JP2675811B2 - 光ビームプリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の産業上の利用分野） 本発明は、回転多面鏡、ホログラム等の回転すること
により光ビームを偏向する偏向器を備えた光ビームプリ
ンタに関する。

（従来技術） 近年電気信号により変調されたレーザービーム等の光
ビームで感光体を走査することにより所望の画像を形成
する光ビームプリンタが普及してきている。

そして光ビームプリンタの中でも、特に、レーザービ
ームプリンタでは回転多面鏡ガルバノミラー等の回転鏡
やホログラム等、回転することによりレーザービームを
偏向することが一般的である。

このようなレーザービームプリンタでは、偏向器の回
転と同時に感光体の回転を開始し、偏向器の回転が所定
速度迄立ち上がる起動時間分感光体の前処理を行なわれ
ている。

この前処理について説明する。

感光体は休止時間の差異により感度に違いが生じる。

このため画像形成に先立って感光体を回転させると共
に、前露光ランプや一次帯電器などを作動させ感光体の
感度を安定化させる前処理が行なわれる。（以下、この
前処理における感光体の回転を前回転という。） 前回転は少なくとも感光体を一回転以上行なわれ、こ
れにより感光体の全周にわたって感度の安定化が図られ
る。

（発明の解決する問題点） 次にレーザービームプリンタの一例を説明する。

ドツト密度が300DPIで毎分８枚のプリント速度であ
り、このときの６面からなる回転多面鏡の光偏向時の回
転数は、およそ5566rpmで、プロセス速度（感光体表面
の移動速度）は15πmm/秒（πは円周率）であった。こ
のため回転多面鏡の駆動モータの5566rpmに安定回転す
るために要する起動時間は３〜４秒であり、プリント信
号がONになって感光ドラムが前回転を始めると同時に駆
動モータの回転がスタートするようなシーケンスになっ
ていた。前回転は感光体の寿命を考慮して２回転になっ
ており、時間にすると４秒間であった。このためポリゴ
ンモータは感光ドラムの前回転中、あるいは前回転終了
とほぼ同時に所定の速度に達してサーボロツクし、等速
回転とすることが可能であった。

しかし、更に高速化を図り、２倍程度の高速のプリン
トを可能にしようとすると駆動モータの回転数は２倍の
11132rpmにするか、回転多面鏡の面数を２倍にしなけれ
ばならない。通常、回転多面鏡の面数を２倍にすること
は走査角度が狭くなって、それを補うために結像レンズ
系の焦点距離を長くしなければならず、走査光学系の大
きさが大きくなって装置全体が大型化してしまう欠点が
あった。そのため、駆動モータの回転数を２倍にする方
法がとられるが、これにより駆動モータの起動時間は２
倍近くの６〜８秒を要することになる。このときのプロ
セス速度は２倍の30πmm/sであり、感光ドラムの直径が
30mmのものを使用すると、感光ドラムは１秒間に１回転
することになる。感光ドラムの前回転を２回転にすれ
ば、プリント開始信号で感光ドラムの前回転と駆動モー
タの回転を同時に開始したならば駆動モータがサーボロ
ツクするまでに感光ドラムは６〜８回転することにな
る。

通常、前回転は１回転あれば良く、必要以上に行なう
ことにより感光体の感度劣化を引き起こしかねない。

また、感光体を繰り返し使用するためのクリーニング
工程に、感光体と接触するブレードを使用するもので
は、必要以上に前回転が多くなると感光体の摩耗や削れ
を促進することになる。

このような欠点を回避するために駆動モータの起動時
間を大幅に短くする工夫がされているが、多くの電流を
消費し発熱したり、起動時の騒音や振動が大きくなって
しまうという欠点をもっていた。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決する本発明は、画像信号に応じて変
調された光ビームを出射する光源と、光源から出射され
た光ビームを偏向する回転鏡と、光ビームにより露光さ
れる回転可能な感光体と、回転鏡と感光体の回転を制御
する制御手段と、を有する光ビームプリンタにおいて、 上記制御手段にプリント開始信号が入力された際、上
記制御手段は上記回転鏡を回転開始させ、その後上記感
光体を回転開始させることを特徴とする。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明を適用したレーザービームプリンタの
簡略的な構成図である。

