JP7035513B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
LDラスタ方式の画像形成方法では、偏光されたビームを光検出器(PD:Photo Diode)で検出し、同期検知信号をタイミング信号として画像形成制御などを行っている。また、同期検知が正常に行われない場合が生じるため、同期検知が正常に行われているかどうか同期検知エラーを検出する手段を備えている。
また、特許文献2には、発光光源の同期タイミングを感光体の劣化を抑制しつつ適切に行うことを目的として、同期検知信号に基づいて同期異常を検知すると、光源手段を強制駆動させ、同期検知信号を出力する出力タイミングに基づいて同期タイミングを修正する画像形成装置が記載されている。
また、画像形成装置が同期検知開始(立上げ)や印刷中など、どのような状態の時に同期検知エラーが発生したのか不明であった。例えば、線速510ミリメートル/秒(mm/s)の機種で50ミリ秒(ms)ポーリング処理を行っていると、エラー発生から検出まで最悪で25.5ミリメートル(mm)となる。そのため、紙印刷の副走査終端近傍でエラーが発生した場合、紙間パターンや除電パターンなどを形成していると、どの状態でエラー発生したのか判定できなかった。
図1は、本発明による画像形成装置の一実施形態を示す概略構成を説明する図である。
画像形成装置100は、タンデム方式のカラー画像形成装置であり、半導体レーザやポリゴンミラーなどの光学要素を含む光書込装置である光学装置102と、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(K)の各色用の作像プロセス部104,106,108,110を備えた像形成部112と、中間転写ベルト114などを含む転写部122を含んで構成される。
その感光体ドラム104a,106a,108a,110a上に形成された静電潜像は、現像スリーブ、現像剤供給ローラ、規制ブレードなどを含む各現像器104c,106c,108c,110cにより、それぞれM,C,Y,Kの各色の現像剤であるトナーによって現像され、各色のトナー像が形成される。
中間転写ベルト114の搬送ローラ114bは2次転写対向ローラの機能も果す。
この2次転写部には、給紙カセットなどの記録媒体収容部128から上質紙、プラスチックシートなどのシート状の記録媒体124が搬送ローラ126によって供給される。
そのフルカラーのトナー像が転写された記録媒体124は、2次転写ベルト118の矢示C方向への回動によって定着装置120へ搬送される。
トナー像を転写した後の中間転写ベルト114は、クリーニングブレードを含むクリーニング部116により転写残留トナーが除去されて、次の像形成プロセスに備える。
<書込み制御手段の構成例>
図2は、一実施形態の書込み制御部によるLD点灯と同期検知とを説明する概略構成図である。
図2に示すように、書込み制御手段としての書込み制御部200はLDドライバ301に指示して、LDの点灯制御を行う。LDドライバ301により駆動制御されたLD出射光(「光ビーム」、「レーザビーム」とも称する)は、ポリゴンミラー303で偏向され、光受光素子としての同期検知板304のPDに入射され、光受信を通知する光受信通知信号を出力する。書込み制御部200は、同期検知板304のPDが出力する光受信通知信号を同期信号として入力する。なお、レーザビームは、光学装置102において、ポリゴンミラー303で偏向され、像形成部112の感光体を露光して潜像形成を行う。
入力画像制御部201は、スキャナで読取った画像データ、ネットワーク経由でパソコンなどから送信された各種印刷データ、または、FAX受信データなどが各種処理を経由して入力される。RAM206は、画像データなどを一時保存するメモリとして用いられる。
画像処理部202は、入力画像制御部201から出力された画像データに対して解像度変換やスムージングなどの処理を行い、パターン制御部203で生成された各種パターンデータとの重畳処理なども行う。
同期検知制御部205は、同期検知板304から出力される同期信号を処理し、同期検知エラー判定などを行う。
なお図2に示した書込み制御部200の構成は一例であり、他の構成によって実現してもよい。
図3は正常な同期検知を説明するタイムチャートである。
図3は同期検知を開始して、連続して正常に同期検知ができている場合の例である。
同期信号は、同期検知板304から出力される光受信通知信号であり、同期検知制御部205によって検出される。
内部同期信号は、書込み制御部200内で制御に用いる信号であり、同期信号のアサートとネゲートとに応じて変化する。
同期点灯信号は、LDドライバ制御部204がLD制御部201へ、LDの点灯開始・終了を指示する信号である。
書込み制御部200(例えば、LD制御部204)は、LD点灯をオンにする点灯開始タイミング(「点灯開始位置」とも称する)を、予め設定する。
