JP5905045B2

JP5905045B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5905045B2
Application number: JP2014047769A
Authority: JP
Inventors: 潤永利; 章宏福冨; 大輔宮川; 井上　直樹; 直樹井上
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Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2016-04-20
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Description

本発明は、ＬＢＰやデジタル複写機、デジタルＦＡＸ等の画像形成装置において、レーザビームを使用して光書き込みを行う画像形成装置に関するものである。

電子写真方式による画像形成装置は、画像信号によって変調されたレーザビームが感光体上を走査するよう、レーザ光源から出射されたレーザビームを回転する多面鏡に反射させている。ほとんどの画像形成装置においては、ユーザがプリント動作を指示しない間は、多面鏡は停止しており、ユーザがプリント開始を指示した場合に、多面鏡を回転させるスキャナモータの駆動が開始される。

特許文献１には、スキャナモータの立ち上げ時に回転多面鏡の回転数が所定の回転数に到達してから、回転多面鏡の回転数が露光可能な（記録材に画像形成可能な）回転数に収束すると予測される所定時間待つ。そして、これによりスキャナレディ（回転多面鏡が記録材に画像形成可能な回転数になったこと）を判定する方法が開示されている。なお、予測される所定時間は、周期が所定の値になるまでにかかる時間に基づいて選択される。

特開２００１−９６７９９号公報

しかしながら、特許文献１の、回転多面鏡が露光可能な回転数に達すると予測される所定時間は、使用環境や部品のばらつき等による誤差を考慮にいれたある程度余裕を持った時間に設定する必要がある。また、回転多面鏡の回転数が所定の値になった後は、必ず設定された所定の時間だけ待ち続ける。このため、実際には回転多面鏡が露光可能な回転数に収束しているにも関わらず、所定時間だけ待ち続けることにより、露光可能と判定するタイミングが必要以上に遅くなる場合があった。この場合、記録材へ画像形成を開始するタイミングも必要以上に遅くなってしまう虞がある。その結果、画像形成開始の指令を受けてから１枚目の画像形成が終了するまでの時間であるＦＰＯＴ（ファーストプリントアウトタイム）も必要以上に長くなり、使用者をその分待たせてしまう虞があった。
そこで本発明は、上記の従来技術を発展させるものであり、記録材への画像形成を開始するタイミングが遅くなることを抑制することを目的とする。

そこで本発明は、感光体、回転可能な多面鏡、及び前記多面鏡に光を照射する光源、を備え、回転する前記多面鏡で反射した光を前記感光体に照射することにより前記感光体に潜像を形成し、前記潜像に基づき画像形成を行う画像形成部と、前記多面鏡が前記画像形成を実行可能な回転数に収束したことを判定する判定部と、を有し、前記判定部により前記収束を判定したことに基づいて前記画像形成部による画像形成を開始する画像形成装置において、
前記判定部は、前記多面鏡の回転数が第１回転数に到達してから予め設定された第１期間経過した第１タイミングと、前記多面鏡が、第２回転数以上且つ第３回転数以下の範囲内の回転数で回転したまま予め設定された前記第１期間よりも短い第２期間経過した第２タイミングを検出可能で、前記第１タイミングと前記第２タイミングのうち、早い方のタイミングに基づいて、前記多面鏡が前記画像形成を実行可能な回転数に収束したと判定することを特徴とする。

記録材への画像形成を開始するタイミングが必要以上に遅くなることを抑制する。

画像形成装置の概要断面図走査光学装置の概要斜視図（ａ）スキャナモータの制御の説明図、（ｂ）画像形成部の制御の説明図（ａ）スキャナモータの立ち上げ時の回転多面鏡の回転数の時間変化を示すグラフ、（ｂ）スキャナモータの立ち上げ時の回転多面鏡の回転数の時間変化を示すグラフの拡大図スキャナモータの立ち上げ制御のフローチャートスキャナモータ（サンプル１）の立ち上げ時の回転数変化を示す図スキャナモータ（サンプル２）の立ち上げ時の回転数変化を示す図制御部の信号出力とその処理を行う構成を説明する図

［第１実施形態］
＜画像形成装置＞
まず画像形成装置１０１について説明する。図１は第１実施形態に係る画像形成装置１０１を示す図である。画像形成装置１０１は、後述する走査光学装置１を備える。走査光学装置１は光学台１０３に設置されている。光学台１０３は画像形成装置１０１の筐体の一部である。画像形成装置１０１には、その他に記録材（紙）Ｐを載置する給紙部１０４、給紙ローラ１０５、転写手段としての転写ローラ１０６、定着手段としての定着器１０７が設けられ、転写ローラ１０６に対向する位置にプロセスカートリッジ１０８が配置されている。プロセスカートリッジ１０８には画像形成手段としての感光ドラム（感光体）１２、帯電ローラ（帯電手段）１７、及び、現像ローラ（現像手段）１８が設けられている。

