JP2008185948A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各ポリゴンミラーの回転位相を合わせるための制御時間を短くして、ファーストプリント開始に要する待ち時間を短縮することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】ポリゴンミラー４１０を回転駆動するポリゴンモータ４０６と、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータ４０６を駆動する駆動制御手段４００と、前記ポリゴンミラー４１０による基準走査タイミングを検出する基準タイミング検出手段４１１とからなる走査ユニット４０を複数備えた画像形成装置であって、前記基準タイミング検出手段４１１により検出された基準走査タイミングから各ポリゴンミラー４１０の回転位相差を検出する位相差検出手段４１２を備え、各駆動制御手段４００は、前記基準走査タイミングが前記位相差検出手段４１２により検出された最大位相差の中間の所定位相となるように前記クロック信号を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から出力される光線束を被走査面に向けて偏向走査するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータが目標回転数となるように駆動する駆動制御手段と、前記ポリゴンミラーによる基準走査タイミングを検出する基準タイミング検出手段とからなる走査ユニットを複数備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、表面を一様に帯電させた感光体に光線束を照射して潜像を形成し、前記潜像にトナーを付着させて現像したトナー像を用紙などに転写する。前記感光体に照射する光線束の光源としては半導体レーザ等が使用され、光源から照射された光線束は、ポリゴンモータにより高速回転駆動されたポリゴンミラーにより走査され、感光体表面に画像データに応じた潜像を形成する。

カラー方式の画像形成装置では、画像データを構成する色成分であるＹＭＣＫ毎に潜像が形成され、各潜像が現像されて用紙等に重ねて転写される。ＹＭＣＫ毎に上述の光源やポリゴンミラーを備えた所謂タンデム型の画像形成装置では、モノクロ方式の画像形成装置と略同時間でカラー印字が可能となる。タンデム型の画像形成装置は、ＹＭＣＫ毎に光源やポリゴンミラーを備えるため、各色に対応するポリゴンミラーの回転位相を合わせて色ずれを防止することが重要である。

ところで、近年、省エネルギーや運用コスト削減などのために画像形成装置の省電力化が図られ、タンデム型の画像形成装置を含む多くの画像形成装置は、予め設定された所定時間以上、外部からの操作入力などがなければ消費電力を削減するスタンバイ状態に移行するように構成されている。

スタンバイ状態では、ポリゴンミラーを駆動するポリゴンモータへの給電は行われておらず、各色に対応するポリゴンミラーの回転位相がずれるため、画像形成可能な稼動状態への復帰時には、各ポリゴンミラーの回転位相を一致させる制御が必要となる。

各ポリゴンミラーの回転位相を一致させる技術として、特許文献１では、自己より上流の画像形成部の同期信号出力手段の同期信号を基準として自己のポリゴンミラーの回転位相合わせを行う画像形成装置が提案されている。

特許文献１に記載された技術によれば、夫々にポリゴンミラーを備えた各画像形成部の画像形成実行タイミングには時間差があり、上流に位置する画像形成部に較べて下流の画像形成部は画像形成実行タイミングが遅いので、この時間差を利用して上流の画像形成装置のポリゴンミラーの回転位相を基準にして下流の画像形成部のポリゴンミラーの回転位相合わせを行うことで、全ての画像形成部の回転位相制御の完了を待たずに画像形成を開始することができ、ファーストプリント実行時の待ち時間を短縮することができる。
特開２００５−２２５１５８号公報

