JP2011107194A

JP2011107194A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2011107194A
Application number: JP2009259032A
Authority: JP
Inventors: Masatake Takahashi; 正剛高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-06-02

Abstract

【課題】２速以上のプリントモードを持つポリゴンモータの回転数の変更時に、安定した回転数制御、素早い回転数の変更、及び高品質な画像形成の技術を提供することを目的とする。
【解決手段】レーザ光を反射し走査線を形成する回転多面鏡１０２と、回転多面鏡を駆動するポリゴンモータ１０３と、レーザ光の照射時に検出信号を出力する光検出器１０４と、検出信号の周期を測定する測定手段４と、レーザの点灯を制御する制御手段５と、測定手段が測定した周期と基準パルスの周期をもとにポリゴンモータの回転数を制御する回転数制御手段４と、ポリゴンモータの回転数が異なる２速以上のプリントモードを持つ画像形成装置において、制御手段が、ポリゴンモータの回転数の増速或いは減速の変更を伴うプリントモード変更時には、検出信号の周期に応じてレーザのＯＮ間隔を変更して、ポリゴンモータの回転数を制御することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、パソコン等の外部装置からの画像情報に基づいて変調されたレーザ光を感光ドラム上に走査して画像形成を行う、レーザプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来のレーザプリンタではコードデータである画像情報を、画像信号発生装置でビットデータである画像信号に変換し、レーザ発光を行うレーザ駆動装置にこの画像信号を伝送し、レーザ駆動装置はこの画像信号に基づいてレーザ発光をＯＮ／ＯＦＦ変調する。そして、その変調されたレーザ光を、回転多面鏡を備えたレーザ走査装置により、感光ドラム上に走査して静電潜像を形成している。

図１１は、従来の画像形成装置の構成を示した図であり、１０１はレーザダイオードを含むレーザユニットであり、変調されたレーザ光を発生する。１０２はレーザ光を反射させる回転多面鏡（ポリゴンミラー）であり、ポリゴンモータ１０３により回転駆動される。１０４はレーザ走査経路に配置された光電変換装置であり、レーザ光が照射されたときに検出信号を出力することによりレーザ光の位置の検出に用いられる。

ここで、ポリゴンモータ１０３が回転することにより、レーザ光が結像レンズ１０５を通過し、折り返しミラー１０６で反射され、感光ドラム１０７上を走査することになる。

そして、光電変換装置１０４へのレーザ入射のタイミングに同期して、レーザ光をＯＮ／ＯＦＦ変調することにより、感光ドラム１０７の所定位置に画像信号に応じた静電潜像を作ることが可能となる。

次に、ポリゴンモータ１０３の回転制御について説明する。レーザプリンタでは、レーザ光の位置を検出する光電変換装置１０４の信号を利用して、ポリゴンモータ１０３の回転制御を行う方式がある。

図１２はポリゴンモータ回転制御に関わる回路のブロック図を示している。

ポリゴンモータ１０３は３相駆動方式のブラシレスＤＣモータが多く用いられており、３相のモータコイル１０８、モータロータの位置検出用ホール素子１０９、及びモータ駆動回路１１０を有している。このモータ駆動回路１１０は、モータロータの位置検出用ホール素子１０９からの信号をもとに、３相のモータコイル１０８の各相に順次電流を流しモータを回転させる。そして、モータコイルに流す電流を、プリンタ制御装置１１１から入力される速度制御信号（加速信号及び減速信号）にしたがって制御している。

また、プリンタ制御装置１１１は、光電変換装置１０４からのレーザ検出信号が、所定の周期以上であれば、加速信号を出力し、所定周期以下であれば、減速信号を出力するので、ポリゴンモータの回転数が所定周期に対応した回転数に制御されることになる。

図１３に、レーザ光の点灯タイミングと加速信号・減速信号のタイミングを示す。プリンタ制御装置１１１内で基準パルス信号を作り、その／基準パルス信号と光電変換装置１０４からのレーザ検出信号（／水平同期信号）とを比較し、加速信号・減速信号を生成する。

従来のポリゴンモータの立ち上げは、図１４に示すようなレーザ点灯モード制御（ＬａｓｅｒＯＮ→ＬａｓｅｒＯＦＦ→ＬａｓｅｒＯＮ→ＬａｓｅｒＯＦＦ→・・・の繰り返し）を行う。その際、レーザ点灯時に、基準パルス信号と光電変換装置１０４からのレーザ検出信号（／水平同期信号）とを比較し、加速信号／減速信号を生成することになる。