感光ドラム１２は回転しながら帯電ローラにより表面を帯電された後、走査光学装置１によって画像データに基づく静電潜像が形成される。そしてその静電潜像を現像ローラ１８によりトナーを付着させて現像し、感光ドラム１２上にトナー像を得る。記録材Ｐは給紙部１０４から給紙ローラ１０５によって給送され、転写ローラ１０６により感光ドラム１０９上に形成されたトナー像が転写される。その後、定着器１０７で記録材Ｐを加熱及び加圧し、トナー像を記録材Ｐ上に定着する。トナーが定着した記録材Ｐは排紙ローラ１１０によって画像形成装置１０１の外に出力される。上述した感光ドラム１２、帯電ローラ１７、現像ローラ１８、走査光学装置１、給紙部１０４、給紙ローラ１０５、転写ローラ１０６、定着器１０７は、記録材Ｐに画像形成を行う画像形成部１００（図３（ｂ）参照）に含まれる。なお、画像形成部１００には、不図示のホストコンピュータ等から送られた印字データを画像処理して、走査光学装置１が潜像形成するための画像データを生成する画像処理部も含まれる。そして、画像形成部１００の動作は制御部１５によって制御される。

＜走査光学装置＞
図２は本発明の実施形態に係る走査光学装置１の概要を説明する図である。光源としての半導体レーザユニット２から発せられるレーザビームＬの光路上にはシリンドリカルレンズ４、光学絞り６、回転可能な回転多面鏡７、回転多面鏡７を回転駆動するスキャナモータ９の順に配列されている。スキャナモータ９は、流体動圧軸受を備えるブラシレスモータである。

また、回転多面鏡７で反射したレーザビームＬの光路上には、ｆθレンズ１１、感光ドラム１２が配列されている。また、感光ドラム１２の有効画像領域外のレーザビームＬの光路上には結像レンズ１３と光センサ１４が設けられている。５は上記の光学部材を収容する光学箱であり、光学部材は光学箱５と蓋（不図示）等により密閉された空間に収容されている。

画像データに基づいて半導体レーザユニット２から発生させたレーザビームＬは、シリンドリカルレンズ４によって回転多面鏡７上の反射面８に照射され線像を結像し、反射される。そして、このレーザビームＬは回転多面鏡７をスキャナモータ９により回転させることによって偏向され、ｆθレンズ１１によって感光ドラム１２上に照射されて結像する。回転多面鏡７が回転することにより、結像したスポットを感光ドラム１２上で主走査方向に移動させ走査が行われる。また、回転多面鏡７の回転によって感光ドラム１２上をレーザビームＬが移動することを主走査とし、感光ドラム１２がその円筒の軸線まわりに回転駆動されることによって感光ドラム１２上をレーザビームＬが移動することを副走査とする。これら主走査と副走査により感光ドラム１２の表面に２次元的な静電潜像が形成される。

次に光センサ１４の役目について説明する。ｆθレンズ１１を通過しないレーザビームＬの一部は、結像レンズ１３を通過し、受光部としての光センサ（ＢＤセンサ）１４上に結像される。回転多面鏡７が１回転すると、回転多面鏡７の面数だけ（図２では４面なので１周するごとに４回）光センサ１４がレーザビームＬを受光し、パルス信号（ＢＤ信号）を出力する。その信号の周期（ＢＤ周期）を用いてスキャナモータ９及び回転多面鏡７の回転制御を行う。

＜スキャナモータの回転制御＞
次に、スキャナモータ９及び回転多面鏡７の回転制御について図３（ａ）を用いて説明する。図３（ａ）は、スキャナモータ９及び回転多面鏡７の回転制御に関する模式図である。制御部１５は演算を行うＣＰＵ等を備える回路を含み、スキャナモータ９に関する種々の制御を行う。制御部１５には後に詳述する第１カウンタ１５１、第２カウンタ１５２が設けられている。制御部１５では、回転多面鏡７の回転数に関連する値である、光センサ１４により出力されたパルス信号の周期（以降は単に「周期」と記載）を検出する。制御部１５は検出した値に基づいて駆動回路１６でスキャナモータ９の単位時間あたりの回転数（以降は単に「回転数」と記載）を制御する。