上述した同期検知エラーの要因の中には、実際に同期検知エラーが発生した印刷機で同期検知エラーが再現しない或いは再発頻度が低い、部品の劣化や故障はなかったといった事象があることが判明している。
また、割込み出力を用いずCPUによるポーリング処理で同期検知エラーを検出している場合には、印刷機構には、書込み制御手段がどのような状態(同期検知開始/印刷/定常状態など)でエラーが発生したのか詳細なタイミングが分からず、また、前述したような部品の故障などでは無いことから、ノイズによる誤検知の可能性が考えられるが検出する手段がないため解析ができないケースもある。
図4は正常な同期検知とノイズによる同期の誤検知とを説明するタイムチャートである。
同期検知期間は、点灯開始タイミングから、予め設定した時間が経過するまでの期間である。以降、同期検知期間の開始時を点灯開始タイミング、終了時を点灯終了タイミングとして説明する。書込み制御部200は、点灯開始タイミングと、同期検知期間の長さ(または点灯終了タイミング)とを設定し、保持するように構成される。
書込み制御部200は、主走査カウンタなどの所定のカウンタを用いて、点灯開始タイミングを制御する。
詳細には、書込み制御部200(例えば、LD制御部204)は、予め設定する所定の点灯開始タイミングでLDを点灯させ、光電変換素子から出力された光受信通知信号を同期信号として検出すると、LDを消灯させる。また、書込み制御部200(例えば、同期検知部205)は、同期検知期間に同期信号を検出しない場合には、同期検知エラーと判定する。
図4右側のように、例えば同期点灯開始前後期間の同期信号にノイズが入ると、書込み制御部200は、ノイズを同期信号として処理してしまい、ラインクリア信号が正常なタイミングで生成されなくなってしまう。
加えて、書込み制御部200では、主走査カウンタ、或いは、ラインクリア信号を用いたカウンタを同期点灯制御に用いているため、次の同期点灯開始位置がずれてしまう。これにより、同期検知板304のPD手前でLD点灯が終了してエラー判定になる場合も生じる。
図5はノイズにより出力された同期信号を検出するノイズ検出を説明するタイムチャートである。
図6は誤差を含んだ内部同期信号のアサート期間を説明する図である。
図5では、書込み制御部200は、内部同期信号のアサートとネゲートとに応じてカウントする同期アサートカウンタを備え、光受信期間計測値としての同期アサートカウンタ値を計測する。同期アサートカウンタは、書込み制御部200が参照可能な領域に設けられていればよい。
α<(同期アサートカウンタ値-判定基準値)<β(α,β:誤差分)・・・式(1)
式(1)が成立しない時はノイズと判定する。
言い換えると、書込み制御部200は、同期アサートカウンタ値が、判定基準値から誤差値αを引いた第一基準値(判定基準値-α)以下、または、判定基準値に誤差値βを加えた第二基準値(判定基準値+β)以上である場合(第一基準値≧同期アサートカウンタ値、または、同期アサートカウンタ値≧第二基準値)には、ノイズによる誤検知であると判定する。
カウントBの式1は“-11>(88-100)<11”となり式1を満たさないのでノイズと判定する。
カウントCの式1は“-11<(120-100)>11”となり式1を満たさないのでノイズと判定する。
図7は、上述したノイズ発生回数の累積と、同期アサートカウンタ値の最大値および最小値の保持とを実現するため、書込み制御部200が、同期アサートカウンタ401、ノイズ判定402、ノイズ発生回数カウント403、およびノイズ期間最大/最小値保持404を備える構成例を示す。
ノイズ判定402は、基準値を用いて、検出した同期信号がノイズ(外乱)であるか否かを判定するノイズ判定手段である。
光受信期間計測手段とノイズ判定手段とにより、ノイズの検出および判定を行う。
ノイズ期間最大/最小値保持404は、同期検知期間と同期検知期間以外の期間それぞれで、同期信号がノイズであると判定した際の同期アサートカウンタ値(光受信期間計測値)の最小値および最大値を、ノイズ期間最小値(外乱期間最小値)およびノイズ期間最大値(外乱期間最大値)として保持する計測値保持手段である。
保持する計測値を参照することにより、ノイズによる誤検知の発生状況を把握することが可能になり、同期検知エラー発生の解析に役立てることができる。
同期アサートカウンタ401は、図8に示したように、リセット解除後の初期値が‘0’(零)のアップカウンタであり、内部同期信号のアサートエッジをクロックで検出して‘1’からカウントアップを開始し、内部同期信号がアサート中はクロック数をカウントする。内部同期信号がネゲートしたらカウントを止め、最終カウント値を保持している。次に内部同期信号がアサートしたら‘1’からカウントアップを開始する。
次に同期検知期間について検討する。
従来の同期検知期間は同期検知板304のPD手前からPDを過ぎた期間にしているため、同期検知期間が冗長になっている。同期検知期間外の同期信号アサートがノイズであることは明白であり、同期検知期間をより最適な期間にすることが好ましい。これにより、必要な期間に絞ってノイズ検出(ノイズ判定)を行うようにすることができる。
