JP3571786B2 - Laser beam printer - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザビームプリンタに使用する回転多面鏡駆動手段(スキャナモータ)の回転数検知方法、及び、それを利用したファーストプリントタイムの向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7に、本発明が対象とするレーザビームプリンタの構成を示す。この図をもとにレーザビームプリンタの画像形成動作について説明する。
【0003】
101は画像信号(VDO信号)で、レーザユニット102に入力される。103は、前記レーザユニット102によりオン/オフ変調されたレーザビームである。104はスキャナモータで回転多面鏡(ポリゴンミラー)105を定常回転させる。106は結像レンズでポリゴンミラーによって偏向されたレーザビーム107を被走査面である感光ドラム108上に焦点を結ばせる。
【0004】
したがって、画像信号101により変調されたレーザビーム107は、感光ドラム108上を水平走査(主走査方向の走査)される。109は、ビーム検出口でスリット状の入射口よりレーザビームを取り入れる。この入射口より入ったレーザビームは、光ファイバ110内を通って光電変換素子111に導かれる。光電変換素子111により電気信号に変換されたレーザビームは、増幅回路(図示しない)により増幅された後水平同期信号(以下BD信号と呼ぶ)となる。112は、転写紙であり、感光ドラム108に形成される潜像は、現像器(図示しない)により可視化されたトナー像となり、転写器(図示しない)によって、この転写紙112に転写される。
【0005】
次に画像形成するための制御信号について図8を用いて説明する。
【0006】
121は、画像を形成する転写紙である。トナー像は、この転写紙121上に形成されるが、転写紙121の、ずれ等により形成したトナー像が転写紙121から、はみでることがないようにレーザにより露光が可能な領域(画像形成領域)122を設ける。また、画像信号126を出力するのは、イメージコントローラ(図示しない)であり、BD信号などの制御信号を取り扱う制御部とは別のコントローラや、外部のコンピュータであることが多い。このような構成の場合、イメージコントローラが非画像領域で画像信号をオンにしても感光体を露光しないようにするためにも画像形成領域122を設ける。それゆえ、この画像形成領域122は、転写紙121のサイズにあわせておのおの異なる大きさを持つことになる。
【0007】
次に、転写紙121上の一主走査線123に相当する画像を形成する際の画像形成信号について説明する。BD信号124は先に説明した主走査方向の同期信号で、このBD信号に同期してその他の信号を生成する。
【0008】
マスク信号125は、転写紙121上のマスク領域122に合わせてオン、オフする信号で、これにより画像情報を有する画像信号126を禁止し、画像形成領域122外への露光を禁止する。
【0009】
このようにして、各主走査の画像形成を繰り返し行うことにより1ページ分の画像を形成する。
【0010】
以上説明した画像形成動作を大きく2つに分けるとモータを回転させ転写紙を給紙し画像を形成して排紙する副走査方向の制御と、マスク信号を発生させたりポリゴンミラーを規定の回転数で回転させる主走査方向の制御とに分けられる。
【0011】
各制御は、副走査が垂直同期信号、主走査が水平同期信号(BD信号)に同期して制御されている。
【0012】
つぎに、ファーストプリントタイムについて説明する。ファーストプリントタイムとは、プリンタの画像形成部がイメージ展開部からプリント指示を受けて画像形成をし排紙するまでの時間である。この時間は、プリンタの基本性能の一つとして重要な値である。このファーストプリントタイムについて図9をもとに説明する。図9はレーザビームプリンタのファーストプリントタイムの内訳を説明するための図であり縦軸にファーストプリントタイムに関係する事象を記載し、横軸に時間を取ったものである。
【0013】
各事象はそれぞれ各事象が終ると次の動作に進むシーケンシャルなものと考えることが出来る。
【0014】