パルス信号の周期が所定の周期より長いと判別される場合は、回転数は所望の回転数よりも低いので、制御部１５は駆動回路１６に対してスキャナモータ９を加速するような信号を出力する。一方で、パルス信号の周期が所定の周期より短いと判別される場合は、回転数は所望の回転数よりも高いので、制御部１５はスキャナモータ９を減速させるような信号を出力する。制御部１５は、このようなフィードバック制御により回転多面鏡７を所望の回転数になるよう制御する。ここで、回転多面鏡７の回転数とスキャナモータ９の回転数とは基本的に同じであるため、以降はスキャナモータ９の回転数を基準に説明する。

図４は、スキャナモータ９の立ち上げ（起動）時における回転多面鏡７の回転数の時間変化を表したグラフである。図４（ａ）は、スキャナモータ９を駆動開始してから露光可能な状態になる際のスキャナモータ９の回転数を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）の破線で囲われたＡ部の拡大図を示す。図４（ｂ）には説明のため、２つの回転多面鏡を同じ定格回転数に立ち上げて収束させようとする際の波形を示す。なお、定格回転数とは、予め設定された感光ドラム１２上に形成する潜像の密度（単位長さあたりの画素数）に応じて、感光ドラム１２の回転数等との兼ね合いで設定されたスキャナモータ９の回転数である。

本実施形態で述べるスキャナモータ９が露光可能な状態にあるとは、スキャナモータ９の回転数が、レーザビームを出射して感光ドラム１２上に潜像を書き出すことにより画像形成可能な回転数に収束（安定）した状態のことである。具体的には画像形成可能な回転数とはスキャナモータ９の定格回転数の誤差範囲（第１範囲）内の回転数のことである。

定格回転数誤差範囲について説明する。図４（ｂ）に示すように、スキャナモータの回転数を同じ定格回転数に収束させようとしても、実際に収束する回転数は個々にばらつく。このばらつきは、部品公差などのよるスキャナモータの個体差や、前述したフィードバック制御を行うため制御部１５や光センサ１４等を含む電子回路の電気素子の個体差や量子化誤差等により発生すると考えられる。これらのばらつきは、一般には、定格回転数Ｒ１の±０．２％程度（回転数偏差）の範囲で発生し、この範囲内の所定の回転数に収束すれば、画質への影響は実質的に無視できる。そこで、本実施形態では、定格回転数の誤差範囲の下限値を定格回転数の−０．２％（第４回転数Ｒ４）の回転数、上限値を定格回転数の＋０．２％の回転数（第５回転数Ｒ５）として設定している。そして、画像形成装置１０１では、正常なスキャナモータとして、定格回転数誤差範囲（第１範囲）内（定格回転数の±０．２％以内）の所定の回転数に収束するスキャナモータ９を用いる。なお、本実施形態では定格回転数が３００００ｒｐｍであるので、定格回転数の誤差範囲（第１範囲）は２２９４０ｒｐｍ〜３００６０ｒｐｍである。

次に、所定の回転数への収束について説明する。スキャナモータの回転ムラ（所定の回転数を中心とした速度変動）が大きいと、画像の主走査方向に濃淡の揺らぎが現れ、画像が劣化してしまう場合がある。このため、回転ムラ（所定の回転数を中心とした速度変動）が画質に影響を与えないレベルに収まった状態で露光する必要がある。つまり、回転数が所定の回転数へ収束している状態とは、スキャナモータの回転ムラ（回転速度変動）が画質に影響を与えないレベルに収まった状態を示す。具体的には回転数の変動のピーク・トゥ・ピーク値が定格回転数の０．０２％（＝６ｒｐｍ）以内に収まった状態に設定されている。このため、図４（ｂ）に示した２つのスキャナモータ（サンプル１、サンプル２）は、それぞれ時刻ｔｓ１、ｔｓ２の時点でそれぞれ定格回転数誤差範囲内の所定の回転数に収束し（回転ムラが許容範囲内となり）、露光可能な状態となる。

これに対し、従来は、スキャナモータの立ち上げ時にスキャナモータの回転数が所定の回転数に到達してから所定時間待つことにより、スキャナモータが記録材に画像形成可能な所定の回転数に収束したことを判定していた。しかしながら、回転多面鏡が露光可能な回転数に達すると予測される所定時間は、部品公差等の個体差や使用環境による誤差を考慮にいれたある程度余裕を持った時間に設定する必要がある。また、回転多面鏡の回転数が所定の値になった後は、必ず設定された所定の時間だけ待ち続ける。このため、実際には回転多面鏡が露光可能な回転数に収束しているにも関わらず、所定時間だけ待ち続けることにより、露光可能と判定するタイミングが必要以上に遅くなる場合があった。

