JP2000289247A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画質を向上するためや印字速度を向上するた
めに回転多面鏡を多面化すると、ジッターが悪化し、高
い回転精度を得ることはできない。 【解決手段】 ＢＤセンサ１９の出力信号に基づいてレ
ーザスキャナーモータ１６の回転速度に応じた回転クロ
ックを生成する手段２６と、生成された回転クロックと
基準クロックとの位相差に基づいてモータ１６の回転速
度を目標速度に制御する第１の制御手段２１，２２と、
レーザダイオード１７を消灯した状態でモータ１６を所
定の速度に制御する第２の制御手段と、画像形成時は第
１の制御手段、画像形成時以外は第２の制御手段により
モータ１６を制御するように切り替える手段２４とを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光により画
像露光を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像
形成装置、特に、レーザ光を走査する回転多面鏡を駆動
するレーザスキャナーモータの制御回路に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真装置においては回転多面
鏡を用いてレーザ光を感光体上に走査し、画像露光を行
っている。回転多面鏡はレーザスキャナーモータにより
駆動され、このようなレーザスキャナーモータは高速回
転で、且つ、ジッターは高精度が要求されている。特
に、高速機やカラー機等では回転数は数万ｒｐｍ、ジッ
ターは０．０１％以下の性能が要求されている。このた
め、モータの回転速度制御にはＰＬＬ回路が用いられ、
回転するロータの磁界をホールセンサやインダクタによ
り検出し、これを周波数に変換してこの回転周波数信号
と高精度の水晶発振器のクロック信号の位相が一定にな
るように回転速度を制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の画質
の向上や印字速度の向上により、より高い回転精度、よ
り速い回転速度が要求されている。単純にモータの回転
速度を早めるだけではコストアップ、騒音、消費電力増
大等の不都合が生じるため、ポリゴンミラーの面数を増
やす事により印字速度の向上を図る方法が考えられてい
る。また、消費電力を下げるためにポリゴンミラーの小
径化が図られている。しかしながら、ポリゴンミラーの
多面化や小径化は慣性モーメントの低下を生じ、慣性モ
ーメントによるジッターの安定化が困難であった。ま
た、従来問題視されなかったロータの着磁バラツキや、
ホール素子の出力、インダクタの出力のノイズに対する
安定性の悪さが回転速度の検出精度に悪影響を与え、ジ
ッターを更に悪化させるという問題があった。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、より
高精度でレーザスキャナーモータを制御でき、画質の向
上、印字速度の向上に対応できる画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、レーザ
光源を画像信号に応じて駆動する手段と、レーザスキャ
ナーモータの駆動により回転し、前記レーザ光源からの
変調されたレーザ光を複数の反射面で反射する回転多面
鏡と、前記回転多面鏡からの反射光を受光し、像担持体
上の主走査方向の書き出し開始位置の基準信号を出力す
るセンサとを備え、前記回転多面鏡の反射面で反射され
たレーザ光を像担持体上の主走査方向に走査することに
より、前記像担持体上に潜像を形成する画像形成装置に
おいて、前記センサの出力信号に基づいて前記レーザス
キャナーモータの回転速度に応じた回転クロックを生成
する手段と、生成された回転クロックと所定の基準クロ
ックとの位相差に基づいて前記レーザスキャナーモータ
の回転速度を目標速度に制御する第１の制御手段と、前
記レーザ光源を消灯した状態で前記レーザスキャナーモ
ータの回転速度を所定の速度に制御する第２の制御手段
と、画像形成時は前記第１の制御手段、画像形成時以外
は前記第２の制御手段により前記レーザスキャナーモー
タを制御するように切り替える手段とを備えたことを特
徴とする画像形成装置によって達成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１
の実施形態の構成を示す図である。図１（ａ）は平面
図、図１（ｂ）は側面図である。図１において、まず、
１５は回転多面鏡、１６は回転多面鏡１５を回転駆動す
るレーザスキャナーモータである。回転多面鏡１５とし
ては１２面のものが用いられている。本実施形態では、
このように多面化された回転多面鏡１５を用いている
が、それに伴うジッターの悪化をモータ１６の制御方法
を改善することで防いでいる。これについては詳しく後
述する。１７は記録用光源であるところのレーザダイオ
ードである。レーザダイオード１７は図示しない駆動回
路により画像信号に応じて点灯または消灯し、レーザダ
イオード１７から発した光変調されたレーザ光は回転多
面鏡１５に向けて照射される。

