JP2005271579A - 光ビーム走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】再起動から画像形成までの待ち時間の短縮化に貢献可能な光ビーム走査装置を提供すること。
【解決手段】光ビーム走査装置は、光ビームを発光する発光手段と、光ビームの光量を検出する光量検出手段と、光ビームを反射する反射手段と、前記反射手段を回転させる回転手段と、前記回転手段の回転を制御する回転制御手段と、前記回転手段の回転数が所定回転数に到達したことを検知する回転数検知手段と、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知前に、前記発光手段による光ビームの発光を制御し、この発光に対応して前記光量検出手段により検知される光量検出結果に基づき光ビームの光量を一定に制御する光量制御手段と、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知後に、基準クロックに同期した信号に基づき光ビームの発光タイミングを制御する発光制御手段とを備えている。
【選択図】 図4
【解決手段】光ビーム走査装置は、光ビームを発光する発光手段と、光ビームの光量を検出する光量検出手段と、光ビームを反射する反射手段と、前記反射手段を回転させる回転手段と、前記回転手段の回転を制御する回転制御手段と、前記回転手段の回転数が所定回転数に到達したことを検知する回転数検知手段と、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知前に、前記発光手段による光ビームの発光を制御し、この発光に対応して前記光量検出手段により検知される光量検出結果に基づき光ビームの光量を一定に制御する光量制御手段と、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知後に、基準クロックに同期した信号に基づき光ビームの発光タイミングを制御する発光制御手段とを備えている。
【選択図】 図4
Description
本発明は、感光体ドラムに対して画像データに基づく光ビームを走査させる光ビーム走査装置に関する。また、本発明は、この光ビーム走査装置を適用した画像形成装置に関する。
画像形成装置のレーザ駆動回路は、レーザに対して一定のDC電流(バイアス電流)を供給しておき、この電流供給に加えて画像データに応じてスイッチするスイッチ電流を供給することにより、レーザから光ビームを発光させている。レーザは、供給される電流に比例して発光量が変化するという特性を有する。従って、レーザに供給する電流を制御することにより、画像形成のためのレーザ発光量を制御できる。
レーザパワーを一定に保つための制御として、APC(オートパワーコントロール)が知られている(特許文献1参照)。APCは、レーザの発光量を検出して、発光量の検出レベルとレーザパワーの目標値となるリファレンス値とを比較して、レーザに供給される電流量を増減し、レーザパワーを一定に保つ制御である。
レーザから発光される光ビームは、ポリゴンモータにより所定回転数で回転されるポリゴンミラーにより反射され、感光体ドラム上を走査する。つまり、画像データに対応して発光タイミングが制御された光ビームの走査により、感光体ドラム上に静電潜像が形成ささる。
特開平10−166649号公報
従来のAPCは、ポリゴンモータが所定回転数に達して回転速度が安定した後に、開始されていた。当然、ポリゴンモータが所定回転数に達して回転速度が安定するまでには所定の時間が必要である。例えば、省電力モード等でポリゴンモータが停止した状態から再起動した場合には、APCの開始までにある程度の待ち時間が発生してしまうという問題があった。結果的に、再起動から画像形成までの待ち時間が長くなっていた。
本発明の目的は、再起動から画像形成までの待ち時間の短縮化に貢献可能な光ビーム走査装置を提供することにある。また、本発明の目的は、再起動から画像形成までの待ち時間の短縮化が可能な画像形成装置を提供することにある。
この発明の光ビーム走査装置及び画像形成装置は、以下のように構成されている。
この発明の一例の光ビーム走査装置は、光ビームを発光する発光手段と、前記発光手段により発光された前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記発光手段により発光された前記光ビームを走査させるために前記光ビームを反射する反射手段と、前記発光手段により発光された前記光ビームを走査させるために前記反射手段を回転させる回転手段と、前記回転手段の回転を制御する回転制御手段と、前記回転手段の回転数が所定回転数に到達したことを検知する回転数検知手段と、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知前に、前記発光手段による前記光ビームの発光を制御し、この発光に対応して前記光量検出手段により検知される光量検出結果に基づき前記発光手段により発光される前記光ビームの光量を一定に制御する光量制御手段と、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知後に、基準クロックに同期した信号に基づき前記発光手段による前記光ビームの発光タイミングを制御する発光制御手段とを備えている。
この発明の一例の画像形成装置は、光ビームを発光する発光手段と、前記発光手段により発光された前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と、前記発光手段により発光された前記光ビームを走査させるために前記光ビームを反射する反射手段と、前記発光手段により発光された前記光ビームを走査させるために前記反射手段を回転させる回転手段と、前記回転手段の回転を制御する回転制御手段と、前記回転手段の回転数が所定回転数に到達したことを検知する回転数検知手段と、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知前に、前記発光手段による前記光ビームの発光を制御し、この発光に対応して前記光量検出手段により検知される光量検出結果に基づき前記発光手段により発光される前記光ビームの光量を一定に制御する光量制御手段と、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知後に、基準クロックに同期した信号に基づき前記発光手段による前記光ビームの発光タイミングを制御する発光制御手段と、前記発光制御手段により制御された発光タイミングの光ビームであって、前記反射手段により反射された光ビームに基づき画像を形成する画像形成手段とを備えている。