ここで、画像形成部１００は不図示のホストコンピュータ、サーバ、携帯端末等から画像形成指令信号を受信し、これに基づき記録材へ画像形成を行う。その際、画像形成部１００が記録材へ画像形成を開始する為には、主にスキャナモータ９が所定の回転数に収束して露光可能な状態（スキャナレディ）となっていて、且つ、定着器１０７が定着可能な温度となっている状態（定着レディ）となっている必要がある。具体的には、図３（ｂ）に示すように、制御部１５が定着レディと判定し、且つスキャナレディと判定したことに基づき画像形成を開始させる為の信号（トップ信号）を画像形成部１００へ出力する。この画像形成を開始させる為の信号（トップ信号）の出力により、画像形成部１００に記録材Ｐへの画像形成動作を開始させる。

このため、上述したように、実際には回転多面鏡が露光可能な回転数に収束しているにも関わらず、所定時間だけ待ち続けてスキャナレディを判定すると、それに関連して記録材へ画像形成を開始するタイミングも遅くなってしまう場合がある。

特に、最後に画像形成してからさほど時間が経過しておらず、定着器１０７の温度が比較的高い時に再び画像形成を開始しようとする場合や、そもそも定着器１０７の温度調節性能が高い場合は、定着器１９７が定着可能な温度となるまでに要する時間が短い。特にこのような場合は、定着レディ判定のタイミングがスキャナレディ判定のタイミングよりも早くなる可能性があり、記録材へ画像形成を開始するタイミングも必要以上に遅くなってしまう可能性がある。従って、スキャナレディの判定するタイミングをなるべく早くできるように構成しておくことが望まれている。

そこで本実施形態では、スキャナレディと判定するタイミングを従来よりも早めるための露光可能状態の判定フローを行っている。画像形成装置１０１では、制御部１５が以降に示す露光可能状態の判定フローを実行することにより、スキャナモータ９が露光可能な状態（スキャナレディ）となったかどうかを判定する。

＜露光可能状態の判定フロー＞
次に、本実施形態におけるスキャナモータの回転数の収束を判別することにより、スキャナモータが画像形成の為の露光を実行可能な回転数（画像形成を実行可能な回転数）となったことを判定するフローについて説明する。図５は、スキャナモータ９の立上げ制御を示すフローチャートである。このフローは制御部１５によって実行される。

まず、スキャナモータ９の回転を開始する（ステップ１０１参照、図５ではＳ１０１と略記する、以下同様）。そして、光センサ１４から得られる信号の周期を監視し、スキャナモータ９の周期ｉが所定の回転数（第１回転数）に対応する周期Ｉ１に達したか（ｉ≦Ｉ１を満たすか）どうかを判別する（Ｓ１０２）。周期Ｉ１は、スキャナモータ９の立上げ時に必ず到達する周期に設定し、本実施形態ではＩ１は定格回転数Ｒ１（３００００ｒｐｍ）に対応する周期に設定されている。所定の周期Ｉ１に達したら、第１カウンタ１５１がカウントを開始する（Ｓ１０３）。

次に第１カウンタ１５１のカウント値ｎａがＮ１以上になったか（ｎ≧Ｎ１を満たすか）を判別（検出）する（Ｓ１０４）。この条件を満たす場合、スキャナモータが露光可能な状態（スキャナレディ）となったと判定する（Ｓ１１１）。Ｎ１は周期がＩ１となってからスキャナモータ９が露光可能な状態となると予測される時間（第１期間）Ｔ１に相当する値に設定する。つまり、Ｔ１は、周期がＩ１となってからスキャナモータ９が露光可能な状態となるまでの時間Ｔに、使用環境や部品のばらつき等による遅れ時間（誤差）ΔＴを加えた値となっている。つまり、これらの誤差があった場合でもスキャナモータ９が露光開始な状態となるだけの十分な余裕を持った時間に設定されている。即ち、Ｔ１≧Ｔ＋ΔＴ（但しΔＴは正）となる。このＴ１は予め設定された値でも、既知の方法によってスキャナモータ９の立上げ時に回転数の変化に基づいて算出した値でもよい。本実施形態ではＴ１を１．５ｓｅｃに予め設定している。