まず、プリンタの画像形成部は、プリント指示を受け付けると給紙動作に入ると同時にスキャナモータの立ち上げを行う(131)。給紙動作は、プリンタの構成にもよるが、小型のレーザビームプリンタの場合には、スキャナモータが立ち上がる前に給紙動作を終了してしまうことが多いために図9のタイミングチャート上には記載してない。(つまり、ファーストプリントタイムを制約する要因となることはない構成について説明する)スキャナモータの立ち上げ終了は、スキャナモータのレディ信号をもって判断する。ところがスキャナモータは、図10に示すように回転指示が有り定常回転数135に達した後しばらくは揺らぎを有するものである。そのためにスキャナモータのレディ信号には、目的の回転数に対して有る幅をもってレディとなるよう設定されている。そのために、そのレディ信号の出力をもってスキャナモータが正常回転数(画像を形成しても問題ないくらいの精度での回転数)で回転していると判断することはできない。そこで一定の待ち時間(132)をもって画像形成に遷移する。この一定の待ち時間を有することなく、あるいは十分に待ち時間が確保されていない状態で画像形成動作に入ると、画像の水平比率が正常でないために画像の上部において揺らいだ画像が出力されてしまう。
【0015】
つぎに画像形成動作(133)についは、先に説明したように静電写真プロセスに基づいて画像形成を行ってその後に排紙動作(定着を含む、用紙を排紙トレイに搬送する動作)(134)を行う。
【0016】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、先の従来例ではスキャナモータの揺らぎが最大の場合でも正常な画像が出力されるように十分な余裕を見て待ち時間を設定する必要があった。
【0017】
そのために、ほとんどの場合スキャナモータが正常回転数になっているにもかかわらず(画像が形成できる状態になっているにもかかわらず)、この待ち時間のために何もしないで待っているという状態が存在する。このことは、ファーストプリントタイムを延ばしてしまう一要因となっていた。
【0018】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、レーザビームを感光体上に走査するための回転多面鏡と、前記回転多面鏡により走査されるレーザビームを検出してビーム検出信号を発生するビーム検出手段と、前記ビーム検出手段より発生されるビーム検出信号に同期して基準クロックをカウントするカウント手段と、前記カウント手段を用いて前記ビーム検出信号の周期情報を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された周期情報を記憶する記憶手段と、前記取得手段により取得された現在の周期と前記記憶手段に記憶された過去の周期との差分が所定値以下となったことを以って前記回転多面鏡が回転収束状態であると判断する判断手段とを有することを特徴とする。
【0019】
【実施例】
(実施例1)
図1をもとに第1の実施例について説明する。16は、レーザビームプリンタのシーケンスを制御するCPUであり、各種アクチュエータの制御、センサによる動作状態の監視などを行う。ただし、これらの回路は本発明に直接関係がないので図1では省略してある。2は、主走査方向の制御信号発生タイミングを書き込むためのレジスタであり、画像マスク信号4の開始と終了のタイミングを示すデータ、BDを検出するために強制的にレーザを発光させるためのアンブランキング信号5の開始と終了のタイミングを示すデータ、及び外来ノイズなどの影響で規定範囲外にBD信号が来ても無視するためのBD許容信号10の開始と終了のタイミングを示すデータを格納する。13は、主走査カウンタでありBD信号14によりリセットされ基準クロックをカウントアップする。このカウント値は、比較器3により先に述べたレジスタ2の値と比較される。この比較結果が一致した場合は次段のJ/Kフリップフロップ4、5、10を経て制御信号発生部17へと送られる。17ではこれらの信号からレーザの強制発光信号6及び画像信号によるレーザの発光を許可するイネーブル信号7をレーザドライバへと送る。
【0020】
11の破線で囲んだ箇所が特に本発明に特徴的な回路であり、BD信号14で、主走査カウンタ13をクリアする際に、それと同時にカウント値をレジスタ12へとストアする。
【0021】
CPU16へは、CPU16の割り込み端子8にBD信号が接続されているために、レジスタ12の内容が更新されたことを知ることができる。
【0022】
以降、図2のフローチャートをもとにポリゴンミラーが6面の場合のCPU16の動作を説明する。
【0023】
図2はCPU16の割り込み端子8へ割り込み信号(この場合BD信号)が入力された場合に実行する割り込み処理ルーチン(21)である。
【0024】
まず割り込みが発生するとCPU16内のレジスタR(i)を参照する。6面ポリゴンミラーのためCPU内のレジスタは、各面毎のBD周期が格納できるようにR(1)〜R(6)の6箇所確保しておく。
【0025】
