JP2022173774A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を用いてシートに画像を形成する電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copier or an electrophotographic printer that forms an image on a sheet using an electrophotographic method.
電子写真方式の画像形成装置で画像を形成する場合、露光ユニットにおいて光源から出射された光ビームをポリゴンミラーによって偏向走査することで、感光体の表面に静電潜像を形成する。その後、感光体の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、トナー像をシートに転写することで画像を形成する。 2. Description of the Related Art When an image is formed by an electrophotographic image forming apparatus, an electrostatic latent image is formed on the surface of a photoreceptor by deflecting and scanning a light beam emitted from a light source by a polygon mirror in an exposure unit. After that, toner is attached to the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive member to form a toner image, and the toner image is transferred to a sheet to form an image.
ここで特許文献1では、ポリゴンミラーを回転駆動させるポリゴンモータの回転速度を制御する方法として、次の構成が記載されている。制御部は、ポリゴンモータが回転を開始してから所定の期間、FG信号に基づいてポリゴンモータの回転速度を制御する。FG信号は、ホール素子がポリゴンモータの回転に伴う磁束変化を検出し、磁束変化に応じて出力する信号である。その後、制御部は、受光素子が光源から出射された光ビームを受光することにより出力するBD信号に基づいてポリゴンモータの回転速度を制御する。
Here,
このように特許文献1においてポリゴンモータの回転速度制御の基準となる信号をFG信号からBD信号に切り替えるのは次の理由でよるものである。即ち、FG信号は、ホール素子が生成する信号であってノイズを含みやすい。これに対してBD信号は、受光素子が光ビームを受光して出力する信号であって相対的にノイズが少ない。そこでポリゴンモータの回転速度制御の基準となる信号をFG信号からBD信号に切り替えることで、ポリゴンモータの回転速度制御を高精度に行うことができる。
The reason why the reference signal for controlling the rotational speed of the polygon motor is switched from the FG signal to the BD signal in
特許文献1の構成のように、ポリゴンモータの回転速度制御の基準となる信号をFG信号からBD信号に切り替える構成を採用する場合、以下の課題が生じ得る。即ち、制御部がBD信号に基づいてポリゴンモータの回転速度を制御するためには、光源から光ビームを出射させて受光素子に光ビームを受光させる必要がある。上述の通り、FG信号はノイズを多く含みやすく、FG信号に基づく回転速度制御の精度は相対的に低い。従って、BD信号に基づく回転速度制御でポリゴンモータの回転速度が安定するまでの間、受光素子に光ビームを安定して受光させるために、制御部は受光素子に光ビームを入射させるための光源の消灯状態から点灯状態への切り替えを早めに行う必要がある。
When adopting the configuration in which the reference signal for controlling the rotational speed of the polygon motor is switched from the FG signal to the BD signal as in the configuration of
このように制御部が受光素子に光ビームを入射させるための光源の消灯状態から点灯状態への切り替えを早めに行う制御を、ポリゴンモータの回転を停止させるまで継続する場合、光源の点灯時間が長くなる。この場合、光源の寿命が短命化する。 In this way, when the control unit continues the control of early switching of the light source from the off state to the on state for causing the light beam to enter the light receiving element until the rotation of the polygon motor is stopped, the lighting time of the light source is become longer. In this case, the life of the light source is shortened.
本発明は、ポリゴンモータの回転速度制御を高精度に行いつつ、露光ユニットの光源の寿命の短命化を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of controlling the rotation speed of a polygon motor with high accuracy while preventing the life of the light source of an exposure unit from being shortened.
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、感光体と、前記感光体の表面に光ビームを照射して静電潜像を形成する露光ユニットであって、光ビームを出射する光源と、複数の反射面を有し、前記光源から出射された光ビームを回転しながら前記反射面で反射させて偏向し、前記感光体の表面で光ビームを走査するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーが取り付けられるロータと、該ロータに固定されたマグネットとを備え、該ロータを回転させることにより前記ポリゴンミラーを回転させるモータと、前記ロータの回転に伴う磁束変化を検出し、該磁束変化に応じた第1信号を出力するホール素子と、複数の前記反射面でそれぞれ偏向された光ビームを受光して第2信号を出力する受光素子と、を有する露光ユニットと、前記光源と前記モータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ロータが回転を開始してから前記第1信号の周期が第1の範囲内となるまで前記第1信号に基づいて前記ロータの回転速度を制御し、前記第1信号の周期が前記第1の範囲内となった場合、前記受光素子に光ビームを入射させるための前記光源の消灯状態から点灯状態への切替制御を第1の周期で周期的に実行するとともに前記第2信号に基づいて前記ロータの回転速度を制御し、前記第2信号の周期が第2の範囲内となった場合、前記受光素子に光ビームを入射させるための前記光源の前記切替制御を前記第1の周期よりも長い第2の周期で周期的に実行するとともに前記第2信号に基づいて前記ロータの回転速度を制御することを特徴とする。 A representative configuration of the image forming apparatus according to the present invention for achieving the above object is a photoreceptor and an exposure unit that irradiates a light beam on the surface of the photoreceptor to form an electrostatic latent image, A polygon that has a light source that emits a light beam and a plurality of reflecting surfaces, that deflects the light beam emitted from the light source by reflecting it on the reflecting surfaces while rotating, and scanning the light beam on the surface of the photoreceptor. A motor comprising a mirror, a rotor to which the polygon mirror is attached, and a magnet fixed to the rotor, for rotating the polygon mirror by rotating the rotor; a Hall element for outputting a first signal corresponding to the change in the magnetic flux; and a light receiving element for receiving the light beams deflected by the plurality of reflecting surfaces and outputting a second signal; a light source and a control section for controlling the motor, wherein the control section operates based on the first signal until the cycle of the first signal falls within a first range after the rotor starts rotating. controlling the rotation speed of the rotor, and switching control of the light source from the off state to the on state for causing the light beam to enter the light receiving element when the cycle of the first signal is within the first range; is periodically executed at a first period and the rotation speed of the rotor is controlled based on the second signal, and when the period of the second signal falls within a second range, light is emitted to the light receiving element. The switching control of the light source for making the beam incident is periodically executed in a second period longer than the first period, and the rotation speed of the rotor is controlled based on the second signal. and
本発明によれば、画像形成装置において、ポリゴンモータの回転速度制御を高精度に行いつつ、露光ユニットの光源の寿命の短命化を抑制することができる。 According to the present invention, in an image forming apparatus, it is possible to control the rotation speed of a polygon motor with high accuracy while suppressing the shortening of the life of the light source of the exposure unit.
