JP4371628B2 - 画像形成装置、その制御方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転多面鏡を回転駆動させるモータ(ポリゴンモータ)の速度制御技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、印刷方式として電子写真方式を採用したレーザビームプリンタ等において、回転多面鏡を回転させるモータ(以下、ポリゴンモータという)の回転速度を制御する方式として、回転多面鏡の各鏡面の基準位置(例えば、先頭位置)からのレーザ光の反射光に基づいて生成される主走査同期信号(以下、BD信号という)の周期を目標の周期に合わせるように、ポリゴンモータの回転速度を制御する方式が知られている。
【0003】
電子写真方式のプリンタの露光走査系は、図4に示したように構成されている。図4において、レーザユニット102は、入力された画像信号(VIDEO信号)101に基づいてレーザビームをドット単位でON/OFFする。レーザユニット102から発振されたレーザビーム103は、回転多面鏡(ポリゴンミラー)105に照射される。このポリゴンミラー105は、ポリゴンモータ104により回転駆動されて、レーザビームを偏向させる。
【0004】
結像レンズ106は、偏向されたレーザビーム107の焦点が感光ドラム108上に結ばれるように作用する。このレーザビーム107の照射により、感光ドラム108には画像信号101に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、図示省略した現像器によりトナー像として現像されて、記録紙に転写される。
【0005】
上記ポリゴンモータ104は、ポリゴンミラー105を毎分1万〜2万回転位の高速で回転させているが、このポリゴンミラー105の1つの鏡面でレーザビーム107が図4の左右方向に1回振られる間に、すなわち感光ドラム108が主走査方向にレーザビーム107で1ライン露光走査される間に、この感光ドラム108は、縦方向(副走査方向)に1ドット分だけ回転される。
【0006】
反射鏡120は、レーザビーム107による露光走査位置が主走査方向の先頭位置になったときに、当該反射鏡120にレーザビーム107が照射される位置に配備されており、この反射鏡120で反射されたレーザビーム107は、光電変換素子109に入射される。光電変換素子109は、入射されたレーザビーム107を光電変換し、電気的な主走査同期信号(以下、BD信号という)として出力する。
【0007】
このBD信号は、ケーブル110を介して、ポリゴンモータ104の回転制御等の各種の制御を行う制御回路111に伝送される。なお、上記の説明から推測できるように、BD信号は、ポリゴンミラー105の鏡面毎に1パルスづつ生成されることになる。本従来例では、6面のポリゴンミラー105を使用しているので、1回転当たり6回のBD信号が生成されることになる。
【0008】
次に、従来のポリゴンモータ104の速度制御方法について説明する。図5は、図4に示した制御回路111の回路ブロック図であり、ポリゴンモータ104等を模式的に書き加えている。また、BD信号検出用の反射鏡120等は省略している。
【0009】
図5に示したように、主走査同期信号であるBD信号は、分周回路11に入力される。分周回路11では、BD信号をポリゴンミラー105の鏡面数に等しい値で分周する。ここでは、6面のポリゴンミラー105を使用しているので、BD信号を6分周することになる。そして、分周回路11で分周されたBD信号(BD/6信号)の周期をもとにして、ポリゴンモータ104の速度制御を行うことになる。
【0010】
次に、BD信号を分周する理由について説明する。ポリゴンミラー105の各鏡面は、全て等しくできてはおらず、鏡面の長さのバラツキ等、面精度等にバラツキがある。従って、ポリゴンモータ104の回転が安定している場合でも、実際のBD信号の周期はばらついている。
【0011】
その様子を図6に示す。ポリゴンミラー105の鏡面が6面であるとすると、図6に示したように、これら鏡面で生成される各BD信号の周期はT1,T2,T3,T4,T5,T6となり、以降、これら周期の各BD信号がサイクリックに生成されることになる。
