JP2006154250A

JP2006154250A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006154250A
Application number: JP2004344297A
Authority: JP
Inventors: Shinpei Matsuo; 信平松尾
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】カラー画像形成装置における起動ピーク電力を削減しファーストプリントタイムを改善する制御手段を提供する。また、ＢＤ回転制御レーザ発光によるドラムメモリの回避手段を提供する。
【解決手段】回転数制御を行った回転走査鏡によりレーザビームを感光ドラムに走査して画像形成を行う画像形成装置において、目標回転数の到達を検出するスキャナレディ検出手段とドラムの回転数を制御する回転数制御手段を有し、起動開始タイミングからスキャナレディ検出タイミング迄ドラム回転数を画像形成速度より低速とした制御手段を設けたことによりスキャナとドラムモータの重なりによるピーク電力を削減し、定着ヒータに振り向ける電源資源の最適配分による少エネとＦＰＯＴ短縮の効果がある。またドラムの長寿命化の効果もある。また、従来、ＢＤ信号によるスキャナ走査回転数制御におけるレーザ強制点灯ゴースト防止手段を提供し安価な構成を維持できる効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、ファーストプリントタイム短縮手段に関し、近年カラーレーザビームプリンタ等、複数の感光ドラムに同時にレーザビームを走査して電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置に係る。

近年、カラー画像形成装置の高速化ニーズに対応するため、４原色のトナー画像を各色独立した感光ドラム上に形成し、転写紙に所定間隔で順次転写し定着する４ドラム方式が採用されている。

図６は本発明従来例４ドラム方式カラー画像形成装置の概略構成を説明する概略構成図である。

６０１はレーザスキャナであり回転走査鏡を回しビデオ変調したレーザ光を速度制御回路６１０とドラムモータ６０９により一定の画像形成速度で回転させた感光ドラム６０２上に走査し、静電潜像を形成する。

６０３は転写ベルトでありピックアップした記録紙を静電吸着し、速度制御回路６１０と転写ベルトモータ６０７により一定の画像形成速度で感光ドラム６０２に搬送し、電子写真プロセスにより各４原色のドラムで順次トナー像を転写する。

６０４は定着器でありヒータ電源６１１により一定温度に温調加熱したローラ対を速度制御回路６１０と定着モータにより一定の画像形成速度で回転させ、前記転写ベルト６０３により搬送されてきた記録紙を狭圧搬送し、転写したトナー画像の記憶紙への定着を行う。

６０５はシーケンス制御部であり前記レーザスキャナ６０１、ドラムモータ６０９、転写ベルトモータ６０８、定着モータ６０７、各モータの速度制御回路６１０、ヒータ電源６１１等すべての電装部材に接続し、低圧電源６０６からの駆動電力の配分と制御信号の受け渡しを所定印字シーケンスに従い行い画像形成を行う。

図７は本発明第１の従来例のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成を説明する構成図である。

７０１はスキャナモータであり回転走査鏡７０２を回転しレーザ光源７０４からのレーザビームを感光ドラム７１０上に走査する。

７０３はＦＧセンサであり磁気パターンを検出しスキャナモータの回転数に比例したパルス信号を発生する。

７０７はスキャナモータ速度制御回路でありスキャナモータドライバ７０５とＦＧセンサ７０３に接続し、速度基準クロック７０９をＦＧセンサ７０３からの速度パルスと速度比較器７０８により比較し、加減速信号をスキャナモータドライバ７０５に入力し駆動することにより、基準クロックに設定した一定の画像形成速度に収束するようフィードバック制御を行う。

７１２はＦＧセンサでありスキャナモータ同様、ドラムモータ７１１の磁気パターンを検出し回転数に比例したパルス信号を発生する。

７１４はドラムモータ速度制御回路でありスキャナモータ同様、ドラムモータドライバ７１３とＦＧセンサ７１２に接続し、速度基準クロック７１６をＦＧセンサ７１２からの速度パルスと速度比較器７１５により比較し、加減速信号をドラムモータドライバ７１３に入力し駆動することにより、基準クロックに設定した一定の画像形成速度に収束するようフィードバック制御を行う。

７０６はフォトダイオードでありレーザビームの位置検出を行う高速の光センサであり、レーザビームの位置検出信号（以後ＢＤ信号と呼ぶ）を発し、ビデオ信号の同期制御を行いドラム回転により静電潜像の形成を行う。