一方、ポリゴンモータが定常回転している最中に、ポリゴンモータの回転数を変える場合は、図１５、図１７のようなレーザ光点灯モード制御を行っていた。図１５は、ポリゴンモータの回転数を上げている時、レーザ強制点灯を行い、任意のポリゴンモータの回転数になったら水平同期信号の周期を測定する上でレーザＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。図１６は、図１５のレーザ点灯モード制御時のフローチャートである。図１７は、ポリゴンモータの回転数を下げている時、レーザ強制点灯を行い、任意のポリゴンモータの回転数になったら水平同期信号の周期を測定する上でレーザＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている状態を示す。図１８は、図１７のレーザ光点灯モード制御時のフローチャートである。

特開平１１−１２５７８８号公報

しかしながら、ポリゴンモータが定常回転している状態で、連続的にポリゴンモータの回転数を下げる場合、ポリゴンモータの立ち上げ時に行われているレーザ点灯ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して行うと問題があった。即ち、ポリゴンモータの回転数を変更する場合、レーザ点灯ＯＮのみで制御すると、レーザの点灯時間が多くなり、レーザの寿命が短くなる。

本発明は、上述の目的を達成するため、以下の構成を備える。

レーザ光を発光するレーザと、前記レーザ光を反射し走査線を形成する回転多面鏡と、該回転多面鏡を駆動するポリゴンモータと、前記走査線が照射されることで画像が形成される感光ドラムと、前記回転多面鏡により反射される前記レーザ光が照射されたときに検出信号を出力する光検出器と、前記光検出器で、検出信号の周期を測定する測定手段と、前記検出信号の出力に基づき前記レーザの点灯を制御する制御手段と、前記測定手段が測定した周期に基づき前記ポリゴンモータの回転数を制御する回転数制御手段と、前記ポリゴンモータの回転数が異なる２速以上のプリントモードを持つ画像形成装置において、前記制御手段が、前記ポリゴンモータの回転数の増速或いは減速の変更を伴うプリントモード変更時には、前記検出信号の周期に応じて前記レーザのＯＮ間隔を変更して、前記ポリゴンモータの回転数を制御することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、ポリゴンモータの回転数が２速以上のモードを持つ画像形成装置において、その回転数の変更時に、レーザＯＮ間隔を変えながら水平同期信号の周期を測定すると共に回転速度を変更する。これにより、素早いポリゴンモータ回転数の変更を実現しつつ、レーザの発射時間を短くでき、画像形成装置の寿命を延ばすことが出来る高品質な画像形成装置を提供できる。

実施例１乃至３のポリゴンモータ駆動に関連する回路のブロック図実施例１のポリゴンモータの回転数を上げる際の制御フローチャート実施例１のポリゴンモータの回転数を上げる際の制御タイミングチャート実施例１のポリゴンモータの回転数を上げる際の別の制御タイミングチャート実施例２のポリゴンモータの回転数を下げる際の制御フローチャート実施例２のポリゴンモータの回転数を下げる際の制御タイミングチャート実施例２のポリゴンモータの回転数を下げる際の別の制御タイミングチャート実施例３のポリゴンモータの回転数を上げる際の制御フローチャート実施例３のポリゴンモータの回転数を上げる際の別の制御タイミングチャート実施例１乃至３で用いるタイミングチャート従来の画像形成装置の構成を示した図ポリゴンモータ回転制御に関わる回路のブロック図／水平同期信号と加速信号・減速信号のタイミングチャート従来のポリゴンモータの回転数を立ち上げる際の制御タイミングチャート従来のポリゴンモータの回転数を上げる際の制御タイミングチャート従来のポリゴンモータの回転数を上げる際の制御フローチャート従来のポリゴンモータの回転数を下げる際の制御タイミングチャート従来のポリゴンモータの回転数を下げる際の制御フローチャート

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。

以下に、本発明の第１の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例における画像形成装置のポリゴンモータ駆動に関連する回路のブロック図である。

図１において、１０３はレーザ光を反射する回転多面鏡を回転駆動する駆動手段としてのポリゴンモータであり、後述する回転制御回路４からの増速、減速信号にしたがって、回転多面鏡１０２を回転させる。反射されたレーザ光は、感光ドラム上に照射され走査線を形成する。