【0012】
この場合、たとえポリゴンモータ104が目標速度で回転していても、図6のように各BD信号の周期T1〜T6がばらついていれば、これらBD信号に基づいてポリゴンモータ104を制御した場合に適正に制御できなくなってしまう。
【0013】
一方、BD信号を6分周してBD/6信号を生成すると、図4の下の波形のように、ポリゴンモータ104の1回転で1パルスのBD信号(BD/6信号)に整形される。この場合、ポリゴンモータ104の回転速度が目標速度で安定していれば、BD/6信号は、ポリゴンミラー105の各鏡面間の面精度のばらつきの影響を受けずに、その周期が常に一定(Tround)になる。
【0014】
換言すれば、このBD/6信号によって、ポリゴンミラー105の各鏡面間の面精度のばらつきの影響を受けずに、ポリゴンモータ104の回転周期を正確に測定することが可能になる。以上説明した理由により、BD信号をポリゴンミラーの鏡面数に等しい値で分周し、その分周に係るBD信号をポリゴンモータ104の速度検出用の基準信号として使用している。
【0015】
分周回路11で分周されたBD信号(BD/6信号)は、カウンタ12に入力される。カウンタ12は、図示しないクロックを計数するアップカウンタであり、BD/6信号が入力される毎にそのカウント値をクリアすることにより、BD/6信号の周期、すなわちポリゴンモータ104の回転周期を計測するように構成されている。
【0016】
比較器13は、カウンタ12のカウント値(BDprd信号)と目標速度(Vtgt)とを比較し、その比較結果に応じてポリゴンモータ104の加速/減速を指示する制御信号を生成する。なお、目標速度Vtgtとしては、BD/6信号に対応する目標速度が設定されている。
【0017】
図7は、比較器13の出力信号である加速指示信号(ACC信号)、減速指示信号(DEC信号)の機能を示している。
【0018】
これらACC信号、DEC信号は、共にハイアクティブの信号であり、図7に示したように、ACC信号だけが「High」のときは加速指示、DEC信号だけが「High」のときは減速指示、ACC信号とDEC信号が共に同レベルのときは速度保持を指示することを意味している。
【0019】
次に、比較器13の動作例を図8,9のタイミングチャートに基づいて説明する。なお、図8,9の例では、目標速度(Vtgt)を「80」としており、図8,9は、ポリゴンモータ104の速度が目標速度よりも遅い場合、速い場合を示している。
【0020】
まず、ポリゴンモータ104の速度が目標速度よりも遅い場合について説明する。図8に示したように、BD/6信号の立下りエッジが入力されると、カウンタ12のカウント値(BDprd)が「0」にクリアされる。その後、カウンタ12は、図示しないクロックに同期して1,2,3,…とカウントアップしていくが、カウント値がVtgtとして設定されている値「80」を超えると、比較器13は、BD/6信号の次の立下りエッジが入力されるまで、「High」レベルのACC信号を出力する。
【0021】
この場合、ポリゴンモータ104の速度が目標速度に対して遅くなるほどBD/6信号の周期は長くなるので、ACC信号は、ポリゴンモータ104の速度が遅くなるほど「High」レベルの幅が長くなることになる。
【0022】
次に、ポリゴンモータ104の速度が目標速度よりも速い場合について説明する。図9に示したように、2個目のBD/6信号の立下りエッジが入力された時のカウント値が「77」であったとすると、比較器13は、目標速度である「80」に対して足りない分の幅だけ「High」レベルのDEC信号を出力する。
【0023】
この場合、ポリゴンモータ104の速度が速くなるほどBD/6信号の周期は短くなるので、DEC信号は、ポリゴンモータ104の速度が目標速度に対して速くなるほど「High」レベルの幅が長くなることになる。
【0024】
ポリゴンモータ104の速度が目標速度に等しい場合、すなわち、BD/6信号の周期=Vtgtの場合は、ACC信号、DEC信号ともに「Low」レベルのままとなる。
