(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを感光体上に走査するための回転多面鏡と、
前記回転多面鏡により走査されるレーザビームを検出してビーム検出信号を発生するビーム検出手段と、
前記ビーム検出手段より発生されるビーム検出信号に同期して基準クロックをカウントするカウント手段と、
前記カウント手段を用いて前記ビーム検出信号の周期情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された周期情報を記憶する記憶手段と、
前記取得手段により取得された現在の周期と前記記憶手段に記憶された過去の周期との差分が所定値以下となったことを以って前記回転多面鏡が回転収束状態であると判断する判断手段とを有することを特徴とするレーザビームプリンタ。
【請求項２】
前記判断手段により前記回転多面鏡が回転収束状態であると判断されたことに基づいて、画像形成シーケンスに移行することを特徴とする請求項１記載のレーザビームプリンタ。
【請求項３】
前記取得手段は、前記ビーム検出信号によりリセットされる際の前記カウント手段のカウント値をレジスタに格納することを特徴とする請求項１記載のレーザビームプリンタ。
【請求項４】
前記判断手段は、前記回転多面鏡の同一面のビーム検出信号により取得された周期情報を比較することにより、回転多面鏡の回転状態を判断することを特徴とする請求項３記載のレーザビームプリンタ。
【請求項５】
前記ビーム検出信号を分周して前記判断手段の割り込み信号を生成する分周手段を有することを特徴とする請求項４記載のレーザビームプリンタ。
【請求項６】
前記判断手段は、前記取得手段により取得された周期情報と、前記記憶手段により記憶された過去の周期情報との差分が所定値以下であることが複数回連続したことを以って、前記回転多面鏡の回転収束状態を判断することを特徴とする請求項１記載のレーザビームプリンタ。
【請求項７】
前記回転多面鏡が収束状態であると判断されたとき、前記取得手段に取得された周期情報が所定範囲内にあるか否かに基づいて故障を判断する故障判断手段を有することを特徴とする請求項１記載のレーザビームプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザビームプリンタに使用する回転多面鏡駆動手段（スキャナモータ）の回転数検知方法、及び、それを利用したファーストプリントタイムの向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に、本発明が対象とするレーザビームプリンタの構成を示す。この図をもとにレーザビームプリンタの画像形成動作について説明する。
【０００３】
１０１は画像信号（ＶＤＯ信号）で、レーザユニット１０２に入力される。１０３は、前記レーザユニット１０２によりオン／オフ変調されたレーザビームである。１０４はスキャナモータで回転多面鏡（ポリゴンミラー）１０５を定常回転させる。１０６は結像レンズでポリゴンミラーによって偏向されたレーザビーム１０７を被走査面である感光ドラム１０８上に焦点を結ばせる。
【０００４】
したがって、画像信号１０１により変調されたレーザビーム１０７は、感光ドラム１０８上を水平走査（主走査方向の走査）される。１０９は、ビーム検出口でスリット状の入射口よりレーザビームを取り入れる。この入射口より入ったレーザビームは、光ファイバ１１０内を通って光電変換素子１１１に導かれる。光電変換素子１１１により電気信号に変換されたレーザビームは、増幅回路（図示しない）により増幅された後水平同期信号（以下ＢＤ信号と呼ぶ）となる。１１２は、転写紙であり、感光ドラム１０８に形成される潜像は、現像器（図示しない）により可視化されたトナー像となり、転写器（図示しない）によって、この転写紙１１２に転写される。
【０００５】
次に画像形成するための制御信号について図８を用いて説明する。
【０００６】