このＳ１０４の条件を満たさない場合、回転数が第２範囲内にあるか判別する（Ｓ１０５）。つまり、第２範囲の下限値（第２回転数Ｒ２）に対応する周期をＩ２、上限値（第３回転数Ｒ３）に対応する周期をＩ３とすると、Ｓ１０５では、周期ｉがＩ３≦ｉ≦Ｉ２の条件を満たすか否かを判別することになる。つまり、スキャナモータ９の回転数がＲ２＝第２回転数以上、且つ、Ｒ３＝第３回転数以下のとなっているかを判別するものである。本実施形態では、第２範囲の下限値（第２回転数Ｒ２）を定格回転数Ｒ１の−０．１％の回転数、上限値の回転数（第３回転数Ｒ３）を定格回転数の＋０．１％の回転数にそれぞれ設定している。従ってＲ２は３００００×０．９９９＝２９９７０ｒｐｍ、Ｒ３は３００００×１．００１＝３００３０ｒｐｍとなる。

Ｓ１０５の条件を満たさない場合、Ｓ１０４へと進む。Ｓ１０５の条件を満たす場合、第２カウンタ１５２を開始する（Ｓ１０６）。次に、Ｓ１０５と同様に回転数が第２範囲内にあるか（Ｉ３≦ｉ≦Ｉ２を満たすか）を判別する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７の条件を満たさない場合、即ち、回転数が第２範囲外にある（ｉ＞Ｉ２、又は、ｉ＜Ｉ３となる）場合、第２カウンタ１５２のカウントを停止してカウント値をリセットし、Ｓ１０４へと戻る（Ｓ１０８）。

Ｓ１０７の条件を満たす場合、Ｓ１０４と同様に、第１カウンタ１５１のカウント値ｎａがＮ１以上になったか（ｎａ≧Ｎ１を満たすか）を判別（検出）し（Ｓ１０９）、この条件を満たす場合、スキャナモータが露光可能な状態（スキャナレディ）となったと判定する（Ｓ１１１）。この条件を満たさない場合、第２カウンタ１５２のカウント値ｎｂがＮ２以上になったか（ｎｂ≧Ｎ２を満たすか）を判別（検出）する（Ｓ１１０）。

カウント値Ｎ２は時間（第２期間）Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）に対応する値であり、本実施形態ではＴ２は０．３ｓｅｃに相当する。後に詳述するが、Ｔ２は、最終的に第２範囲内の回転数に収束するスキャナモータが、立上げ時に回転数が第２範囲内に入ってから回転ムラが許容範囲内となると予測される時間（誤差を加味した時間）として設定されている。また、本実施形態の立上げ制御では、通常、第２範囲内の下限値の回転数（第２回転数Ｒ２）、及び、上限値の回転数（第３回転数Ｒ３）を一度はオーバーシュートする。このため、Ｔ２は、回転数がＲ３を一度越えた後に再びＲ３以下となるタイミングから回転ムラが許容範囲内となると予測される時間（誤差を加味した時間）として設定している。

この条件を満たさない場合、再びＳ１０７に戻る。この条件を満たす場合、回転数が第２範囲内（Ｒ２以上、Ｒ３以下）を維持したままＴ２経過したことになり、スキャナモータ９が露光可能な状態（スキャナレディ）となったと判別する（Ｓ１１１）。

以上のフローによれば、Ｔ１、Ｔ２を検出可能な制御部１５は、第１回転数Ｒ１に達してからＴ１経過するタイミング、又は、回転数が第２範囲内を維持したままＴ２経過するタイミングのうち、早い方のタイミングでスキャナレディとなったと判定する。

次に、制御部１５が画像形成部１００に記録材Ｐへの画像形成を開始させるための構成について説明する。図８は制御部１５での画像形成を開始させる為の信号出力とその処理を行う構成を示す図である。制御部１５は、上述したように、スキャナレディの判定と平行して、定着器１０７が定着レディかどうかの判定も行う。このため、制御部１５は、スキャナレディを判定するスキャナレディ判定部１５ａと、定着レディを判定する定着レディ判定部１５ｂと、を備える。更に、制御部１５は、スキャナレディ判定部１５ａと定着レディ判定部１５ｂからの出力に基づき、画像形成部１００へ画像形成を開始させる為の信号（トップ信号）を出力する信号出力部１５ｃと、を備える。スキャナレディ判定部１５ａ、定着レディ判定部１５ｂ、信号出力部１５ｃは、それぞれ共通又は別々のＣＰＵ、メモリ、その他の電気回路から構成されている。

