(57)【要約】【課題】  定常的な振動だけではなく過渡的振動とくに画像形成装置とは独立に動作する装置から発生する過渡的振動に対しても有効な光学系の振動制御方法を備えたプリントシステムを提供する。【解決手段】  画像形成装置本体とは独立に動作する原稿読取装置や後処理装置の動作に先立って動作予告信号を画像形成装置本体に送ることによって、定常的な振動だけではなく、画像形成装置本体では発生タイミングを予測不可能な過渡的振動をも制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿読取装置と画像形成装置を有するプリントシステムであり、原稿読取装置は原稿走査動作を開始する所定時間前に動作予告信号を画像形成装置に送ることを特徴とするプリントシステム。
【請求項２】
画像形成装置と後処理装置を有するプリントシステムであり、後処理装置は後処理動作を開始する所定時間前に動作予告信号を画像形成装置に送ることを特徴とするプリントシステム。
【請求項３】
前記画像形成装置は感光体と感光体を露光するための光走査装置を有しており、露光光路中に配置されたミラーに検知手段と出力手段が配置され原稿読取装置または後処理装置から送られる動作予告信号に同期して検知手段により検知されたミラーの振動波形を複数記憶することを特徴とする１項または２項に記載のプリントシステム。
【請求項４】
前記記憶した複数の振動波形に応じた出力手段駆動信号を原稿読取装置または後処理装置から送られる動作予告信号に同期して出力することを特徴とする３項に記載のプリントシステム。
【請求項５】
前記複数の振動波形の記憶はあらかじめ画像形成装置の準備時または待機時に原稿読取装置または後処理装置を動作させることにより検知手段により検知して記憶することを特徴とする３項に記載のプリントシステム。
【請求項６】
原稿読取装置と画像形成装置の接続部に検知手段と出力手段を配置し原稿読取装置から送られる動作予告信号に同期して検知手段により検知された接続部の振動波形を複数記憶することを特徴とする１項に記載のプリントシステム。
【請求項７】
画像形成装置と後処理装置の接続部に検知手段と出力手段を配置し後処理装置から送られる動作予告信号に同期して検知手段により検知された接続部の振動波形を複数記憶することを特徴とする２項に記載のプリントシステム。
【請求項８】
画像形成装置は複写倍率に応じて出力手段駆動信号に補正をかけて出力することを特徴とする４項に記載のプリントシステム。
【請求項９】
画像形成装置は後処理装置が処理をする記録媒体の種類と枚数に応じて出力手段駆動信号に補正をかけて出力することを特徴とする４項に記載のプリントシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置と後処理装置と画像形成装置とを有するプリントシステムで、特に画像形成装置の光学系の振動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタや複写機等の画像形成装置においては、周期的な振動等により発生する画像ムラを改善するために画像読取装置や画像形成装置の内部にある光学系に使用されるミラーに防振部材を貼りつけている。しかし、この様な動対策では十分な効果が得られないため、光学系の振動状態を検出して振動数と振幅を演算し、光学系の振動部位に取りつけられた圧電素子を適切なゲインでフィードバック制御して振動を相殺する方法がある（特許文献１参照）。又、ミラーに振動検知機構と加振機構を設け検出した振動を電気信号に変し位相を反転し最適なゲインでミラーを加振することで振動を除去する方法もある（特許文献２参照）。
【０００３】
また、画像形成装置本体、もしくは、振動の発生源となりうるモータ，感光体ドラム，給紙ローラ，搬送ローラ，ポリゴンミラー，露光素子，感光体等を回転させるためのギア，ベルト等の少なくとも一個所に圧電素子を設け、圧電素子に加える電圧により振動を制御する方法もある（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−０７５７５７号公報
【特許文献２】特開２０００−３３８４３８号公報