図８は本発明従来例印字シーケンス制御を説明するシーケンスチャート図である。

８０１はスキャナモータの回転数立ち上がりプロフィールであり、８０２はスキャナモータの消費電流のプロフィールである。

８０３はスキャナレディ信号ステータスを表し、スキャナモータ速度制御回路が基準速度に達し平衡条件に達すると発せられる。

８０４はスキャナモータ速度検出パルス信号、８０５はレーザ点灯状態を表す。８０６はドラムモータの回転速度のプロフィールを表す。

制御シーケンス制御６０５は、ホストコンピュータよりプリント信号を受け付けると定着ヒータを通電するとともに画像形成部材であるスキャナモータ及びドラムモータを起動させる。スキャナモータ速度制御回路７０７は、基準クロックに設定した画像形成速度に達するまで加速信号を最大とし、スキャナモータドライバ７１３のリミット電流で駆動し加速を続ける（８０１、８０２）。スキャナモータが画像形成速度に達すると定着器の定着温調温度到達を待って給紙を行い、電子写真プロセスによる画像形成を行う。

図９は本発明第２の従来例のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成を説明する構成図である。

前記第１の従来例のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成と同一機能同一構成を有する構成は同一符号を付し説明を省略する。前記スキャナ構成では、速度検出パルスはＦＧセンサで検出したのに対し、本第２の従来例ではビデオ同期を行うための使用してレーザスキャナの回転制御を実施した点にある。

図１０は本発明第２の従来例の印字シーケンス制御を説明するシーケンスチャート図である。

８０１〜８０４、８０６説明は前記第１の従来例説明に同じである。１００５はレーザ点灯状態であり、本第２の従来例のＢＤ信号によるスキャナモータの速度制御のため、ＢＤ信号周期が変化するスキャナモータの加速期間においてレーザを強制点灯させＢＤ信号が得られるよう制御している。

図１１は前記第１及び第２の従来例における消費電力の推移を表すチャート図である。

制御シーケンス制御６０５は、ホストコンピュータよりプリント信号を受け付けると定着ヒータを通電するとともに画像形成部材であるスキャナモータ及びドラムモータを起動させる（１１０１）。

定着ヒータは画像形成温調温度に達するまでヒータ最大出力（１１０２）とし、画像形成温調温度に到達すると定着ヒータの出力電力を絞り温調制御に移行するとともに、シーケンス制御部に定着レディ状態を送信する（１１０３）。シーケンス制御部は前述スキャナ制御によりスキャナモータが画像形成速度に達するまでスキャナドライバの電流リミッタにより制限される加速レートで加速し（１１０４）、画像形成速度に達するとスキャナレディ信号をシーケンス制御部に送信する（１１０５）とともに加減速信号による定速制御運転を行い、前記定着レディ信号による定着器の定着温調温度到達を待って給紙を行い、電子写真プロセスによる画像形成を行うようシーケンス制御手段が構成されていた。
特開２００２−０９９１８３号公報

しかしながら、前記従来例４ドラム方式カラーレーザビームプリンタによれば、複数の感光ドラムに同時にレーザビームを走査して電子写真プロセスにより画像を形成を行うため、ドラム駆動やレーザスキャナなど画像形成部材の駆動に要する電力が１ドラムの４倍になっている。

このように画像形成部材の駆動負荷の増大により定着ウォームアップとスキャナモータ起動が重なる起動時には、消費する電力が一般１００Ｖ商用電源コンセントから供給可能な最大使用可能電力に接近してきている。従って、さらにプロセス速度を高速化しプリントスピードを上げるためには定着ヒータの最大消費電力を抑制し、最大供給可能電力内に消費電力が収まるよう設定する必要があった。しかしながら、定着ヒータの最大消費電力を抑制すると定着ウォームアップに要する時間が増大しファーストプリントタイムが遅くなる問題があった。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであって、カラー画像形成装置における起動ピーク電力を削減しファーストプリントタイムを改善することの出来る画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は前記問題点を解決するために考案したものであり、回転走査鏡によりレーザビームを感光ドラムに走査して静電潜像を形成し、現像トナー画像を用紙に転写し、加熱定着してプリントを行う画像形成装置において、回転走査鏡を同軸に駆動するスキャナモータと、スキャナモータの速度検出パルスと基準クロックを比較し走査速度に定速制御するスキャナモータ制御手段と、走査鏡の回転速度が画像形成時の走査速度に達したことを検出するスキャナレディ検出手段と、感光ドラム及び感光ドラムと一体に回転する画像形成部材を駆動するドラムモータと、前記ドラムモータ回転速度を外部入力に応じて複数段階の速度に定速制御するドラムモータ制御手段とを配し、ドラム回転速度は画像形成速度に等しい第一の速度と画像形成速度より低い第二の速度を記憶し、プリント信号によりスキャナモータと定着ヒータを起動するとともにドラムモータをプリント信号受け付けタイミングよりスキャナレディ検出手段レディタイミングまで第二の速度で駆動し、以後第一の速度で駆動するシーケンス制御手段を講じたことにより画像形成部の起動時のピーク電力を抑制したものである。