【０００７】回転多面鏡１５は矢印方向に回転してい
て、レーザダイオード１７から発したレーザ光は回転多
面鏡１５の回転に伴い、その反射面で連続的に角度を変
える偏向ビームとして反射される。この反射光は図示し
ないレンズ群により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡１
８を経て感光ドラム１０の主走査方向に走査する。回転
多面鏡１５の１つの面は１ラインの走査に対応し、回転
多面鏡１５の回転によりレーザダイオード１７から発し
たレーザ光は１ラインづつ感光ドラム１０の主走査方向
に走査する。感光ドラム１０は予め帯電器１１により帯
電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静
電潜像が形成される。また、感光ドラム１０は矢印方向
に回転していて、形成された静電潜像は現像器１２によ
り現像され、現像された可視像は転写帯電器１３により
不図示の転写紙に転写される。可視像が転写された転写
紙は、定着器１４に搬送され、定着を行った後に機外に
排出される。

【０００８】ここで、感光ドラム１０の側部における主
走査方向の走査開始位置近傍には、ＢＤセンサ１９が配
置されている。回転多面鏡１５の各反射面で反射された
レーザ光は各々１ラインの走査に先立ってＢＤセンサ１
９により検出される。検出されたＢＤ信号は主走査方向
の走査開始基準信号として用いられ、この信号を基準と
して各ラインの主走査方向の書き出し開始位置の同期が
取られる。なお、本明細書でいうジッターとは、感光ド
ラム１０の主走査方向における走査幅の走査時間のズレ
をいう。

【０００９】図２はレーザスキャナーモータ１６の回転
速度を制御する制御回路を示すブロック図である。図２
において、まず、レーザスキャナーモータ１６としては
ブラシレスモータが用いられ、破線の内部はその等価回
路を示している。インダクタ３４は星型結線され、ブリ
ッジ回路２０により励磁され、回転磁界を生成する。ロ
ータ３０には磁性パターンが着磁されており、インダク
タ３４の回転磁界により回転し、回転多面鏡１５の回転
駆動を行う。ホール素子３１〜３３はロータ３０に着磁
されている磁界を検出し、検出された磁界は回転磁界制
御回路２３に入力される。回転磁界制御回路２３はホー
ル素子３１〜３３の出力信号に基づいてロータ３０の回
転位置を検出し、常にロータ３０が回転運動を行う磁界
を発生するようにブリッジ回路２０を制御する。

【００１０】また、ホール素子３２の出力信号はカウン
タ２５に入力されている。ホール素子３２はモータ１６
の回転速度に対応する周波数のパルス信号を出力し、ロ
ータ３０には１回転当たり２組みの磁性パターンが着磁
されているため、１回転当たり２つのパルスを出力す
る。カウンタ２５はホール素子３２のパルス信号を２分
周し、モータ１６の１回転に対し１つのパルスを出力す
る。従って、このパルス信号はモータ１６の回転速度に
対応した回転クロックとなる。

【００１１】一方、ＢＤセンサ１９のＢＤ信号はカウン
タ２６に出力される。回転多面鏡１５の反射面は１２面
であるので、ＢＤ信号は回転多面鏡１５が１回転する間
に１２個出力される。カウンタ２６はＢＤセンサ１９の
出力信号を１２分周し、モータ１６の１回転に対し１つ
のパルスを出力する。このパルス信号もモータ１６の回
転速度に対応した回転クロックとなる。切り替え回路２
４は主制御回路（図示せず）からの切り替え信号により
カウンタ２５，２６の出力信号のうち一方を選択し、Ｐ
ＬＬ回路２２に出力する。どちらの信号を選択してもモ
ータ１６の１回転当たり１つのパルスが出力されるが、
本実施形態では、画像形成時のレーザ光が感光ドラム１
０を走査している時はＢＤセンサ１９の出力信号による
カウンタ２６の出力信号を選択し、画像形成時以外のレ
ーザ光が走査していない時はホール素子３２の出力信号
によるカウンタ２５の出力を選択し、ＰＬＬ回路２２に
出力する。これについては詳しく後述する。