【0025】
比較器13で生成されたACC信号とDEC信号は、モータ駆動部14に入力される。モータ駆動部14は、定電流源19,20、スイッチング素子16,17、チャージポンプコンデンサ15、増幅器16により構成されている。
【0026】
定電流源19,20とスイッチング素子16,17は、コンデンサ15の充放電回路を形成している。DEC信号が「High」になるとスイッチング素子16がオンし、電流源19を介してチャージポンプコンデンサ15が充電される。また、ACC信号が「High」になると、スイッチング素子17がオンし、電流源20を介してチャージポンプコンデンサ15が放電される。
【0027】
従って、チャージポンプコンデンサ15の電圧は、ACC信号、DEC信号の「High」レベルの幅に比例して増減する。この電圧を次段の増幅器18を介してモータドライバ21に伝送する。モータドライバ21では、この電圧に比例した電流をポリゴンモータ104に供給して回転させる。
【0028】
ポリゴンモータ104の回転速度が目標速度よりも遅い場合、ACC信号が「High」になるのでチャージポンプコンデンサ15の電圧が高くなり、ポリゴンモータ104は加速される。逆に、ポリゴンモータ104の回転速度が目標速度よりも速い場合は、DEC信号が「High」になるのでチャージポンプコンデンサ15の電圧が低下し、ポリゴンモータ104は減速される。
【0029】
また、ACC信号,DEC信号が共に「Low」の場合は、スイッチング素子16,17が共にオフとなっているので、チャージポンプコンデンサ15の電圧は変化せず、速度を保持するモードとして動作する。このようにして、ポリゴンモータ104の回転速度は、最終的には目標速度で安定する。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例では、ポリゴンモータ104の回転速度変動を検出する間隔が、6回のBD信号に相当する長い間隔になるため、回転速度変動が大きくなってしまう可能性があった。
【0031】
また、ACC信号、DEC信号を生成する間隔が長くなってしまうので、ポリゴンモータ104を安定して回転制御するためのモータ駆動部14のチューニングが難しい、具体的には、チャージポンプコンデンサ15の電圧安定性の確保や、1回の加速/減速指示に対する加速量/減速量の調整等が難しいという問題があった。
【0032】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、ポリゴンモータの回転速度を目標速度に制御する際に、回転速度変動を可及的に抑制しつつ、かつ安定した回転を容易に得られるようにすることにある。
【0033】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、露光用の光ビームの進行方向を偏向させる複数の鏡面を有する回転多面鏡と、像担持体と、前記回転多面鏡により前記露光用の光ビームの進行方向を偏向させながら前記像担持体を露光走査する露光走査手段とを有する画像形成装置において、前記露光走査手段は、前記回転多面鏡を回転駆動するポリゴンモータと、前記回転多面鏡の各鏡面の所定の位置に入射されるべき前記光ビームに基づいて生成された主走査同期信号に基づいて、前記ポリゴンモータの目標回転速度を前記回転多面鏡の鏡面毎に設定する設定手段と、前記設定手段により設定された目標回転速度に基づいて前記ポリゴンモータを駆動制御する制御手段とを有し、前記設定手段は、前記回転多面鏡の各鏡面の長さ、前記各鏡面の長さの合計値、及び前記回転多面鏡の1周の目標回転速度に基づいて、前記回転多面鏡の鏡面毎の目標回転速度を設定することを特徴とする
【0034】