１２１は、画像を形成する転写紙である。トナー像は、この転写紙１２１上に形成されるが、転写紙１２１の、ずれ等により形成したトナー像が転写紙１２１から、はみでることがないようにレーザにより露光が可能な領域（画像形成領域）１２２を設ける。また、画像信号１２６を出力するのは、イメージコントローラ（図示しない）であり、ＢＤ信号などの制御信号を取り扱う制御部とは別のコントローラや、外部のコンピュータであることが多い。このような構成の場合、イメージコントローラが非画像領域で画像信号をオンにしても感光体を露光しないようにするためにも画像形成領域１２２を設ける。それゆえ、この画像形成領域１２２は、転写紙１２１のサイズにあわせておのおの異なる大きさを持つことになる。
【０００７】
次に、転写紙１２１上の一主走査線１２３に相当する画像を形成する際の画像形成信号について説明する。ＢＤ信号１２４は先に説明した主走査方向の同期信号で、このＢＤ信号に同期してその他の信号を生成する。
【０００８】
マスク信号１２５は、転写紙１２１上のマスク領域１２２に合わせてオン、オフする信号で、これにより画像情報を有する画像信号１２６を禁止し、画像形成領域１２２外への露光を禁止する。
【０００９】
このようにして、各主走査の画像形成を繰り返し行うことにより１ページ分の画像を形成する。
【００１０】
以上説明した画像形成動作を大きく２つに分けるとモータを回転させ転写紙を給紙し画像を形成して排紙する副走査方向の制御と、マスク信号を発生させたりポリゴンミラーを規定の回転数で回転させる主走査方向の制御とに分けられる。
【００１１】
各制御は、副走査が垂直同期信号、主走査が水平同期信号（ＢＤ信号）に同期して制御されている。
【００１２】
つぎに、ファーストプリントタイムについて説明する。ファーストプリントタイムとは、プリンタの画像形成部がイメージ展開部からプリント指示を受けて画像形成をし排紙するまでの時間である。この時間は、プリンタの基本性能の一つとして重要な値である。このファーストプリントタイムについて図９をもとに説明する。図９はレーザビームプリンタのファーストプリントタイムの内訳を説明するための図であり縦軸にファーストプリントタイムに関係する事象を記載し、横軸に時間を取ったものである。
【００１３】
各事象はそれぞれ各事象が終ると次の動作に進むシーケンシャルなものと考えることが出来る。
【００１４】
まず、プリンタの画像形成部は、プリント指示を受け付けると給紙動作に入ると同時にスキャナモータの立ち上げを行う（１３１）。給紙動作は、プリンタの構成にもよるが、小型のレーザビームプリンタの場合には、スキャナモータが立ち上がる前に給紙動作を終了してしまうことが多いために図９のタイミングチャート上には記載してない。（つまり、ファーストプリントタイムを制約する要因となることはない構成について説明する）スキャナモータの立ち上げ終了は、スキャナモータのレディ信号をもって判断する。ところがスキャナモータは、図１０に示すように回転指示が有り定常回転数１３５に達した後しばらくは揺らぎを有するものである。そのためにスキャナモータのレディ信号には、目的の回転数に対して有る幅をもってレディとなるよう設定されている。そのために、そのレディ信号の出力をもってスキャナモータが正常回転数（画像を形成しても問題ないくらいの精度での回転数）で回転していると判断することはできない。そこで一定の待ち時間（１３２）をもって画像形成に遷移する。この一定の待ち時間を有することなく、あるいは十分に待ち時間が確保されていない状態で画像形成動作に入ると、画像の水平比率が正常でないために画像の上部において揺らいだ画像が出力されてしまう。
【００１５】
つぎに画像形成動作（１３３）についは、先に説明したように静電写真プロセスに基づいて画像形成を行ってその後に排紙動作（定着を含む、用紙を排紙トレイに搬送する動作）（１３４）を行う。
【００１６】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、先の従来例ではスキャナモータの揺らぎが最大の場合でも正常な画像が出力されるように十分な余裕を見て待ち時間を設定する必要があった。
【００１７】