仮に今i=1であったとするとR(1)とR12の差の絶対値がある一定の値C以下であるかどうか判断する(22)。このCは予め決めておいた値であり、ポリゴンミラーが正常回転と見なせる値である。先ほどの絶対値がCより小さい場合にはスキャナモータが規定回転数であると判断(23)し、次の画像形成シーケンスに移行する。また、絶対値がC以上であった場合には、スキャナが定常状態に達する前の状態であると判断し、24へ移る。24では、CPU16内のレジスタに現在のR12の値を確保する。iの値は次のBDのために+1加算する(26)。ここでi=6の場合には、iを1に設定する(25、27)。以上の処理を経て、割り込み処理ルーチンを終了する。
【0026】
ポリゴンミラーの各面毎に比較を行う理由としては、ポリゴンミラーの面分割精度のバラツキによってスキャナモータが正常に回転していたとしてもR12にストアされる値が面ごとに異なるためである。
【0027】
本実施例に示すように面ごとにやることにより面分割精度が悪くても全く影響を受けず回転状態を検知することが可能となる。
【0028】
(実施例2)
次の実施例では、スキャナの回転数にオーバシュートがある場合についての本発明の適用例について説明する。ハードウエア構成は図1に示した構成と同じであるため図1を用いて説明する。レジスタ12に格納されるデータを図3に示す(32)。上図がR12に格納されるある面のデータ(6面ポリゴンミラーの場合には、R12にラッチされるデータは1面目から6面目までのデータが繰返しラッチされるため、6回毎のデータ)である。縦軸は上側に行くにしたがってデータ値が大きくなり、下側に行くにしたがってデータ値が小さくなる。つまり、上側ではデータ値(主走査カウンタ13のカウント値)が大きいためBD周期が長いことを示す。このことは言い替えるとポリゴンミラーの回転数が遅いと考えることができる。横軸は、時間を示しており、右に行くにしたがって時間が経過する。図に示すように回転数が上がってくるにしたがってデータは下がってくる。直線31は、ポリゴンミラーが規定の回転数で回転している場合のデータ値を示すラインである。データは、ポリゴンミラーの回転数が上がってくると下がるが、図3の上図に示すように規定回転数を過ぎても若干高めの回転数に上がった後に規定回転数に収束する。
【0029】
一方、下図は上図の隣り合うデータの差分を取りその絶対値を示したものである。35にしめすラインは、回転が一定回転になった場合に差分が取る値を示している。
【0030】
図に示すように回転の加速中はラインより上側を推移し、その後図に示すように収束していく。破線の34は、35に対する許容範囲である。この範囲内に入っていれば、許容できる回転変動に収まっていることを示す。回転にオーバーシュートがある場合37に示すように回転が高い位置で一度定回転になったように差分データ示してしまう。これを防止するために一度差分データが35に一致したから、すぐに規定回転収束したと判断するのではなく規定回転に相当するデータが連続してある数だけ続いたことを持って判断する。これにより上記誤判断を防止することが可能となる。例えば、連続して10回続いて35の値と一致したことを持って収束と判断するシーケンスを組めば37のような過渡状態は無視することが可能である。
【0031】
(実施例3)
先の実施例では、BD信号14が発生される度ごとにCPU16に対し割り込みをかけ、CPU16で先に説明した処理を行っていた。このBD信号14が発生する周期は、数百μsecという単位であり、処理速度の遅いCPUを使用した場合や、他に高速で処理しなければならないタスクがあった場合にはCPUの処理時間を割いてしまうために、ハードウエアでこれらの負担を軽くする必要が生じる場合がある。次の実施例では、先に述べた機能の一部をハードウエアで行うことによりCPUの負担を軽くする例について説明する。図4にその構成を示す。先の実施例で説明した図1と同じ機能を有するものについては同じ番号を付けてある。これらの回路の中でこの実施例のために追加した部分は、41のBD信号分周回路である。このBD信号分周回路の詳細について次に説明する。図5は、BD分周回路の一構成例である。また、この回路の各部の波形を図6に示す。この回路の機能としては、ポリゴンミラーが一回転する度に複数回発生するBD信号がそのままCPUに送るのではなく、ある面に着目し、その面からBD信号がでた場合のみCPUに割り込みをかける。これによりCPUの負担を軽減させるものである。本実施例では、ポリゴン面数が6面の場合について説明している。したがってポリゴンミラーの一回転でBD信号14が6回発生するがその中の1つをCPU16の割り込み信号へと送るというものである。
【0032】
それでは、図5、図6についてその構成について説明する。
【0033】