図9は同期検知期間を自動的に短縮する動作例を説明するタイムチャートである。
図9は正常に同期検知ができている期間を利用して自動で同期検知期間を短縮した場合の同期検知例であり、左端の同期点灯信号および内部同期信号に対して、真ん中と右側の同期点灯信号および内部同期信号のアサート期間が短くなっている。
正常に同期検知を行っている期間の同期検知間隔をクロックでカウントすることで、実際の処理に必要なタイミングで同期点灯させることができる。ただし、前述したように同期検知間隔には様々な要因で誤差が生じるため、カウント値をそのまま適用すると、同期検知位置(同期検知タイミング)がずれるなどの問題が生じる。従って、少なくともポリゴン面数以上でカウント値を取得し、各カウント結果の最小値から更に誤差分を減算した値を同期点灯開始位置にすればよい。同様に、同期検知期間の終了位置は、各カウント値の最大値から更に誤差分を加算した値にすればよい。
光受信間隔計測手段は、例えば、内部同期信号を用いて光受信間隔計測値を計測するカウンタを備え、内部同期信号がアサートすると、初期値‘0’(零)にクリアして、値‘1’からカウントアップし、次に内部同期信号がアサートするまでカウントアップすることを繰り返すように構成される。
また、書込み制御部200は、同期信号を連続して正常に検出した回数を計測する正常回数計測手段を備える。正常回数計測手段は、例えば、同期検知部制御部405が同期検知処理を正常終了したときにカウントアップするカウンタ(正常回数カウンタ)を備え、同期検知エラーが検出されたときに、カウンタ値を‘0’(零)にリセットするように構成される。
なお、光受信間隔計測手段は、一定値以上の回数の期間中に計測した複数の光受信間隔計測値を、書込み制御部200が参照可能な領域に保持するように構成される。
これにより、同期検知期間をより最適な期間に変更することができる。
前述のように、書込み制御部200はLD点灯が立上げ時の同期検知処理であるのか、或いは、印刷処理であるのか、パターン形成処理であるのかといった処理動作の状態遷移の判別ができる。
図11は書込み制御部の動作状態(ステート)遷移例を説明する図である。
書込み制御部200は、動作状態の遷移において、図11に示すように印刷処理を示す印刷書込み副走査ゲートや、パターン形成処理を示すパターン書込み副走査ゲートといった、処理状態を示す信号を準備している。勿論ゲート信号ではなく、ステートマシンなどで状態遷移を示す構成にして値に置き換えることも可能である。
例えば、書込み制御手段200は、同期検知エラーが発生したときに、動作状態別に発生回数を計測することができる。また、書込み制御手段200は、同期信号のノイズを検出したときに、動作状態別にノイズ検出回数を計測することができる。
現在の画像形成装置では、同期検知エラーが発生すると、エラー発生を認識したCPUが再度同期検知を試みるための同期検知制御を書込み制御部に実行させている。その結果、例えば従来のCPUのポーリングによる同期検知エラー判定と再度同期検知を試みる同期検知制御とでは復帰処理に時間が掛かってしまい、CPU負荷増大に繋がっている。
例えば、書込み制御部200は次のように構成される。
書込み制御部200は、LD(光源素子)の点灯開始および点灯終了を制御する同期点灯制御カウンタをさらに備え、同期信号を検出すると、同期点灯制御カウンタを初期値‘0’(零)に戻し、以降カウントアップを行う。詳細には、図12に示したように、同期点灯制御カウンタは、同期検知毎に(内部同期信号がアサートする毎に)‘0’にクリアされてカウントアップ動作を行う。また、書込み制御部200は、同期検知期間終了時点で内部同期信号がアサートしないと同期検知エラーと判定し、同期点灯制御カウンタを‘0’にクリアしてカウントアップ動作を継続させる。
これにより、同期検知エラー発生時の復帰処理をより早く行うことが可能になり、CPU負荷の軽減もできる。
例えば、書込み制御部200は、同期検知エラーと判定した場合には、再同期検知処理を、連続して繰り返す回数をカウントするリトライカウンタをさらに備え、リトライカウンタが、予め設定したリトライ制限値となるまで、再同期検知処理を繰り返す構成とする。これにより、再同期検知処理を繰り返し実行する回数を制限し、画像形成装置に過度の負荷が生じることを回避できる。
また、何回目の再同期検知処理で再同期検知が成功したのかを示すリトライカウンタの値を保持することが好ましい。例えば、書込み制御部200は、リトライカウンタの値を保持するリトライ回数保持手段を備える構成とすることができる。
さらに加えて、再同期検知処理をリトライ制限値の回数になるまで連続して実行するリトライ連続処理について、繰り返すことを許容する回数を制限するリトライ連続処理制限値を予め設定すること、並びに、リトライ連続処理を繰り返した回数を保持することが好ましい。
201 入力画像制御部
202 画像処理部
203 パターン制御部
204 LDドライバ制御部
205 同期検知制御部
206 RAM