<画像形成装置>
以下、まず本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
<Image forming apparatus>
Hereinafter, first, the overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described together with the operation during image formation with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described below are not intended to limit the scope of the present invention only to them, unless otherwise specified.
画像形成装置Aは、イエローY、マゼンダM、シアンC、ブラックKの4色のトナーを中間転写ベルトに転写した後、シートに画像を転写して画像を形成する中間タンデム方式の画像形成装置である。なお、以下の説明において、上記各色のトナーを使用する部材には添え字としてY、M、C、Kを付するものの、各部材の構成や動作は使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであるため、区別を要する場合以外は添え字を適宜省略する。 The image forming apparatus A is an intermediate tandem image forming apparatus that forms an image by transferring four color toners of yellow Y, magenta M, cyan C, and black K onto an intermediate transfer belt and then transferring the image onto a sheet. be. In the following description, although the subscripts Y, M, C, and K are attached to the members using the toners of the respective colors, the configurations and operations of the members are different except that the colors of the toners used are different. Since they are substantially the same, suffixes are omitted as appropriate unless they need to be distinguished.
図1は、画像形成装置Aの断面概略図である。図1に示す様に、画像形成装置Aは、シートSにトナー像を形成する画像形成部100を備える。画像形成部100は、感光体としての感光ドラム1(1Y、1M、1C、1K)、帯電装置2(2Y、2M、2C、2K)、現像装置4(4Y、4M、4C、4K)を備える。また画像形成部100は、一次転写装置5(5Y、5M、5C、5K)、光学走査装置60(60Y、60M、60C、60K)、中間転写ベルト6、二次転写ローラ7、二次転写対向ローラ8を備える。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the image forming apparatus A. As shown in FIG. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus A includes an
画像形成装置Aにより画像を形成する場合、まず図2に示すコントローラ50に画像形成ジョブ信号が入力される。これによりシートカセット10に収納されたシートSが、ピックアップローラ11、給送ローラ12、搬送ローラ13、14によってレジストローラ15に送られる。その後、レジストローラ15は、所定のタイミングで二次転写ローラ7と二次転写対向ローラ8から形成される二次転写部にシートSを搬送する。
When the image forming apparatus A forms an image, first, an image forming job signal is input to the
一方、画像形成部100においては、まず帯電装置2Yにより感光ドラム1Yの表面が帯電させられる。その後、不図示の画像読取部、又は、不図示の外部機器から送信された画像データに応じて光学走査装置60が感光ドラム1Yの表面にレーザ光LYを照射して感光ドラム1Yの表面に静電潜像を形成する。その後、現像装置4Yにより感光ドラム1Yの表面に形成された静電潜像にイエローのトナーを付着させ、感光ドラム1Yの表面にイエローのトナー像を形成する。感光ドラム1Yの表面に形成されたトナー像は、一次転写装置5Yに一次転写バイアスが印加されることによって中間転写ベルト6に一次転写される。
On the other hand, in the
同様のプロセスにより、感光ドラム1M、1C、1Kにも、各色の画像データに応じて光学走査装置60M、60C、60Kからレーザ光LM、LC、LKが照射されて静電潜像が形成される。そして現像装置4M、4C、4Kによってマゼンダ、シアン、ブラックのトナー像が形成される。その後、一次転写装置5M、5C、5Kに一次転写バイアスが印加されることで、これらのトナー像が中間転写ベルト6上のイエローのトナー像に対して重畳的に転写される。これにより中間転写ベルト6の表面に画像データに応じたフルカラーのトナー像が形成される。
By a similar process, the
その後、中間転写ベルト6が二次転写対向ローラ8から駆動力を受けて周回移動することで、フルカラーのトナー像が二次転写部に送られる。そして二次転写部において二次転写ローラ7に二次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト6上のフルカラーのトナー像がシートSに転写される。
After that, the
トナー像が転写されたシートSは、定着装置16に搬送され、定着装置16において加熱、加圧処理が施され、これによりシートS上のトナー像がシートSに定着される。その後、トナー像が定着されたシートSは、排出ローラ17によって排出トレイ18に排出される。
The sheet S onto which the toner image has been transferred is conveyed to the
<光学走査装置>
次に、光学走査装置60(露光ユニット)の構成について説明する。
<Optical scanning device>
Next, the configuration of the optical scanning device 60 (exposure unit) will be described.
