JP6650121B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置は、ポリゴンミラーでレーザー光を走査して感光体ドラム上で静電潜像の作像を行っている。そのため、ポリゴンミラーをポリゴンモーターで安定的に回転させる必要がある。

そのような画像形成装置は、ポリゴンモーターの停止状態においてポリゴンモーターの駆動を開始し、回転速度が目標値に到達した後に、作像を許可している（例えば特許文献１参照）。そのとき、停止状態から所定の回転速度まで加速度を高めることで、回転速度が目標値に到達するまでの時間を短くしている。

特開２００８−２０３６７１号公報

ポリゴンモーターを加速させて回転速度が目標値に到達しても、オーバーシュートによって回転速度が変動するため、回転速度が目標値に収束しポリゴンモーターが安定的に回転するまでにある程度の時間がかかる。そのため、回転速度が目標値に到達した後、一定のウェイト時間が経過してから、作像が許可されるようにしている。

しかしながら、回転速度が目標値に到達してから目標値に収束するまでの時間（以下、オーバーシュート時間という）は、温度などの要因に基づき変化するため、状況によっては、ウェイト時間がオーバーシュート時間より不必要に長くなってしまい、その分、作像の開始が遅延してしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、作像開始の遅延が短い画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、レーザー光を出射する光源と、前記レーザー光を走査するポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモーターと、駆動信号に基づいて前記ポリゴンモーターを駆動する制御回路と、前記駆動信号を前記制御回路に供給するとともに、前記ポリゴンモーターの回転速度が目標値に到達したことを示すレディ信号を前記制御回路から受け付けるコントローラーとを備える。そして、前記コントローラーは、前記ポリゴンモーターの駆動開始時点から前記ポリゴンモーターの回転速度が目標値に到達した時点までの加速時間に対するウェイト時間を特定し、前記ポリゴンモーターの回転速度が目標値に到達した時点から前記ウェイト時間の経過後に、前記レーザー光を使用した作像を許可する。さらに、前記コントローラーは、前記ポリゴンモーターの駆動停止時点から前記駆動開始時点までの惰性回転時間に応じた補正時間分、前記ウェイト時間を短くする。

本発明によれば、作像開始の遅延が短い画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、図１における露光装置２ａの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。 図３は、図２におけるコントローラー３１およびポリゴンモーターユニット２３ａの構成を示すブロック図である。 図４は、実施の形態１における加速時間とウェイト時間との対応関係の一例を示す図である。 図５は、実施の形態１に係る画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。 図６は、実施の形態１に係る画像形成装置の動作について説明するタイミングチャートである。 図７は、実施の形態２に係る画像形成装置の動作について説明するタイミングチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。

露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して静電潜像を形成する。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されているトナーカートリッジがそれぞれ装着され、トナーカートリッジからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナーパターンを形成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、トナーパターンの濃度測定に使用される光学式センサーであって、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。例えば、トナー濃度調整の際、センサー８は、中間転写ベルト４の所定の領域に光線を照射しその反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

レジストローラー１０は、給紙トレイなどから１次給紙で搬送されてくる用紙を一時停止させ、２次給紙タイミングでその用紙を中間転写ベルト４および転写ローラー６による転写位置へ搬送する。２次給紙タイミングは、その用紙上の指定された位置に中間転写ベルト４上のトナー画像が転写されるように指定される。レジストセンサー１１は、レジストローラー１０の近傍に設置され、用紙がレジストローラー１０（レジストレーション位置）へ到達したことを光学的に検出するセンサーである。

図２は、図１における露光装置２ａの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。なお、図２に示す露光装置は、感光体ドラム１ａ用の露光装置２ａであり、感光体ドラム１ｂ〜１ｄ用の露光装置２ｂ〜２ｄも同様の構成を有する。

図２において、光源２１は、レーザー光を出射するレーザーダイオードである。光学系２２は、光源２１からポリゴンミラー２３までの間、および／またはポリゴンミラー２３から感光体ドラム１ａおよびＰＤセンサー２４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系２２には、ｆθレンズなどが使用される。

また、ポリゴンミラー２３は、感光体ドラム１ａの軸に対して垂直な軸を有し、その軸に垂直な断面が多角形であり、その側面がミラーとなっている素子である。ポリゴンミラー２３は、その軸を中心に回転し、光源２１から出射したレーザー光を感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。