BD信号分周回路41は、大きく分けてBD信号とクロックを同期を取り波形を成形するための波形成回路53、6つのBD信号から1つのBD信号を発生させるための分周回路54、およびこれらを接続するためのフリップフロップ55よりなる。リセット信号42により初期化された後、これらの回路は、基本クロック43に同期して動作する。BD信号44が波形成形回路53に入力されるとBD信号は基本クロック43に同期した一定の波形になる。(図6に示すBD信号は、紙面の都合上、間隔が短く設定してある。実際のレーザビームプリンタでは、ローレベルの時間がこの波形に比べて非常に長い。しかし、この回路の動作としては、実際のレーザビームプリンタと変わりはない。)この波形成形されたBD信号47は、フリップフロップ55を介して分周器54に入力される。分周器54は、ジョンソンカウンタを用いたものであり、その詳細については波形48〜51に記載してある。52が分周後のBD割り込み信号であり、この信号をCPU16の割り込み端子8に入力することによりCPU16の負担を軽減させることが可能となる。以降、先の実施例に述べたように差分を取り、スキャナモータの定常回転を検知したことを持って画像形成のための次のシーケンスへと移行する。
【0034】
(実施例4)
先の実施例においては、スキャナモータが一定回転数になったことをいかに早く検知するかという観点で説明を行ってきた。次の実施例では、このハード構成でスキャナモータの異常検知を行う場合について説明する。図3に示すように回転数が規定の回転数にならなくとも回転の変動がなくなれば差分の値は、目標の35に一致する。しかし、スキャナモータの異常によって規定の回転数以外の回転数で定常回転になってしまった場合には、システムとしては、故障として処理をする必要がある。そのために、差分が、目標値に一致した時点でR12に格納されている値が所定の範囲内の値であるかどうかをみることにより故障検知を行うことが可能である。こうすることにより異常画像の出力を防止し、スキャナモータの故障が発生した場合に異常箇所を容易に特定することが可能である。
【0035】
以上説明した実施例によれば、スキャナモータの収束待ち時間を最小限に留めることができる。そのために、ユーザがプリントをおこなってからその印刷物を手にするまでの時間を短縮することができる。
【0036】
また、スキャナモータが故障した場合においても故障した箇所を容易に特定でき、サービス性が向上するというメリットもある。
【発明の効果】
本発明によれば、回転多面鏡の変化量を基にその回転状態を適切に判断し、たとえば画像形成シーケンスへ移行するタイミングを最適化することができ、なるべく早くユーザが印刷物を手にすることが可能なレーザビームプリンタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を説明するための回路図である。
【図2】第1の実施例を説明するためのフローチャートである。
【図3】第2の実施例を説明するためのグラフである。
【図4】第3の実施例を説明するための回路図である。
【図5】第3の実施例を説明するための回路図である。
【図6】第3の実施例を説明するためのタイミングチャートである。
【図7】レーザビームプリンタの構成を説明するための図である。
【図8】主走査方向の信号を説明するための図である。
【図9】ファーストプリントタイムを説明するためのタイミングチャートである。
【図10】スキャナモータの立上り状態を説明するための図である。
【符号の説明】
12 レジスタ
13 主走査カウンタ
14 BD信号
16 CPU
41 BD信号分周回路
102 レーザユニット
104 スキャナモータ
105 回転多面鏡(ポリゴンミラー)
108 感光ドラム
111 光電変換素子[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for detecting the number of revolutions of a rotating polygon mirror driving means (scanner motor) used in a laser beam printer, and to an improvement in a first print time using the method.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows a configuration of a laser beam printer to which the present invention is applied. The image forming operation of the laser beam printer will be described with reference to FIG.