図2は、光学走査装置60の模式図である。なお、光学走査装置60Y~60Kは、全て同じ構成であるため、以下の説明では添え字のY、M、C、Kを省略している。図2に示す様に、光学走査装置60は、合計で16本のレーザ光(光ビーム)を同時に出射可能なマルチビーム方式のLD61(光源)と、LD61から出射されたレーザ光を平行光化するコリメータレンズ62を備える。また光学走査装置60は、複数の反射面63aを有するポリゴンミラー63と、ポリゴンミラー63を回転駆動させるポリゴンモータ64(モータ)を備える。
FIG. 2 is a schematic diagram of the
また光学走査装置60は、ポリゴンミラー63で偏向されたレーザ光を感光ドラム1の表面に結像させるfθレンズ65と、ポリゴンミラー63で偏向されたレーザ光を受光してBD信号(第2信号)を出力するBDセンサ66(受光素子)を備える。BD信号は、後述する通り、感光ドラム1への主走査方向の画像の書き出しタイミングの基準となる信号であり、ポリゴンモータ64の回転速度制御に用いられる信号でもある。
The
また光学走査装置60は、ポリゴンモータ64を駆動させるモータ制御回路53と、LD61を駆動させるレーザドライバ52を備える。また画像信号を格納し、コントローラ50に指示されたタイミングで画像信号をレーザドライバ52に対して出力するFIFOメモリ51を備える。FIFOメモリ51、レーザドライバ52、モータ制御回路53は、コントローラ50(制御部)によって制御される。つまりコントローラ50は、モータ制御回路53を制御することによりポリゴンモータ64を制御し、FIFOメモリ51やレーザドライバ52を制御することによりLD61を制御する。なお、本実施形態では、コントローラ50は光学走査装置60の外部の不図示の制御基板に実装されているものの、光学走査装置60の内部の基板に実装する構成としてもよい。
The
次に、光学走査装置60の基本的な動作について説明する。まず露光処理が開始されると、LD61から16本のレーザ光が出射される。次に、LD61から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ62によって平行化された後、ポリゴンミラー63の反射面63aに入射する。ポリゴンミラー63の反射面63aに入射したレーザ光は、ポリゴンミラー63の回転に伴って反射面63aで反射しながら偏向される。
Next, basic operations of the
次に、ポリゴンミラー63の反射面63aで偏向されたレーザ光は、fθレンズ65を通過した後、BDセンサ66に入射する。BDセンサ66は、レーザ光を受光すると、BD信号を出力する。コントローラ50は、BDセンサ66から出力されたBD信号を基準として各ラインの主走査方向の画像の書き出し位置の同期を取って、レーザドライバ52を介してLD61の点灯制御を行う。具体的には、コントローラ50は、BD信号が入力されてから所定の時間が経過した後、感光ドラム1の表面に画像信号に応じた静電潜像を形成するために、FIFOメモリ51やレーザドライバ52の制御を介してLD61を点灯(発光)させる。これによりレーザ光が画像信号に応じて感光ドラム1の表面に照射され、感光ドラム1の表面に静電潜像が形成される。
Next, the laser light deflected by the reflecting
このようにして光学走査装置60は、感光ドラム1の表面でレーザ光を走査して、画像データに応じた静電潜像を形成する。つまりポリゴンミラー63が回転してレーザ光の偏向される角度が変化することによりレーザ光が結像したスポット像が主走査方向に走査される。また感光ドラム1が回転することによりレーザ光が結像したスポット像が副走査方向に相対移動する。
In this manner, the
なお、感光ドラム1の周囲に配置された濃度センサ67は、感光ドラム1の表面に形成されたトナー像のトナー濃度を検出し、検出結果を信号としてコントローラ50へ出力する。コントローラ50は、濃度センサ67によって検出されたトナー濃度に基づいて感光ドラム1の感度を算出し、適切な露光量となるようにレーザドライバ52に基準電圧Vcont1~Vcont16を出力する。
A
<レーザドライバ>
次に、レーザドライバ52の構成について説明する。
<Laser driver>
Next, the configuration of the
図3は、LD61とレーザドライバ52の構成を示す回路図である。図3に示す様に、LD61は、パッケージ内に合計で16個のレーザダイオードであるLD61a~61pを備える。レーザドライバ52は、パッケージ内に合計で16個のレーザドライバ52a~52pを備える。レーザドライバ52a~52pは、全て同じ構成であり、コントローラ50やFIFOメモリ51から入力される信号が異なる。このため、図3では、レーザドライバ52aの構成を示し、レーザドライバ52b~52pの構成は省略している。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the
LD61a~61pのカソード端子は、共通端子となって接地されている。LD61a~61pのアノード端子は、それぞれレーザドライバ52a~52pに接続されており、レーザドライバ52a~52pから駆動電流がそれぞれ供給される。
Cathode terminals of the
レーザドライバ52a~52pは、抵抗42b、エラーアンプ43、アナログスイッチ44、コンデンサ45、定電流源46、PNPトランジスタ47a、47b、インバータ48、バッファ49をそれぞれ備える。
The
またLD61a~61pの周囲には、LD61a~61pの光量を検出するフォトダイオード41が設けられている。フォトダイオード41は、LD61a~61pからそれぞれ出射されるレーザ光の少なくとも一部を受光可能な位置に配置されている。フォトダイオード41のアノード端子は接地されている。フォトダイオード41のカソード端子は抵抗42aを介して電源電圧Vccに接続されており、電源電圧Vccが印加されてカソード端子がモニタ出力となる。本実施形態において、電源電圧Vccは24Vの直流電圧である。
A
またフォトダイオード41のカソード端子は、レーザドライバ52a~52pのエラーアンプ43の+入力端子にそれぞれ接続されている。またエラーアンプ43の-入力端子には、コントローラ50によって出力される基準電圧Vcont1~Vcont16が印加される。エラーアンプ43の出力端子は、アナログスイッチ44に接続されている。アナログスイッチ44の動作を制御するコントロール端子には、コントローラ50から制御信号cont1~cont16が入力される。
Also, the cathode terminal of the
