャナは上式で決定される回転数にて回転を行う。さらに本実施形態では当該回転数より低い回転数で回転するモードを有する。

図２は本発明の動作を説明するための流れ図である。
同図において符号Ｓは流れのステップを示す。
Ｓ０で電源投入時には、Ｓ１で画像形成時の回転速度より低い回転速度で起動を行う。Ｓ２である一定時間ｔ０低速回転を行う。個々では、ステップＳ１、Ｓ２をウォーミングアップ動作と呼ぶ。
ウォーミングアップ動作が終わった後、Ｓ３でコピー、或いはプリンター等の画像形成実行要求があった場合はＳ４で画像形成時の回転速度（これを通常速と呼ぶ）へ移行し、画像形成を行った後、Ｓ５でスキャナモータの回転を停止し待機状態となる。また、画像形成実行要求がなかった場合は、Ｓ５でスキャナモータの回転を停止し待機状態となる。したがって、画像形成に寄与しない回転を少なくすることができ、省エネに寄与できる。
低速回転の実際の速度は任意であるが、例えば通常速の２分の１、あるいは３分の１等の速度に設定することができる。
一定時間ｔ０は駆動速度により変わる値なので、予め同様装置で実験により最適な値を求めておく。考え方としては、その直後に通常速の要求があっても、遅滞なくその速度に移行できる状態になる時間として求めておく。

前述のように、冬場など低温環境で放置されていた場合、オイル動圧軸受け中のオイルの粘性が高まり、起動に要する電力が高くなる。また、回転速度が高いほど起動に要する電力が大きいため、高回転領域で回転させた場合、ドライバの電流制限により電力が足りず起動できないという不具合が懸念される。しかし本実施形態においては、電源投入時に画像形成時より低い回転速度で起動することを特徴としているため、起動できないという不具合を回避することができる。画像形成時より回転速度が低いとはいえ、一旦、回転状態になることで、ポリゴンスキャナ制御基板上の電子部品からの発熱、あるいは軸受け自体からの発熱、あるいは画像形成装置内部の温度上昇により、軸受け内のオイルの温度が上昇する。このため、オイルの粘度が低くなり、画像形成時の回転速度での回転に要する電力が減少し、安定した状態での回転が可能となる。

図３は電源投入時の回転速度を２段階にした例を示す流れ図である。
同図は基本的には図２に示した流れと同様なので、図２と異なる点、すなわちウォーミングアップ動作を説明する。
Ｓ１１０で電源投入され、Ｓ１でスキャナモータが低速回転を始めた後、Ｓ１２で所定時間ｔ１になったら、Ｓ１３でスキャナモータを画像形成時と同じ通常速で回転させる。Ｓ１４で所定時間ｔ２になったら、Ｓ１５以下は図２におけるＳ３以下と同様のステップを踏む。
このようなステップを踏む理由は、低速回転で所定時間駆動しただけで、軸受が通常速に対応できる状態になったかどうかは確認できていないので、それを確認するためである。したがって、その後に画像形成実行要求があれば、スキャナモータはすぐ通常速回転ができるようになる。ここではステップＳ１１ないしＳ１４をウォーミングアップ動作と呼ぶ。
所定時間ｔ１は図２において説明したｔ０と同じでも良いが、それより若干短くても良い。その理由は、その直後スキャナモータの回転速度を通常速に移行するので、軸受のオイルの粘度が変化して、通常速の駆動をかけても電力不足にならない程度になっていれば良いからである。その場合、直ちに通常速が達成できなくても、所定時間ｔ２までの間に通常速が達成できればよい。逆に、所定時間ｔ２はそのような時間として設定する。