[0003]
An image signal (VDO signal) 101 is input to the
[0004]
Therefore, the
[0005]
Next, a control signal for forming an image will be described with reference to FIG.
[0006]
[0007]
Next, an image forming signal for forming an image corresponding to one
[0008]
The
[0009]
In this way, an image for one page is formed by repeatedly performing image formation for each main scan.
[0010]
When the image forming operation described above is roughly divided into two, the motor is rotated to control the sub-scanning direction in which the transfer paper is fed, the image is formed and the paper is discharged, and the mask signal is generated and the polygon mirror is rotated by a predetermined rotation. The control is divided into control in the main scanning direction in which rotation is performed by a number.
[0011]
In each control, the sub-scanning is controlled in synchronization with the vertical synchronization signal, and the main scanning is controlled in synchronization with the horizontal synchronization signal (BD signal).
[0012]
Next, the first print time will be described. The first print time is the time from when the image forming unit of the printer receives a print instruction from the image developing unit to form an image and discharge the paper. This time is an important value as one of the basic performances of the printer. The first print time will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining the breakdown of the first print time of the laser beam printer. In FIG. 9, events related to the first print time are described on the vertical axis, and time is plotted on the horizontal axis.
[0013]
Each event can be considered to be a sequential one that proceeds to the next operation after each event.
[0014]
First, upon receiving a print instruction, the image forming unit of the printer starts the paper feed operation and simultaneously starts up the scanner motor (131). Although the paper feeding operation depends on the configuration of the printer, in the case of a small laser beam printer, the paper feeding operation often ends before the scanner motor starts up. Not listed. (That is, a configuration that does not become a factor that restricts the first print time will be described.) The completion of the startup of the scanner motor is determined by the ready signal of the scanner motor. However, as shown in FIG. 10, the scanner motor has a fluctuation for a while after a rotation instruction is given and a
[0015]
Next, in the image forming operation (133), as described above, an image is formed based on the electrostatic photographic process, and thereafter, a sheet discharging operation (operation for transporting the sheet to the sheet discharging tray including fixing) ( 134).
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional example, it is necessary to set the waiting time with a sufficient margin so that a normal image is output even when the fluctuation of the scanner motor is the largest.
[0017]
Therefore, in most cases, even though the scanner motor is operating at a normal rotation speed (even though an image can be formed), the scanner motor waits without doing anything for this waiting time. State exists. This has been a factor that increases the first print time.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention provides a rotating polygon mirror for scanning a laser beam onto a photoreceptor, a beam detecting means for detecting a laser beam scanned by the rotating polygon mirror and generating a beam detection signal, counting means for counting a reference clock in synchronism with the beam detect signal generated from means, an acquiring means for acquiring period information of the beam detection signal by using the counting means, the period information obtained by the obtaining means The rotating polygon mirror is rotated and converged by a difference between a current cycle obtained by the obtaining means and a past cycle stored in the storing means being a predetermined value or less. Determining means for determining a state .
[0019]
【Example】
(Example 1)
A first embodiment will be described with reference to FIG.