本発明によれば、再起動から画像形成までの待ち時間の短縮化に貢献可能な光ビーム走査装置を提供できる。また、本発明によれば、再起動から画像形成までの待ち時間の短縮化が可能な画像形成装置を提供できる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図1〜図8を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。第1の実施形態では、複数の光ビームにより画像を形成するマルチビーム型の光ビーム走査装置、及びこのマルチビーム型の光ビーム走査装置を適用した画像形成装置について説明する。
図1は、本発明の一例のマルチビーム型の光ビーム走査装置の概略構成を示すとともに、この光ビーム走査装置と感光体ドラムの位置関係を示す図である。図2は、本発明の一例のマルチビーム型の光ビーム走査装置を適用した画像形成装置の概略構成を示す制御ブロック図である。図3は、マルチビーム型の光ビーム走査装置に適用されるレーザ制御回路の詳細を示す図である。
図1に示すように、光ビーム走査装置は、反射手段としてのポリゴンミラー35、回転手段としてのポリゴンモータ36、回転制御手段及び回転数検知手段としてのポリゴンモータドライバ37、光量検出手段としてのビーム検知センサ38、光量検出手段としてのビーム検知回路40、発光手段としてのレーザアレイ31、光量制御手段及び光量制御手段としてのレーザドライバ32、光量制御手段及び光量制御手段としてのレーザ制御回路39、D/A変換器66a,66b、fθレンズ等の光学素子を備えている。
レーザアレイ31は、発光手段(光源)としてのレーザダイオードLD1,LD2、及びフォトダイオードPDを備えている。フォトダイオードPDは、レーザ光量を検知する。これらレーザダイオードLD1,LD2の発光パワー(光量)及び発光タイミングは、レーザドライバ32により制御される。レーザドライバ32は、オートパワーコントロール(APC)回路を内蔵しており、図2に示す主制御部(CPU)51から設定される発光パワーレベルでレーザダイオードLD1,LD2を発光させる。また、レーザドライバ32は、基準クロックに同期した信号(画像データ)に基づきこれらレーザダイオードLD1,LD2の発光タイミングを制御する。なお、オートパワーコントロールの実行時には、フォトダイオードPDにより検知される光量に基づいてレーザダイオードLD1,LD2の光量が制御される。
これらレーザダイオードLD1,LD2から発光された光ビームは、コリメータレンズを通過した後、ハーフミラーを通過し、ポリゴンミラー35に入射する。ポリゴンミラー35により反射された光ビームは、ビーム検知センサ38の受光面を通過し、続いて感光体ドラム15上を走査し、感光体ドラム15上に静電潜像を形成する。
ポリゴンモータドライバ37は、回転制御手段としての主制御部51からのモータON信号に応じてポリゴンモータ36の回転を開始し、ポリゴンモータ36を所定の回転数で回転させる。また、ポリゴンモータドライバ37は、ポリゴンモータ36が所定の回転数に達したことを検知し、主制御部51に対してPLLEN信号を出力し、ポリゴンモータ36が所定の回転数で回転していることを知らせる。
ビーム検知センサ38は、光ビームの通過位置、通過タイミング、および感光体ドラム14の面上(感光体ドラム14の面上と等価な位置)のパワーをそれぞれ検知するためのものであり、その受光面が感光体ドラム15の表面と同等になるよう、感光体ドラム15の端部近傍に配設されている。このビーム検知センサ38からのセンサ信号は、ビーム検知回路40に入力される。ビーム検知回路40は、ビーム検知センサ38からのセンサ信号に基づき、光ビームの通過位置、通過タイミング、および感光体ドラム14の面上(感光体ドラム14の面上と等価な位置)のパワーをそれぞれ検知する。このビーム検知回路40における検知結果に基づき、レーザダイオードLD1,LD2の発光パワー及び発光タイミングが制御される。また、このビーム検知回路40は、光ビームの通過タイミングの検出に基づき、水平同期信号(HSYNC)を出力する。
レーザ制御回路39は、レーザダイオードLD1,LD2の発光タイミングを制御する。D/A変換器66a,66bは、レーザドライバ32がレーザダイオードLD1,LD2を所定の光量で発光させるための基準電圧を出カする。主制御部51は、D/A変換器66a,66bに対して、基準電圧をデジタル値で指示する。D/A変換器66a,66bは、デジタル値で指示される基準電圧をアナログ電圧に変換する。
図2に示すように、主制御部51は、全体的な制御を司る。主制御部51には、メモリ52、コントロールパネル53、外部通信インタフェイス(I/F)54、D/A変換器66a,66bを介してレーザドライバ32、ポリゴンモータドライバ37、ビーム検知回路40、およびプリンタ駆動部61が接続されている。
ここで、画像を形成する際の画像データの流れを簡単に説明すると、以下のような流れとなる。
コントロールパネル53は、複写動作の起動や、枚数設定などを行なうマンマシンインタフェースである。このコントロールパネル53により、例えば複写動作の指示が受け付けられる。複写動作の指示に対応して、原稿の画像がスキャナ部1で読取られ、画像処理部57へ送られる。画像処理部57は、スキャナ部1からの画像信号に対し、所定の処理を施こす。画像処理部57からの画像データは、画像データI/F56を介して、レーザ制御回路39へ送られる。
本デジタル複写機は、複写動作のみでなく、ページメモリ58に接続された外部I/F59を介して外部から入力される画像データをも形成出力できる構成となっている。
また、本デジタル複写機が、たとえば、ネットワークなどを介して外部から制御される場合には、外部通信I/F54がコントロールパネル53の役割を果たす。
ポリゴンモータドライバ37は、光ビームを走査するポリゴンミラー35を回転させるためのポリゴンモータ36を駆動するドライバである。主制御部51は、このポリゴンモータドライバ37に対し、回転開始制御及び回転停止制御を行なう(詳細は後述する)。
メモリ52は、制御に必要な情報を記憶するためのものである。たとえば、光ビームの通過位置を検知するための回路特性(増幅器のオフセット値)、および、光ビームに対応した印字エリア情報などを記憶する。