アナログスイッチ44の出力は、コンデンサ45の一端に接続されている。またアナログスイッチ44の出力は、定電流源46に対する制御信号となって定電流源46に入力される。コンデンサ45の他端は接地されている。定電流源46は、印加される電圧に応じた電流をPNPトランジスタ47a、47bのエミッタ端子にそれぞれ出力する。
The output of
PNPトランジスタ47aのコレクタ端子は、レーザドライバ52aの出力となってLD61aのアノード端子に接続される。PNPトランジスタ47aのベース端子には、インバータ48を介して、FIFOメモリ51から画像信号data1~data16が入力される。
The collector terminal of the
PNPトランジスタ47bのコレクタ端子は、抵抗42bに接続される。抵抗42bの他端は接地されている。PNPトランジスタ47bのベース端子には、バッファ49を介して、FIFOメモリ51から画像信号data1~data16が入力される。
A collector terminal of the
次に、LD61a~61pの光量を調整するAPC(:Auto Power Control)モードについて説明する。なお、以下では、LD61aのAPCモードについて説明するものの、LD61b~61pのAPCモードも同様である。なお、APCモードは、LD61a~61pが同時に行われるのではなく順次行われる。
Next, an APC (:Auto Power Control) mode for adjusting the light amount of the
LD61aのAPCモードが開始されると、コントローラ50は、制御信号cont1をハイで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data1をハイで出力させる。この時、コントローラ50はLD61b~61pのAPCモードを行わないため、制御信号cont2~cont16をローで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data2~data16をローで出力させる。
When the APC mode of the
画像信号data1がハイで出力されると、インバータ48の出力はローになり、PNPトランジスタ47aはオンになり、PNPトランジスタ47bはオフになる。PNPトランジスタ47aがオンになることで、定電流源46から供給される電流によってLD61aが点灯する。
When the image signal data1 is output high, the output of the
LD61aの光量が高くなると、フォトダイオード41の出力電流が増大し、エラーアンプ43に入力される電圧は低下する。フォトダイオード41の出力は、エラーアンプ43によって基準電圧Vcont1と比較され、エラーアンプ43の出力電圧が低下する。エラーアンプ43の出力電圧が低下すると、定電流源46の出力電流が低下し、LD61aの光量が低下する。このように負帰還回路を構成し、フォトダイオード41の出力電圧と基準電圧Vcont1が同じになるようにLD61aの光量が調整される。
As the light intensity of the
次に、画像形成時のLD61とレーザドライバ52の動作について説明する。以下の説明においては、LD61aとレーザドライバ52の画像形成時の動作について説明するものの、LD61b~61pの画像形成時の動作も同様である。
Next, operations of the
画像形成時において、まずコントローラ50は、制御信号cont1をローで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data1を出力させる。制御信号cont1がローであるため、アナログスイッチ44はオフとなり、APCモードで調整された電圧がコンデンサ45により保持される。定電流源46の制御端子には、コンデンサ45の電圧が印加されるため、定電流源46の出力はAPCモード時と同じ電流値となる。
At the time of image formation, the
またFIFOメモリ51から出力される画像信号data1がハイの場合、PNPトランジスタ47aがオンとなってLD61aが点灯する。一方、画像信号data1がローの場合、PNPトランジスタ47aがオフとなってLD61aが消灯する。この結果、APCモードで調整された光量において、画像信号data1に基づくLD61aの点灯制御が行われて、画像信号に応じた露光処理がなされる。
When the image signal data1 output from the
また画像信号data1がハイの場合、PNPトランジスタ47bがオフとなる。画像信号data1がローの場合、PNPトランジスタ47bがオンとなり、抵抗42bに定電流源46から電流が供給される。これにより画像信号data1のオン、オフに影響されずに定電流源46から供給される電流が一定となる。定電流回路の高速駆動、特に画像形成時の数十MHzの動作は一般的に困難である。しかしながら、このような構成を採用することで、PNPトランジスタ47a、47bを高速で動作させ、定電流源46は高速の動作を必要としないため、画像形成が容易となる。
When the image signal data1 is high, the
<モータ制御回路>
次に、モータ制御回路53の構成について説明する。
<Motor control circuit>
Next, the configuration of the
図4は、モータ制御回路53の構成を示すブロック図である。図4に示す様に、モータ制御回路53は、切替回路94、位相制御回路91、速度制御回路92、93、制御回路95、ブリッジ回路96を有する。コントローラ50は、切替回路94、位相制御回路91、速度制御回路92、93を制御することを通じてポリゴンモータ64を制御する。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the
ポリゴンモータ64は、三相四極のブラシレスDCモータである。ポリゴンモータ64は、ロータ64aと、三つの界磁巻線64b1~64b3と、三つのホール素子64c1~64c3を有する。またロータ64aには、N極とS極が交互に二極ずつ配列されたマグネット64a1が固定されている。またロータ64aの上部には、ポリゴンミラー63が取り付けられている。
The
