JP4417697B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル方式のカラー画像形成装置に関する。

レーザビーム走査方向の書込開始基準を検知する同期検知センサと、外部クロックにより回転制御されるポリゴンモータと、感光体上に形成された単色画像を順次転写する中間転写体と、中間転写体上のマークを検出する中間転写マークセンサとを有する電子写真方式のカラー画像形成装置が普及している。
このようなカラー画像形成装置に関連して、特許文献１乃至４では、同期検知信号（またはポリゴンクロック）とマーク検知信号を直接比較している。
特許第２９９１５３１号 特許第３０９９３９９号 特開平０９−２９０５３４号公報 特開平１０−０１０８２７号公報

上述したように従来は、同期検知信号（またはポリゴンクロック）とマーク検知信号を直接比較しているため、その差は最大で１周期であり、このずれ量を小さくすることはできなかった。
本発明は、ポリゴンモータの回転が安定するまでの時間を短縮することができるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、レーザビーム走査方向の書込開始基準を検知する同期検知センサと、外部クロックにより回転制御されるポリゴンモータと、感光体上に形成された単色画像を順次転写する中間転写体と、中間転写体上のマークを検出する中間転写マークセンサとを有するカラー画像形成装置において、直前の同期検知信号を検知してから中間転写マークセンサがマークを検出する間の時間または、中間転写マークセンサがマークを検出してから直後の同期検知信号を検知するまでの時間を計測し、あらかじめ設定された設定値変更可能な目標設定値と計測された時間を比較する時間差計測ブロックと、目標設定値と計測時間の大小および時間差によりポリゴンモータの外部クロックを制御するクロック生成ブロックとを備え、前記クロック生成ブロックでは、前記時間差計測ブロックで比較し、計算された時間差Ｔと入力された変動回数とから変動量Ｔｍを算出し、前記変動回数分の周期にわたって通常周期Ｔｎに対して前記変動量Ｔｍを加算又は減算して外部クロックの周期を変更するカラー画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、上記時間差計測ブロックにより算出された時間差にあらかじめ設定された補正量を重畳すると共に、大小の再計算を行う時間補正ブロックを備えた請求項１のカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、上記外部クロックの変動量を設定し、上記時間差に応じて複数回に分割する請求項１または２のカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、上記外部クロックを段階的に変化させる請求項１ないし３のいずれかのカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、上記時間差計測ブロック、クロック生成ブロック、時間補正ブロックをＩＣ化する請求項２のカラー画像形成装置を主要な特徴とする。

レーザビーム走査方向の書込開始基準を検知する同期検知センサと、外部クロックにより回転制御されるポリゴンモータと、感光体上に形成された単色画像を順次転写する中間転写体と、中間転写体上のマークを検出する中間転写マークセンサとを有するカラー画像形成装置において、直前の同期検知信号を検知してから中間転写マークセンサがマークを検出する間の時間または、中間転写マークセンサがマークを検出してから直後の同期検知信号を検知するまでの時間を計測し、あらかじめ設定された設定値変更可能な目標設定値と計測された時間を比較する時間差計測ブロックと、目標設定値と計測時間の大小および時間差によりポリゴンモータの外部クロックを制御するクロック生成ブロックとを備えたので、所期の目的を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明のカラー画像形成装置の構成図である。書込ユニット１、感光体（図ではベルトだが、ドラム等もある）２、各色の現像ユニット３(３Ｋ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ)、中間転写体（図ではベルトだが、ドラム等もある）４、２次転写ローラ５、中間転写マークセンサ（図では、反射型センサを示しているが、透過型等もある）６が示される。Ｐは転写材を示す。
中間転写マークセンサ６のマーク検知信号より、副走査基準信号が生成され、この副走査基準信号からタイミングを計り、書込ユニット１よりレーザビームが感光体２上に照射され、静電潜像を形成する。この静電潜像は、４つある現像ユニット３の１つにより顕像化され中間転写体４へ転写される。
この動作を４色繰り返し、中間転写体４上にカラー画像を形成する。中間転写体４上に形成されたカラー画像は、２次転写ローラ５により転写材Ｐ上に転写される。その後転写材Ｐは、図には示していない定着ユニットにより、カラー画像が転写材Ｐ上に固着され、転写材Ｐは機械外へ排紙される。
図２は本発明のカラー画像形成装置における書込ユニットの透視斜視図である。レーザダイオードユニット７、ポリゴンミラー８、同期検知センサ９、同期検知用反射ミラー１０、レーザビームが透過／反射するレンズ／ミラー群１１を示す。
レーザダイオードユニット７より出力されるレーザビーム（図には示されていないが、コリメートレンズやアパーチャーやシリンドリカルレンズ等により平行光化や整形が行われる）は、後述する図３に示すポリゴンモータにより回転しているポリゴンミラー８上へ照射され、その反射ビームがポリゴンミラー８の回転により、水平方向にスキャンされる。
このスキャンされたレーザビームは、レンズにより感光体２上で等速スキャンおよび結像するよう整形されミラーなどを介して、感光体２上に照射される（ミラーは書込ユニット１の構成により枚数変化および不要となる）。
また同時に、レーザビームの一部は、同期検知用反射ミラー１０を介して、同期検知センサ９へ照射され、同期検知信号が生成される。この同期検知信号より、水平方向の書込タイミングを計り、主走査方向の画像位置合わせが行われる。