301 LDドライバ
302 半導体レーザ(LD)
303 ポリゴンミラー
304 同期検知板
Claims (8)
- 感光体表面を露光して静電潜像を形成させる光ビームを出射する光源素子と、
前記光源素子から射出された光ビームを受光し、受光を通知する光受信通知信号を出力する光電変換素子と、
所定の点灯開始タイミングで前記光源素子を点灯させ、前記光受信通知信号を検出すると前記光源素子を消灯させ、前記点灯開始タイミングから所定の時間が経過するまでを同期検知期間と定め、前記同期検知期間に前記光受信通知信号を検出しない場合には、同期検知エラーと判定し、前記光受信通知信号のアサートとネゲートとに応じてカウントする同期アサートカウンタにより光受信期間計測値を計測し、予め設定された基準値と、前記光受信期間計測値とを比較して、前記光受信通知信号が外乱であるか否かを判定する書込み制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記書込み制御手段は、
前記同期検知期間と前記同期検知期間以外の期間それぞれで、前記光受信通知信号が外乱であると判定した外乱発生回数を計測する外乱発生回数計測手段と、
少なくとも前記同期検知期間について、前記光受信通知信号が外乱であると判定した際の前記光受信期間計測値の最小値および最大値を、外乱期間最小値および外乱期間最大値として保持する計測値保持手段と、をさらに備え、
前記計測値保持手段は、前記光受信通知信号が外乱であると判定される毎に、計測された前記光受信期間計測値と、前記外乱期間最小値および前記外乱期間最大値と比較し、前記光受信期間計測値が前記外乱期間最小値よりも小さい場合には外乱期間最小値を前記光受信期間計測値に更新し、前記光受信期間計測値が外乱期間最大値よりも大きい場合には前記外乱期間最大値を前記光受信期間計測値に更新する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記書込み制御手段は、
任意の光受信通知信号の出力から、前記任意の光受信通知信号の次に出力される光受信通知信号までの間隔を光受信間隔計測値として計測する光受信間隔計測手段と、
前記光受信通知信号を連続して正常に検出した回数を計測する正常回数計測手段と、をさらに備え、
前記書込み制御手段は、
前記正常回数計測手段が計測した回数が、予め定めた一定値以上経過した後に、前記一定値以上の回数の期間中に計測した複数の前記光受信間隔計測値から最大値および最小値を求めて、光受信間隔最大値および光受信間隔最小値とし、
前記所定の点灯開始タイミングを、前記光受信間隔最小値から、別途定める点灯開始誤差値を減算した値を、ひとつ前の前記光受信通知信号から経過させたタイミングとし、
前記同期検知期間が終了するタイミングを、前記光受信間隔最大値から、別途定める点灯終了誤差値を加算した値を、ひとつ前の前記光受信通知信号をから経過させたタイミングとする
ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。 - 前記書込み制御手段は、
前記同期検知エラーと、外乱による前記光受信通知信号の出力との少なくとも一方と、処理の動作状態とを対応づけて保持し、前記同期検知エラーと、外乱による前記光受信通知信号の出力との少なくとも一方が発生したときの動作状態を示すステータス通知手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記書込み制御手段は、
前記光源素子の点灯開始および点灯終了を制御する同期点灯制御カウンタをさらに備え、
前記点灯制御カウンタは、前記光受信通知信号を検出すると、前記同期点灯制御カウンタを初期値に戻し、以降カウントアップを行うように構成され、
前記書込み制御手段は、前記同期検知エラーと判定した場合には、前記同期点灯制御カウンタを初期値に戻し、以降カウントアップさせるとともに、次の点灯開始タイミングを前記同期検知期間の時間分早くして、前記光受信通知信号を検出する再同期検知処理を行う
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記書込み制御手段は、前記再同期検知処理を、連続して繰り返す回数を制限するリトライ制限値を予め設定することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記書込み制御手段は、
前記再同期検知処理を実施した回数を保持するリトライ回数保持手段を、さらに備える
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記書込み制御手段は、前記リトライ制限値の回数になるまで前記再同期検知処理を連続して実行するリトライ連続処理について、前記リトライ連続処理を繰り返す回数を制限するリトライ連続処理制限値を予め設定することを特徴とする請求項6または7に記載の画像形成装置。
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