また、本発明は、露光用の光ビームの進行方向を偏向させる複数の鏡面を有する回転多面鏡と、像担持体と、前記回転多面鏡により前記露光用の光ビームの進行方向を偏向させながら前記像担持体を露光走査する露光走査手段とを有する画像形成装置の制御方法において、前記露光走査手段は、前記回転多面鏡の各鏡面の所定の位置に入射されるべき前記光ビームに基づいて生成された主走査同期信号に基づいて、前記回転多面鏡を回転駆動するポリゴンモータの目標回転速度を前記回転多面鏡の鏡面毎に設定する設定工程と、前記設定工程により設定された目標回転速度に基づいて前記ポリゴンモータを駆動制御する制御工程とを有し、前記設定工程は、前記回転多面鏡の各鏡面の長さ、前記各鏡面の長さの合計値、及び前記回転多面鏡の1周の目標回転速度に基づいて、前記回転多面鏡の鏡面毎の目標回転速度を設定することを特徴とする
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0036】
図1は、本実施形態を適用したポリゴンモータの駆動制御等、各種の制御を行う制御回路の回路ブロック図であり、本制御回路111は、電子写真方式のプリンタに搭載されたものである。
【0037】
なお、図1では、制御対象のポリゴンモータ等を模式的に書き加え、BD信号検出用の反射鏡120(図5参照)等は省略している。また、電子写真方式の露光走査系の構成は、図4に示した従来例と全く同様なので、ここでは、その説明を省略する。
【0038】
図1において、基準面検出信号は、ポリゴンミラー105の特定の鏡面がレーザ光の照射面になっている期間中に「High」レベルのパルスとなる信号であり、本実施形態では、6面ある鏡面の中から特定の1つの鏡面を基準面として検出するのに使用している。カウンタ1は、図示しないクロックを計数するアップカウンタであり、BD信号が入力される毎にそのカウント値をクリアすることにより、BD信号の周期、すなわちポリゴンモータ104の回転周期を計測するように構成されている。
【0039】
2は目標速度切替部であり、ポリゴンミラー105の鏡面数分だけ設定されている目標速度の中から、BD信号が入力される毎に1つを選択し、Vtgt信号として出力する。このVtgt信号は、後段でBD信号の目標値として使用される。
【0040】
ここで、目標速度1〜6(Vtgt1〜6)の決め方について説明する。
【0041】
ポリゴンモータ104の各鏡面に対する目標速度Vtgt1〜6は、以下の様にして計算される。すなわち、予め測定されているポリゴンモータ104の各鏡面の長さは、基準面の長さがL1、2〜6面目の長さがそれぞれL2,L3,L4,L5,L6であり、各鏡面の長さの合計がLAであり、ポリゴンモータ104の1周の目標速度をPolyPrdとすると、ポリゴンモータ104の各鏡面に対する目標速度Vtgt1〜6は、
○ Vtgt1=(L1/LA)×PolyPrd
(基準面がレーザ照射面となっているときの目標値)
○ Vtgt2=(L2/LA)×PolyPrd
(2面目がレーザ照射面となっているときの目標値)
○ Vtgt3=(L3/LA)×PolyPrd
(3面目がレーザ照射面となっているときの目標値)
○ Vtgt4=(L4/LA)×PolyPrd
(4面目がレーザ照射面となっているときの目標値)
○ Vtgt5=(L5/LA)×PolyPrd
(5面目がレーザ照射面となっているときの目標値)
○ Vtgt6=(L6/LA)×PolyPrd
(6面目がレーザ照射面となっているときの目標値)
として算出される。
【0042】
次に、目標速度切替部2の動作を、図2のフローチャート、及び図3のタイミングチャートを参照しながら説明する。
【0043】
目標速度切替部2は、まず、ポリゴンミラー105の基準面の検出信号が入力されると(ステップS1)、その次のBD信号の立下りエッジでVtgt出力としてVtgt1を選択して、比較器3に出力する(ステップS2)。次のBD信号の立下りエッジが入力されると(ステップS3)、Vtgt出力としてVtgt2を選択して出力する(ステップS4)。
【0044】
目標速度切替部2は、以下同様に、BD信号の立下りエッジが入力される毎に(ステップS5,S7,S9,S11)、Vtgt3,Vtgt4,Vtgt5,Vtgt6とVtgt出力を切替えていく(ステップS6,S8,S10,S12)。
【0045】
また、通常は、Vtgt6が選択されているときに、再度、ポリゴンミラー105の基準面の検出信号が入力されるので、ステップS1に戻って、この基準面の検出信号が入力されるのを待ち、次のBD信号の立下りエッジでVtgt出力をVtgt1に切替える(ステップS2)。
