(57)【要約】【課題】ポリゴンミラーが駆動を開始してから画像形成実行可能な定常回転数に安定するまでの待ち時間を短くしてファーストプリント開始に要する時間を短縮することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】光源から出力される光線束を被走査面に向けて偏向走査するポリゴンミラー５５を回転駆動するポリゴンモータ５４と、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータ５５が目標回転数となるように駆動する駆動制御手段５９とを備えた画像形成装置Ａであって、前記駆動制御手段５９は、基準周波数ｆ１の第一クロック信号に基づいて前記ポリゴンモータ５４を起動し、前記ポリゴンモータ５４が所定の回転数となったときに前記基準周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２の第二クロック信号に所定時間Ｔｅ切り替えるクロック信号切替手段５１２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出力される光線束を被走査面に向けて偏向走査するポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータが目標回転数となるように駆動する駆動制御手段とを備えた画像形成装置であって、
前記駆動制御手段は、基準周波数の第一クロック信号に基づいて前記ポリゴンモータを起動し、前記ポリゴンモータが所定の回転数となったときに前記基準周波数よりも低い周波数の第二クロック信号に所定時間切り替えるクロック信号切替手段を備えている画像形成装置。
【請求項２】
前記クロック信号切替手段は、前記第一クロック信号により前記ポリゴンモータを起動した後に所定の回転数になるまでの時間に基づいて前記所定時間を可変に設定するように構成されている請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータを駆動するＰＬＬ制御手段を備え、前記第一クロック信号に対する同期信号が検出されたときに前記第二クロック信号に切り替える請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記基準周波数が前記ポリゴンモータの目標回転数に対応する周波数である請求項１から３の何れかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出力される光線束を被走査面に向けて偏向走査するポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータが目標回転数となるように駆動する駆動制御手段とを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、表面を一様に帯電させた感光体に光線束を照射して潜像を形成し、前記潜像にトナーを付着させて現像したトナー像を紙などに転写する方式であり、前記感光体に照射する光線束の光源としてレーザビームやＬＥＤが使用される。光源から照射された光線束は、ポリゴンモータにより高速回転駆動されたポリゴンミラーにより走査され、感光体表面に印字対象画像に応じた潜像を形成するように構成されている。
【０００３】
特許文献１では、ポリゴンモータの起動時には基準電圧より高電位の駆動電圧をモータ駆動電源から供給し、ポリゴンモータ起動時から所定の時間を経過したときやポリゴンモータ回転数が所定回転数に達したときには駆動電圧を基準電位に切り替えて供給するように構成され、ポリゴンモータ回転数が定常回転数に達するまでの待ち時間を短くして印字開始までの時間を短縮することができるモータ制御装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１９８４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術ではポリゴンモータの起動時から所定回転数に到達するまでの待ち時間を短くすることはできるが、慣性力によりポリゴンモータに生じるオーバーシュートやアンダーシュートを抑えることはできない。つまり、ポリゴンモータ回転数が印字可能な定常回転数に安定するまでの待ち時間を短縮する上で更なる改善の余地があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、ポリゴンミラーが駆動を開始してから画像形成実行可能な定常回転数に安定するまでの待ち時間を短くしてファーストプリント開始に要する時間を短縮することができる画像形成装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、光源から出力される光線束を被走査面に向けて偏向走査するポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータと、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータが目標回転数となるように駆動する駆動制御手段とを備えた画像形成装置であって、前記駆動制御手段は、基準周波数の第一クロック信号に基づいて前記ポリゴンモータを起動し、前記ポリゴンモータが所定の回転数となったときに前記基準周波数よりも低い周波数の第二クロック信号に所定時間切り替えるクロック信号切替手段を備えている点にある。