そのために、ほとんどの場合スキャナモータが正常回転数になっているにもかかわらず（画像が形成できる状態になっているにもかかわらず）、この待ち時間のために何もしないで待っているという状態が存在する。このことは、ファーストプリントタイムを延ばしてしまう一要因となっていた。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、レーザビームを感光体上に走査するための回転多面鏡と、前記回転多面鏡により走査されるレーザビームを検出してビーム検出信号を発生するビーム検出手段と、前記ビーム検出手段より発生されるビーム検出信号に同期して基準クロックをカウントするカウント手段と、前記カウント手段を用いて前記ビーム検出信号の周期情報を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された周期情報を記憶する記憶手段と、前記取得手段により取得された現在の周期と前記記憶手段に記憶された過去の周期との差分が所定値以下となったことを以って前記回転多面鏡が回転収束状態であると判断する判断手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
図１をもとに第１の実施例について説明する。１６は、レーザビームプリンタのシーケンスを制御するＣＰＵであり、各種アクチュエータの制御、センサによる動作状態の監視などを行う。ただし、これらの回路は本発明に直接関係がないので図１では省略してある。２は、主走査方向の制御信号発生タイミングを書き込むためのレジスタであり、画像マスク信号４の開始と終了のタイミングを示すデータ、ＢＤを検出するために強制的にレーザを発光させるためのアンブランキング信号５の開始と終了のタイミングを示すデータ、及び外来ノイズなどの影響で規定範囲外にＢＤ信号が来ても無視するためのＢＤ許容信号１０の開始と終了のタイミングを示すデータを格納する。１３は、主走査カウンタでありＢＤ信号１４によりリセットされ基準クロックをカウントアップする。このカウント値は、比較器３により先に述べたレジスタ２の値と比較される。この比較結果が一致した場合は次段のＪ／Ｋフリップフロップ４、５、１０を経て制御信号発生部１７へと送られる。１７ではこれらの信号からレーザの強制発光信号６及び画像信号によるレーザの発光を許可するイネーブル信号７をレーザドライバへと送る。
【００２０】
１１の破線で囲んだ箇所が特に本発明に特徴的な回路であり、ＢＤ信号１４で、主走査カウンタ１３をクリアする際に、それと同時にカウント値をレジスタ１２へとストアする。
【００２１】
ＣＰＵ１６へは、ＣＰＵ１６の割り込み端子８にＢＤ信号が接続されているために、レジスタ１２の内容が更新されたことを知ることができる。
【００２２】
以降、図２のフローチャートをもとにポリゴンミラーが６面の場合のＣＰＵ１６の動作を説明する。
【００２３】
図２はＣＰＵ１６の割り込み端子８へ割り込み信号（この場合ＢＤ信号）が入力された場合に実行する割り込み処理ルーチン（２１）である。
【００２４】
まず割り込みが発生するとＣＰＵ１６内のレジスタＲ（ｉ）を参照する。６面ポリゴンミラーのためＣＰＵ内のレジスタは、各面毎のＢＤ周期が格納できるようにＲ（１）〜Ｒ（６）の６箇所確保しておく。
【００２５】
仮に今ｉ＝１であったとするとＲ（１）とＲ１２の差の絶対値がある一定の値Ｃ以下であるかどうか判断する（２２）。このＣは予め決めておいた値であり、ポリゴンミラーが正常回転と見なせる値である。先ほどの絶対値がＣより小さい場合にはスキャナモータが規定回転数であると判断（２３）し、次の画像形成シーケンスに移行する。また、絶対値がＣ以上であった場合には、スキャナが定常状態に達する前の状態であると判断し、２４へ移る。２４では、ＣＰＵ１６内のレジスタに現在のＲ１２の値を確保する。ｉの値は次のＢＤのために＋１加算する（２６）。ここでｉ＝６の場合には、ｉを１に設定する（２５、２７）。以上の処理を経て、割り込み処理ルーチンを終了する。
【００２６】
ポリゴンミラーの各面毎に比較を行う理由としては、ポリゴンミラーの面分割精度のバラツキによってスキャナモータが正常に回転していたとしてもＲ１２にストアされる値が面ごとに異なるためである。
【００２７】
本実施例に示すように面ごとにやることにより面分割精度が悪くても全く影響を受けず回転状態を検知することが可能となる。