７は表面に有機感光体であるOPC感光層を有し無端移
動する感光ドラムであり矢示Ａ方向に回転する。

感光ドラム７は一次帯電器６により均一な負帯電を受
けた後、レーザービーム８により露光され静電潜像が形
成される。

レーザービーム８は、半導体レーザとコリメータレン
ズを備えたレーザユニツト16から電気信号に応じて変調
された形で出射された後、回転多面鏡17によって偏向さ
れ感光ドラムを走査する。尚、18は回転多面鏡17を駆動
するモータ14を有する駆動モータユニツト18,19は回転
多面鏡の倒れ補正、結像系のレンズ群である。

感光ドラム７上に形成された潜像は現像器９により反
転現像される。この現像像は転写帯電器10により記録材
12に転写される。

転写後の感光ドラムは、感光ドラム表面と接するゴム
製のブレード111を備えたクリーニング器11により残留
現像材が除去された後、前露光ランプ５により残留電化
が除去され繰り返し使用に備えられる。

第２図は本発明の実施例の特徴を、更に詳しく説明す
るためのブロツク図である。

駆動モータユニツト18内に設けられ駆動モータの回転
数に応じた周波数信号を発生するエンコーダ１と、この
エンコーダの信号から駆動モータが所定の回転数に達し
たことを検出する検出回路２と、検出回路２からの出力
信号を監視するCPU3があって、駆動モータが所定の回転
数に達すると検出回路２から信号が発せられ、CPU3の指
令により、感光体の前回転が開始される。

前処理工程は、先ず感光ドラムの駆動モータ４が回転
を開始し、同時に前露光ランプ５が点燈する。

次に、感光ドラム７の回転が安定するための感光ドラ
ムの起動時間t₁秒の遅延の後、１次帯電器６が作動し、
この１次帯電器６の作動時における感光ドラム６の対向
面の部位が転写帯電器10に対向したとき（t₂秒後）に転
写帯電器10を作動させる。そして１次帯電器６の作動か
ら感光ドラム７が略２回転した後（t₃秒後）までで前回
転工程を終了し、次いで画像形成工程に入る。

特に有機感光体は一次帯電と逆極性の正帯電は帯電履
歴が残り易く光照射によっても容易に消えないため、正
帯電である転写帯電の領域は必ず一次帯電を受けている
ようにすることが好ましい。

第３図はプロセス速度30πmm/秒で感光ドラムの直径
が30mmの場合のタイミングチヤートを示す。感光ドラム
は毎秒１回転の割合で回転している。

３−１は回転多面鏡の駆動モータの立ち上がり特性を
示した図で、停止状態から所定の11132rpmの回転速度に
安定回転させるサーボロツクまでの時間は８秒で回転多
面鏡の駆動モータのサーボロツクする２秒手前のモータ
回転数はおよそ7132rpmである。この光偏向時の安定回
転速度より低い所定の速度に達したときに感光ドラムの
前回転スタート信号を出すようにすれば感光ドラムが無
駄な回転をしないで、しかも最短の時間で画像信号の記
録が開始できる。３−２は前回転のタイミングを示した
ものでポリゴンモータのサーボロツクと同時に前回転が
終了する。もちろんこのサーボロツクタイミングは前回
転中であっても良いが、ほぼ同時とすることで時間の短
縮が更に図ることができる。３−３は画像形成工程の開
始タイミングを示した図である。

尚、第４図は前述した前回転時のタイミングチヤート
である。

実験結果から、回転多面鏡の駆動モータの立ち上がり
時の回転速度の加速度は2000rpm/s²であった。

この加速度はモータのパワーと慣性モーメントの大き
さによって変わる数値で、モータの条件が決まればバラ
ツキは少なく、再現性はかなりよい。例えば、回転多面
鏡の回転速度を設定して、ほとんど同一の装置母体から
複数のドツト密度タイプの機種を選定する場合や、ドツ
ト密度を偏向できるプリンタでは、240DPI、300DPI、40
0DPIの３種類に切り替えたときの回転数を8904rpm,1113
2rpm,14842rpmとしたとき、モータの起動時の加速度は
起動電流が一定ならば変化しないことから、前述の例か
ら感光ドラムが２回転の前回転をする間の２秒間に4000
rpmの速度増加することになる。よって感光ドラムの前
回転開始時の回転多面鏡用駆動モータの回転数は240DPI
では4904rpm,300DPIでは7132rpm,400DPIでは10842rpm以
上で、各ドツト密度に対応して切替えられるように予め
セツトされていればよい。