しかし、特許文献１に記載された技術では、最上流の画像形成部とその他の画像形成部とのポリゴンミラーの回転位相が大きく異なっていると、その他の画像形成部でのポリゴンミラーの回転位相合わせには多くの時間を要するため、結果、ファーストプリント実行までの待ち時間が長くなるという問題があった。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、各ポリゴンミラーの回転位相を合わせるための制御時間を短くして、ファーストプリント開始に要する待ち時間を短縮することができる画像形成装置を提供する点にある。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、光源から出力される光線束を被走査面に向けて偏向走査するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータが目標回転数となるように駆動する駆動制御手段と、前記ポリゴンミラーによる基準走査タイミングを検出する基準タイミング検出手段とからなる走査ユニットを複数備えた画像形成装置であって、前記基準タイミング検出手段により検出された基準走査タイミングから各ポリゴンミラーの回転位相差を検出する位相差検出手段を備え、各駆動制御手段は、前記基準走査タイミングが前記位相差検出手段により検出された最大位相差の中間の所定位相となるように前記クロック信号を調整する点にある。

ポリゴンモータには画像形成実行可能な目標回転数が定められており、各駆動制御手段は前記目標回転数となるようにポリゴンモータを駆動するが、オーバーシュートやアンダーシュートの発生により、ポリゴンモータの回転数が目標回転数に収束するまでには時間を要する。

また、各駆動制御手段は、ポリゴンモータの回転数や位相を変化させて各ポリゴンモータ間の回転位相を調整するが、調整量が多いほど回転数の変化量は大きく、オーバーシュートやアンダーシュートの振幅も大きくなる。即ち、調整量が多いほどポリゴンモータの回転数が目標回転数に収束するまで多くの時間を要し、ファーストプリント開始までの待ち時間が長くなる。

上述の構成によれば、各駆動制御手段はポリゴンモータ間の回転位相の調整量として、少なくとも最大位相差を調整する必要はなく、回転位相の同期制御に要する時間を短縮することができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記所定位相を前記位相差検出手段により検出された最大位相差の中央値とする点にある。

上述の構成によれば、各駆動制御手段による回転位相の最大調整量は最大位相差の半分であるため、回転位相の同期制御に要する時間を確実に短縮することができる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記所定位相を前記位相差検出手段により検出された位相差の相加平均値とする点にある。

上述の構成によれば、各駆動制御手段による回転位相の最大調整量は位相差の相加平均値であるため、回転位相の同期制御に要する時間を確実に短縮することができる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、各駆動制御手段は、前記基準走査タイミングが前記位相差検出手段により検出された最大位相差の中間の所定位相となるように前記クロック信号の位相を調整する点にある。

上述の構成によると、クロック信号の周波数を変更する回路を備える必要はなく、クロック信号を生成する回路を単純化し、コストを抑制することができる。

本発明によれば、各ポリゴンミラーの回転位相を合わせるための制御時間を短くして、ファーストプリント開始に要する待ち時間を短縮することができる画像形成装置を提供することができるようになった。

以下に、本発明を適用した電子写真方式による複写機の実施形態について説明する。

本発明による複写機は、図２に示すように、設定操作などを行なう操作表示部２と、原稿を自動給送する原稿送り装置１と、原稿送り装置１により給送された原稿の画像情報を読み取り画像データとしてメモリに格納する画像読取部３と、被転写体としての用紙を収容する用紙収納部５と、メモリに格納された画像データに基づいてトナー像を形成し、用紙収納部５から搬送した用紙に転写して熱定着する画像形成部４とを備えて構成される。

操作表示部２は操作制御部に制御され、画像読取部３は画像読取制御部に制御され、画像形成部４は画像形成制御部に制御される。また、各制御部はシステム制御部６により統括制御される。システム制御部６を含む各制御部は、ＣＰＵやＲＡＭ、制御プログラム等を格納するＲＯＭなどを備える。

画像形成部４は、図３に示すように、感光体４１と、感光体４１の表面を一様に帯電させる帯電チャージャー４６と、画像データに基づいて光線束を走査して感光体表面に静電潜像を形成する走査ユニット４０と、感光体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて顕像化する現像器４２と、顕像化したトナー像を像担持体である転写ベルト４７ａに転写する転写ローラ４３と、感光体表面に残存したトナーを除去するクリーニングブレード４４と、感光体表面の残留電位を除電する除電ランプ４５とをイエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色毎に備える。