【０００７】
上述の構成によれば、第二クロック信号に基づく駆動時にはポリゴンモータに減速効果が生じるため、慣性力によるオーバーシュートまたはアンダーシュートの振幅を抑えることができる。
【０００８】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記クロック信号切替手段は、前記第一クロック信号により前記ポリゴンモータを起動した後に所定の回転数になるまでの時間に基づいて前記所定時間を可変に設定するように構成されている点にある。
【０００９】
上述の構成によれば、ポリゴンモータの回転数に応じた減速を行うことができるため、慣性力によるオーバーシュートまたはアンダーシュートの振幅を抑えることができる。
【００１０】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記駆動制御手段は、所定のクロック信号に基づいて前記ポリゴンモータを駆動するＰＬＬ制御手段を備え、前記第一クロック信号に対する同期信号が検出されたときに前記第二クロック信号に切り替える点にある。
【００１１】
上述の構成によれば、ＰＬＬ制御のみでポリゴンモータの回転数を制御するよりも定常回転数に安定するまでの待ち時間を短くすることができる。
【００１２】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記基準周波数が前記ポリゴンモータの目標回転数に対応する周波数である点にある。
【００１３】
上述の構成によると、駆動制御手段がポリゴンモータの駆動制御に使用するクロック信号として、第一クロック信号と第二クロック信号の二種類が利用できればよく、クロック信号出力回路の複雑化を防止してコスト抑制に寄与することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ポリゴンミラーが駆動を開始してから画像形成実行可能な定常回転数に安定するまでの待ち時間を短くしてファーストプリント開始に要する時間を短縮することができる画像形成装置を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式による複写機の実施形態について説明する。
【００１６】
本発明による複写機Ａは、図２に示すように、カラー表示部やハードウェアキー等が配置された操作部１と、原稿載置部２にセットされた一連の原稿を順次読込んで電子データからなる画像データに変換して所定の画像処理を施し、当該画像データをメモリに格納する画像読取部３と、給紙カセット４から搬送した記録媒体である用紙上にメモリに格納された画像データに応じたトナー像を形成して出力する画像形成部５と、該デジタル複写機１を統括制御するシステム制御部６とを備えて構成される。
【００１７】
画像形成部５でのトナー像の現像について説明すると、画像形成部５を制御する画像形成制御部５０は、図１に示すように、オペレータの画像形成開始要求を受け、図示しない帯電器により一様に帯電させた、被走査面である感光体５８表面に、画像読取部３で読み取られてメモリ５７ｃに格納された原稿の画像データを数ライン分バッファ５７ｂに読み出し、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」と記載）ドライバ５７ａにより駆動させたＬＤ５７から対応する光線束を照射させ、ポリゴンモータ５４により高速回転駆動したポリゴンミラー５５で偏向走査して、ｆθレンズ５７ｄを介して感光体５８表面に原稿画像に応じた潜像を形成させ、図示しない現像器により前記潜像にトナーを付着させて現像する。画像形成制御部５０はポリゴンモータ５４の回転数が画像形成可能な目標回転数ｆｔ近傍で安定したときに上記ＬＤ５７を駆動する。
【００１８】
ポリゴンモータ５４の駆動制御について説明すると、画像形成制御部５０は、オペレータの画像形成開始要求を受けて、クロック信号出力回路（以下、「ＣＬＫ信号出力回路」と記載）５１から本発明のＰＬＬ制御手段であるＰＬＬ回路（Pulse-Locked loop：位相同期回路）５２に基準周波数ｆ１の第一クロック信号（以下、「第一ＣＬＫ信号」と記載）を出力させる。ＰＬＬ回路５２はＣＬＫ信号出力回路５１から入力された第一ＣＬＫ信号とポリゴンモータ５４に取り付けられたエンコーダ５６が検出して出力したポリゴンモータ５４の回転数である回転周波数ｆｍの回転数信号とが同位相となるようにモータドライバ５３からのモータ駆動電流を制御してポリゴンモータ５４を駆動制御する。ここで、基準周波数ｆ１はポリゴンモータ５４の目標回転数ｆｔに対応する周波数である。