[0020]
The portion enclosed by the
[0021]
The
[0022]
Hereinafter, the operation of the
[0023]
FIG. 2 shows an interrupt processing routine (21) executed when an interrupt signal (in this case, a BD signal) is input to the interrupt
[0024]
First, when an interrupt occurs, the register R (i) in the
[0025]
If i = 1 now, it is determined whether or not the absolute value of the difference between R (1) and R12 is equal to or smaller than a certain value C (22). This C is a value determined in advance, and is a value at which the polygon mirror can be regarded as normal rotation. When the absolute value is smaller than C, it is determined that the scanner motor has the specified number of revolutions (23), and the process proceeds to the next image forming sequence. If the absolute value is equal to or larger than C, it is determined that the scanner is in a state before reaching the steady state, and the process proceeds to 24. At 24, the current value of R12 is secured in a register in the
[0026]
The reason why the comparison is performed for each surface of the polygon mirror is that the value stored in R12 is different for each surface even if the scanner motor rotates normally due to the variation in the surface division accuracy of the polygon mirror.
[0027]
As shown in the present embodiment, by performing each surface, even if the surface division accuracy is poor, it is possible to detect the rotation state without any influence at all.
[0028]
(Example 2)
In the next embodiment, an application example of the present invention in a case where the number of rotations of the scanner has an overshoot will be described. Since the hardware configuration is the same as the configuration shown in FIG. 1, it will be described with reference to FIG. The data stored in the
[0029]
On the other hand, the lower diagram shows the absolute value of the difference between adjacent data in the upper diagram. The line indicated at 35 indicates the value that the difference takes when the rotation becomes constant.
[0030]
As shown in the figure, during the acceleration of the rotation, the level shifts above the line, and then converges as shown in the figure. The
[0031]
(Example 3)
In the above embodiment, the
[0032]
Then, the configuration will be described with reference to FIGS.
[0033]
The BD
[0034]
(Example 4)
In the previous embodiment, the description has been made in terms of how quickly the scanner motor reaches a certain number of rotations. In the following embodiment, a case will be described in which an abnormality of a scanner motor is detected with this hardware configuration. As shown in FIG. 3, if the rotation does not fluctuate even if the rotation speed does not reach the specified rotation speed, the difference value matches the
[0035]
According to the embodiment described above, it is possible to minimize the convergence waiting time of the scanner motor. Therefore, it is possible to reduce the time from when the user prints to when he obtains the printed matter .
[0036]
In addition, even when the scanner motor fails, there is another advantage that the failed part can be easily specified, and the serviceability is improved.
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotation state can be determined appropriately based on the amount of change of a rotary polygon mirror, for example, the timing which shifts to an image forming sequence can be optimized, and a user can obtain a printed matter as soon as possible. It is possible to provide a laser beam printer capable of performing the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart for explaining a first embodiment.
FIG. 3 is a graph for explaining a second embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a third embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a third embodiment.
FIG. 6 is a timing chart for explaining a third embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a laser beam printer.
FIG. 8 is a diagram for explaining signals in the main scanning direction.
FIG. 9 is a timing chart for explaining a first print time.
FIG. 10 is a diagram for explaining a rising state of a scanner motor.
[Explanation of symbols]
12
41 BD
108 Photosensitive drum 111 Photoelectric conversion element
Claims (7)
前記回転多面鏡により走査されるレーザビームを検出してビーム検出信号を発生するビーム検出手段と、
前記ビーム検出手段より発生されるビーム検出信号に同期して基準クロックをカウントするカウント手段と、
前記カウント手段を用いて前記ビーム検出信号の周期情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された周期情報を記憶する記憶手段と、
前記取得手段により取得された現在の周期と前記記憶手段に記憶された過去の周期との差分が所定値以下となったことを以って前記回転多面鏡が回転収束状態であると判断する判断手段とを有することを特徴とするレーザビームプリンタ。A rotating polygon mirror for scanning the laser beam onto the photoconductor,
Beam detection means for detecting a laser beam scanned by the rotating polygon mirror and generating a beam detection signal,
Counting means for counting a reference clock in synchronization with a beam detection signal generated by the beam detection means;
Acquisition means for acquiring the cycle information of the beam detection signal using the counting means,
Storage means for storing the cycle information acquired by the acquisition means,
Judgment for judging that the rotary polygon mirror is in the rotation convergence state when the difference between the current cycle acquired by the acquisition means and the past cycle stored in the storage means is equal to or less than a predetermined value. And a laser beam printer.
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