ロータ64aは、界磁巻線64b1~64b3に電流が流れることによって発生する回転磁界により回転する。ロータ64aが回転すると、ロータ64aの周囲の磁束変化をホール素子64c1~64c3が検出し、検出結果をFG信号として制御回路95に出力する。制御回路95は、ホール素子64c1~64c3から出力されたFG信号に基づいてロータ64aのマグネット64a1の磁極位置を検出し、磁極位置に応じた回転磁界を生成するためにブリッジ回路96に駆動信号を出力する。
The
ブリッジ回路96には、電源電圧Vccが供給されている。ブリッジ回路96は、制御回路95から入力された駆動信号に応じた大きさの電圧を界磁巻線64b1~64b3に供給する。これにより界磁巻線64b1~64b3に電流が流れて、ロータ64aが回転駆動し、ロータ64aの上に配置されたポリゴンミラー63がロータ64aと一体的に回転駆動する。
A power supply voltage Vcc is supplied to the
またホール素子64c1から出力されるFG信号(第1信号)は、速度制御回路93にも入力される。このFG信号の周期は、ポリゴンモータ64(ロータ64a)の回転速度と比例する。また速度制御回路93には、コントローラ50からポリゴンモータ64の目標の回転速度に対応する周期の基準クロック信号が入力される。速度制御回路93は、FG信号の周期が基準クロック信号の周期に近づくように加速信号、又は、減速信号(以下、「加減速信号」という)を生成し切替回路94に出力する。なお、コントローラ50は、ポリゴンモータ64の回転を開始させる際に速度制御回路93に対してスタート信号を出力する。
The FG signal (first signal) output from the Hall element 64c1 is also input to the
またBDセンサ66が出力するBD信号は、コントローラ50、速度制御回路92、位相制御回路91に入力される。BD信号の周期は、ポリゴンモータ64の回転速度と比例する。また速度制御回路92には、コントローラ50からポリゴンモータ64の目標の回転速度に対応する周期の基準クロック信号が入力される。速度制御回路92は、BD信号の周期が基準クロック信号の周期に近づくように加減速信号を生成して切替回路94に出力する。
A BD signal output from the
切替回路94は、コントローラ50から出力される切替信号に応じて、速度制御回路93から入力された加減速信号、又は、速度制御回路92から入力された加減速信号のいずれか一方を制御回路95に出力する。制御回路95は、切替回路94から出力された加減速信号に応じた駆動信号をブリッジ回路96に対して出力し、ブリッジ回路96から界磁巻線64b1~64b3に供給される電圧を制御する。具体的には、制御回路95は、加速信号が入力された場合は界磁巻線64b1~64b3に供給される電圧を大きくするための駆動信号を出力し、減速信号が入力された場合は界磁巻線64b1~64b3に供給される電圧を小さくするための駆動信号を出力する。
The switching
このようにFG信号、又は、BD信号の周期が目標の回転速度に対応する周期となるようにポリゴンモータ64に供給する電圧を制御することで、ポリゴンモータ64の回転速度が目標の回転速度となるように制御することができる。ここで速度制御回路93は、FG信号の周期が目標の回転速度に対応する周期を中心として予め設定された所定の範囲内(第1の範囲内)となった場合、FG速度ロック信号をコントローラ50に出力する。速度制御回路92は、BD信号の周期が目標の回転速度に対応する周期を中心として予め設定された所定の範囲内(第2の範囲内)となった場合、BDロック信号をコントローラ50に出力する。速度制御回路92がBDロック信号を出力するBD信号の周期の範囲は、速度制御回路93がFGロック信号を出力するFG信号の周期の範囲より狭い。これはポリゴンモータ64の回転速度は、BDロック信号が出力された場合、FGロック信号が出力された場合よりも目標の回転速度付近で安定していることを意味する。
By controlling the voltage supplied to the
またコントローラ50は、各色の感光ドラム1における画像の書き出し位置の同期を取るために、位相制御回路91に基準クロック信号を出力する。位相制御回路91は、基準クロック信号とBD信号の位相を比較し、両者の位相が同じになるように加減速信号を生成して切替回路94に出力する。位相制御回路91は、基準クロック信号とBD信号の位相差が、両者の位相が同じ場合を中心として予め設定された所定の範囲内にある場合、位相ロック信号をコントローラ50に出力する。
The
<起動シーケンス>
次に、画像形成動作の開始時に光学走査装置60を起動させるために実行される起動シーケンスについて、図5に示すフローチャートを用いて説明する。コントローラ50は、画像形成ジョブ信号を受信すると、当該起動シーケンスを開始する。
<Startup sequence>
Next, a start-up sequence executed to start the
図5に示す様に、まずコントローラ50は、電源電圧Vccから印加され、図4に示す分圧抵抗97、98によって分圧されてコントローラ50に入力された入力電圧が閾値未満か否かを判定する(S1)。コントローラ50は、入力電圧が閾値未満と判定する場合、電源電圧Vccの異常として起動シーケンスを終了する。
As shown in FIG. 5, the
コントローラ50は、入力電圧が閾値以上と判定する場合、速度制御回路93にスタート信号を出力し、切替回路94に速度制御回路93から出力された加減速信号を制御回路95に出力させるための切替信号を出力する(S2、S3)。これにより切替回路94は速度制御回路93からFG信号に基づいて生成された加減速信号を制御回路95に出力し、ポリゴンモータ64はFG信号に基づいて回転速度が制御される。このようにコントローラ50がFG信号に基づいてポリゴンモータ64の回転速度を制御する状態を以下では「モード1」と称する。
When the
コントローラ50は、ポリゴンモータ64の回転速度が目標の回転速度に近づいて、速度制御回路93がFGロック信号を出力するまでモード1を継続する。コントローラ50は、速度制御回路93からFGロック信号を受信すると、レーザドライバ52に対してLD61aの点灯を指示する(S4、S5)。これにより、LD61aからレーザ光が出射され、レーザ光がBDセンサ66に入射してBDセンサ66からBD信号が出力される。
The
次に、コントローラ50は、BD信号を受信すると、切替回路94に速度制御回路92から出力された加減速信号を制御回路95に出力させるための切替信号を出力する(S6、S7)。これにより切替回路94は、速度制御回路92からBD信号に基づいて生成された加減速信号を制御回路95に出力し、ポリゴンモータ64はBD信号に基づいて回転速度が制御される。このようにコントローラ50がBDロック信号を受信する前にBD信号に基づいてポリゴンモータ64の回転速度を制御する状態を以下では「モード2」と称する。