図４はポリゴンモータの信号の入出力を説明するための図である。同図（ａ）はポリゴンモータの信号線を示す模式図、同図（ｂ）は一部の信号波形を示す図である。
図２におけるＳ２、および図３におけるＳ１２、Ｓ１４は時間をチェックするようにしているが、この部分はスキャナモータの回転速度ωをチェックすることでも同様な効果が得られる。スキャナモータの回転速度ωは、モータ駆動回路に通常備わっている回転速度検知手段をそのまま用いることができる。したがって、図２，図３に示した流れ図における時間ｔのところをスキャナモータの回転速度ωで置き換えれば、そのまま同じ流れ図が使える。
駆動装置（ドライバ）はウォーミングアップ用の回転速度を目標速度として設定して、ポリゴンモータに対し基準クロック信号を送り込む。ポリゴンモータは、自身の中で、回転速度に比例して発生する信号と、入力の基準クロック信号のフェーズがロックした時点で、同図（ｂ）に示すロック信号を発生する。ロック信号が得られた時点がω＝ω０になっているので、この信号発生時点を目標達成として処理する。
場合によっては、実際にモータが目標速度に達するには時間がかかるので、回転速度検知手段で検出した速度が目標速度の例えば９０％以上になった時を目標速度達成と判断するように設定しておいても良い。
目標速度の検出の他の方法として、光源を点灯し、実際にレーザ光を感光体側に照射し、感光体の一方、もしくは両方の端に設けられているビーム検出手段を利用して、その出力時間間隔から回転速度を算出しても良い。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
少なくとも感光体線速、形成画像の画素数のいずれかが異なる複数のモードを有する画像形成装置においては、ポリゴンスキャナの画像形成時の回転速度がそれぞれ異なるため、ポリゴンスキャナはそれぞれの画像形成に応じた複数の回転速度モードをもつ。
電源投入時には、該複数の回転速度モードのうち、最も低速の回転速度で起動する。
前述のように、冬場など低温環境で放置されていた場合、オイル動圧軸受け中のオイルの粘性が高まり、起動に要する電力が高くなる。また、回転速度が高いほど起動に要する電力が大きいため、高回転領域で回転させた場合、ドライバの電流制限により電力が足りず起動できないという不具合が懸念される。しかし本実施形態においては、電源投入時に最も低い回転速度で起動することを特徴としているため、起動できないという不具合を回避することができる。
図２，図３に示した流れ図を援用すれば、Ｓ１、Ｓ１１における低速回転が任意に設定した回転速度ではなく、画像形成用に用意された複数の通常速の中の、最低の回転速度を選択することになる。

本発明を適用し得る光走査装置の概要を示す図である。 本発明の動作を説明するための流れ図である。 電源投入時の回転速度を２段階にした例を示す流れ図である。 ポリゴンモータの信号の入出力を説明するための図である。

符号の説明

１ 光源
４ ポリゴンミラー
７ 感光体
Ｌ レーザ光

Claims (10)

1. 光源からの光束を偏向走査するポリゴンスキャナを有する画像形成装置において、該装置の電源投入時は、ウォーミングアップ動作として、前記ポリゴンスキャナを、画像形成時における回転速度（以下通常速と呼ぶ）より小さい目標速度で回転させることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記ウォーミングアップ動作は、前記目標速度による回転を所定時間行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、前記ウォーミングアップ動作は、前記目標速度による回転終了後、前記通常速で所定時間回転させることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、該装置は前記ポリゴンスキャナの回転速度を検知する検知手段を有し、前記ウォーミングアップ動作は、前記検知手段が前記目標速度を検出するまで回転させることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、前記ウォーミングアップ動作は、前記目標速度による回転終了後、前記通常速を第２の目標速度として回転させ、前記検知手段が前記第２の目標速度を検出するまで回転させることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ポリゴンスキャナは、前記ウォーミングアップ動作終了後、画像形成実行要求があったときは、前記通常速に移行して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ポリゴンスキャナは、前記ウォーミングアップ動作終了後、画像形成実行要求がなかったときは、回転を停止し、待機状態に移行することを特徴とする画像形成装置。
8. 光源からの光束を偏向走査するポリゴンスキャナを有し、該ポリゴンスキャナの相異なる複数の回転速度に対応する画像形成モードを有する画像形成装置において、該装置の電源投入時は、ウォーミングアップ動作として、前記ポリゴンスキャナを、前記複数の回転速度（以下通常速と呼ぶ）のうち、最も小さい回転速度で所定時間回転させることを特徴とする画像形成装置。
9. 光源からの光束を偏向走査するポリゴンスキャナと、該ポリゴンスキャナの回転速度を検知する検知手段とを有し、該ポリゴンスキャナの相異なる複数の回転速度に対応する画像形成モードを有する画像形成装置において、該装置の電源投入時は、ウォーミングアップ動作として、前記ポリゴンスキャナを、前記複数の回転速度（以下通常速と呼ぶ）のうち、最も小さい回転速度を目標速度として回転させ、前記検知手段が該目標速度を検出するまで回転させることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１ないし８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記ポリゴンスキャナは、オイル動圧軸受を用いたことを特徴とする画像形成装置。
    

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