【0046】
以降、感光ドラム108に対する主走査方向のレーザによる全ラインの露光走査が完了するまで(ステップS13)、同様の処理を繰返する。
【0047】
このように、目標速度切替部2は、レーザが照射されている鏡面の長さに応じた目標速度を選択して比較器3に出力するように動作する。その際、BD信号の立下りエッジでVtgtを選択・出力するので、現在、レーザが照射されている鏡面と目標速度(Vtgt1〜6)とが正確に対応付けられる。
【0048】
比較器13は、カウンタ1のカウント値(BDprd信号)と目標速度切替部2からの目標速度(Vtgt)とを比較し、その比較結果に応じてポリゴンモータ104の加速/減速を指示する制御信号を生成する。
【0049】
比較器3からの加速/減速指示信号と、その指示信号に基づくモータ駆動部4の動作については、従来例で説明したのと同様なので、ここでは、その説明を省略する。
【0050】
次に、このようなポリゴンモータ104の制御による効果を、図3のタイムチャートに基づいて説明する。
【0051】
ポリゴンモータ104の速度が目標速度に達した場合でも、ポリゴンミラー105の各鏡面間で面精度にばらつきがあるため、図3に示したように、BD信号の周期T1〜T6はばらつく。
【0052】
しかし、本実施形態では、上記のように、ポリゴンミラー105の各鏡面に対応するポリゴンモータ104の目標速度(Vtgt1〜6)を、各鏡面の長さに対応した値(L1/LA×PolyPrd〜L6/LA×PolyPrd)に切替えている。換言すれば、BD信号を分周することなく上記各鏡面の長さのばらつきを吸収する形で、各鏡面にレーザが照射されている際のポリゴンモータ104の目標速度(Vtgt1〜6)を設定している。
【0053】
なお、カウンタ1、目標値切替部2、比較器3、モータ駆動部14等は、CPU111aにより統御されるものであり、CPU111aは、ROM111bにプリセットされた制御プログラムに基づいて、各種の処理を統御する。この際、CPU111aは、RAM111cをワークエリア等として利用する。
【0054】
上記のように、本実施形態では、BD信号をポリゴンミラー105の面数で分周せずに各BD信号毎に速度検知を行い、加速/減速信号を生成すると共に、ポリゴンミラー105の各鏡面の長さのばらつきを吸収する形でレーザ照射面となった際の各鏡面の回転速度を設定しているので、不必要に加速/減速指示信号(ACC信号、DEC信号)が生成されることはない。
【0055】
また、BD信号を分周せずにポリゴンモータ104の速度制御を行っているので、速度検知の間隔を短くすることができ、また、加速/減速指示信号の間隔も短くすることができるので、ポリゴンモータ104の速度変動が小さく、安定した回転が得られるモータ駆動制御を、簡単な制御回路で行うことが可能となる。
【0056】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、例えば、鏡面毎に設定するポリゴンモータの目標回転速度(すなわち、各鏡面の目標回転速度)の数は、各鏡面について2つずつ設定するなど、鏡面の数より多くすることにより、ポリゴンモータの速度変動をより一層低減し、安定した回転が得られるようにすることも可能である。
【0057】
この場合は、例えば、図4に示した反射鏡120の他に、レーザの走査位置が主走査方向の中央の位置になったときにレーザが照射される反射鏡を装備することで対応することができる。
【0058】
光ビームを回転多面鏡により偏向させて露光走査する機能を備えた画像形成装置であれば、プリンタ単体以外の複写機、ファクシミリ装置等にも適用可能である。また、本発明に係るモータ速度制御処理機能は、ハードウェアの電子回路だけでなく、センサ系を除いて純粋にソフトウェアだけで実現したり、ハードウェアとソフトウェアで処理を分担して実現したりすることも可能である。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、分周していない主走査同期信号を用いて、回転多面鏡を回転駆動するポリゴンモータの目標回転速度を、当該回転多面鏡の鏡面毎に設定しているので、速度変動が小さく、安定した回転が得られるポリゴンモータの制御回路を容易に実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したポリゴンモータの駆動制御等を行う制御回路の回路ブロック図である。