【特許文献３】特開平１１−１９４５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記の方法では定常的な振動には効果が期待できるが、図９に示すような過渡的振動すなわち衝撃などのため発生する振動には効果的ではなかった。その理由としては図１０に示すようにミラーの実際の振動波形Ａと検出された振動波形（信号）Ｂには時間的なズレがある。また、位相反転、増幅等の処理を行なって駆動信号Ｃを発生するまでにも時間がかかり、さらには駆動信号に対する加振手段の応答にも遅れがあるためフィードバック制御されたミラーの振動波形はＤのようになり十分に振動が除去できない。定常的な振動であればフィードバックの遅れを考慮して所定の周期後に同期することで対応できるが、過渡的振動の場合は最初が大きな振幅の振動となり後は減衰していくので最初の大きな振動を除去できなければ効果は極めて少ない。
【０００５】
また、画像形成装置本体とは独立して動作する画像読取装置や後処理装置などで発生する衝撃は画像形成装置本体では制御できず制振部材、緩衝部材等で振動が伝わらないようにするしかなかった。
【０００６】
本発明の目的は定常的な振動だけではなく過渡的振動とくに画像形成装置とは独立に動作する装置から発生する過渡的振動に対しても有効な光学系の振動制御方法を備えたプリントシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプリントシステムは
第一に原稿読取装置と画像形成装置を有するプリントシステムであり、原稿読取装置は原稿走査動作を開始する所定時間前に動作予告信号を画像形成装置に送ることを特徴とする。
【０００８】
第二に画像形成装置と後処理装置を有するプリントシステムであり、後処理装置は後処理動作を開始する所定時間前に動作予告信号を画像形成装置に送ることを特徴とする。
【０００９】
第三に第一または第二のプリントシステムおいて前記画像形成装置は感光体と感光体を露光するための光走査装置を有しており、露光光路中に配置されたミラーに検知手段と出力手段が配置され原稿読取装置または後処理装置から送られる動作予告信号に同期して検知手段により検知されたミラーの振動波形を複数記憶することを特徴とする。
【００１０】
第四に第三のプリントシステムおいて前記記憶した複数の振動波形に応じた出力手段駆動信号を原稿読取装置または後処理装置から送られる動作予告信号に同期して出力することを特徴とする。
【００１１】
第五に第三のプリントシステムおいて前記複数の振動波形の記憶はあらかじめ画像形成装置の準備時または待機時に原稿読取装置または後処理装置を動作させることにより検知手段により検知して記憶することを特徴とする。
【００１２】
第六に第一のプリントシステムおいて原稿読取装置と画像形成装置の接続部に検知手段と出力手段を配置し原稿読取装置から送られる動作予告信号に同期して検知手段により検知された接続部の振動波形を複数記憶することを特徴。
【００１３】
第七に第二のプリントシステムおいて画像形成装置と後処理装置の接続部に検知手段と出力手段を配置し後処理装置から送られる動作予告信号に同期して検知手段により検知された接続部の振動波形を複数記憶することを特徴とする。
【００１４】
第八に第四のプリントシステムにおいて画像形成装置は複写倍率に応じて出力手段駆動信号に補正をかけて出力することを特徴とする。
【００１５】
第九に第四のプリントシステムにおいて画像形成装置は後処理装置が処理をする記録媒体の種類と枚数に応じて出力手段駆動信号に補正をかけて出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、画像形成装置本体とは独立に動作する原稿読取装置や後処理装置の動作に先立って動作予告信号を画像形成装置本体に送ることによって、定常的な振動だけではなく、画像形成装置本体では発生タイミングを予測不可能な過渡的振動をも制御することが可能となり、これらの振動による画像劣化を防止できるプリントシステムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下にこの発明に適した実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１８】