Next, upon receiving the BD signal, the
コントローラ50は、ポリゴンモータ64の回転速度が目標の回転速度で安定して、速度制御回路92がBDロック信号を出力するまでモード2を継続する。コントローラ50は、速度制御回路92からBDロック信号を受信すると、位相制御回路91から位相ロック信号を受信したか否かを判定する(S8、S9)。ここでコントローラ50がBDロック信号を受信後、位相ロック信号を受信する前にBD信号に基づいてポリゴンモータ64の回転速度を制御する状態を以下では「モード3」と称する。
The
次に、BD信号の位相が基準クロック信号の位相に近づくと、コントローラ50は位相制御回路91から位相ロック信号を受信する(S9)。この時、ポリゴンモータ64の回転速度が目標速度で安定し、且つ、各色の感光ドラム1への書き出し位置の同期が取れた状態となり、画像形成動作が実行可能となる。つまり光学走査装置60が起動した状態となるため、コントローラ50は起動シーケンスを終了する。
Next, when the phase of the BD signal approaches the phase of the reference clock signal, the
コントローラ50は、起動シーケンスの終了後、画像形成動作が終了するまで、BD信号に基づいてポリゴンモータ64の回転速度を制御する。このようにコントローラ50がBDロック信号を受信し、且つ、位相ロック信号を受信した後にBD信号に基づいてポリゴンモータ64の回転速度を制御する状態を以下では「モード4」と称する。なお、コントローラ50は、モード4の実行中に何らかの原因によってポリゴンモータ64の回転速度が目標の回転速度から大きく外れた場合、モード2、モード3を再び実行した上でモード4に戻る。
The
図6は、モード1~モード4におけるポリゴンモータ64の回転速度を示すグラフである。図6に示す様に、モード1では、ポリゴンモータ64が回転を開始し、コントローラ50はFG信号に基づいて回転速度制御を行う。これによりポリゴンモータ64の回転速度は、目標の回転速度である32882rpmに向かって上昇する。ポリゴンモータ64の回転速度が目標の回転速度付近に達すると、コントローラ50がFGロック信号を受信してモード2に移行する。
FIG. 6 is a graph showing the rotational speed of the
次に、モード2の開始時においては、ポリゴンモータ64の回転速度はオーバーシュートによって目標の回転速度よりも早くなる。その後、コントローラ50がBD信号に基づいてポリゴンモータ64の速度制御を行うと、ポリゴンモータ64の回転速度は目標の回転速度で安定する。このタイミングでコントローラ50はBDロック信号を受信し、モード3に移行する。
Next, at the start of mode 2, the rotation speed of the
モード3では、ポリゴンモータ64の回転速度は目標の回転速度で安定した状態にあるため、ポリゴンモータ64の回転速度は変わらない。コントローラ50は、位相ロック信号を受信するとモード4に移行する。モード4においても、ポリゴンモータ64の回転速度は目標の回転速度で安定した状態にあるため、ポリゴンモータ64の回転速度は変わらない。モード4において、ポリゴンモータ64が目標の回転速度で安定して回転した状態で画像形成動作が実行される。
In mode 3, the rotation speed of the
<LDの点灯制御>
次に、モード2とモード4でのLD61の点灯制御について説明する。
<LD lighting control>
Next, lighting control of the
図7は、モード2におけるBD信号の一周期中のLD61の点灯制御を示すタイミングチャートである。図7に示す様に、モード2が開始されると、まずコントローラ50は制御信号cont1信号をハイで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data1をハイで出力させてLD61aを点灯させる。次に、LD61aから出射されたレーザ光をBDセンサ66が受光するとBD信号が出力されてローとなる。このBD信号がローとなるタイミングを基準(0μs)とする。
FIG. 7 is a timing chart showing lighting control of the
次に、コントローラ50は、1μs時において、制御信号cont1をローで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data1をローで出力させてLD61aを消灯させる。その後、コントローラ50は、260μs時まで画像信号data1~data16をローで出力するようにFIFOメモリ51を制御する。これにより1μs時~260μs時までの間、LD61a~61pは消灯する。
Next, at 1 μs, the
次に、コントローラ50は、260μs時において、制御信号cont2をハイで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data2をハイで出力させて、LD61bのAPC制御を行う。その後、コントローラ50は、264μs時において、画像信号data2をローで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data2をローで出力させて、LD61bを消灯させる。同時に、コントローラ50は、制御信号cont3をハイで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data3をハイで出力させて、LD61cのAPC制御を行う。コントローラ50は、308μs時までの間に同様の動作を繰り返してLD61b~61pのAPC制御を順次行う。
Next, at 260 μs, the
次に、コントローラ50は、335μs時において、ポリゴンミラー63の次の反射面63aで偏向されたレーザ光をBDセンサ66に入射させるために、制御信号cont1をハイで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data1をハイで出力させる。これによりLD61aが消灯状態から点灯状態に切り替えられる。この時、LD61aのAPC制御が行われる。その後、365μs時において、BDセンサ66がレーザ光を受光してBD信号をローで出力する。このようにしてBD信号の一周期中のLD61の点灯制御が行われる。