【００１９】
ＣＬＫ信号出力回路５１はクロック生成回路と分周回路等からなりクロック生成回路により生成されたクロック信号を分周回路により分周して基準周波数ｆ１の第一ＣＬＫ信号または基準周波数ｆ１より低周波数ｆ２の第二クロック信号（以下、「第二ＣＬＫ信号」と記載）をＰＬＬ回路５２に出力する。即ち、ＣＬＫ信号出力回路５１は第一ＣＬＫ信号を生成する第一クロック信号生成手段５１０と第二ＣＬＫ信号を生成する第二クロック信号生成手段５１１とクロック信号切替手段（以下、「ＣＬＫ信号切替手段」と記載）５１２とを備え、ＣＬＫ信号切替手段５１２は画像形成制御部５０からの制御信号に応じて、画像形成時には第一ＣＬＫ信号または第二ＣＬＫ信号をＰＬＬ回路５２に出力し、画像形成終了時にはクロック信号出力を停止する。
【００２０】
ＰＬＬ回路５２は位相比較回路を備え、第一ＣＬＫ信号の基準周波数ｆ１と回転数信号の回転周波数ｆｍとの位相比較を行うことでポリゴンモータ５４へのモータ駆動電流制御を行うとともに、回転数信号に応じてポリゴンモータ５４の回転周波数ｆｍが予め設定された所定の回転数であり、画像形成可能な目標回転数ｆｔ近傍の所定範囲（以下、「ロック信号出力範囲」と記載）にあるとき、図３（ａ）、（ｂ）に示すような同期信号であるロック信号を画像形成制御部５０に出力するように構成されている。また、ＰＬＬ回路５２はＣＬＫ信号出力回路５１から第二ＣＬＫ信号が入力されると前記第二ＣＬＫ信号に応じてポリゴンモータ５４へのモータ駆動電流制御を行うように構成されている。
【００２１】
画像形成制御部５０はＰＬＬ回路５２からロック信号が入力されると、ポリゴンモータ５４の回転周波数ｆｍを早急にロック信号出力範囲内に収束させるため、図３（ａ）に示すように、予め設定された所定時間Ｔｅ、ＣＬＫ信号出力回路５１から第二ＣＬＫ信号を出力させ、所定時間Ｔｅが経過すると第一ＣＬＫ信号を出力させる。具体的には、入力されたロック信号の立下りエッジを検出してから所定時間Ｔｅ、ＣＬＫ信号出力回路５１から第二ＣＬＫ信号を出力させ、所定時間Ｔｅが経過すると第一ＣＬＫ信号を出力させるように構成されている。ここで、減速効果が大きくなりすぎて逆にオーバーシュートやアンダーシュートの振幅が大きくなることを防止するため、所定時間Ｔｅは最大でもロック信号の立下りエッジを検出してから次の立上りエッジを検出するまでの値に設定される。
【００２２】
ＣＬＫ信号出力回路５１から出力されるクロック信号を第一ＣＬＫ信号に固定して出力するとき、図３（ａ）に示すように、オーバーシュートまたはアンダーシュートの振幅が大きいが、ＣＬＫ信号出力回路５１から出力するクロック信号を上述の制御に応じて第一ＣＬＫ信号と第二ＣＬＫ信号とに切替えて出力するとき、図３（ｂ）に示すように、オーバーシュートまたはアンダーシュートの振幅が小さくなり、回転周波数ｆｍがロック信号出力範囲内に収束するまでの時間Ｔｓは短くなる。
【００２３】
また、画像形成制御部５０はロック信号の立上りエッジを検出してから所定時間Ｔｊ経過しても立下りエッジを検出できないときには、ポリゴンモータ５４の回線周波数ｆｍがロック信号出力範囲内に収束して画像形成開始が可能であると判断し、画像形成を開始するように構成されている。
【００２４】
上述のように、画像形成制御部５０とＣＬＫ信号出力回路５１とＰＬＬ回路５２とモータドライバ５３とにより本発明における駆動制御手段５９が構成され、駆動制御手段５９は、基準周波数ｆ１の第一ＣＬＫ信号に基づいてポリゴンモータ５４を起動し、ポリゴンモータ５４が所定の回転数ｆｔ近傍の回転数となったときに基準周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ２の第二ＣＬＫ信号に所定時間Ｔｅ切り替えるＣＬＫ信号切替手段５１２を備えている。
【００２５】
以下に、前記複写機Ａのポリゴンモータ５４の駆動制御について、図４に示すフローチャートに基づき説明する。
【００２６】
オペレータが操作部１を操作して画像形成開始要求を行うと（Ｓ１）、システム制御部６より当該画像形成開始要求を受けた画像形成制御部５０からの制御信号を受けてＣＬＫ信号出力回路５１はＰＬＬ回路５２に第一ＣＬＫ信号を出力する（Ｓ２）。
【００２７】
画像形成制御部５０はＰＬＬ回路５２からロック信号が入力されると（Ｓ３）、ロック信号の立上りエッジを検出してから立下りエッジを検出するまでの時間を計測（以下、「ロック信号入力時間」と記載）して所定時間Ｔｊとの比較を行う（Ｓ４）。
【００２８】
ロック信号入力時間が所定時間Ｔｊ以下であるとき（Ｓ４）、画像形成制御部５０は制御信号を出力してＣＬＫ信号出力回路５１に第二ＣＬＫ信号を出力させ（Ｓ５）、所定時間Ｔｅが経過すると（Ｓ６）、ＰＬＬ回路に第一ＣＬＫ信号を切替出力させる（Ｓ２）。
【００２９】