図１は本発明が適応されるプリントシステムのブロック図を示したものである。図２はプリントシステムの全体図である。画像形成装置本体１００に画像読取装置２００と後処理装置３００が接続されている。各装置間は図に示すようなそれぞれの動作に必要な各種情報の交換が可能となっており、本発明の実施のため画像読取装置２００と後処理装置３００から画像形成装置本体１００に動作予告の信号を送る手段が設けられている。
【００１９】
次に、光学ミラー部と振動制御について説明する。
【００２０】
図５は光学ミラー部の概観図である。図６は振動制御に用いるブロック図である。
【００２１】
振動制御の実施形態としては、光学系の振動部位としての光学ミラー２に、振動を制御可能とする圧電素子１を設けたものである。
【００２２】
圧電素子１を制御するために、光学系の振動状態をアナログ信号として検出する振動状態検出手段としてのセンサ３および検出部４と、振動状態に基づいて圧電素子１の振動を制御するフィードバック制御系と、を備えている。
【００２３】
フィードバック制御系は、図６の破線で囲まれた部分Ｆに示すように、検出部４からの検出情報に基づいて光学ミラー２の振動数および振幅量を演算する演算部６と、演算部６によって得られたデータから所定の振幅値となるようにフィードバックゲインを、前記圧電素子１を駆動するアクチュエータ駆動部８に対して与える制御部７と、を備えていることが好ましい。検出部４からのアナログ信号はＡ／Ｄ変換部５を介してデジタル信号に変換されて演算部６に入力される。
【００２４】
光学ミラー２は画像読取装置や画像形成装置の光学系に適用されるもので、不図示のミラー支持部に両端が支持され、図５に示すように、光学面に対して面外方向弓なり状に振動する。
【００２５】
アクチュエータとして用いている圧電素子１とは、圧力を加えることによって電圧を発生する正圧電効果や電圧を加えると変形する逆圧電効果などの特性を利用した素子であり、光学ミラー２のような微小振動制御に対しては有効性が高い。圧電素子１は、光学ミラー２の側面に貼りつけられ、圧電素子１の伸縮によって光学ミラー２を弓なりに変形させることが可能である。圧電素子１の貼付位置は、光路に影響を与えないところであれば光学ミラー２の表裏どちらでもよい。
【００２６】
圧電素子１としては、例えば圧電フィルム（ＰＶＤＦ：ポリフッ化ビニリデン）と呼ばれる圧電素子１が用いられる。この圧電フィルムでは厚さが数μｍ程度のものからあり形状も自由に作成できることから軽薄短小化を図ることができ、圧電素子貼りつけによるミラー平面度の変化は板金貼りつけに比べかなり小さい。
【００２７】
圧電素子１と光学ミラー２との接合方法に関しては、接着材による接合が考えられるが両面テープによる接合も有効であり、接合位置に関してもミラー中央である必要性はなく、制振性能が満足されれば特に問わない。
【００２８】
また、光学ミラー２の振動状態を観測するセンサ３としては、加速度センサや変位センサ、ひずみゲージ等、振動状態を検出できるものであればよいが、圧電素子の正圧電効果を利用してミラー振動を圧電素子から電圧として検出させる方法でも可能である。この振動検出用のセンサ３も光学ミラー２に貼りつけられる。この貼付位置も、振動状態を正確に検知でき、光路に影響を与えないところであれば光学ミラー２の表裏どちらでもよい。
【００２９】
制御部７に関しても、光学ミラー２にある程度、外乱が加わっても所定の目標値へ追従させることが出来るロバスト性のある制御アルゴリズムを設計することによって、同形状の光学ミラー２を使用している限り駆動シーケンスやモータ振動の違う多機種へ展開できる汎用性を備えさせることが可能である。
【００３０】
また、先に述べた接合方法として両面テープを用いた場合、その粘性、減衰は評価しにくく、接着性のバラツキが懸念されるものに対しても、制御設計上で回避することが可能である。
【００３１】
次に、図５、図６、図７を用いて、上記光学系振動制御装置の動作について説明する。
【００３２】