Next, at 335 μs, the
ここでモード2は、コントローラ50がBDロック信号を受信する前の段階であり、ポリゴンモータ64の回転速度が目標の回転速度で安定する前の段階である。このため、コントローラ50は、BDセンサ66にレーザ光を安定して受光させるために、BDセンサ66にレーザ光を入射させるためのLD61aの消灯状態から点灯状態への切り替えを早めに行っている。具体的には、BDセンサ66が365μs時にレーザ光を受光するのに対し、その30μs前の335μsにLD61aを消灯状態から点灯状態に切り替えている。
Here, mode 2 is the stage before the
このようにBDセンサ66にレーザ光を入射させるためのLD61aの消灯状態から点灯状態への切り替えを早めに行う制御を画像形成時も継続する場合、画像形成時のBD信号の一周期中のLD61の点灯制御は、図8に示す制御となる。即ち図8に示す様に、コントローラ50は、20μs時~240μs時までの期間で、感光ドラム1に画像データに応じてレーザ光を照射するためにLD61a~61pを点灯、又は、消灯させる。具体的には、FIFOメモリ51からレーザドライバ52に対して画像信号data1~data16を出力させることで、LD61a~LD61pが画像信号に応じて点灯、又は、消灯する。
In this way, if the control of early switching of the
しかしながら、コントローラ50がBDロック信号を受信することは、ポリゴンモータ64の回転速度が目標の回転速度で安定したことを意味する。このため、BD信号の受信後、図8に示す制御のようにBDセンサ66にレーザ光を安定して入射させるためにLD61aを早めに点灯させる必要性は乏しい上に、LD61aを早めに点灯させるとLD61aの点灯時間が増えてLD61の短命化に繋がる。そこで次に説明するように、モード4のLD61の点灯制御においては、BDセンサ66にレーザ光を入射させるためのLD61aの消灯状態から点灯状態への切替制御のタイミングを、図7や図8に示す制御のタイミングよりも遅延させる。
However, the receipt of the BD lock signal by the
図9は、モード4におけるBD信号の一周期中のLD61の点灯制御を示すタイミングチャートである。図9に示す様に、モード4のLD61の点灯制御と、図8に示すLD61の点灯制御は、0μm時~308μs時の間は同じである。モード4において、コントローラ50は、360μs時において制御信号cont1をハイで出力し、FIFOメモリ51から画像信号data1をハイで出力させる。これによりポリゴンミラー63の次の反射面63aで偏向されたレーザ光をBDセンサ66に入射させるためにLD61aを消灯状態から点灯状態に切り替える。
FIG. 9 is a timing chart showing lighting control of the
即ちポリゴンモータ64の回転速度が目標の回転速度で安定しているモード4では、ポリゴンモータ64の回転速度が相対的に不安定なモード2に対して、BDセンサ66にレーザ光を入射させるためのLD61aの点灯タイミングを遅らせる。換言すれば、コントローラ50は、位相ロック信号を受信した場合、BDセンサ66にレーザ光を入射させるためのLD61aの消灯状態から点灯状態への切替制御を、BDロック信号を受信する前の周期(第1の周期)よりも長い周期(第2の周期)で周期的に実行する。なお、ここでいうLD61aの消灯状態には、LD61aが完全に消灯している状態だけでなく、BDセンサ66にレーザ光が受光されてもBDセンサ66がBD信号を出力しない程度の光量でLD61aが点灯している状態も含まれるものとする。
That is, in mode 4 in which the rotation speed of the
このようにBDセンサ66にレーザ光を入射させるためのLD61aの消灯状態から点灯状態への切り替えタイミングを遅らせることで、LD61aの点灯時間を短くし、LD61の寿命の短命化を抑制することができる。従って、本実施形態の構成によれば、ポリゴンモータ64の回転速度制御をBD信号を用いて高精度に行いつつ、LD61の寿命の短命化を抑制することができる。
By delaying the switching timing of the
なお、本実施形態では、コントローラ50が位相ロック信号を受信した後、BDセンサ66にレーザ光を入射させるためのLD61aの消灯状態から点灯状態への切替制御の周期を長くする構成について説明したものの、本発明はこれに限られるものではない。つまり上述した通り、コントローラ50がBDロック信号を受信した時点で、ポリゴンモータ64の回転速度は目標の回転速度で安定している。このため、コントローラ50がBDロック信号の受信をトリガーとしてBDセンサ66にレーザ光を入射させるためのLD61aの消灯状態から点灯状態への切替制御の周期を長くする構成としてもよい。即ち、コントローラ50がBDロック信号を受信した場合、BDセンサ66にレーザ光を入射させるためのLD61aの消灯状態から点灯状態への切替制御を、BDロック信号を受信する前の周期よりも長い周期で周期的に実行する構成としても上記同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, after the
また本実施形態では、光学走査装置60の光源として複数のレーザ光を出射可能なマルチビーム方式のLD61を用いる構成について説明したものの、本発明はこれに限られるものではない。即ち、光学走査装置60の光源として、少なくとも一つの光ビームを出射可能な構成であれば上記同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the configuration using the
また本実施形態では、感光ドラム1や光学走査装置60を複数備え、フルカラー画像が形成可能な画像形成装置Aを例示して説明したものの、本発明はこれに限られるものではない。即ち、感光ドラム1や光学走査装置60をそれぞれ一つずつ備えるモノクロ方式の画像形成装置に対しても、本発明を適用することができる。
In the present embodiment, the image forming apparatus A is provided with a plurality of
1…感光ドラム(感光体)
50…コントローラ(制御部)
60…光学走査装置(露光ユニット)
61…LD(光源)
63…ポリゴンミラー
63a…反射面
64…ポリゴンモータ(モータ)
64a…ロータ
64a1…マグネット
64c1~64c3…ホール素子
66…BDセンサ(受光素子)