図３は本発明のカラー画像形成装置における第１の実施形態に係る書込制御ブロック図である。上記同期検知センサ９から出力される同期検知信号と上記中間転写マークセンサ６から出力されるマーク検知信号との時間差と目標時間との差を時間差計測ブロック２１で算出し、上記時間差と目標時間の大小関係によりポリゴンモータ２３の加速／減速と変動量を後段のクロック生成ブロック２２へ出力し、クロック生成ブロック２２にてクロック２の分周数を変更してポリゴンクロックの周波数を変更し、ポリゴンモータ２３の回転速度を制御する。
図４は図３に示す時間差計測ブロックの構成図である。同期検知信号を整形した信号をリセット信号とし、クロック１をクロック入力とするカウンタ３１と、マーク検知信号を整形した信号でカウンタ出力をラッチするフリップフロップ（またはラッチ）３２と、目標時間の補数とフリッププロップ出力の加算を行い、キャリーの有無で加速・減速の判定を行い、計算結果を変動量として出力する加算器ブロック３３とを備える。マーク検知信号から同期検知信号までの時間を計測する場合は、同期検知信号入力とマーク検知信号入力を交換することで可能である。

図５は図３に示すクロック生成ブロックの構成図である。コンパレータ４２は、カウンタ４１の出力と加算・減算器ブロック４３からの出力ｎ−１とを比較し、結果をカウンタ４１のリセットに出力することにより、カウンタ４１とペアでｎ進カウンタを形成する。
また加算・減算器ブロック４３は、入力される３設定により、減速の場合（クロック設定＋変動量）／２を、加速の場合（クロック設定−変動量）／２を計算し、出力する（この出力が、図に示されているｎ−１である）。
ただし、加速の場合は、変動量が補数で与えられていることもあるので、その場合は（クロック設定＋変動量）／２となる。また２で割っているのは、ポリゴンクロックのｈｉｇｈ区間とｌｏｗ区間の時間を等しくするためであり、両区間の合計が（クロック設定＋変動量）あるいは（クロック設定−変動量）と等しければ、他の値も可能である。またコンパレータ４２の出力は、Ｄフリップフロップ４４のクロックとして入力され、入力毎にポリゴンクロックのｈｉｇｈ、ｌｏｗを切り替える。
図６は同期検知信号からマーク検知信号までの時間を計測する場合の第１の例を示すタイミングチャートである。同期検知信号からマーク検知信号までの時間Ａと目標時間との比較を行い、
ａ＜目標時間：加速
ａ＞目標時間：減速
の判定を行い（図では加速）、同期検知信号からマーク検知信号までの時間Ａと目標時間との時間差Ｔを計算する。
計算後、できるだけ早くポリゴンモータ２３のクロックを通常周期ＴｎからＴｎ−Ｔに制御する（減速の場合は、Ｔｎ＋Ｔとなる。）。これによりポリゴンモータ２３の速度は変更されるが、ポリゴンモータ２３のイナーシャ成分や制御遅延などにより、ポリゴンモータ２３が定常回転に復帰するまでは時間が掛かる。
ポリゴンモータクロックＮ（Ｈｚ）とポリゴンモータ回転速度Ｒ（ｒｐｍ）の関係が、
Ｒ＝１０Ｎ
かつ図２に示すように、ポリゴンミラー面数が６面の場合、同期検知信号の周波数もＮ（Ｈｚ）となる。
またポリゴンモータ２３のように一定速度で回転させる制御の場合、ポリゴンモータ２３の制御基板上に固定されたホール素子などのフィードバック信号とポリゴンモータクロックが同一周波数で、一定の位相差を有するように回転制御される（ＰＬＬ制御など）。このような制御の場合、モータクロックの位相を変更すると、それに応じて同期検知信号の位相も変更される。