次に、APCについて説明する。主制御部51は、レーザ制御回路39に対して、APC1開始信号、APC1終了信号、BAPC1開始信号、BAPC1終了信号、タイマイネーブル1信号、LD1強制発光信号、APC2開始信号、APC2終了信号、BAPC2開始信号、BAPC2終了信号、タイマイネーブル2信号、及びLD2強制発光信号を供給する。レーザ制御回路39は、これら供給された信号に基づき、画像領域外のタイミングで光ビームの強制発光を制御する。主制御部51は、この強制発光に対応して検出される光量検出結果に基づき、光ビームの光量を一定に制御する光量制御信号を出力する。レーザ制御回路39は、主制御部から出力される光量制御信号に基づきレーザダイオードLD1,LD2の光量を制御する。
図3に示すように、レーザ制御回路39は、PWM(パスル幅変調器)39a,39b、同期回路39c、カウンタ39d、タイマT1,T2,T3,T4、ORゲートG1,G2などを備えている。
同期回路39cには、基準クロック(CLKA)及び水平同期信号(HSYNC)が入力されている。同期回路39cは、基準クロック(CLKA)に基づき、水平同期信号(HSYNC)に同期した画像クロック(CLKB)を出力する。PWM39a,39bには、画像データ及び画像クロック(CLKB)が入力されている。PWM39aは、画像クロック(CLKB)に同期した画像データ1(例えば奇数ラインデータ)をレーザ変調信号として出力する。一方のPWM39bは、画像クロック(CLKB)に同期した画像データ2(例えば偶数ラインデータ)をレーザ変調信号として出力する。レーザドライバ32は、これらレーザ変調信号に基づきレーザ発振器31の発光タイミングを制御する。このようにして、画像データ1,2を転送することで、水平同期信号の入力に対応して2ラインずつ感光体ドラム15上に静電潜像が形成される。図2に示すプリンタ駆動部61は、感光体ドラム15上の静電潜像に基づき、所定の用紙上にプリント画像を形成する。
カウンタ39dには、水平同期信号(HSYNC)に同期した画像クロック(CLKB)及び水平同期信号(HSYNC)が入力されている。カウンタ39dは、画像クロック(CLKB)をカウントするとともに、水平同期信号(HSYNC)により画像クロック(CLKB)のカウント値をクリアする。カウンタ39dの出力(カウント値)は、タイマT1,T2,T3,T4に入力される。
タイマT1は、非画像領域でレーザダイオードLD1を強制的に発光動作させ、光ビームのパワーを制御するAPCのために機能するタイマである。言い換えると、このタイマT1は、APC実行のための強制発光によりレーザダイオードLD1から照射された光ビームが感光体ドラム15を露光してしまうのを防ぐ機能を持つ。
タイマT1には、比較器T11,T12、及びEXOR回路T13が内蔵されている。比較器T11の出力はEXOR回路T13の一端に接続され、比較器T12の出力はEXOR回路T13の他端に接続される。EXOR回路T13の出力が、タイマT1の出力となる。また、タイマT1は、主制御部51から出力されるタイマイネーブル信号を入力するイネーブル端子を備えている。イネーブル端子を介して、ローレベルのタイマイネーブル信号が入力されているときは、タイマT1の出力はローレベルに固定される。つまり、タイマT1を使用する時は、イネーブル端子に対してハイレベルのタイマイネーブル信号が入力される。
比較器T11の一方の入力端子にはカウンタ39dの出力(カウント値)が入力され、比較器T11の他方の入力端子には主制御部51からの比較基準値(APC1開始信号)が入力される。比較器T11は、カウンタ39dからのカウント値と主制御部51が設定した比較基準値とを比較し、比較基準値よりもカウンタ値が小さい場合にローレベルの信号を出力し、逆に比較基準値よりもカウンタ値が大きい場合にハイレベルの信号を出力する。また、比較器T12の一方の入力端子にはカウンタ39dの出力(カウント値)が入力され、比較器T12の他方の入力端子には主制御部51からの比較基準値(APC1終了信号)が入力される。比較器T12は、カウンタ39dからのカウント値と主制御部51が設定した比較基準値とを比較し、比較基準値よりもカウンタ値が小さい場合にローレベルの信号を出力し、逆に比較基準値よりもカウンタ値が大きい場合にハイレベルの信号を出力する。
比較器T11,T12の出力はEXOR回路T13に接続されている。例えば、比較器T11に対して比較基準値としてmを設定し、比較器T11に対して比較基準値としてn(m<n)を設定すると、タイマT1はmからnの区間のみハイレベルのタイマ1信号(APC信号)を出力する。タイマT1から出力されるタイマ1信号(APC1信号)は、ORゲートG1を介して、レーザドライバ32に入力される。APC1信号がハイレベルのとき、レーザドライバ32はレーザを強制発光させる。
タイマT2には、比較器T21,T22、及びEXOR回路T23が内蔵されている。比較器T21の出力はEXOR回路T23の一端に接続され、比較器T22の出力はEXOR回路T23の他端に接続される。EXOR回路T23の出力が、タイマT2の出力となる。また、タイマT2は、主制御部51から出力されるタイマイネーブル信号を入力するイネーブル端子を備えている。イネーブル端子を介して、ローレベルのタイマイネーブル信号が入力されているときは、タイマT2の出力はローレベルに固定される。つまり、タイマT2を使用する時は、イネーブル端子に対してハイレベルのタイマイネーブル信号が入力される。
比較器T21の一方の入力端子にはカウンタ39dの出力(カウント値)が入力され、比較器T21の他方の入力端子には主制御部51からの比較基準値(BAPC1開始信号)が入力される。比較器T21は、カウンタ39dからのカウント値と主制御部51が設定した比較基準値とを比較し、比較基準値よりもカウンタ値が小さい場合にローレベルの信号を出力し、逆に比較基準値よりもカウンタ値が大きい場合にハイレベルの信号を出力する。また、比較器T22の一方の入力端子にはカウンタ39dの出力(カウント値)が入力され、比較器T22の他方の入力端子には主制御部51からの比較基準値(BAPC1終了信号)が入力される。比較器T22は、カウンタ39dからのカウント値と主制御部51が設定した比較基準値とを比較し、比較基準値よりもカウンタ値が小さい場合にローレベルの信号を出力し、逆に比較基準値よりもカウンタ値が大きい場合にハイレベルの信号を出力する。