図７は定常振動の制御を示す図である。
【００３３】
まず定常的な振動に対する振動制御について説明する。
【００３４】
光学ミラー２に圧電素子１を貼りつけ、加速度センサなど振動を捕らえることの出来るセンサ３により光学ミラー２の振動状態を観測させ、この振動量を検出部４にて電圧として捕らえる。この電圧はアナログ波形で入力される為にコンピュータによる信号処理には適さない。よってＡ／Ｄ変換部５により離散化させデジタル信号にする。
【００３５】
デジタル信号にされた振動情報は、演算部６によってミラー２の振幅量を算出、それを制御部７によって所定のミラー振幅値になる様にプログラミングされている制御アルゴリズムに従ってフィードバックゲインをアクチュエータ駆動部８に対して与える。
【００３６】
光学ミラー２に貼りつけられた圧電素子１はアクチュエータ駆動部８からこのフィードバックゲインを与えられた駆動信号を受け取る。
【００３７】
その結果、圧電効果によって得られる圧電素子１の振幅を逆位相として与え、図７に示すように、ミラー振動に対する逆位相を圧電素子１の振動によって相殺し、その合成波の振幅を低減させる。再びセンサ３で振動状態を観測し、前述の動作を繰り返す。
【００３８】
以上、図６の破線で囲まれたＦような閉ループ系を構成することによって、ミラー振動量を所定の振幅値まで低減させることが出来る。
【００３９】
しかし、一般的な制振手法では多機種にわたる汎用性が乏しいのと、他の要因から伝達されてくる外乱振動を相乗させてしまうことが多い。これら要因は全く心配されることの無い場合はよいが、そうでない場合、制御部７にある程度の外乱及び若干仕様の異なる装置においても所定の目標値へ追従させることの出来るロバスト性を持たせた制御アルゴリズムを設計することによって、外乱振動並びに上記多機種にわたる汎用性という問題に対して解決できる。
【００４０】
次に、図５、図６、図８を用いて、過渡的な振動に対する振動制御について説明する。
【００４１】
図８は過渡的振動の制御を示す図である。
【００４２】
画像形成装置本体１００、画像読取装置２００、後処理装置３００などの内部にある画像に影響をおよぼす過渡的な振動の発生源を個々に動作させる。この時、振動発生源が動作開始する所定時間前の時点Ｔｓに動作予告信号を制御部７に送る。この動作予告信号に同期して発生する過渡的振動をセンサ３により観測させ、この振動量を検出部４にて電圧として捕らえ、さらにＡ／Ｄ変換部５により離散化させデジタル信号にする。デジタル信号にされた振動情報は、演算部６によってミラー２の振幅量を算出、それを制御部７によって記憶部９に個々に記憶する。ここで記憶部９に記憶される振動情報は動作予告信号から所定時間ｔ１経過後の時点Ｔａからのものとする。
【００４３】
画像形成中に動作予告信号が入った場合には、制御部７はどの振動発生源が動作するかを判別し、記憶部９より振動発生源に対応する振動情報を呼び出す。制御部７は検出、反転、出力、応答の遅れｔ２を考慮して動作予告信号受信時点Ｔｓから適当な時間（ｔ１−ｔ２）経過後に所定の制御アルゴリズムに従って振動情報とフィードバックゲインをアクチュエータ駆動部８に対して与える。
光学ミラー２に貼りつけられた圧電素子１はアクチュエータ駆動部８からこのフィードバックゲインを与えられた駆動信号を受け取る。
【００４４】
その結果、圧電効果によって得られる圧電素子１の振幅を逆位相として与え、図８に示すように、ミラー振動Ｖｉに対する逆位相を圧電素子１の振動Ｖｃによって相殺し、その合成波の振幅を低減させる。
【００４５】
次に、本発明の実施例を説明する。以下の実施例は光学系振動制御装置を画像形成装置の光学系に適用したものである。
【００４６】
図３は画像形成装置の光学ミラー部の概観図である。
【００４７】
すなわち、この画像形成装置の光学系は、回転多面鏡３２とそこから光学像を転送する結像レンズ系３３とを有する構成となっている。
【００４８】
すなわち、図３に示すように、半導体レーザ２９から照射されたレーザ光はそのままでは拡散放射される為に、コリメータレンズ３０によって円筒状の平行光線に変えられた後、更にシリンドリカルレンズ３１で平帯状の平行光線に変換され、回転多面鏡３２へ照射される。