この感光体が回転開始してから、回転多面鏡が光偏向
時の所定回転数に達しサーボロツクする迄の時間は、装
置によってわずかにばらつきがあるため、この時間は感
光体の１回転分より長い時間とすることが好ましい。

つぎに画像信号の録画が終了してポリゴンモータの通
電が切れて、転写が終るとまず転写帯電器10が作動を停
止し、継いで前回転における場合とほぼ逆の工程を経て
後回転工程が終了し、引続き排紙が終るまで感光ドラム
は回転を続ける。回転多面鏡の駆動モータは通電が切れ
ても回転が停止するまで30秒〜40秒はかかるので排紙が
終って感光ドラムが停止しても惰力で回転している。こ
の状態から再びプリントが開始されると、回転多面鏡の
駆動モータは通電され加速を始める。加速度は停止状態
からのスタートと変わらずに１秒間に2000rpmの速度増
加であり、例えば惰力で3000rpmで回転時にモータが通
電されると、この3000rpmから加速が開始され、１秒後
には5000rpmとなる。感光ドラムが前回転を始めるポリ
ゴンモータの回転数はドツト密度に対応した回転数にお
いて一定である。

また前述と同じ理由で、後回転においても、転写帯電
を受ける領域は必ず一次帯電を受けていることが好まし
い。

第５図は制御回路のブロツク図で、３はプリンタの動
作を制御するために用いられるCPUで、このCPU3はホス
トコンピユータ13からの画像データやドツト密度のデー
タ等の入力部を備えている。14はポリゴンモータで、内
部にエンコーダ１を備えポリゴンモータの回転数に比例
した周波数のパルス信号をエンコーダ１から出力してCP
U3に入力している。CPU3には感光ドラムや定着器や紙搬
送系などを駆動するメインモータ４と転写帯電器や一次
帯電器などの高圧電源15と前露光ランプ５等が接続され
ている。CPU3の内部には不揮発性のメモリがあって、各
ドツト密度ごとの前回転開始を決めるポリゴンモータの
回転数のデータが記憶されている。

CPU3のメモリに記憶されたドツト密度に対応した前回
転開始時のポリゴンモータ回転数は前述のとおりであ
る。例えば、300DPIは7132rpmのデータが記憶され、そ
れぞれドツト密度と回転数はCPUメモリの参照テーブル
として記憶されている。

次に動作の説明をする。プリントスタート信号が発せ
られるとポリゴンモータ12が通電され回転を開始する。
これと同時にエンコーダを１から回転数に比例したパル
ス信号が出力され、CPU3に伝えられる。CPU3ではこのパ
ルス信号がカウントされ、次にホストコンピユータから
のドツト密度データに対応したデータをCPU3のメモリに
記憶された参照テーブルの中から呼び出し、エンコーダ
１からのパルス信号カウト値と比較して、このカウント
値が呼び出されたデータと等しいか越えたままで繰り返
しカウントされ比較されて、上記の条件を満足すると前
回転工程の開始指令を出す。この指令に基づきあらかじ
め記憶されたシーケンスどうりに前回転工程が開始され
る。こうして無駄のない前回転工程が可能になる。

回転多面鏡の駆動モータの立ち上がり特性に変動があ
ったり、機械ごとに異なったりするような場合に適した
他の実施例を述べる。回転多面鏡の駆動モータ等に使わ
れているDCモータは起動からサーボロツクまでほぼ一定
の加速度で回転数が上昇することが確かめられている。
CPU3は回転多面鏡の駆動モータの起動から１秒後のエン
コーダ１からのパルス数P1と２秒後のパルス数P2をカウ
ントして、１秒間のパルス数の変化量からこの間の加速
度Ａを求める。回転多面鏡の駆動モータの到達回転数は
ホストコンピユータ13からのデータで明らかであるか
ら、加速度Ａから回転多面鏡の駆動モータの起動からサ
ーボロツクまでの時間T1を計算することは可能である。
前回転工程の時間をT2とすると前回転開始は、回転多面
鏡の駆動モータ起動からT1−T2後にすればよく、このと
きの回転数であるところのＡ（T1−T2）を計算して、エ
ンコーダ１のパルス数がこの回転数の条件を満足すると
き前回転工程を開始する。

このような計算は毎回する必要はなく、例えば電源を
投入して最初のプリント時にメモリにデータとして記憶
しておいて前回転が必要なプリントシーケンスごとにメ
モリからデータを呼び出すこともできる。