比較器T21,T22の出力はEXOR回路T23に接続されている。例えば、比較器T21に対して比較基準値としてmを設定し、比較器T21に対して比較基準値としてn(m<n)を設定すると、タイマT2はmからnの区間のみハイレベルのタイマ2信号(BAPC1信号)を出力する。タイマT2から出力されるタイマ2信号(BAPC1信号)は、レーザドライバ32に入力される。BAPC1信号がハイレベルのとき、レーザドライバ32はレーザをローレベルで強制発光させる。
タイマT3は、非画像領域でレーザダイオードLD2を強制的に発光動作させ、光ビームのパワーを制御するAPCのために機能するタイマである。言い換えると、このタイマT3は、APC実行のための強制発光によりレーザダイオードLD2から照射された光ビームが感光体ドラム15を露光してしまうのを防ぐ機能を持つ。タイマT3の基本構成は、タイマT1と同じであり、その詳細説明は省略する。比較器T31に対して比較基準値としてn(m<n)を設定すると、タイマT3はmからnの区間のみハイレベルのタイマ3信号(APC2信号)を出力する。タイマT3から出力されるタイマ3信号(APC2信号)は、レーザドライバ32に入力される。APC2信号がハイレベルのとき、レーザドライバ32はレーザを強制発光させる。
タイマT4の基本構成は、タイマT2と同じであり、その詳細説明は省略する。比較器T41に対して比較基準値としてn(m<n)を設定すると、タイマT4はmからnの区間のみハイレベルのタイマ4信号(BAPC2信号)を出力する。タイマT4から出力されるタイマ4信号(BAPC2信号)は、レーザドライバ32に入力される。BAPC2信号がハイレベルのとき、レーザドライバ32はレーザをローレベルで強制発光させる。
以上の構成から、光ビーム走査装置は、水平同期信号(HSYNC)に同期した画像クロック(CLKB)をカウントし、タイマT1,T2,T3,T4に対して所定の比較基準値(予め用意されたタイミング)を設定することによって、水平同期信号(HSYNC)と次の水平同期信号(HSYNC)の間でAPC1信号、BAPC1信号、APC2信号、及びBAPC2信号を自由に発生させることができる。このように、APC1信号及びAPC2信号を自由に発生させることができるので、レーザ発振器31の発光タイミングを自由に制御できる。
図4は、図1及び図3で説明したマルチビーム走査装置(図2で説明した画像形成装置)によるAPC実行タイミングを説明するためのタイミングチャートである。図5は、図4に示すタイミングチャートに対応するAPC実行タイミングを説明するためのフローチャートである。このAPC実行タイミングは、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達する前に、強制発光を開始し、この強制発光に対応して光ビームの光量を一定に制御するAPC1を実行するというものである。以下、その詳細を説明する。
主制御部51は、APCタイミングを制御するタイマT1,T2,T3,T4の動作を有効にする。つまり、主制御部51は、タイマイネーブル信号をLowレベルからHighレベルへ変化させる(step110)。タイマイネーブル信号は、タイマT1,T2,T3,T4の動作を有効にする間、常にHighレベル状態で維持される。
同時に、主制御部51は、レーザドライバ32に対して、LD1強制発光信号を出カし(step110)、レーザダイオードLD1を強制発光する。つまり、主制御部51は、LD1強制発光信号をLowレベルからHighレベルへ変化させる。LD1強制発光信号は、ORゲートG1を介してAPC1信号としてレーザドライバ32に入力される。つまり、LD1強制発光信号のHighレベルへの変化に伴って、APC1信号もHighレベルへ変化する(step110)。
LD1強制発光信号が出力されると、レーザダイオードLD1は発光を開始する。レーザダイオードLD1が所定の光量で発光するまでにはある程度の時間が必要である。つまり、レーザダイオードLD1の出力波形は、図4に示すようになる。
所定時間経過しAPCが終了すると(step111、yes)、主制御部51は、ポリゴンモータドライバ37に対して、ポリゴンモータ36の回転を指示する(step112)。すなわち、主制御部51は、ポリゴンモータドライバ37に対して、HighレベルのポリゴンモータON信号を供給する。これに伴い、ポリゴンモータドライバ37は、ポリゴンモータ36の回転を開始させる。さらに、ポリゴンモータドライバ37は、ポリゴンモータ36の回転数が所定の回転数に達したことを検知し、PLLEN信号を主制御部51へ出力する。つまり、ポリゴンモータドライバ37は、ポリゴンモータ36の回転数が所定の回転数に達したことを検知し、PLLEN信号をLowレベルからHighレベルへ変化させる。
所定の光量の光ビームは、ポリゴンミラー35によって反射され、ビーム検知センサ38上を走査する。光ビームがビーム検知センサ38上を走査すると、ビーム検知回路40がこの走査を検知し水平同期信号(HSYNC)が出カされる。水平同期信号が所定回数出力されたことが検出され(step113、YES)、PLLEN信号がHighレベルになると(step114、YES)、LD1強制発光が解除され(HighレベルからLowレベルへ変化し)(step115)、タイマT1,T3によるレーザダイオードLD1,LD2のAPC動作に移行する(step116、step117)。この後、例えば奇数ラインの画像データ(DATA1)及び偶数ラインの画像データ(DATA2)に基づき、レーザダイオードLD1,LD2の発光タイミングが制御される。これにより、感光体ドラム15上に静電潜像が形成され、この静電潜像が所定の用紙に転写される(step118)。
上記したように、本発明の光ビーム走査装置は、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達する前に、強制発光を開始し、この強制発光に対応して光ビームの光量を一定に制御するAPC1を実行する。画像データに対応した光ビームを走査するとき、つまり画像形成時にはポリゴンモータ36の回転数が所定数に達してポリゴンモータ36の回転が安定している必要がある。一方で、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達していなくても、APCの実行には支障がない。よって、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達する前にAPC引き込み(Lead−in APC)動作を開始する。つまり、ポリゴンモータ36の回転数が安定するまでに必要な待ち時間を利用して、APC引き込み動作を実行する。これにより、ポリゴンモータ36の回転開始から画像形成開始までの待ち時間を短縮することができる。