【図2】本発明の実施形態におけるポリゴンモータの目標速度の選択処理を示すフローチャートタイムチャートである。
【図3】本発明の実施形態におけるポリゴンモータ制御動作を示すタイムチャートである。
【図4】電子写真方式のプリンタにおける一般的な露光走査系の構成を示す構成図である。
【図5】従来のポリゴンモータ制御回路を示す回路ブロック図である。
【図6】従来例のポリゴンモータ制御動作を示すタイムチャートである。
【図7】本発明の実施形態、及び従来例におけるポリゴンモータに対する回転速度制御信号を示す図である。
【図8】ポリゴンモータの回転速度が目標速度より遅い場合の回転速度制御を説明するためのタイムチャートである。
【図9】ポリゴンモータの回転速度が目標速度より速い場合の回転速度制御を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
1:カウンタ
2:目標値切替部
3:比較器
14:モータ駆動部
104:ポリゴンモータ
102:レーザユニット
105:ポリゴンミラー
108:感光ドラム
111:制御回路

Claims (4)

  1. 露光用の光ビームの進行方向を偏向させる複数の鏡面を有する回転多面鏡と、像担持体と、前記回転多面鏡により前記露光用の光ビームの進行方向を偏向させながら前記像担持体を露光走査する露光走査手段とを有する画像形成装置において、
    前記露光走査手段は、前記回転多面鏡を回転駆動するポリゴンモータと、前記回転多面鏡の各鏡面の所定の位置に入射されるべき前記光ビームに基づいて生成された主走査同期信号に基づいて、前記ポリゴンモータの目標回転速度を前記回転多面鏡の鏡面毎に設定する設定手段と、前記設定手段により設定された目標回転速度に基づいて前記ポリゴンモータを駆動制御する制御手段とを有し
    前記設定手段は、前記回転多面鏡の各鏡面の長さ、前記各鏡面の長さの合計値、及び前記回転多面鏡の1周の目標回転速度に基づいて、前記回転多面鏡の鏡面毎の目標回転速度を設定することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記設定手段は、前記回転多面鏡の鏡面毎に複数の前記目標回転速度を設定することを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  3. 前記設定手段は、前記回転多面鏡の基準面の検知信号に基づいて、前記回転多面鏡の鏡面毎の目標回転速度をサイクリックに設定していくことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 露光用の光ビームの進行方向を偏向させる複数の鏡面を有する回転多面鏡と、像担持体と、前記回転多面鏡により前記露光用の光ビームの進行方向を偏向させながら前記像担持体を露光走査する露光走査手段とを有する画像形成装置の制御方法において、
    前記露光走査手段は、前記回転多面鏡の各鏡面の所定の位置に入射されるべき前記光ビームに基づいて生成された主走査同期信号に基づいて、前記回転多面鏡を回転駆動するポリゴンモータの目標回転速度を前記回転多面鏡の鏡面毎に設定する設定工程と、前記設定工程により設定された目標回転速度に基づいて前記ポリゴンモータを駆動制御する制御工程とを有し
    前記設定工程は、前記回転多面鏡の各鏡面の長さ、前記各鏡面の長さの合計値、及び前記回転多面鏡の1周の目標回転速度に基づいて、前記回転多面鏡の鏡面毎の目標回転速度を設定することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
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