ロック信号入力時間が所定時間Ｔｊより大きいとき（Ｓ４）、画像形成制御部５０はポリゴンモータ５４の回転数が安定して画像形成実行可能と判断してＬＤ５７による走査を開始し（Ｓ７）、システム制御部６から当該画像形成終了指令を受けると（Ｓ８）、制御信号を出力してＣＬＫ信号出力回路５１からＰＬＬ回路５２へのクロック信号出力を停止させる（Ｓ９）。
【００３０】
以下に、別実施形態について説明する。
【００３１】
上述の実施形態では、Ｃロック信号出力手段５１から出力されるクロック信号は、ＣＬＫ信号切替手段５１２により固定した所定時間Ｔｅ、第一ＣＬＫ信号から第二ＣＬＫ信号に切替えられるものとして説明したが、所定時間Ｔｅは固定でなく可変であっても良い。例えば、ＣＬＫ信号切替手段５１２は第一ＣＬＫ信号で駆動したポリゴンモータ５４が所定の回転数になるまでの時間に基づいて、第二ＣＬＫ信号に可変に設定した所定時間Ｔｅ、第一ＣＬＫ信号から第二ＣＬＫ信号に切替えるように構成されていてもよい。
【００３２】
例えば、複写機Ａが長時間停止状態にありポリゴンモータ５４が完全に停止しているときと、画像形成実行後の停止状態が短時間でありポリゴンモータ５４が慣性力で回転しているときとでは、ポリゴンモータ５４の駆動に必要なトルクやポリゴンモータ５４に生じている慣性力が異なる。そこで、所定の回転数に達するまでの時間に基づいてポリゴンモータ５４に必要なトルクや生じている慣性力を判断し、ＣＬＫ信号切替手段１５２が夫々に応じた所定時間ＴｅだけＣＬＫ信号出力回路５１から出力する第一ＣＬＫ信号を第二ＣＬＫ信号に切替えるように構成しても良い。更に、所定時間Ｔｅを可変に構成することで、経年変化によるポリゴンモータ５４の駆動性能に応じた駆動制御も可能である。この場合、実験などにより求めた、夫々の状況に応じたポリゴンモータ５４の最適駆動時間のテーブルデータを画像形成制御部５０に備え、前記テーブルデータに基づいてＣＬＫ信号切替手段５１２によるクロック信号の切替えを行えばよい。
【００３３】
また、図５に示すように、駆動制御手段５９によりポリゴンモータ５４の駆動制御が開始されているとき、ロック信号出力範囲から逸脱するポリゴンモータ５４の回転数ｆｍに応じて所定時間Ｔｅを可変に設定することも可能である。図６の所定時間Ｔｅは、画像形成制御部５０がロック信号の立下りエッジを検出してから回転数ｆｍがピーク値またはボトム値となるときまでの時間が設定されている。
【００３４】
上述の実施形態では、基準周波数ｆ１がポリゴンモータ５４の目標回転数ｆｔに対応する周波数であるものとして説明したが、第一ＣＬＫ信号の基準周波数ｆ１は目標回転数ｆｔより高くても良い。この場合、ＣＬＫ信号出力回路５１が少なくとも目標周波数ｆｔのクロック信号を出力可能であればよく、目標回転数ｆｔより高い基準周波数ｆ１の第一ＣＬＫ信号に基づいて停止状態にあるポリゴンモータ５４を駆動することで、回転数ｆｍがロック信号出力範囲に到達する時間を短縮することができる。このとき、第二ＣＬＫ信号の周波数ｆ２は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第一ＣＬＫ信号の基準周波数ｆ１より低ければよく、目標周波数ｆｔより高くても低くてもよく、目標周波数ｆｔと同一であってもよい。
【００３５】
上述の実施形態では、ＰＬＬ制御に限らず、フィードバックによりポリゴンモータ５４の回転数ｆｍを制御する他の制御回路に適用しても良い。
【００３６】
上述した複数の実施例は共に単独で構成されるものばかりではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜組み合わせるも可能である。
【００３７】
上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】駆動制御手段のブロック構成図
【図２】複写機の説明図
【図３】ポリゴンモータ駆動制御の制御特性図
【図４】ポリゴンモータの駆動制御を説明するフローチャート
【図５】ポリゴンモータ駆動制御の制御特性図
【図６】（ａ）クロック信号出力回路から出力する第一クロック信号と第二クロック信号の関係の説明図（第二クロック信号＞目標周波数）、（ｂ）クロック信号出力回路から出力する第一クロック信号と第二クロック信号の関係の説明図（第二クロック信号＜目標周波数）、（ｂ）クロック信号出力回路から出力する第一クロック信号と第二クロック信号の関係の説明図（第二クロック信号＝目標周波数）
【符号の説明】
【００３９】
５０：画像形成制御部
５１：クロック信号出力回路
５２：ＰＬＬ制御手段（ＰＬＬ回路）
５３：モータドライバ
５４：ポリゴンモータ
５５：ポリゴンミラー
５６：エンコーダ
５９：駆動制御手段
５１２：クロック信号切替手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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