【００１２】ＰＬＬ回路２２は、いずれの場合も切り替
え回路２４で選択された回転クロックと基準クロックの
位相を比較し、比較結果をＰＷＭ回路２１に出力する。
基準クロックは図示しない水晶発振器を用いて生成され
た高精度のクロック信号であり、モータ１６の目標とす
る回転速度に相当する。ＰＷＭ回路２１はＰＬＬ回路２
２からの出力信号に応じてパルス幅変調によりブリッジ
回路２０の出力電圧を制御する。もし、モータ１６の回
転速度が上昇すると、ホール素子３２の出力パルス、Ｂ
Ｄセンサ１９のＢＤ信号の周波数が高くなるため、切り
替え回路２４からの回転クロックの位相が変化し、ＰＬ
Ｌ回路２２は回転クロックと基準クロックとの位相差が
一定となるようにＰＷＭ回路２１を制御する。この結
果、ブリッジ回路２０の出力電圧が低下するように制御
が働き、モータ１６の回転速度は基準クロックに相当す
る目標速度に制御される。

【００１３】また、モータ１６の回転速度が低下する
と、ホール素子３２の出力パルス、ＢＤセンサ１９のＢ
Ｄ信号の周波数が低下し、切り替え回路２４からの回路
クロックの位相が変化する。この時、ＰＬＬ回路２２に
よりブリッジ回路２０の出力電圧が高くなるように制御
が働くため、モータ１６の回転速度は目標速度に制御さ
れる。このようにしてモータ１６の回転速度は一定に制
御され、回転多面鏡１５は図１に示す矢印方向に一定の
回転速度で回転する。

【００１４】一方、図示しないイメージスキャナーで読
み取られた画像信号、あるいは図示しないコンピュータ
等の外部装置から転送された画像信号は書き出しタイミ
ング制御回路２７に供給される。また、ＢＤセンサ１９
のＢＤ信号も書き出しタイミング制御回路２７に供給さ
れる。書き出しタイミング制御回路２７では、ＢＤ信号
を基準として感光ドラム１０の主走査方向の書き出し開
始位置のタイミングを決定し、その後、レーザダイオー
ド１７を画像信号に応じて駆動する。レーザダイオード
１７からのレーザ光は、前述のように回転多面鏡１５に
より感光ドラム１０に照射され、画像が形成される。

【００１５】ここで、一般にホール素子の出力は数百ボ
ルト程度で、ノイズ等に弱いため、ＢＤセンサ１９によ
る回転数検出方式に比較して検出精度は低いと考えてよ
い。本実施形態では、画像形成時のレーザ光走査時はＢ
Ｄセンサ１９による信号を用いてモータ１６の回転速度
を制御しているので、ジッターの悪化を防ぎ、モータ１
６の回転速度を高精度で制御することができる。また、
レーザダイオード１７には寿命があるため、画像形成時
以外の期間であるスタンバイ時や前回転時はレーザダイ
オード１７の発光を停止させることがある。但し、ＢＤ
センサ１９の出力を用いてモータ１６の回転速度を制御
すると、レーザダイオード１７を点灯しなければＢＤ信
号が得られない。