ポリゴンモーターユニット２３ａは、コントローラー３１からの駆動信号に従ってポリゴンミラー２３を回転させる。

また、ＰＤセンサー２４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー２３により走査されているレーザー光を所定位置で受光するセンサーである。ＰＤセンサー２４は、光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。ＰＤセンサー２４は、光が走査される線上の所定の位置に配置され、光のスポットがその位置を通過するタイミングを検出し、そのタイミングで形成されるパルスを主走査同期信号として出力する。

コントローラー３１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やコンピューターなどを備え、当該画像形成装置の内部装置の制御やデータ処理などを行い、ポリゴンミラー２３や光源２１の動作を制御し、画像を形成するためにレーザー光で感光体ドラム１ａを露光する。

ドライバー回路３２は、光源２１を制御してレーザー光を出射させる回路である。コントローラー３１は、ドライバー回路３２を使用して、主走査同期信号に同期して形成すべき画像に応じたパターンでレーザー光によって露光されるように光源２１を制御する。

図３は、図２におけるコントローラー３１およびポリゴンモーターユニット２３ａの構成を示すブロック図である。

図３に示すように、ポリゴンモーターユニット２３ａは、ポリゴンモーター４１および制御回路４２を備える。ポリゴンモーター４１は、ポリゴンミラー２３を回転させるＤＣモーターである。制御回路４２は、駆動信号に基づいてポリゴンモーター４１を駆動する。

コントローラー３１は、クロック信号および駆動信号をポリゴンモーターユニット２３ａの制御回路４２に出力し、レディ信号を制御回路４２から受け付ける。

駆動信号は、２値信号であり、ハイレベルで、ポリゴンモーター４１を駆動させ、ローレベルでポリゴンモーター４１の駆動を停止させる。レディ信号は、２値信号であり、ローレベルで、ポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達していないことを示し、ハイレベルで、ポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達したことを示す。

制御回路４２は、駆動信号が所定レベル（ここではハイレベル）となると、クロック信号に同期してポリゴンモーター４１の回転速度が目標値になるようにポリゴンモーター４１を制御し、ポリゴンモーター４１の回転速度に応じたレベルのレディ信号をコントローラー３１に出力する。

コントローラー３１は、（ａ）駆動信号およびレディ信号のレベル変化タイミングに基づいて、ポリゴンモーター４１の駆動開始時点からポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達した時点までの加速時間を特定し、（ｂ）その加速時間に対応するウェイト時間を特定し、（ｃ）レディ信号のレベルに基づいて、ポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達した時点からそのウェイト時間の経過後に、レーザー光を使用した作像を許可する。このとき、コントローラー３１は、加速時間が長いほどウェイト時間を短くする。

図４は、実施の形態１における加速時間とウェイト時間との対応関係の一例を示す図である。

例えば図４に示す加速時間とウェイト時間との対応関係を示すテーブルが図示せぬ記憶装置に予め記憶され、コントローラー３１は、そのテーブルを読み出し、そのテーブルに基づいて、加速時間に対応するウェイト時間を特定する。

図４に示すように、例えば環境温度が低いほど、ポリゴンモーター４１の潤滑油の粘度が高まり、回転に対する摩擦抵抗が大きくなり、加速時間が長くなるが、ポリゴンモーター４１の潤滑油の粘度が高い場合、オーバーシュートは小さくなるので、オーバーシュート時間は短くなる。そのため、加速時間が長いほどウェイト時間が短くされる。なお、ウェイト時間は、実験により予め特定されたオーバーシュート時間と同一に設定されるか、オーバーシュート時間に対して所定時間加算した時間かオーバーシュート時間を所定割合増加した時間に設定される。

次に、実施の形態１に係る画像形成装置の動作について説明する。図５は、実施の形態１に係る画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。図６は、実施の形態１に係る画像形成装置の動作について説明するタイミングチャートである。

例えば印刷要求などを受け付け、ポリゴンモーター４１を始動させるとき、コントローラー３１は、図６に示すように、駆動信号をローレベルからハイレベルへ変化させるとともに、タイマーで加速時間の計時を開始する（ステップＳ１）。

その後、コントローラー３１は、レディ信号を監視し、ポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達したか否かを繰り返し判定する（ステップＳ２）。