【００４９】
回転多面鏡３２は、装置の高速化に伴い３００００ｒｐｍ〜４００００ｒｐｍ程度の高速回転をしており、この回転多面鏡３２にレーザ光が照射され、反射することで一定方向の走査性をもつようになる。
【００５０】
結像レンズ系３３に入射した原稿情報が集約されたレーザ光は折り返しミラー３４で折り返され、感光ドラム３６の表面に照射されることで画像が潜像される。
【００５１】
この時、折り返しミラー３４はポリゴンモータと呼ばれる回転多面鏡３２用のモータの振動、及び他から伝わる外乱振動によって励振されてしまう。
【００５２】
折り返しミラー３４はミラー面精度が非常に厳しい光学部品であることから両端を光学箱２８や装置本体の折り返しミラー保持部へ板ばねで押圧保持されるのが一般的であり折り返しミラー３４自体は両端支持梁状態で折り返しミラー３４の面外方向に振動しやすくなる。
【００５３】
定常的な振動に対してはミラー裏面に付設したセンサ３によって振動を検知、及び演算部９にて振幅値を算出、制御部１０にて振動量が極小になるようフィードバックゲインをセンサ同様ミラー裏面に付設された圧電素子１に対して与える。
【００５４】
センサ３及び圧電素子１はミラーと密着固定させることが望ましい。
【００５５】
指令を受けた圧電素子１はミラーに対して逆位相を返す形で振動をミラー面に与え、この一連の動作を振幅値が極小になるまで続ける。
【００５６】
この後、図示しない現像プロセスによってトナーを感光ドラム３６表面に静電吸着しトナーの像を形成、転写用紙にトナーを転写した後、熱と圧力を加えて転写用紙にトナーを定着させる。
【００５７】
過渡的な振動に対しては画像形成装置の待機中に画像形成装置本体１００や画像読取装置２００、後処理装置３００の内部にある振動発生源を個々に動作させ記憶部９に振動情報を個々に記憶させておく。後処理装置３００の動作でステープル（綴じ）やパンチ(穴あけ)のように待機時に動作させたのでは動作の対象となる紙等の記録媒体がなく実際の動作と振動状態が異なるものについては実験等であらかじめ検出した代表的な振動状態を記憶させておく。
【００５８】
図４は振動制御のフローチャートである。
【００５９】
図４に示すように画像形成装置本体１００は通常の印刷処理の開始時にＳ１０１で定常的な振動に対し前述したフィードバックを開始する。次にＳ１０２で画像読取装置２００や後処理装置３００からの動作予告信号が入った場合に行なう割り込み処理の許可をあたえる。その後Ｓ１０３〜Ｓ１０８で通常の印刷動作である給紙、露光、現像、転写、定着、排紙行ないＳ１０９で印刷が終了したと判定するまでこの一連の動作を繰り返す。印刷が終了するとＳ１１０で割り込み処理を禁止しＳ１１１で定常的な振動に対するフィードバックを停止して印刷処理を終了する。
【００６０】
上記印刷動作の間に動作予告信号が制御部７に入ると割り込み処理を行なう。
【００６１】
割り込み処理ではＳ２０１で動作予告信号がどの振動発生源の動作を予告するものかを制御部７が判別する。次にＳ２０２で現在処理中の印刷動作の処理条件を確認する。この処理条件とは画像読取装置２００からの動作予告信号の場合は複写倍率や原稿サイズであり、画像読取装置２００の内部で走査する光学ミラーの速度は複写倍率が小さいほど速くなり加減速時に発生する振動も大きくなる。
【００６２】
後処理装置３００からの動作予告信号の場合はステープルやパンチといった動作の種類とその処理する紙の種類および枚数であり、処理する紙全体の厚みにより発生する振動が変化し紙全体の厚みが大きいほど振動は大きくなる。
【００６３】