なお、ここでは、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達する前に強制発光を開始するタイミングの一例として、強制発光を開始した後にポリゴンモータの回転を開始するケースについて説明している。
図6は、図1及び図3で説明したマルチビーム走査装置(マルチビーム走査装置を適用した画像形成装置)によるAPC実行タイミングの具体例1を説明するためのタイミングチャートである。図7は、図4に示すタイミングチャートに対応するAPC実行タイミングの具体例1を説明するためのフローチャートである。このAPC実行タイミングの具体例1は、ポリゴンモータ36の回転を開始すると同時に強制発光を開始し(ポリゴンモータ36の回転開始タイミングに対応して強制発光を開始し)、この強制発光に対応して光ビームの光量を一定に制御するAPC1を実行するというものである。以下、図4及び図5の説明と異なる部分を中心に説明する。
主制御部51は、タイマイネーブル信号をLowレベルからHighレベルへ変化させ(step120)、LD1強制発光信号を出カする(step120)。LD1強制発光信号の出力に伴って、APC1信号もHighレベルへ変化する(step120)。同時に、主制御部51は、ポリゴンモータドライバ37に対して、ポリゴンモータ36の回転を指示する(step120)。これに伴い、ポリゴンモータドライバ37は、ポリゴンモータ36の回転を開始させる。
この後、レーザの光量が所定の光量に達するまでの時間が経過したらAPCを終了し(step121、yes)、水平同期信号が所定回数出力されたことが検出されると(step122、YES)、LD1強制発光を解除する(step123)。この後は、タイマT1によるAPC動作に移行する。
次に、ポリゴンモータドライバ37が、ポリゴンモータ36の回転数が所定の回転数に達したことを検知すると(step124、yes)、HighレベルのPLLEN信号を主制御部51へ出力する。続いて、タイマT3によるレーザダイオードLD2のAPC動作に移行する(step125)。この後は、例えば奇数ラインの画像データ(DATA1)及び偶数ラインの画像データ(DATA2)に基づき、レーザダイオードLD1,LD2の発光タイミングが制御される。これにより、感光体ドラム15上に静電潜像が形成され、この静電潜像が所定の用紙に転写される(step126)。
上記説明したように、ポリゴンモータの回転開始と同時にAPC引き込み動作を開始する。一般に、「ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)が所定の回転数に達するまでに要する時間」の方が「レーザが所定の光量に達するまでに要する時間」よりも長い。このため、現実的には、「ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)が所定の回転数に達するまでに要する時間」が「ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)停止状態から所望の画像データに対応した光ビームの発光可能状態になるまでの時間」となる。即ち、上記説明した、ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)の回転開始と同時にAPC引き込み動作を開始することにより、ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)の停止状態から所望の画像データに対応した光ビームの発光可能状態になるまでの待ち時間を短縮することができる。
上記以外に、次のようにAPC1の開始タイミングを制御してもよい。例えば、ポリゴンモータの回転を開始してから、所定の時間の経過後に、強制発光を開始しこの強制発光に対応して光ビームの光量を一定に制御するAPC1を実行する。なお、この所定の時間は、「ポリゴンモータが所定の回転数に達するまでに要する時間」から「レーザ強制発光開始信号が出力されてからレーザが所定の光量で発光する時間」を差し引いた時間よりも小さい時間である。結果的に、ポリゴンモータの回転を開始してから、所定の時間の経過後に、強制発光を開始しても、ポリゴンモータが所定の回転数に達する前に、APC引き込み動作が完了する。よって、ポリゴンモータの回転開始から画像形成開始までの待ち時間を短縮することができる。
図8は、本発明の光ビーム走査装置(マルチビーム走査装置を適用した画像形成装置)によるポリゴンモータの回転開始から画像形成開始までの待ち時間の短縮効果を説明するための比較例である。つまり、図8は、ポリゴンモータの回転数が所定の回転数に達して安定した後に、APC引き込み動作を開始する処理を示すタイミングチャートである。ポリゴンモータ36の回転数が所定の回転数に達して安定するまでには所定の時間が必要である。例えば、省電力モード等でポリゴンモータが停止した状態から再度起動した場合には、APCの開始までにある程度の待ち時間が発生してしまう。結果的に、再起動から画像形成までの待ち時間が長くなってしまう。
次に、図9〜図17を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、1つの光ビームにより画像を形成するシングルビーム型の光ビーム走査装置、及びこのシングルビーム型の光ビーム走査装置を適用した画像形成装置について説明する。
図9は、本発明の一例のシングルビーム型の光ビーム走査装置の概略構成を示すとともに、この光ビーム走査装置と感光体ドラムの位置関係を示す図である。図10は、シングルビーム型の光ビーム走査装置に適用されるレーザ制御回路の詳細を示す図である。シングルビーム型の光ビーム走査装置の基本構成は、マルチビーム型の光ビーム走査装置の基本構成に対応する。よって、シングルビーム型の光ビーム走査装置の説明は、マルチビーム型の光ビーム走査装置と異なる箇所を中心とした説明に留める。同様に、シングルビーム型の光ビーム走査装置を適用した画像形成装置の基本構成は、マルチビーム型の光ビーム走査装置を適用した画像形成装置の基本構成に対応する。シングルビーム型の光ビーム走査装置を適用した画像形成装置については、必要に応じて図2を参照して説明する程度に留める。