１０４は、受光素子を備えた光検出器としての光電変換装置で走査線の至端に配設されている。この光電変換装置に回転多面鏡により反射されたレーザ光が入射すると、検出信号である水平同期信号を発生・出力する。尚、水平同期信号は、後述の回転制御回路４、マイクロコンピュータ５、及び画像信号発生装置８に出力されている。

１０１は半導体レーザを備えたレーザ駆動装置でありレーザ駆動信号により半導体レーザを発光する。

４は、回転制御回路であり、光電変換装置１０４からの水平同期信号の周期を測定する。この周期と後述するマイクロコンピュータ５からの基準パルス信号の周期を比較し、周期が一致するようにポリゴンモータ１０３に増速、減速信号を出力して、ポリゴンモータ１０３の回転数を制御する。また、後述するマイクロコンピュータ５からのモータ駆動要求信号によりモータの回転／停止を行う。

５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマー等を備えたマイクロコンピュータ（以下、「ＭＰＵ」と称する）である。ＭＰＵ５は、前述したように、ポリゴンモータ１０３の回転／停止を指示するモータ駆動要求信号、及び制御回転数を指示する所定の基準パルス信号を回転制御回路４に出力する。また、ＭＰＵ５はレーザ発光をコントロールする機能を有しており、レーザ発光を許可する信号である発光許可信号、レーザを強制発光する発光要求信号を出力する。更に、このＭＰＵには上記の水平同期信号が入力される。

また、水平同期信号の周期に基づいて、次の水平同期信号発生タイミングを予測して、発光要求信号を周期的にアクティブ（Ｈｉｇｈ）にする制御（以下、「レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御」と称する）を行う機能を有している。なお、ＯＮ／ＯＦＦ制御とはＯＮ及びＯＦＦの何れかでレーザを発光させる制御のことを指す。そして、発光許可信号、発光要求信号、及び画像信号発生装置８から送信された画像信号は、ＯＲゲート７、ＡＮＤゲート６で、規定される論理式により与えられる論理にかけられた後に、レーザ駆動信号を生成する。すなわち、発光許可信号がＯＦＦ（Ｌｏｗ）ならば、必ずレーザは消灯して、発光許可信号がＯＮ（Ｈｉｇｈ）のとき、発光要求信号がＯＮ（Ｈｉｇｈ）または画像信号がＯＮ（Ｈｉｇｈ）かのいずれかの場合にレーザが発光する。

図２は、本実施例のポリゴンモータ１０３の回転数を上げる時のＭＰＵ５内で行われる制御を示すフローチャートであり、図３はこの制御の時間的遷移を説明したタイミングチャートである。また、図４は、この制御の時間的遷移をレーザ発光に注目し説明したタイミングチャートである。

以下、図２、図３及び図４を参照しながら制御について説明する。

まず、ポリゴンモータ１０３が定常回転数で回転している（Ｓ１０１）。この時は、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ポリゴンモータ１０３は、定常回転数を保っている。図１０が定常回転している時のレーザ発光と水平同期信号のタイミングチャートである。次に、ポリゴンモータの回転数を上げる場合（Ｓ１０２）、レーザ点灯開始時間を早くし、ポリゴンモータの回転制御を行う（Ｓ１０３）。そして、水平同期信号を検知し、ポリゴンモータが任意の回転数内になったかを判断し（Ｓ１０４）、任意の回転数内になるまで、徐々にレーザ点灯開始時間を早くし、ポリゴンモータの回転制御を行う。任意の回転数内になったら、再び、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行う（Ｓ１０５）。徐々に、レーザ点灯時間を早くするとは、１つ前の水平同期信号の周期より、早くレーザを点灯させることである。仮に、ポリゴンモータの回転数が上がらなかった場合でも、１つ前の水平同期信号の周期を監視し、それに応じて、レーザ点灯タイミングを変えるので、確実に、水平同期信号を得ることが出来る。

図３のハッチング部は、徐々にレーザ点灯開始時間を早くし、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ間隔の可変制御を行っている部分である。

図４は、水平同期信号とレーザＯＮ領域との関係を示す図である。レーザＯＮ領域（レーザ発光）にはＨｉｇｈの信号が対応し、ここでレーザ点灯が行われている。そして、徐々に、前のレーザ発光タイミングから次のレーザ発光タイミングの間の時間を短くしている。その結果、レーザのＯＮ間隔が順次狭まっていくことになる。