スキャナレディ判定部１５ａには、上述した第１カウンタ１５１及び第２カウンタ１５２が含まれ、光センサ１４により出力されたパルス信号が入力される。スキャナレディ判定部１５ａは上述した露光可能状態の判定フローを実行して、スキャナモータ９がスキャナレディ状態かを判定する。スキャナレディ判定部１５ａは、スキャナモータ９がスキャナレディ状態となったことを判定すると、直ちに信号出力部１５ｃへ信号ＳＧ１を出力する。

定着レディ判定部１５ｂは、定着器１０７が記録材に画像形成を行う為の適切な温度となった状態である定着レディ状態となったかどうかを公知のフローに基づき判定する。定着レディ判定部１５ｂは、定着器１０７が定着レディ状態となったことを判定すると、直ちに信号出力部１５ｃへ信号ＳＧ２を出力する。

信号出力部１５ｃは、信号ＳＧ１、信号ＳＧ２の双方を受信すると、画像形成部１００へ画像形成を開始させる為の信号であるトップ信号ＳＧ３を出力する。例えば、信号ＳＧ１、信号ＳＧ２の順で信号を受信する場合、信号ＳＧ１を受信してから信号ＳＧ２の受信を待ち、信号ＳＧ２を受信すると直ちに信号ＳＧ３を出力する。信号ＳＧ２、信号ＳＧ１の順で信号を受信する場合、信号ＳＧ２を受信してから信号ＳＧ１の受信を待ち、信号ＳＧ１を受信すると直ちに信号ＳＧ３を出力する。

つまり、スキャナレディと判定した時点で既に定着レディと判定されていた場合、制御部１５は、直ちに画像形成を開始させる為の信号（トップ信号ＳＧ３）を画像形成部１００へ出力し、画像形成部１００に記録材Ｐへの画像形成動作を開始させる。一方、スキャナレディと判定した時点で定着レディと判定されていない場合、制御部１５は、定着レディと判定されるのを待ち、判定された後に画像形成を開始させる為の信号（トップ信号ＳＧ３）を出力し、画像形成部１００に画像形成動作を開始させる。なお、Ｔ１は周期がＩ１となってからスキャナモータ９が露光可能な状態となると予測される時間に相当する値に設定される。Ｉ１をスキャナ停止状態に近い低い回転数に対応する周期として設定した場合、その分、スキャナモータ９が露光可能な状態となるまでにかかる時間（Ｔに対応）は大きくなる。このため、加味しなければならない使用環境や部品のばらつき等による遅れ時間（誤差ΔＴに対応）も大きくなる。従って、誤差ΔＴをなるべく減らしてＴ１を小さくする為には、スキャナモータ９が露光可能な状態となるまでにかかる時間（Ｔに対応）を小さくした方がよく、その為に、周期Ｉ１はなるべく定格回転数に対応する周期に近づけた方がよい。ただし、周期Ｉ１を定格回転数より大きい回転数に対応する周期にしてしまうと、スキャナモータによってはオーバーシュートしてもその回転数に達しない可能性がある。このため、周期Ｉ１は、定格回転数以下で定格回転数に近い回転数に対応した周期であることが望ましい。

＜露光可能状態の判定のパターン＞
次に、スキャナモータ９が露光可能と判定される２つのパターンを説明し比較する。まず、第１回転数（周期Ｉ１）に達してからＴ１経過する方が、回転数が第２範囲内を維持したままＴ２経過するよりも早い場合について説明する。図６は、図４（ｂ）で示したスキャナモータ９のサンプル１が露光可能状態となる付近の回転数変化を示す。なお、図中で示したＳで始まる番号は、上述したスキャナモータ９の立上げ制御を示すフローチャートのステップの番号と対応している。また、時刻の起点は回転停止状態のスキャナモータ９を駆動開始するタイミングとする。時刻ｔ１でスキャナモータ９が周期Ｉ１に到達したときに、第１カウンタ１５１がカウントを開始する。その後、時刻ｔ２で周期ｉが第２範囲内（Ｉ３≦ｉ≦Ｉ２）に入って、第２カウンタ１５２がカウントを開始する。しかし、カウント値ｎｂがＮ２に到達する前の時刻ｔ３に、周期ｉ≧Ｉ２となり、周期ｉが第２範囲を逸脱してしまう。ここで、ｔ３−ｔ２＝Ｔ２´（＜Ｔ２）であるため、第２カウンタ１５２のカウント値はリセットされる。その後、周期ｉは第２範囲内に入ることなく収束してゆき、時刻ｔ４に第１カウンタ１５１のカウント値ｎａがＮ１に到達する。つまり、ｔ４−ｔ１＝Ｔ１である。この時点で、スキャナモータ９の回転ムラは許容範囲内に収まっており、回転数が画像形成可能な回転数に収束した露光可能な状態と判別される。
なお、上述した露光可能状態の判定フローによれば、時刻ｔ１の時点で第２カウンタ１５２がカウントを開始するが、直後にオーバーシュートして回転数Ｒ３を超えてしまい、カウント値がリセットされる為、上記説明、及び、図６では説明を省略している。