また、他の実施例としてエンコーダのパルス数をカウ
ントするのではなく、起動開始から所定の時間を経過し
たときに前回転工程に進むような動作も可能である。通
常、回転多面鏡の駆動モータは負荷変動がほとんどない
ように設計されている。これは回転多面鏡の駆動モータ
の最も致命的な欠陥である回転むらを防止するために必
要な条件の一つである。そのため、回転多面鏡の駆動モ
ータの起動特性は大変安定していて、機械ごとの起動開
始からサーボロツクまでの時間差は、±１秒以内であ
る。

第６図はこの時間により前回転開始のタイミングを制
御するためのフローチヤートで、CPU3のメモリには画像
信号のドツト密度に対応した遅延時間がデータテーブル
として記憶されている。例えば、240DPIのときはポリゴ
ンモータ起動開始から２秒の遅延時間をおいて前回転工
程が開始されるような遅延時間データが記憶されてい
る。同様に、300DPIでは３秒、400DPIでは４秒の遅延時
間データが記憶されている。この遅延時間データはポリ
ゴンモータのそれぞれのドツト密度に対応した回転数の
ときの起動時間から前回転工程に必要な時間を差し引い
て決められたものである。ホストコンピユータ13からプ
リント開始信号が出力されるのとほぼ同時にドツト密度
のデータがCPU3に伝えられて、CPU3はメモリに記憶され
ているデータテーブルからドツト密度に対応した遅延時
間データをレジスタにロードする。CPU3はポリゴンモー
タの起動を指令すると同時に時間をカウントする。CPU3
のカウント値とレジスタにロードされている値とが１カ
ウントごとに比較され、一致したときにCPU3は前回転開
始を指令する。

但し、このように回転多面鏡の回転開始から所定時間
後に感光体の回転を開始する場合、回転多面鏡が惰力で
回転している時にプリント指令が入力されると、惰性回
転速分、時間をロスすることになる。

故に、回転多面鏡が惰性回転時のプリント指令入力の
観点からは、回転多面鏡の回転速度により感光体の回転
を開始したほうが好ましい。

以上、本発明の実施例では、回転多面鏡が駆動モータ
の軸と一体であるためモータの回転速度を検出したが、
回転多面鏡の回転速度を光センサーなどにより直接検出
したも良い。

また、光ビームを偏向するものとして回転多面鏡で説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ホ
ログラムなど一方向回転するものや、ガルバノミラーな
ど往復運動回転するもの等、回転運動を利用した光ビー
ムを偏向するもの全てに適用可能である。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば画像形成前に感光
体を必要以上に回転させることがなくなり、感光体の感
度劣化や摩耗等を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すレーザービームプリンタ
の簡略構成図、 第２図は本発明の実施例を示すブロツク図、 第３図，第４図はそれぞれ本発明の実施例を示すタイミ
ングチヤート、 第５図は本発明の実施例による制御を示すブロツク図、 第６図は本発明の他の実施例を示すフローチヤート、 図において、３はCPU、５は前露光ランプ、６は一次帯
電器、７は感光ドラム、17は回転多面鏡である。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像信号に応じて変調された光ビームを出
   射する光源と、光源から出射された光ビームを偏向する
   回転鏡と、光ビームにより露光される回転可能な感光体
   と、回転鏡と感光体の回転を制御する制御手段と、を有
   する光ビームプリンタにおいて、 上記制御手段にプリント開始信号が入力された際、上記
   制御手段は上記回転鏡を回転開始させ、その後上記感光
   体を回転開始させることを特徴とする光ビームプリン
   タ。
2. 【請求項２】上記制御手段は、上記回転鏡の回転速度に
   応じて上記感光体を回転開始させることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光ビームプリンタ。
3. 【請求項３】上記制御手段は、上記回転鏡の回転速度が
   光ビーム偏向時の第１の所定速度より遅い第２の所定速
   度に達した時上記感光体を回転開始させることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の光ビームプリンタ。
4. 【請求項４】上記感光体が回転開始した後感光体の前処
   理が行われ、この前処理中もしくは前処理終了時に上記
   回転鏡は第１の所定速度に達することを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の光ビームプリンタ。
5. 【請求項５】上記制御手段は、上記回転鏡を回転開始さ
   せた後、所定時間後に上記感光体を回転開始させること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ビームプリ
   ンタ。
6. 【請求項６】上記所定時間は、上記回転鏡が光ビーム偏
   向時の所定速度に立ち上がるまでの時間よりも短いこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の光ビームプリ
   ンタ。