以上が、本実施例のポリゴンモータが定常回転している最中に、ポリゴンモータの回転数を上げる制御である。

尚、この実施例は、ポリゴンモータの回転数が２速のプリントモードを持つ画像形成装置について説明した。更に、ポリゴンモータの回転数が２速以上のプリントモードを持つ画像形成装置に対しても、同様の制御を行っても良い。

このように、ポリゴンモータの回転数が２速以上のプリントモードを持つ画像形成装置において、プリントモード変更時即ちポリゴンモータ回転数を上げる時に、レーザ点灯間隔を徐々に狭くするようにレーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行って回転速度を変更する。その結果、レーザの常時発光である強制発光を行うことなく、素早いポリゴンモータ回転数の変更を実現しつつ、レーザの発射時間を短くでき、画像形成装置の寿命を延ばすことが出来る高品質な画像形成装置を提供できる。また、安定したポリゴンモータ回転数制御、水平同期信号の取りこぼし防止、素早いポリゴンモータ回転数の変更、素早く次のプリントシーケンスに移れることが可能な高品質な画像形成装置を提供できる。

本実施例ではポリゴンモータの回転数を下げる制御について説明する。

ポリゴンモータ駆動に関連する回路について、実施例１と同様であるので省略する。

図５は、本実施例のポリゴンモータ１０３の回転数を下げる時のＭＰＵ５内で行われる制御を示すフローチャートであり、図７はこの制御の時間的遷移を説明したタイミングチャートである。以下、図５、図６及び図７を参照しながら本実施例の制御について説明する。

まず、ポリゴンモータ１０３が定常回転数で回転している（Ｓ５０１）。この状態では、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ポリゴンモータ１０３は定常回転数を保っている。図１０が定常回転している時のレーザ発光と水平同期信号のタイミングチャートである。次に、ポリゴンモータの回転数を下げる場合（Ｓ５０２）、レーザ点灯開始時間を徐々に遅くし、ポリゴンモータの回転制御を行う（Ｓ５０３）。そして、水平同期信号を検知し、ポリゴンモータが任意の回転数内になったかを判断し（Ｓ５０４）、任意の回転数内になるまで、徐々にレーザ点灯開始時間を遅くし、ポリゴンモータの回転制御を行う。任意の回転数内になったら、再び、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行う（Ｓ５０５）。

図６のハッチング部は、徐々にレーザ点灯開始時間を遅くし、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている部分である。

図７は、水平同期信号とレーザＯＮ領域との関係を示す図である。レーザＯＮ領域（レーザ発光）にはＨｉｇｈの信号が対応し、ここでレーザ点灯である。そして、徐々に、前のレーザ発光タイミングから次のレーザ発光タイミングの間の時間を短くし、レーザ水平同期ＯＮ開始時間を短くしている。その結果、レーザのＯＮ間隔が順次広げられることになる。

以上が、本実施例のポリゴンモータが定常回転している最中に、ポリゴンモータの回転数を下げる制御である。

以上、説明したように、ポリゴンモータの回転数が２速以上のプリントモードを持つ画像形成装置において、ポリゴンモータ回転数を下げる時に、レーザ点灯開始時間を徐々に遅くし、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行って回転速度を変更する。その結果、レーザの常時発光である強制発光を行うことなく、素早いポリゴンモータ回転数の変更を実現しつつ、レーザの発射時間を短くでき、画像形成装置の寿命を延ばすことが出来る高品質な画像形成装置を提供できる。また、安定したポリゴンモータ回転数制御、水平同期信号の取りこぼし防止、素早いポリゴンモータ回転数の変更、素早く次のプリントシーケンスに移れることが可能であり、かつ高品質な画像形成装置を提供できる。

本実施例３では、ポリゴンモータの回転数を立ち上げる際の制御について説明する。

図８は、本実施例のポリゴンモータ１０３の回転数を上げる時のＭＰＵ５内で行われる制御を示すフローチャートであり、図１０はこの制御の時間的遷移を説明したタイミングチャートである。以下、図８、図９及び図１０を参照しながら制御について説明する。