次に、第１回転数Ｒ１（周期Ｉ１）に達してからＴ１経過するよりも早く、回転数が第２範囲内を維持したままＴ２経過する場合について説明する。図７は、図４（ｂ）で示したスキャナモータ９のサンプル２が露光可能状態となる付近の回転数変化を示す。なお、図中で示したＳで始まる番号は、上述したスキャナモータ９の立上げ制御を示すフローチャートのステップの番号と対応している。また、時刻の起点は回転停止状態のスキャナモータ９を駆動開始するタイミングとする。時刻ｔ１´で駆動開始したスキャナモータ９の周期ｉが周期Ｉ１に到達したときに、第１カウンタ１５１がカウントを開始する。そのカウント値ｎａがＮ１に達する前の時刻ｔ２´に、周期ｉが第２範囲内（Ｉ３≦ｉ≦Ｉ２）に入って第２カウンタ１５２がカウントを開始する。最終的に、周期ｉが一度も第２範囲外に出ることなく第２範囲内で収束してゆき、時刻ｔ３´で第２カウンタ１５２のカウント値ｎｂがＮ２に達する。つまり、ｔ３−ｔ２＝Ｔ２である。この時点で、スキャナモータ９の回転ムラは許容範囲内に収まっており、回転数が画像形成可能な回転数に収束した露光可能な状態と判別される。この図７のような立ち上がり方をする場合、第１カウンタ１５１のカウント値ｎａがＮ１に達する時刻ｔ４´よりも早く、時刻ｔ３´で第２カウンタ１５２のカウント値ｎｂがＮ２に達する。なお、上述した露光可能状態の判定フローによれば、時刻ｔ１´の時点で第２カウンタ１５２がカウントを開始するが、直後にオーバーシュートして回転数Ｒ３を超えてしまい、カウント値がリセットされる為、上記説明、及び、図７では説明を省略している。

このように、サンプル２の場合、第１回転数Ｒ１（周期Ｉ１）に達してからの時間経過のみでスキャナレディを判定するよりも、ｔ４´−ｔ３´の時間間隔の分だけ早くスキャナレディを判定して記録材Ｐの画像形成を開始することができる。また、図７のような立ち上がり方をする場合は、図６のような立ち上がり方をする場合と比べて、早くスキャナレディと判定して記録材Ｐの画像形成を開始することができる。

＜効果の説明＞
次に、上述したような露光可能状態の判定フローによる効果を説明する。上述したように、本実施形態では、定格回転数の許容範囲を定格回転数の定格回転数の−０．２％から＋０．２％までの範囲とし、定格回転数の−０．１％から＋０．１％までの範囲を第２範囲に設定した。また、最終的に第２範囲内の回転数に収束するスキャナモータが、立上げ時に、回転数が第２範囲の上限値Ｒ３をオーバーシュートした後に再び第２範囲内に到達してから回転ムラが許容範囲内となると誤差を加味して予測される時間をＴ２として設定した。このように第２範囲、及び、Ｔ２を設定する場合、Ｔ２はＴ１と比べ十分に短く設定することが可能であることは実験的にわかっている。
一方、スキャナモータの収束する回転数が、定格回転数を中心に工程能力指数（Ｃｐｋ）１．３３（一般的に量産可能であると判断される値）の正規分布である場合、定格回転数の誤差範囲内の回転数に収束する正常なスキャナモータの９５％以上は、最終的に第２範囲内の回転数に収束する。

従って、最終的に第２範囲内の回転数に収束するスキャナモータ（正常なものの９５％以上）は、図７のサンプル２のように回転数がＲ１に達してからＴ１経過するよりも先に、回転数が第２範囲内に入ってそのまま第２範囲外に出ることなくＴ２経過する。つまり、正常なスキャナモータの９５％以上のスキャナモータは、Ｓ１０４又はＳ１０９の条件を満たすよりも前にＳ１１０の条件を満たすことによりスキャナレディを判定することができる。