図9に示すように、光ビーム走査装置のレーザアレイ31は、発光手段(光源)としてのレーザダイオードLD1、及びフォトダイオードPDを備えている。フォトダイオードPDは、レーザ光量を検知する。このレーザダイオードLD1の発光パワー(光量)及び発光タイミングは、レーザドライバ32により制御される。レーザドライバ32は、オートパワーコントロール(APC)回路を内蔵しており、図2に示す主制御部(CPU)51から設定される発光パワーレベルでレーザダイオードLD1を発光させる。また、レーザドライバ32は、基準クロックに同期した信号(画像データ)に基づきレーザダイオードLD1の発光タイミングを制御する。なお、オートパワーコントロールの実行時には、フォトダイオードPDにより検知される光量に基づいてレーザダイオードLD1,LD2の光量が制御される。
ビーム検知センサ38は、光ビームの通過位置、通過タイミング、および感光体ドラム14の面上(感光体ドラム14の面上と等価な位置)パワーをそれぞれ検知する。このビーム検知センサ38からのセンサ信号は、ビーム検知回路40に入力される。このビーム検知回路40における検知結果に基づき、レーザダイオードLD1の発光パワー及び発光タイミングが制御される。
レーザ制御回路39は、レーザダイオードLD1の発光タイミングを制御する。D/A変換器66は、レーザドライバ32がレーザダイオードLD1を所定の光量で発光させるための基準電圧を出カする。主制御部51は、D/A変換器66に対して、基準電圧をデジタル値で指示する。D/A変換器66は、デジタル値で指示される基準電圧をアナログ電圧に変換する。
次に、APCについて説明する。主制御部51は、レーザ制御回路39に対して、APC開始信号、APC終了信号、BAPC開始信号、BAPC終了信号、タイマイネーブル信号、LD1強制発光信号を供給する。レーザ制御回路39は、これら供給された信号に基づき、画像データに基づく光ビームの発光タイミングの制御期間外(画像領域外)の所定のタイミングで光ビームの強制発光を制御する。主制御部51は、この強制発光に対応して検出される光量検出結果に基づき、光ビームの光量を一定に制御する光量制御信号を出力する。レーザ制御回路39は、主制御部から出力される光量制御信号に基づきレーザダイオードLD1の光量を制御する。
図10に示すように、レーザ制御回路39は、PWM(パスル幅変調器)39a、同期回路39c、カウンタ39d、タイマT1,T2、ORゲートG1などを備えている。図10に示すレーザ制御回路39を備えた光ビーム走査装置は、水平同期信号(HSYNC)に同期した画像クロック(CLKB)をカウントし、タイマT1,T2に対して所定の比較基準値(予め用意されたタイミング)を設定することによって、水平同期信号(HSYNC)と次の水平同期信号(HSYNC)の間でAPC信号及びBAPC信号を自由に発生させることができる。このように、APC信号を自由に発生させることができるので、レーザ発振器31の発光タイミングを自由に制御できる。
図11は、図9及び図10で説明したシングルビーム走査装置(シングルビーム走査装置を適用した画像形成装置)によるAPC実行タイミングを説明するためのタイミングチャートである。図12は、図11に示すタイミングチャートに対応するAPC実行タイミングを説明するためのフローチャートである。このAPC実行タイミングは、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達する前に、強制発光を開始し、この強制発光に対応して光ビームの光量を一定に制御するAPCを実行するというものである。以下、その詳細を説明する。
主制御部51は、APCタイミングを制御するタイマT1,T2の動作を有効にする。つまり、主制御部51は、タイマイネーブル信号をLowレベルからHighレベルへ変化させる(step210)。タイマイネーブル信号は、タイマT1,T2の動作を有効にする間、常にHighレベル状態で維持される。
同時に、主制御部51は、レーザドライバ32に対して、LD1強制発光信号を出カし(step210)、レーザダイオードLD1を強制発光する。つまり、主制御部51は、LD1強制発光信号をLowレベルからHighレベルへ変化させる。LD1強制発光信号は、ORゲートG1を介してAPC1信号としてレーザドライバ32に入力される。つまり、LD1強制発光信号のHighレベルへの変化に伴って、APC1信号もHighレベルへ変化する(step210)。
LD1強制発光信号が出力されると、レーザダイオードLD1は発光を開始する。レーザダイオードLD1が所定の光量で発光するまでにはある程度の時間が必要である。つまり、レーザダイオードLD1の出力波形は、図11に示すようになる。
次に、主制御部51は、ポリゴンモータドライバ37に対して、ポリゴンモータ36の回転を指示する(step211)。すなわち、主制御部51は、ポリゴンモータドライバ37に対して、HighレベルのポリゴンモータON信号を供給する。これに伴い、ポリゴンモータドライバ37は、ポリゴンモータ36の回転を開始させる。
主制御部51は、LD1強制発光信号を出力してからの時間をカウントし、レーザの光量が所定の光量に達するまでの時間をカウントする。レーザの光量が所定の光量に達するまでの時間が経過したらAPCを終了する(step212、yes)。水平同期信号が所定回数出力されたことが検出されると(step213、YES)、LD1強制発光を解除する(HighレベルからLowレベルへ変化する)(step214)。この後は、タイマT1によるAPC動作に移行する。
次に、ポリゴンモータドライバ37が、ポリゴンモータ36の回転数が所定の回転数に達したことを検知すると(step215、yes)、HighレベルのPLLEN信号を主制御部51へ出力する。主制御部51は、HighレベルのPLLEN信号を受けて、ポリゴンモータ36の回転数が所定の回転数に達したことを検知する。この後は、画像データ(DATA1)に基づき、レーザダイオードLD1の発光タイミングが制御される。これにより、感光体ドラム15上に静電潜像が形成され、この静電潜像が所定の用紙に転写される(step216)。
上記したように、本発明の光ビーム走査装置は、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達する前に、強制発光を開始し、この強制発光に対応して光ビームの光量を一定に制御するAPC1を実行する。画像データに対応した光ビームを走査するとき、つまり画像形成時にはポリゴンモータ36の回転数が所定数に達してポリゴンモータ36の回転が安定している必要がある。一方で、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達していなくても、APCの実行には支障がない。よって、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達する前にAPC引き込み(Lead−in APC)動作を開始する。つまり、ポリゴンモータ36の回転数が安定するまでに必要な待ち時間を利用して、APC引き込み動作を実行する。これにより、ポリゴンモータ36の回転開始から画像形成開始までの待ち時間を短縮することができる。