【００２８】
（実施例２）
次の実施例では、スキャナの回転数にオーバシュートがある場合についての本発明の適用例について説明する。ハードウエア構成は図１に示した構成と同じであるため図１を用いて説明する。レジスタ１２に格納されるデータを図３に示す（３２）。上図がＲ１２に格納されるある面のデータ（６面ポリゴンミラーの場合には、Ｒ１２にラッチされるデータは１面目から６面目までのデータが繰返しラッチされるため、６回毎のデータ）である。縦軸は上側に行くにしたがってデータ値が大きくなり、下側に行くにしたがってデータ値が小さくなる。つまり、上側ではデータ値（主走査カウンタ１３のカウント値）が大きいためＢＤ周期が長いことを示す。このことは言い替えるとポリゴンミラーの回転数が遅いと考えることができる。横軸は、時間を示しており、右に行くにしたがって時間が経過する。図に示すように回転数が上がってくるにしたがってデータは下がってくる。直線３１は、ポリゴンミラーが規定の回転数で回転している場合のデータ値を示すラインである。データは、ポリゴンミラーの回転数が上がってくると下がるが、図３の上図に示すように規定回転数を過ぎても若干高めの回転数に上がった後に規定回転数に収束する。
【００２９】
一方、下図は上図の隣り合うデータの差分を取りその絶対値を示したものである。３５にしめすラインは、回転が一定回転になった場合に差分が取る値を示している。
【００３０】
図に示すように回転の加速中はラインより上側を推移し、その後図に示すように収束していく。破線の３４は、３５に対する許容範囲である。この範囲内に入っていれば、許容できる回転変動に収まっていることを示す。回転にオーバーシュートがある場合３７に示すように回転が高い位置で一度定回転になったように差分データ示してしまう。これを防止するために一度差分データが３５に一致したから、すぐに規定回転収束したと判断するのではなく規定回転に相当するデータが連続してある数だけ続いたことを持って判断する。これにより上記誤判断を防止することが可能となる。例えば、連続して１０回続いて３５の値と一致したことを持って収束と判断するシーケンスを組めば３７のような過渡状態は無視することが可能である。
【００３１】
（実施例３）
先の実施例では、ＢＤ信号１４が発生される度ごとにＣＰＵ１６に対し割り込みをかけ、ＣＰＵ１６で先に説明した処理を行っていた。このＢＤ信号１４が発生する周期は、数百μｓｅｃという単位であり、処理速度の遅いＣＰＵを使用した場合や、他に高速で処理しなければならないタスクがあった場合にはＣＰＵの処理時間を割いてしまうために、ハードウエアでこれらの負担を軽くする必要が生じる場合がある。次の実施例では、先に述べた機能の一部をハードウエアで行うことによりＣＰＵの負担を軽くする例について説明する。図４にその構成を示す。先の実施例で説明した図１と同じ機能を有するものについては同じ番号を付けてある。これらの回路の中でこの実施例のために追加した部分は、４１のＢＤ信号分周回路である。このＢＤ信号分周回路の詳細について次に説明する。図５は、ＢＤ分周回路の一構成例である。また、この回路の各部の波形を図６に示す。この回路の機能としては、ポリゴンミラーが一回転する度に複数回発生するＢＤ信号がそのままＣＰＵに送るのではなく、ある面に着目し、その面からＢＤ信号がでた場合のみＣＰＵに割り込みをかける。これによりＣＰＵの負担を軽減させるものである。本実施例では、ポリゴン面数が６面の場合について説明している。したがってポリゴンミラーの一回転でＢＤ信号１４が６回発生するがその中の１つをＣＰＵ１６の割り込み信号へと送るというものである。
【００３２】
それでは、図５、図６についてその構成について説明する。
【００３３】