また、前記第二の速度はスキャナモータ速度検出パルス構成にレーザ構成を含まない場合、停止状態を含めたものである。

また、前記第二の速度は速度検出パルス分周手段と基準クロック分周手段により第一の速度の整数比としたものである。

また、前記第二の速度は基準クロック２分周手段により第一の速度の２のべき乗比としたものである。

以上の手段により、印字時より多く電力を消費するスキャナモータ加速段階において、感光ドラムを画像形成時より低速に駆動しドラムモータの駆動電力を低減させ、画像形成部全体のピーク消費電力を削減するシーケンス制御手段を講じたことにより定着ヒータの電力配分を増やし定着立ち上げ時間を短縮するよう作用せしめたものである。

また、前記シーケンス制御手段によれば、低速駆動により感光ドラムの回転は確保できるので、ＢＤ信号によるスキャナモータ回転数制御方式における感光ドラムの同一面を複数回走査することによる光メモリゴーストの発生を回避するよう作用せしめたものである。

また、スキャナモータ加速期間の速度検出方式がＦＧや擬似パルス等レーザ非点灯方式の場合は停止するよう作用せしめたものである。

また、前記第二の速度は速度検出パルス分周手段と基準クロック分周手段により第一の速度の整数比としたことによりデジタル制御範囲の精度に収まるよう作用せしめたものである。

また、前記第二の速度は基準クロック２分周手段により第一の速度の２のべき乗比としたことにより少ないのロジックゲート数で成立するよう作用せしめたものである。

印字時より多く電力を消費するスキャナモータ加速段階において、感光ドラムを画像形成時より低速に駆動しドラムモータの駆動電力を低減させ、画像形成部全体のピーク消費電力を削減するシーケンス制御手段を講じたことにより定着ヒータの電力配分を増やし定着立ち上げ時間を短縮したものである。

このことにより汎用性の高いものの相対的に限られた電力に制約された一般１００Ｖ商用電源コンセントを電源としたプリンタにおけるファーストプリントタイムを短縮する手段を提供することができ、高速化するとファーストプリントタイムが遅くなる従来限界スピードを伸ばす効果がある。

また、印字動作に寄与しないドラム回転を削減し、感光ドラムの寿命を延ばす効果がある。

また、ピーク電力の平準化により低圧電源の最大出力も低下させることができ、低圧電源を安価に設計できる効果がある。

また、前記シーケンス制御手段によれば、低速駆動により感光ドラムの回転は確保することにより、ＢＤ信号によるスキャナモータ回転数制御方式における感光ドラムの同一面を複数回走査することによる光メモリゴーストの発生を回避し、安価なスキャナ回転制御方式のまま前記効果を享受できる効果がある。

また、スキャナモータ加速期間の速度検出方式がＦＧや擬似パルス等レーザ非点灯方式にあっては停止させても良いため、スキャナ回転制御方式によらずフレキシブルに前記効果を享受できる効果がある。

また、前記第二の速度は速度検出パルス分周手段と基準クロック分周手段により第一の速度の整数比とし、デジタル制御範囲の精度に収めたことによりドラム回転制御安定性を確保できる効果がある。

また、前記第二の速度は基準クロック２分周手段により第一の速度の２のべき乗比としたことにより少ないのロジックゲート数で成立させ、安価にドラム回転制御安定性を確保できる効果がある。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は本発明実施例１のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成を説明する構成図である。