各色に対応する走査ユニット４０や感光体４１などはローラ４７ｂにより回転駆動される転写ベルト４７ａの回転方向上流側からブラックＫ、シアンＣ、マゼンダＭ、イエローＹの順に配置され、ローラ４７ｂの回転速度に基づいて各色の感光体４１に形成されたトナー像が転写ベルト４７ａに重ねて転写されてフルカラーのトナー像が形成される。転写ベルト４７ａ上に形成されたフルカラーのトナー像は、ピックアップローラ５０により用紙収納部５から給紙されてレジストローラ４８により転写タイミングを合わせられた用紙に転写ローラ４７ｃにより転写され、定着器４９により加熱定着されて排紙される。

走査ユニット４０は、図１に示すように、感光体表面に潜像を形成する光線束の光源であるレーザ素子（以下、「ＬＤ」と記載）４０９と、ＬＤ４０９から射出される光線束を被走査面に向けて偏向走査するポリゴンミラー４１０と、前記ポリゴンミラー４１０を回転駆動するポリゴンモータ４０６と、前記ポリゴンミラー４１０による基準走査タイミングを検出する基準タイミング検出手段４１１等を備える。なお、各走査ユニット４０は全て同一の構成であるため、図１では、Ｙ、Ｍ、Ｃの走査ユニット４０の内部を値省略して記載している。

画像形成制御部４Ａは、クロック信号出力回路（以下、「ＣＬＫ信号出力回路」と記載）４０１から出力された所定のクロック信号（以下、「ＣＬＫ信号」と記載）に基づいてポリゴンモータ４０６が目標回転数となるように駆動する。即ち、画像形成制御部４Ａは本発明における駆動制御手段４００を備える。ところで、駆動制御手段４００は画像形成制御部４Ａを構成するＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することで構成されるものである。

駆動制御手段４００によるポリゴンモータ４０６の回転数制御について説明すると、オペレータの画像形成開始要求を受けて、駆動制御手段４００はＣＬＫ信号出力回路４０１から所定の周波数で出力されるＣＬＫ信号を、移相回路４０２を介してＰＬＬ回路（Pulse-Locked loop：位相同期回路）４０３に入力させる。ＰＬＬ回路４０３は入力されたＣＬＫ信号の周波数とポリゴンモータ４０６に取り付けられたエンコーダ４０５が出力したポリゴンモータ４０６の回転周波数とを比較してその位相差を出力し、モータドライバ４０４は前記位相差を解消するように調整した駆動電流をポリゴンモータ４０６に供給し、ポリゴンモータ４０６は前記駆動電流に応じて回転駆動してその回転数が目標回転数に収束する。

画像形成制御部４Ａは、ポリゴンモータ４０６の回転数が目標回転数に収束すると、画像読取部３のメモリに格納された画像データを数ライン分ずつバッファに読み出し、ＬＤドライバ４０８を介してＬＤ４０９を駆動し、当該画像データに基づいて変調される光線束をＬＤ４０９から射出させる。

ＬＤ４０９から射出された光線束は、図４に示すように、コリメータレンズ４０９ａ及び絞り４０９ｂによりほぼ平行光に形成され、所定のビーム径でポリゴンミラー４１０に入射する。ポリゴンミラー４１０は図示しないポリゴンモータ４０６により矢印の方向に回転駆動され、この回転に伴って入射光が連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。

偏向ビームとなった光線束はｆ−θレンズ４１０ａによって集光作用を受け感光体表面に照射される。ｆ−θレンズ４１０ａは走査の時間的な直線性を保つように補正を行うため、偏向ビームは感光体表面に矢印方向に等速で走査される。ＢＤセンサ４１１はポリゴンミラー４１０からの反射光を検出するセンサであり、ＢＤセンサ４１１の検出信号であるＢＤ信号はポリゴンミラー４１０の回転とデータの書き出しの同期を取るための同期信号として用いられる。ＢＤセンサ４１１は本発明における基準タイミング検出手段であり、ＢＤ信号はＢＤセンサ４１１が光線束を受光したときにパルス波を出力するものである。