コントローラー３１は、レディ信号に基づいて、ポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達したと判定した場合、その時点でのタイマーの値に基づいて加速時間を特定し、特定した加速時間に対応するウェイト時間を特定する（ステップＳ３）。

コントローラー３１は、ポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達したと判定した時点でウェイト時間の計時をタイマーで開始し、ポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達したと判定した時点からウェイト時間が経過したか否かを繰り返し判定する（ステップＳ４）。

そして、コントローラー３１は、ポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達したと判定した時点からウェイト時間が経過したと判定した場合、図６に示すように、ただちに、作像を許可する。作像が許可されると、コントローラー３１は、印刷要求などに基づく画像の印刷処理をただちに開始する。印刷処理では、コントローラー３１は、露光装置２ａ〜２ｄの光源２１で感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に静電潜像を作像し、現像装置３ａ〜３ｄでトナー像を作像し、中間転写ベルト４を介してトナー像を印刷用紙へ転写させ、定着器９でトナー像を印刷用紙に定着させる。

以上のように、上記実施の形態１によれば、ポリゴンモーター４１は、レーザー光を走査するポリゴンミラー２３を回転させる。そして、コントローラー３１は、ポリゴンモーター４１の駆動開始時点からポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達した時点までの加速時間に対するウェイト時間を特定し、ポリゴンモーター４１の回転速度が目標値に到達した時点からウェイト時間の経過後に、レーザー光を使用した作像を許可する。

これにより、ポリゴンモーター４１を始動させるたびにウェイト時間が適切に選択されるため、作像開始の遅延が短くなる。ひいては、ファーストプリントタイムが短くなる。

実施の形態２．

実施の形態２では、コントローラー３１は、ポリゴンモーター４１の駆動停止時点（つまり、安定回転中にポリゴンモーター４１の駆動を停止した時点）から駆動開始時点までの惰性回転時間に応じた補正時間分、上述のウェイト時間を短くする。ここでは、コントローラー３１は、上述の惰性回転時間が短いほど、上述の補正時間を長くする。

図７は、実施の形態２に係る画像形成装置の動作について説明するタイミングチャートである。つまり、図７に示すように、ポリゴンモーター４１の駆動停止後、ポリゴンモーター４１は惰性回転し、回転速度が徐々に低下していくが、ポリゴンモーター４１が停止する前にポリゴンモーター４１の駆動が再開される場合、加速時間は、停止状態からポリゴンモーター４１を駆動する場合より短くなるが、オーバーシュート時間は、停止状態からポリゴンモーター４１を駆動する場合とほとんど変わらない。そのため、実施の形態１のようにして特定されたウェイト時間では、実際のオーバーシュート時間より長くなってしまうので、ウェイト時間が短く補正される。なお、惰性回転時間と補正時間との対応関係は、例えば、予め実験などで特定される。

なお、実施の形態２に係る画像形成装置のその他の構成および動作については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

以上のように、上記実施の形態２によれば、ポリゴンモーター４１の駆動を再開せせるときにウェイト時間が適切に選択されるため、作像開始の遅延が短くなる。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

本発明は、例えば、プリンター、複合機などの画像形成装置に適用可能である。

Claims (3)

1. レーザー光を出射する光源と、
   前記レーザー光を走査するポリゴンミラーと、
   前記ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモーターと、
   駆動信号に基づいて前記ポリゴンモーターを駆動する制御回路と、
   前記駆動信号を前記制御回路に供給するとともに、前記ポリゴンモーターの回転速度が目標値に到達したことを示すレディ信号を前記制御回路から受け付けるコントローラーとを備え、
   前記コントローラーは、前記ポリゴンモーターの駆動開始時点から前記ポリゴンモーターの回転速度が目標値に到達した時点までの加速時間に対するウェイト時間を特定し、前記ポリゴンモーターの回転速度が目標値に到達した時点から前記ウェイト時間の経過後に、前記レーザー光を使用した作像を許可し、
   前記コントローラーは、前記ポリゴンモーターの駆動停止時点から前記駆動開始時点までの惰性回転時間に応じた補正時間分、前記ウェイト時間を短くすること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記コントローラーは、前記加速時間が長いほど前記ウェイト時間を短くすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記コントローラーは、前記惰性回転時間が短いほど、前記補正時間を長くすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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