ＢＤ信号分周回路４１は、大きく分けてＢＤ信号とクロックを同期を取り波形を成形するための波形成回路５３、６つのＢＤ信号から１つのＢＤ信号を発生させるための分周回路５４、およびこれらを接続するためのフリップフロップ５５よりなる。リセット信号４２により初期化された後、これらの回路は、基本クロック４３に同期して動作する。ＢＤ信号４４が波形成形回路５３に入力されるとＢＤ信号は基本クロック４３に同期した一定の波形になる。（図６に示すＢＤ信号は、紙面の都合上、間隔が短く設定してある。実際のレーザビームプリンタでは、ローレベルの時間がこの波形に比べて非常に長い。しかし、この回路の動作としては、実際のレーザビームプリンタと変わりはない。）この波形成形されたＢＤ信号４７は、フリップフロップ５５を介して分周器５４に入力される。分周器５４は、ジョンソンカウンタを用いたものであり、その詳細については波形４８〜５１に記載してある。５２が分周後のＢＤ割り込み信号であり、この信号をＣＰＵ１６の割り込み端子８に入力することによりＣＰＵ１６の負担を軽減させることが可能となる。以降、先の実施例に述べたように差分を取り、スキャナモータの定常回転を検知したことを持って画像形成のための次のシーケンスへと移行する。
【００３４】
（実施例４）
先の実施例においては、スキャナモータが一定回転数になったことをいかに早く検知するかという観点で説明を行ってきた。次の実施例では、このハード構成でスキャナモータの異常検知を行う場合について説明する。図３に示すように回転数が規定の回転数にならなくとも回転の変動がなくなれば差分の値は、目標の３５に一致する。しかし、スキャナモータの異常によって規定の回転数以外の回転数で定常回転になってしまった場合には、システムとしては、故障として処理をする必要がある。そのために、差分が、目標値に一致した時点でＲ１２に格納されている値が所定の範囲内の値であるかどうかをみることにより故障検知を行うことが可能である。こうすることにより異常画像の出力を防止し、スキャナモータの故障が発生した場合に異常箇所を容易に特定することが可能である。
【００３５】
以上説明した実施例によれば、スキャナモータの収束待ち時間を最小限に留めることができる。そのために、ユーザがプリントをおこなってからその印刷物を手にするまでの時間を短縮することができる。
【００３６】
また、スキャナモータが故障した場合においても故障した箇所を容易に特定でき、サービス性が向上するというメリットもある。
【発明の効果】
本発明によれば、回転多面鏡の変化量を基にその回転状態を適切に判断し、たとえば画像形成シーケンスへ移行するタイミングを最適化することができ、なるべく早くユーザが印刷物を手にすることが可能なレーザビームプリンタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例を説明するための回路図である。
【図２】第１の実施例を説明するためのフローチャートである。
【図３】第２の実施例を説明するためのグラフである。
【図４】第３の実施例を説明するための回路図である。
【図５】第３の実施例を説明するための回路図である。
【図６】第３の実施例を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】レーザビームプリンタの構成を説明するための図である。
【図８】主走査方向の信号を説明するための図である。
【図９】ファーストプリントタイムを説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】スキャナモータの立上り状態を説明するための図である。
【符号の説明】
１２  レジスタ
１３  主走査カウンタ
１４  ＢＤ信号
１６  ＣＰＵ
４１  ＢＤ信号分周回路
１０２  レーザユニット
１０４  スキャナモータ
１０５  回転多面鏡（ポリゴンミラー）
１０８  感光ドラム
１１１  光電変換素子
【図１】
0003571786.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003571786.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003571786.tif 000006
【図６】
0003571786.tif 000007
【図７】
0003571786.tif 000008
【図８】
0003571786.tif 000009
【図９】
0003571786.tif 000010
【図１０】
0003571786.tif 000011