A…画像形成装置
1... Photosensitive drum (photosensitive body)
50... Controller (control unit)
60... Optical scanning device (exposure unit)
61... LD (light source)
63...
64a Rotor 64a1 Magnet 64c1 to
A... Image forming apparatus
Claims (5)
前記感光体の表面に光ビームを照射して静電潜像を形成する露光ユニットであって、
光ビームを出射する光源と、
複数の反射面を有し、前記光源から出射された光ビームを回転しながら前記反射面で反射させて偏向し、前記感光体の表面で光ビームを走査するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーが取り付けられるロータと、該ロータに固定されたマグネットとを備え、該ロータを回転させることにより前記ポリゴンミラーを回転させるモータと、
前記ロータの回転に伴う磁束変化を検出し、該磁束変化に応じた第1信号を出力するホール素子と、
複数の前記反射面でそれぞれ偏向された光ビームを受光して第2信号を出力する受光素子と、
を有する露光ユニットと、
前記光源と前記モータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ロータが回転を開始してから前記第1信号の周期が第1の範囲内となるまで前記第1信号に基づいて前記ロータの回転速度を制御し、前記第1信号の周期が前記第1の範囲内となった場合、前記受光素子に光ビームを入射させるための前記光源の消灯状態から点灯状態への切替制御を第1の周期で周期的に実行するとともに前記第2信号に基づいて前記ロータの回転速度を制御し、前記第2信号の周期が第2の範囲内となった場合、前記受光素子に光ビームを入射させるための前記光源の前記切替制御を前記第1の周期よりも長い第2の周期で周期的に実行するとともに前記第2信号に基づいて前記ロータの回転速度を制御することを特徴とする画像形成装置。 a photoreceptor;
An exposure unit that forms an electrostatic latent image by irradiating the surface of the photoreceptor with a light beam,
a light source that emits a light beam;
a polygon mirror having a plurality of reflective surfaces, which deflects a light beam emitted from the light source by reflecting it on the reflective surfaces while rotating, and scanning the light beam on the surface of the photoreceptor;
a motor comprising a rotor to which the polygon mirror is attached and a magnet fixed to the rotor, and rotating the polygon mirror by rotating the rotor;
a Hall element that detects a change in magnetic flux accompanying rotation of the rotor and outputs a first signal corresponding to the change in magnetic flux;
a light-receiving element that receives the light beams respectively deflected by the plurality of reflecting surfaces and outputs a second signal;
an exposure unit having
a control unit that controls the light source and the motor;
with
The control unit controls the rotation speed of the rotor based on the first signal until the period of the first signal falls within a first range after the rotor starts rotating, and When the period falls within the first range, switching control of the light source from the off state to the on state for causing the light beam to enter the light receiving element is periodically executed at the first period, and at the same time as the first period. The rotation speed of the rotor is controlled based on the two signals, and when the period of the second signal falls within the second range, the switching control of the light source for causing the light beam to enter the light receiving element is performed. An image forming apparatus, characterized in that the image forming apparatus periodically executes the process in a second period longer than the first period and controls the rotation speed of the rotor based on the second signal.
Priority Applications (1)
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