ここで、各走査ユニット４０の基準走査タイミングの同期がとれていないと、重ね合わせて形成するフルカラーのトナー像に色ずれが生じるため、画像形成制御部４Ａは、画像データに基づいてＬＤ４０９を駆動する前に各走査ユニット４０の基準走査タイミングを同期させる。

つまり、画像形成制御部４Ａは、基準タイミング検出手段４１１により検出された基準走査タイミングから各ポリゴンミラー４１０の回転位相差を検出し、各走査ユニット４０の基準走査タイミングが検出した最大位相差の中央値となるようにＣＬＫ信号を調整して各走査ユニット４０の基準操作タイミングを同期させる。即ち、画像形成制御部４Ａは本発明における位相差検出手段４１２を備える。ところで、位相差検出手段４１２は画像形成制御部４Ａを構成するＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することで構成されるものである。

各基準タイミング検出手段４１１は、図５に示すように、走査ユニット４０の基準走査タイミングを検出したＢＤ信号を位相差検出手段４１２に出力し、各駆動制御手段４００は、基準走査タイミングが位相差検出手段４１２により検出された最大位相差の中央値となるように、移相回路４０２によりＣＬＫ信号出力回路４０１から出力されるＣＬＫ信号の位相を調整してＰＬＬ回路４０３に入力する。ここで、図５のＢＤｘ（「ｘ」には「Ｙ」「Ｍ」「Ｃ」「Ｋ」の何れかが入る）は、各色に対応する基準タイミング検出手段であるＢＤセンサ４１１が出力するＢＤ信号であり、シアンＣを基準として回転位相差を検出した際の最大位相差が、シアンＣのＢＤ信号とブラックＫのＢＤ信号の回転位相差の３０μｓであることが図より読み取れる。

位相差検出手段４１２は各走査ユニット４０の走査基準タイミングがシアンＣの走査ユニット４０の走査基準タイミングとブラックＫの走査ユニット４０の走査基準タイミングの中央値となるように各ＣＬＫ信号の位相の移相量を算出して各駆動制御手段４００に出力し、各駆動制御手段４００は移相回路４０２によりＣＬＫ信号の位相を移相させてＰＬＬ回路４０３に入力させる。その結果、全ての走査ユニット４０の走査基準タイミングが、シアンＣの走査ユニット４０の元の走査基準タイミングからみて１５μｓ遅相した回転位相に同期される。

以下に、各駆動制御手段４００によるポリゴンミラー４１０の回転駆動制御を、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

オペレータが操作表示部１を操作して画像形成開始要求を行うと（Ｓ１）、各駆動制御手段４００は夫々の制御するポリゴンモータ４０６を回転駆動させ（Ｓ２）、ポリゴンモータ４０６の回転数が目標回転数となった後、ＬＤ４０９から射出された光線束を基準タイミング検出手段４１１が受光して基準走査タイミングが検出される（Ｓ３）。

位相差検出手段４１２は、各基準タイミング検出手段４１１から出力されたＢＤ信号に基づいて最大位相差を検出し（Ｓ４）、最大位相差が「０」でなければ（Ｓ５）、各走査ユニット４０の基準走査タイミングが前記最大位相差の中央値となるように算出したＣＬＫ信号の位相の移相量を各駆動制御手段４００に出力し（Ｓ６）、各駆動制御手段４００は前記移相量に基づきＣＬＫ信号の位相を調整して（Ｓ７）、ＰＬＬ回路４０３に入力し、ステップＳ３からの動作を繰り返す。

各基準タイミング検出手段４１１から出力されたＢＤ信号に基づいて位相差検出手段４１２は最大位相差を検出し（Ｓ４）、最大位相差が「０」のとき（Ｓ５）、画像形成制御部４Ａは各走査ユニット４０の基準走査タイミングの同期が取れたと判断して各走査ユニット４０による走査を開始させる（Ｓ８）。