次にＳ２０３で制御部７はこれらの処理条件に合った振動波形を記憶部９から選択して読み出す。記憶部９にはすべての処理条件における振動波形が記憶されているわけではないので、Ｓ２０４で記憶されていた振動の処理条件と予告のあった動作の処理条件が一致しているかを判定する。処理条件が一致している場合はＳ２０６に進み、一致していない場合はＳ２０５で呼び出した振動波形に補正を加える。この補正にはあらかじめ実験等で処理条件に対する振動波形の補正式を求めておけばよい。過渡的振動は減衰が速いため、補正の内容としては振動の最大振幅のタイミングと大きさを補正するだけで減衰時間あるいは減衰率の補正を行なわなくても十分に振動を制御できる。次にＳ２０６で圧電素子１を駆動する際の遅れ（図８、ｔ２）等を考慮して制御部７が駆動部８に振動波形を出力するタイミングを補正する。Ｓ２０７では動作予告のあった振動発生源の動作にともなう過渡的振動に対して振動制御を行なうため制御部７はセンサ３からの信号を切断し動作中であった定常的な振動に対するフィードバックを停止する。次にＳ２０８で制御部７は振動波形を駆動部８に出力し、この振動波形に対しフィードバックをかけるように圧電素子１が駆動される（図８、Ｖｃ）。その後Ｓ２０９で制御部７は再びセンサ３からの信号を接続し定常的な振動に対するフィードバックを再開して割り込み処理は終了する。
【００６４】
なお、上記実施の形態では、圧電素子１を光学部品としての折り返しミラー３４に貼りつけた場合について説明したが、折り返しミラー３４だけでなく、光学箱の振動箇所に貼りつけ、光学箱の振動についても制振させることができる。また、光学部品としては、折り返しミラー３４に限定されるものではなく、画質に影響のある光学系の振動部分の任意の箇所の制振を図ることができる。
【００６５】
また、上記実施例は画像形成装置本体１００の内部にある光学部品（ミラー等）の振動制御について述べたものであるが、画像読取装置２００や後処理装置３００が発生する振動を画像形成装置本体１００に伝わらないようにすることで光学部品等の振動を防ぐことも可能である。図２の様に、１００ａは画像形成装置本体１００と画像読取装置２００との接続部であり、１００ｂは画像形成装置本体１００と後処理装置３００との接続部である。
【００６６】
画像読取装置２００や後処理装置３００が発生する振動はこれらの接続部１００ａ、１００ｂを経由して画像形成装置本体１００に伝達されるので、これらの箇所を振動制御することで画像形成装置本体１００への振動伝達を防止することも可能である。
【００６７】
具体的にはこれらの接続部に圧電素子とセンサを配置し、前述の実施例同様に定常的な振動および過渡的振動に対し振動制御を行なえばよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】プリントシステムを示す図。
【図２】プリントシステムを示す図。
【図３】画像形成装置の光学系を示す図。
【図４】振動制御の手順を示すフローチャート。
【図５】本発明を適応したミラーを示す図。
【図６】振動制御に用いられる制御ブロック図。
【図７】定常振動の制御を示す図。
【図８】過渡的振動の制御を示す図。
【図９】過渡的振動の振動波形例を示す図。
【図１０】振動制御の遅れを示す図。
【符号の説明】
【００６９】
１００  画像形成装置本体
２００  画像読取装置
３００  後処理装置
１  圧電素子
２  ミラー
３  センサ
４  検出部
５  Ａ／Ｄ変換部
６  演算部
７  制御部
８  駆動部
９  記憶部
２８  光学箱
２９  半導体レーザ
３０  コリメータレンズ
３１  シリンドリカルレンズ
３２  回転多面鏡
３３  結像レンズ
３４  折返しミラー
３５  圧電素子
３６  感光ドラム
Ｖｉ  ミラー振動波形
Ｖａ  Ｖｉを検出した波形
Ｖｂ  Ｖａを反転した波形
Ｖｃ  圧電素子振動波形
ｔ１  動作予告先行時間
ｔ２  制御遅れ時間
【図１】
2007072297.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007072297.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007072297.tif 000007
【図６】
2007072297.tif 000008
【図７】
2007072297.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007072297.tif 000011
【図１０】
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