なお、ここでは、ポリゴンモータ36の回転数が所定数に達する前に強制発光を開始するタイミングの一例として、強制発光を開始した後にポリゴンモータの回転を開始するケースについて説明している。
図13は、図9及び図10で説明したシングルビーム走査装置(シングルビーム走査装置を適用した画像形成装置)によるAPC実行タイミングの具体例1を説明するためのタイミングチャートである。図14は、図13に示すタイミングチャートに対応するAPC実行タイミングの具体例1を説明するためのフローチャートである。このAPC実行タイミングの具体例1は、ポリゴンモータ36の回転を開始すると同時に強制発光を開始し(ポリゴンモータ36の回転開始タイミングに対応して強制発光を開始し)、この強制発光に対応して光ビームの光量を一定に制御するAPC1を実行するというものである。以下、図11及び図12の説明と異なる部分を中心に説明する。
主制御部51は、タイマイネーブル信号をLowレベルからHighレベルへ変化させ(step220)、LD1強制発光信号を出カする(step220)。LD1強制発光信号の出力に伴って、APC1信号もHighレベルへ変化する(step220)。同時に、主制御部51は、ポリゴンモータドライバ37に対して、ポリゴンモータ36の回転を指示する(step220)。これに伴い、ポリゴンモータドライバ37は、ポリゴンモータ36の回転を開始させる。
この後、レーザの光量が所定の光量に達するまでの時間が経過したらAPCを終了し(step221、yes)、水平同期信号が所定回数出力されたことが検出されると(step222、YES)、LD1強制発光を解除する(step223)。この後は、タイマT1によるAPC動作に移行する。
次に、ポリゴンモータドライバ37が、ポリゴンモータ36の回転数が所定の回転数に達したことを検知すると(step224、yes)、HighレベルのPLLEN信号を主制御部51へ出力する。この後は、画像データ(DATA1)に基づき、レーザダイオードLD1の発光タイミングが制御される。これにより、感光体ドラム15上に静電潜像が形成され、この静電潜像が所定の用紙に転写される(step225)。
上記説明したように、ポリゴンモータの回転開始と同時にAPC引き込み動作を開始する。一般に、「ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)が所定の回転数に達するまでに要する時間」の方が「レーザが所定の光量に達するまでに要する時間」よりも長い。このため、現実的には、「ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)が所定の回転数に達するまでに要する時間」が「ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)停止状態から所望の画像データに対応した光ビームの発光可能状態になるまでの時間」となる。即ち、上記説明した、ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)の回転開始と同時にAPC引き込み動作を開始することにより、ポリゴンモータ(ポリゴンミラー)の停止状態から所望の画像データに対応した光ビームの発光可能状態になるまでの待ち時間を短縮することができる。
図15は、図9及び図10で説明したシングルビーム走査装置(シングルビーム走査装置を適用した画像形成装置)によるAPC実行タイミングの他の具体例2を説明するためのタイミングチャートである。図16は、図15に示すタイミングチャートに対応するAPC実行タイミングの具体例2を説明するためのフローチャートである。このAPC実行タイミングの具体例2は、ポリゴンモータ36の回転を開始して、所定時間経過後に強制発光を開始し、この強制発光に対応して光ビームの光量を一定に制御するAPC1を実行するというものである。以下、図11及び図12の説明と異なる部分を中心に説明する。
主制御部51は、ポリゴンモータドライバ37に対して、ポリゴンモータ36の回転を指示する(step230)。すなわち、主制御部51は、ポリゴンモータドライバ37に対して、HighレベルのポリゴンモータON信号を供給する。これに伴い、ポリゴンモータドライバ37は、ポリゴンモータ36の回転を開始させる。
次に、主制御部51は、ポリゴンモータ回転開始信号を出力してからの時間をカウントする。主制御部51は、所定の時間に達するまでの時間をカウントする。本実施形態の場合、例えば、この所定の時間は、「ポリゴンモータが所定の回転数に達するまでに要する時間」から「レーザ強制発光開始信号が出力されてからレーザが所定の光量で発光する時間」を差し引いた時間よりも小さい時間である。
主制御部51は、所定の時間の経過に伴い(step231、yes)、タイマイネーブル信号をLowレベルからHighレベルへ変化させ(step232)、LD1強制発光信号を出カする(step232)。LD1強制発光信号の出力に伴って、APC1信号もHighレベルへ変化する(step232)。
この後、レーザの光量が所定の光量に達するまでの時間が経過したらAPCを終了し(step233、yes)、水平同期信号が所定回数出力されたことが検出されると(step234、YES)、LD1強制発光を解除する(step235)。この後は、タイマT1によるAPC動作に移行する。
次に、ポリゴンモータドライバ37が、ポリゴンモータ36の回転数が所定の回転数に達したことを検知すると(step236、yes)、HighレベルのPLLEN信号を主制御部51へ出力する。この後は、画像データ(DATA1)に基づき、レーザダイオードLD1の発光タイミングが制御される。これにより、感光体ドラム15上に静電潜像が形成され、この静電潜像が所定の用紙に転写される(step237)。
上記説明したように、ポリゴンモータの回転を開始し、所定時間経過後にAPCを開始する。これにより、ポリゴンモータの停止状態から所望の画像データに対応した光ビームの発光可能状態になるまでの待ち時間を短縮することができる。