前記第２の従来例のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成と同一機能同一構成を有する構成は同一符号を付し説明を省略する。本発明実施例１では、ドラムモータの速度制御回路の構成として速度検出パルスをシーケンス制御部からの入力により１／ｎにプログラマブルに分周する分周器１０１と同じくシーケンス制御部からの入力により基準クロック７０９からクロックを１／Ｎにプログラマブルに分周する分周器１０２によりドラムの回転速度を画像形成速度のｎ／Ｎに変更可能な速度制御手段を構成したものである。

図２は本発明実施例１の印字シーケンス制御を説明するシーケンスチャート図である。

８０１〜８０４説明は前記第２の従来例説明に同じである。１００１は第２の従来例同様レーザ点灯状態であり、ＢＤ信号によるスキャナモータの速度制御のため、ＢＤ信号周期が変化するスキャナモータの加速期間中レーザを強制点灯させＢＤ信号が得られるよう制御している。

２０１はドラムモータの回転速度プロフィールを表すチャートであり、シーケンス制御部６０５は、ホストコンピュータよりプリント信号を受け付けると定着ヒータを通電するとともに画像形成部材であるスキャナモータ及びドラムモータを起動させる。この際ドラムモータ速度制御部の分周器１０１の設定値を２、分周器１０１の設定値を９にすることにより、ドラムモータ速度を２／９にしたものである。この様に分周器１０１と１０２の比率を設定することにより、ほぼ連続してスキャナモータのリミッタ電流と定常時電流の差分に応じて所望の回転数に設定したものである。スキャナモータが画像形成速度に到達するとスキャナレディ信号がスキャナモータ速度制御回路より発せられ、シーケンス制御部は分周器１０１の設定値と分周器１０１の設定値をそれぞれ１に設定し、ドラムモータを画像形成速度に設定する。

図３は前記実施例１と従来例の消費電力の推移を比較するチャート図である。

このようにプリント信号を受け付け直後のスキャナモータ加速過程においてドラムモータの回転数を画像形成速度の２／９（ｎ／Ｎ）に設定することによりドラムモータの消費電力もほぼ２／９（ｎ／Ｎ）に削減したものである。このことにより、スキャナモータ加速時の起動電流と画像形成速度時の定常電流の差分にあたるピーク電流増加分を削減することができ、画像形成部の消費電力を起動時と画像形成時でほぼ同じ値に迄平準化することができる。

従って、使用可能最大電力における画像形成部からなる低圧電源消費電力と定着電源消費電力の配分において、より多く定着ヒータに配分し、定着ヒータの立ち上げ時間を短縮し、その結果ファーストプリントタイムを短縮したものである。

図４は本発明本発明実施例２のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成を説明する構成図である。

前記実施例１のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成と同一機能同一構成を有する構成は同一符号を付し説明を省略する。本発明実施例２では、ドラムモータの速度制御回路の構成として速度検出パルスをシーケンス制御部からの入力に設けた分周器１０１を廃して、基準クロック７０９からのクロックを分周する分周器を１／２＾Ｎのプログラマブル分周器４０１、即ちプリスケーラにより構成したことにある。このことによりドラムの回転速度の設定は画像形成速度の１／２＾Ｎと多少の制約はあるもののロジックゲート数を大幅に減らすことができ、安価に速度制御手段を構成したものである。ここではＮを２とし１／４速設定するとすると、１／２分周器２個で構成できるため非常にローコストで構成が可能であり、スキャナドライバの電流リミッタ設定値で少々の補正を加えることで、前記第一実施例と全く等しいピーク電力削減効果を得たものである。

図５は本発明実施例３の印字シーケンス制御を説明するシーケンスチャート図である。

スキャナの回転制御のハードウエア構成は、前記実施例１及び実施例２とは異なり、第１の従来例で説明した図７のスキャナ速度制御回路構成に同じである。即ち、スキャナの速度制御回路に用いる速度制御パルスをレーザを点灯して検知するＢＤ信号ではなく、ＦＧセンサの信号を用いた構成におけるシーケンス制御の実施例を説明するものである。

ＦＧセンサ信号によるスキャナ速度制御においては、スキャナの加速過程においてレーザを点灯させる必要がない。よって感光ドラム面に対する多重露光の可能性がなく、光メモリ効果による画像ゴーストの発生の懸念がない。従ってレーザスキャナの事情によるドラム回転行わなくても良い。図５に説明されるように、本発明実施例３では、５０１にあるようにスキャナレディ迄の加速過程においてレーザを点灯させず、ドラムモータの回転速度を０に設定したものである。