このように、本実施形態によれば、正常なスキャナモータの９５％以上のスキャナモータについては、従来の回転数が単に所定の回転数に到達してから所定時間待ってスキャナレディを判定する場合と比べ、スキャナレディの判定タイミングを早めることができる。そして、スキャナレディの判定タイミングが早まったことにより、スキャナレディ判定に基づく記録材への画像形成の開始タイミングを早められ、延いてはＦＰＯＴ（ファーストプリントアウトタイム）を短くして、使用者の待ち時間を低減することができる。

なお、定格回転数誤差範囲（第１範囲）は、上述した実施形態の数値に限定されるものではなく、使用するスキャナモータや回転多面鏡の種類や、画像形成装置の他の構成に基づいて適宜設定すればよい。また、第２範囲についても、上述した実施形態の数値に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、第２範囲は定格回転数を中心とする範囲に設定しなくてもよい。但し、第２範囲の上限値は第１範囲の上限値より小さく、第２範囲の下限値は第１範囲の下限値より大きくする必要がある。また、第２範囲が広い程、Ｔ２も長く設定せざるをえないため、回転数が第２範囲内を維持したままＴ２経過するタイミングが、回転数がＲ１に達してからＴ１経過するタイミングに近づく。このため、本実施形態の効果が減少してしまうことに留意すべきである。

また、スキャナモータ９（回転多面鏡７）の回転数に関する値（周期等）は、光センサ１４から出力されるパルス信号を用いて検出したが、その方法はこれに限られない。つまり、スキャナモータ９の駆動回路１６から出力される回転数の比例した周波数のパルス信号であるＦＧ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｇｅｎａｒａｔｉｏｎ）信号に基づいて回転数に関連する値を検出するなど、既知の方法を用いればよい。

２半導体レーザユニット
７回転多面鏡
９スキャナモータ
１５制御部
１２感光ドラム
１６駆動回路
１００画像形成部
１５１第１カウンタ
１５２第２カウンタ

Claims

感光体、回転可能な多面鏡、及び前記多面鏡に光を照射する光源、を備え、回転する前記多面鏡で反射した光を前記感光体に照射することにより前記感光体に潜像を形成し、前記潜像に基づき画像形成を行う画像形成部と、前記多面鏡が前記画像形成を実行可能な回転数に収束したことを判定する判定部と、を有し、前記判定部により前記収束を判定したことに基づいて前記画像形成部による画像形成を開始する画像形成装置において、
前記判定部は、前記多面鏡の回転数が第１回転数に到達してから予め設定された第１期間経過した第１タイミングと、前記多面鏡が、第２回転数以上且つ第３回転数以下の範囲内の回転数で回転したまま予め設定された前記第１期間よりも短い第２期間経過した第２タイミングを検出可能で、前記第１タイミングと前記第２タイミングのうち、早い方のタイミングに基づいて、前記多面鏡が前記画像形成を実行可能な回転数に収束したと判定することを特徴とする画像形成装置。
前記画像形成部は、前記多面鏡を回転させるモータを備え、前記第２回転数は前記モータの定格回転数よりも小さく、前記第３回転数は前記モータの定格回転数よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記多面鏡が収束する回転数のうち、前記画像形成可能な回転数の下限値を第４回転数、上限値を第５回転数とした時、前記第２回転数は前記第４回転数より大きく、前記第３回転数は前記第５回転数よりも小さい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。
前記第１回転数は前記モータの定格回転数以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記多面鏡で反射した光を受光する受光部を有し、前記判定部は前記受光部からの出力に基づいて前記多面鏡の回転数に対応する値を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記第１期間は、前記多面鏡の回転数が第１回転数に到達してから前記第１期間経過した場合、前記多面鏡が画像形成可能な回転数となる期間として予め設定されていること特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記第２期間は、前記多面鏡が第２回転数以上、且つ、第３回転数以下の範囲の回転数で回転しながら前記第２期間経過した場合、前記多面鏡が画像形成可能な回転数となる期間として予め設定されていること特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記画像形成部による画像形成動作を制御する制御部を有し、前記多面鏡が前記画像形成を実行可能な回転数に収束したことを前記判定部が判定したことに基づき、前記画像形成部に画像形成を開始させる為の信号を出力することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記判定部は、前記第１タイミングと前記第２タイミングのうち早い方のタイミングに基づいて信号を出力することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。