図17は、本発明の光ビーム走査装置(シングルビーム走査装置を適用した画像形成装置)によるポリゴンモータの回転開始から画像形成開始までの待ち時間の短縮効果を説明するための比較例である。つまり、図17は、ポリゴンモータの回転数が所定の回転数に達して安定した後に、APC引き込み動作を開始する処理を示すタイミングチャートである。ポリゴンモータ36の回転数が所定の回転数に達して安定するまでには所定の時間が必要である。例えば、省電力モード等でポリゴンモータが停止した状態から再度起動した場合には、APCの開始までにある程度の待ち時間が発生してしまう。結果的に、再起動から画像形成までの待ち時間が長くなってしまう。
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
31…レーザアレイ、32…レーザドライバ、35…ポリゴンミラー、36…ポリゴンモータ、37…ポリゴンモータドライバ、38…ビーム検知センサ、39…レーザ制御回路、40…ビーム検知回路
Claims (11)
- 光ビームを発光する発光手段と、
前記発光手段により発光された前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と、
前記発光手段により発光された前記光ビームを走査させるために前記光ビームを反射する反射手段と、
前記発光手段により発光された前記光ビームを走査させるために前記反射手段を回転させる回転手段と、
前記回転手段の回転を制御する回転制御手段と、
前記回転手段の回転数が所定回転数に到達したことを検知する回転数検知手段と、
前記回転数検知手段による所定回転数到達検知前に、前記発光手段による前記光ビームの発光を制御し、この発光に対応して前記光量検出手段により検知される光量検出結果に基づき前記発光手段により発光される前記光ビームの光量を一定に制御する光量制御手段と、
前記回転数検知手段による所定回転数到達検知後に、基準クロックに同期した信号に基づき前記発光手段による前記光ビームの発光タイミングを制御する発光制御手段と、
を備えた光ビーム走査装置。 - 前記光量制御手段は、前記回転制御手段による前記回転手段の回転開始のタイミングに対応して、前記光ビームの発光を開始し前記光ビームの光量制御を開始することを特徴とする請求項1に記載の光ビーム走査装置。
- 前記光量制御手段は、前記回転制御手段による前記回転手段の回転開始のタイミングから所定時間経過後に、前記光ビームの発光を開始し前記光ビームの光量制御を開始することを特徴とする請求項1に記載の光ビーム走査装置。
- 前記所定時間は、前記回転手段が停止状態から所定回転数に到達するまでに要する時間から、前記光ビームの強制発光の開始から前記光ビームの光量が所定の光量に到達するまでに要する時間を差し引いた差分時間よりも小さい時間であることを特徴とする請求項3に記載の光ビーム走査装置。
- 前記回転制御手段は、前記光量制御手段による前記光ビームの強制発光の開始の後に、前記回転手段の回転を開始することを特徴とする請求項1に記載の光ビーム走査装置。
- 前記発光手段は、複数の光ビームを発光する複数の光源を含み、
前記光量検出手段は、前記複数の光源により発光された前記複数の光ビームの光量を検出し、
前記反射手段は、前記複数の光源により発光された前記複数の光ビームを走査させるために前記複数の光ビームを反射し、
前記回転手段は、前記複数の光源により発光された前記複数の光ビームを走査させるために前記反射手段を回転させ、
前記光量制御手段は、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知前に、前記複数の光源のうちの1つの光源による前記光ビームの発光を制御し、この発光に対応して前記光量検出手段により検知される光量検出結果に基づき前記複数の光源により発光される前記光ビームの光量を一定に制御し、
前記発光制御手段は、前記回転数検知手段による所定回転数到達検知後に、基準クロックに同期した信号に基づき前記複数の光源による前記複数の光ビームの発光タイミングを制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光ビーム走査装置。 - 前記光量制御手段は、前記回転制御手段による前記回転手段の回転開始のタイミングに対応して、前記複数の光源のうちの1つの光源による前記光ビームの強制発光を開始し前記光ビームの光量制御を開始することを特徴とする請求項6に記載の光ビーム走査装置。
- 前記光量制御手段は、前記回転制御手段による回転開始のタイミングから所定時間経過後に、前記複数の光源のうちの1つの光源による前記光ビームの強制発光を開始し前記光ビームの光量制御を開始することを特徴とする請求項6に記載の光ビーム走査装置。
- 前記所定時間は、前記回転手段が停止状態から所定回転数に到達するまでに要する時間から、前記光ビームの発光の開始から前記光ビームの光量が所定の光量に到達するまでに要する時間を差し引いた差分時間よりも小さい時間であることを特徴とする請求項8に記載の光ビーム走査装置。
- 前記回転制御手段は、前記光量制御手段による前記複数の光源のうちの1つの光源による前記光ビームの強制発光の開始の後に、前記回転手段の回転を開始することを特徴とする請求項6に記載の光ビーム走査装置。
- 光ビームを発光する発光手段と、
前記発光手段により発光された前記光ビームの光量を検出する光量検出手段と、
前記発光手段により発光された前記光ビームを走査させるために前記光ビームを反射する反射手段と、
前記発光手段により発光された前記光ビームを走査させるために前記反射手段を回転させる回転手段と、
前記回転手段の回転を制御する回転制御手段と、
前記回転手段の回転数が所定回転数に到達したことを検知する回転数検知手段と、
前記回転数検知手段による所定回転数到達検知前に、前記発光手段による前記光ビームの強制発光を制御し、この強制発光に対応して前記光量検出手段により検知される光量検出結果に基づき前記発光手段により発光される前記光ビームの光量を一定に制御する光量制御手段と、
前記回転数検知手段による所定回転数到達検知後に、基準クロックに同期した信号に基づき前記発光手段による前記光ビームの発光タイミングを制御する発光制御手段と、
前記発光制御手段により制御された発光タイミングの光ビームであって、前記反射手段により反射された光ビームに基づき画像を形成する画像形成手段と、
を備えた画像形成装置。
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