もちろん、本スキャナ速度制御回路構成においてもドラムモータを低速駆動しても良く、静電的な前処理のために所定時間回しても良い。

本発明実施例１のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成を説明する構成図本発明実施例１の印字シーケンス制御を説明するシーケンスチャート図実施例１と従来例の消費電力の推移を比較するチャート図本発明実施例２のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成を説明する構成図本発明実施例３の印字シーケンス制御を説明するシーケンスチャート図本発明従来例４ドラム方式カラー画像形成装置の概略構成を説明する概略構成図本発明第１の従来例のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成を説明する構成図本発明従来例印字シーケンス制御を説明するシーケンスチャート図本発明第２の従来例のレーザスキャナとドラムモータの回転制御構成を説明する構成図本発明第２の従来例の印字シーケンス制御を説明するシーケンスチャート図前記第１及び第２の従来例における消費電力の推移を表すチャート図

符号の説明

１０１１／ｎプログラマブル分周器
１０２１／Ｎにプログラマブルに分周する分周器
２０１ドラムモータの回転速度プロフィールチャート
４０１１／２＾Ｎのプログラマブル分周器（プリスケーラ）
６０１レーザスキャナ
６０２感光ドラム
６０３転写ベルト
６０４定着器
６０５シーケンス制御部
６０６低圧電源
６０７転写ベルトモータ
６０８転写ベルトモータ
６０９ドラムモータ
６１０速度制御回路
６１１ヒータ電源
７０１スキャナモータ
７０２回転走査鏡
７０３ＦＧセンサ
７０４レーザ光源
７０５スキャナモータドライバ
７０６フォトダイオード
７０７スキャナモータ速度制御回路
７０８速度比較器
７０９速度基準クロック
７１０感光ドラム
７１１ドラムモータ
７１２ＦＧセンサ
７１３ドラムモータドライバ
７１４ドラムモータ速度制御回路
７１５速度比較器
７１６速度基準クロック
８０１スキャナモータの回転数立ち上がりプロフィール
８０２スキャナモータの消費電流のプロフィール
８０３スキャナレディ信号ステータス
８０４スキャナモータ速度検出パルス信号
８０５レーザ点灯状態
８０６ドラムモータの回転速度のプロフィール
１００５レーザ点灯状態
１１０１スキャナモータ及びドラムモータを起動
１１０２ヒータ最大出力レベル
１１０３画像形成温調温度に到達、定着レディ状態を送信
１１０４スキャナドライバ加速レートの電流リミッタ区間
１１０５画像形成速度到達スキャナレディ信号送信、定速制御運転移行

Claims

回転走査鏡によりレーザビームを感光ドラムに走査して静電潜像を形成し、現像トナー画像を用紙に転写し、加熱定着してプリントを行う画像形成装置において、回転走査鏡を同軸に駆動するスキャナモータと、スキャナモータの速度検出パルスと基準クロックを比較し走査速度に定速制御するスキャナモータ制御手段と、走査鏡の回転速度が画像形成時の走査速度に達したことを検出するスキャナレディ検出手段と、感光ドラム及び感光ドラムと一体に回転する画像形成部材を駆動するドラムモータと、前記ドラムモータ回転速度を外部入力に応じて複数段階の速度に定速制御するドラムモータ制御手段とを配し、ドラム回転速度は画像形成速度に等しい第一の速度と画像形成速度より低い第二の速度を記憶し、プリント信号によりスキャナモータと定着ヒータを起動するとともにドラムモータをプリント信号を受け付けタイミングよりスキャナレディ検出手段レディタイミングまで第二の速度で駆動し、以後第一の速度で駆動するシーケンス制御手段を講じたことを特徴とする画像形成装置。
前記第二の速度は停止状態とした請求項１記載の画像形成装置。
スキャナモータ制御手段速度検出パルスは走査レーザビーム位置を検知した光学検知手段により構成されることを特徴とした請求項１記載の画像形成装置。
前記第二の速度は速度検出パルス分周手段と基準クロック分周手段により第一の速度の整数比とすることを特徴とした請求項１または３記載の画像形成装置。
前記第二の速度は基準クロック２分周手段により第一の速度の２のべき乗比とすることを特徴とした請求項１または３記載の画像形成装置。