まず、ポリゴンモータ１０３が定常回転数で回転している（Ｓ８０１）。この時は、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ポリゴンモータ１０３は、定常回転数を保っている。図１０が定常回転している時のレーザ発光と水平同期信号のタイミングチャートである。次に、ポリゴンモータの回転数を上げる場合（Ｓ８０２）、まず、レーザ強制点灯（ＬａｓｅｒＯＮ）を行う（Ｓ８０３）。次に、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ポリゴンモータの回転制御を行う（Ｓ８０４）。そして、水平同期信号を検知し、ポリゴンモータが所定の回転数内になったかを判断し（Ｓ８０５）、回転数が所定の範囲内になるまで、レーザ強制的に点灯し、その後、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ポリゴンモータの回転制御を行う。このとき、前回のレーザ強制点灯及びレーザ水平同期信号と、今回のレーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御の間隔を徐々に狭めていく。言い換えればポリゴンモータの回転数がＴａｒｇｅｔ回転数になる前において、徐々にレーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御の間隔を狭めている。

そして、Ｓ８０５で所定の回転数内になったら、再び、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行う（Ｓ８０６）。すなわち、ポリゴンモータの回転制御するモードの終了タイミングは、所定の回転数の任意の範囲内に入った時である。

図９のハッチング部は、レーザの強制ＯＮ及びレーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御の間隔を徐々に短くしていくことを繰り返しながら、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている部分である。

以上が、本実施例のポリゴンモータの回転を上げる際の制御である。

上記したように、回転を上げる際に、レーザの強制ＯＮと徐々にレーザ点灯開始時間を早くすることを繰り返して、レーザ水平同期ＯＮ／ＯＦＦ制御を行い回転速度を変更する。このことで、安定したポリゴンモータ回転数制御、水平同期信号の取りこぼし防止、素早いポリゴンモータ回転数の変更、素早く次のプリントシーケンスに移れることが可能な高品質な画像形成装置を提供できる。

４回転制御装置（回転数制御手段に対応）
５マイクロコンピュータ（制御手段に対応）
８画像信号発生装置
１０１レーザ駆動装置
１０２回転多面鏡
１０３ポリゴンモータ
１０４光電変換装置（光検出器に対応）
１０５結像レンズ
１０６折り返しミラー
１０７感光ドラム
１０８モータコイル
１０９ホール素子
１１０モータ駆動回路
１１１プリンタ制御装置

Claims

レーザ光を発光するレーザと、
前記レーザ光を反射し走査線を形成する回転多面鏡と、
該回転多面鏡を駆動するポリゴンモータと、
前記走査線が照射されることで画像が形成される感光ドラムと、
前記回転多面鏡により反射される前記レーザ光が照射されたときに検出信号を出力する光検出器と、
前記光検出器で、検出信号の周期を測定する測定手段と、
前記検出信号の出力に基づき前記レーザの点灯を制御する制御手段と、
前記測定手段が測定した周期に基づき前記ポリゴンモータの回転数を制御する回転数制御手段と、
前記ポリゴンモータの回転数が異なる２速以上のプリントモードを持つ画像形成装置において、
前記制御手段が、前記ポリゴンモータの回転数の増速或いは減速の変更を伴うプリントモード変更時には、前記検出信号の周期に応じて前記レーザのＯＮ間隔を変更して、前記ポリゴンモータの回転数を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記ポリゴンモータの回転数を上げる変更を伴うプリントモード変更時には、前記制御手段が、前記レーザのＯＮ間隔を順次狭めることで前記ポリゴンモータの回転数を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記ポリゴンモータの回転数を下げる変更を伴うプリントモード変更時には、前記制御手段が、前記レーザのＯＮ間隔を順次広げることで前記ポリゴンモータの回転数を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記ポリゴンモータの回転数の変更を伴うプリントモード変更時には、前記制御手段が前記レーザを点灯するモードと前記レーザのＯＮ間隔を変更するモードの繰り返しで、前記ポリゴンモータの回転数を制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記制御手段が前記レーザを点灯する制御は、強制的にレーザ光をＯＮ及びＯＦＦの何れかの状態にする制御であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
前記ポリゴンモータの回転数の制御は、強制的にレーザ光を発光している時に行うことを特徴とする請求項４または５記載の画像形成装置。
前記ポリゴンモータの回転数の制御は、前記レーザのＯＮ間隔を可変にするモードで制御している時に行うことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記ポリゴンモータの回転数の制御は、前記レーザを点灯するモードと前記レーザのＯＮ間隔を変更するモードの繰り返しで行うことを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の画像形成装置。
前記レーザのＯＮ間隔を変更するモードの終了タイミングは、ポリゴンモータの回転数が、所定の回転数の任意の範囲内に入った時とすることを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項に記載の画像形成装置。