当該画像形成ジョブが終了すると（Ｓ９）、各駆動制御手段４００はＰＬＬ回路４０３へのＣＬＫ信号出力を停止する（Ｓ１０）。

以下に、別実施形態について説明する。

上述の実施形態では、各駆動制御手段４００は、基準走査タイミングが位相差検出手段４１２により検出された最大位相差の中央値となるようにクロック信号を調整するものとして説明したが、各駆動制御手段４００は、基準走査タイミングが位相差検出手段４１２により検出された最大位相差の中間の所定位相となるようにクロック信号を調整するものであってもよく、図７に示すように、基準走査タイミングが位相差検出手段４１２により検出された位相差の相加平均値となるようにクロック信号を調整するものであってもよい。なお、図７によると、全ての走査ユニット４０の走査基準タイミングが、シアンＣの走査ユニット４０の元の走査基準タイミングからみて１１．２５μｓ遅相した回転位相に同期される。

上述の実施形態では、ポリゴンミラー４１０に取り付けたエンコーダ４０５が出力するポリゴンモータ４０６の回転周波数をＰＬＬ回路４０３にフィードバックするものとして説明したが、図８に示すように、エンコーダ４０５を備えずに基準タイミング検出手段４１１から出力されるＢＤ信号をＰＬＬ回路４０３にフィードバックするものであってもよい。この場合、ＰＬＬ回路４０３内部に前記ＢＤ信号の周波数を分周または逓倍する回路を備えることで、上述の実施形態と同様な基準操作タイミングの調整が可能である。

上述の実施形態では、各駆動制御手段４００は、基準走査タイミングが位相差検出手段４１２により検出された最大位相差の中間の所定位相となるように、移相回路４０２を介してクロック信号の位相を調整するものとしたが、図９に示すように、移相回路４０２にかえて分周／逓倍回路を備え、当該分周／逓倍回路を介してクロック信号の位相を調整するものであってもよい。

上述した複数の実施例は共に単独で構成されるものばかりではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜組み合わせるも可能である。

上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることは言うまでもない。

走査ユニットのブロック構成図 複写機の説明図 画像形成部の説明図 レーザ素子を光源とする光線束の感光体への走査の説明図 各基準タイミング検出手段が検出したＢＤ信号のタイミングチャート 各駆動制御手段によるポリゴンミラーの回転駆動制御を説明するフローチャート 各基準タイミング検出手段が検出したＢＤ信号のタイミングチャート 走査ユニットのブロック構成図 走査ユニットのブロック構成図

符号の説明

４Ａ：画像形成制御部
４０：走査ユニット
４００：駆動制御手段
４０２：移相回路
４０６：ポリゴンモータ
４０９：レーザ素子
４１０：ポリゴンミラー
４１１：基準タイミング検出手段（ＢＤセンサ）
４１２：位相差検出手段

Claims (4)

1. 光源から出力される光線束を被走査面に向けて偏向走査するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータが目標回転数となるように駆動する駆動制御手段と、前記ポリゴンミラーによる基準走査タイミングを検出する基準タイミング検出手段とからなる走査ユニットを複数備えた画像形成装置であって、
   前記基準タイミング検出手段により検出された基準走査タイミングから各ポリゴンミラーの回転位相差を検出する位相差検出手段を備え、各駆動制御手段は、前記基準走査タイミングが前記位相差検出手段により検出された最大位相差の中間の所定位相となるように前記クロック信号を調整する画像形成装置。
2. 前記所定位相を前記位相差検出手段により検出された最大位相差の中央値とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記所定位相を前記位相差検出手段により検出された位相差の相加平均値とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 各駆動制御手段は、前記基準走査タイミングが前記位相差検出手段により検出された最大位相差の中間の所定位相となるように前記クロック信号の位相を調整する請求項１から３の何れかに記載の画像形成装置。

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