図７は本発明のカラー画像形成装置における第２の実施形態に係る書込制御ブロック図である。図３に示す第１の実施形態の制御ブロック図に示す時間差計測ブロック２１とクロック生成ブロック２２間に時間補正ブロック２４を挿入し、時間差計測ブロック２１から出力された加速・減速および変動量設定と入力された加速・減速および補正量設定から加速・減速および変動量を再計算し、後段のクロック生成ブロック２２へ出力し、クロック生成ブロック２２にてクロック２の分周数を変更してポリゴンクロックの周波数を変更し、ポリゴンモータ２３の回転速度を制御する。
図８は同期検知信号からマーク検知信号までの時間を計測する場合の第２の例を示すタイミングチャートである。図６との差は図に示すように、ポリゴンモータ２３の速度変動を複数回にわたって行っていることである。ＴとＴｍの関係は、Ｔ＝Ｔｍ＋Ｔｍ＋Ｔｍ＋・・・・・・＋Ｔｍであり、変動量の合計は等しくなる。
またＴｍの計算は、ポリゴンクロックの変動回数を設定して、（Ｔ／変動回数）から算出する方法と、変動量Ｔｍをあらかじめ設定しておき、（Ｔ／Ｔｍ）より変動回数を算出する方法がある。なお算出時に発生する余りは、切り上げ、切り捨てまたは四捨五入などで処理される。
図９は図７に示すクロック生成ブロックの構成図である。この実施例では、加算・減算器ブロック４３にＴｍまたは速度変動回数を入力している。

図１０(１)、(２)はポリゴンクロック周期と変動回数の関係を示す図である。図１０に示されているように、ポリゴンクロック周期を定常時のＴから徐々に変化させる。
本発明では、目標時間を同期検知信号間の時間の１／２とすることにより、変動量は最大で同期検知信号間の時間の１／２となり、ポリゴンモータ２３が安定回転するまでの時間を短くすることができる。
また、中間転写体４や感光体２などのジター等により、ポリゴンモータ２３で位置合わせを行っても色重ねにずれを生じる場合があり、このずれ量があらかじめ算出できる場合はこのずれを補正することにより、画像品質を向上させることが可能となる。
また、１度に半周期も変動させると、急激にモータ速度を変更しようとするため、ロック外れやモータ速度が安定するまで大幅に時間を要することがある。そこでポリゴンクロック１周期間での変動量を小さくすることにより、モータ速度の急激な変化を防止できるので、ポリゴンモータ２３の定常速度への復帰時間を短くすることが可能となる。
また、定常速度から徐々に速度を変化させることにより、ポリゴンモータ２３が速度の変化に追従し、モータクロックとモータ回転時のフィードバック信号（ホール素子など）のずれ量が規定されたずれ量から大きくずれないので、定常速度への復帰時間をさらに短くすることができる。
処理をＩＣ化することにより、時間差の算出および時間差と目標時間の比較を直ぐに行うことができ、かつ算出後ポリゴンクロックを直ぐに変動させることができるので、結果的に定常速度への復帰時間を短くすることができる。

本発明のカラー画像形成装置の構成図である。 本発明のカラー画像形成装置における書込ユニットの透視斜視図である。 本発明のカラー画像形成装置における第１の実施形態に係る書込制御ブロック図である。 図３に示す時間差計測ブロックの構成図である。 図３に示すクロック生成ブロックの構成図である。 同期検知信号からマーク検知信号までの時間を計測する場合の第１の例を示すタイミングチャートである。 本発明のカラー画像形成装置における第２の実施形態に係る書込制御ブロック図である。 同期検知信号からマーク検知信号までの時間を計測する場合の第２の例を示すタイミングチャートである。 図７に示すクロック生成ブロックの構成図である。 ポリゴンクロック周期と変動回数の関係を示す図である。

符号の説明

６ 中間転写マークセンサ、８ ポリゴンミラー、９ 同期検知センサ、２１ 時間差計測ブロック、２２ クロック生成ブロック、２３ ポリゴンモータ

Claims (5)

1. レーザビーム走査方向の書込開始基準を検知する同期検知センサと、外部クロックにより回転制御されるポリゴンモータと、感光体上に形成された単色画像を順次転写する中間転写体と、該中間転写体上のマークを検出する中間転写マークセンサとを有するカラー画像形成装置において、
   直前の同期検知信号を検知してから前記中間転写マークセンサがマークを検出する間の時間または、前記中間転写マークセンサがマークを検出してから直後の同期検知信号を検知するまでの時間を計測し、あらかじめ設定された設定値変更可能な目標設定値と計測された時間を比較する時間差計測ブロックと、
   前記目標設定値と計測時間の大小および時間差によりポリゴンモータの外部クロックを制御するクロック生成ブロックと、
   を備え、前記クロック生成ブロックでは、前記時間差計測ブロックで比較し、計算された時間差Ｔと入力された変動回数とから変動量Ｔｍを算出し、前記変動回数分の周期にわたって通常周期Ｔｎに対して前記変動量Ｔｍを加算又は減算して外部クロックの周期を変更することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記時間差計測ブロックにより算出された時間差にあらかじめ設定された補正量を重畳すると共に、大小の再計算を行う時間補正ブロックを備えたことを特徴とする請求項１のカラー画像形成装置。
3. 前記外部クロックの変動量を設定し、前記時間差に応じて複数回に分割することを特徴とする請求項１または２のカラー画像形成装置。
4. 前記外部クロックを段階的に変化させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかのカラー画像形成装置。
5. 前記時間差計測ブロック、クロック生成ブロック、時間補正ブロックをＩＣ化することを特徴とする請求項２のカラー画像形成装置。

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