【００１６】本実施形態では、画像形成時以外はホール
素子の出力信号を用いてモータ１６の回転速度を制御し
ているので、レーザダイオード１７を消灯した状態で制
御することができ、レーザダイオード１７の寿命の低下
を防止できる。また、回転多面鏡１５の反射面の角度
（隣接する反射面間の角度）は高精度に形成されている
が、必ずわずかな誤差があるため、ＢＤセンサ１９の出
力信号はこの角度の誤差を含み、反射面毎に位相が異な
る信号となる。本実施形態では、カウンタ２６によりＢ
Ｄセンサ１９の出力信号を反射面の数だけ分周し、回転
多面鏡１５の１回転に対し１つのパルスとしているの
で、必ずいずれか１つの反射面で得られたＢＤ信号をも
とに回転クロックが得られ、角度の誤差を含まない安定
した回転クロックを得ることができる。

【００１７】なお、以上の実施形態では、切り替え回路
２４は主制御回路からの切り替え信号によりカウンタ２
５と２６の回転クロックを切り替えているが、これ以外
にカウンタ２６からのＢＤセンサ１９の出力による回転
クロックが入力されている間はカウンタ２６の回転クロ
ックを選択し、入力されなくなったら自動的にホール素
子の出力によるカウンタ２５の回転クロックを選択して
もよい。

【００１８】図３は本発明の他の実施形態を示すブロッ
ク図である。本実施形態では、ＰＷＭ回路２１とＰＬＬ
回路２２の間に制御回路４０を設け、図示しない主制御
回路からのモータスタート信号及びカウンタ２６からの
回転クロックに基づいてモータ１６の制御を行う。具体
的には、制御回路４０はモータスタート信号が入力され
ない状態ではＰＬＬ回路２２の出力を停止するように制
御を行い、モータスタート信号が入力されると、ＰＷＭ
回路２１に所望の回転速度に対応する擬似的な信号を入
力し、モータ１６を予め決められた回転速度で回転させ
る。また、カウンタ２６からＢＤセンサ１９の出力によ
る回転クロックが入力されると、ＰＬＬ回路２２からの
基準クロックと回転クロックとの位相差に応じた信号を
ＰＷＭ回路２１に供給し、基準クロックに応じた目標速
度でモータ１６が回転するように制御を行う。

【００１９】ここで、画像形成時にＢＤセンサ１９の出
力による回転クロックが入力されている時は基準クロッ
クとＢＤセンサ１９の出力による回転クロックとの位相
差に基づいてレーザスキャナーモータ１６を制御するた
め、ジッターの悪化を防ぎ、モータ１６を高精度で制御
することができる。一方、画像形成時以外はモータスタ
ート信号を入力し、擬似的な信号を用いてモータ１６を
駆動しているので、レーザダイオード１７を消灯した状
態でモータ１６を駆動することができる。従って、レー
ザダイオード１７を点灯する必要がないため、レーザダ
イオード１７の寿命の低下を防止できる。このように第
１の実施形態と全く同様の効果を得ることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
像形成時はＢＤセンサの出力による回路クロックを用い
てレーザスキャナーモータの回転速度を制御しているの
で、ジッターの悪化を防ぎ、モータを高精度で制御する
ことができる。従って、画質の向上や印字速度の向上に
寄与することができ、高性能の画像形成装置を実現する
ことができる。また、画像形成時以外はレーザ光源を消
灯した状態でレーザスキャナーモータを駆動しているの
で、レーザダイオードを余計に点灯する必要がなく、レ
ーザダイオードの寿命の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態の構成を示
す図である。

【図２】図１の実施形態のレーザスキャナーモータの速
度制御回路を示すブロック図である。

【図３】本発明の他の実施形態によるレーザスキャナー
モータの速度制御回路を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 感光ドラム １１ 帯電器 １２ 現像器 １３ 転写帯電器 １４ 定着器 １５ 回転多面鏡 １６ レーザスキャナーモータ １７ レーザダイオード １９ ＢＤセンサ ２９ ブリッジ回路 ２１ ＰＷＭ回路 ２２ ＰＬＬ回路 ２４ 切り替え回路 ２５，２６ カウンタ ２７ 書き出しタイミング制御回路 ３０ ロータ ３１〜３３ ホール素子 ３４ インダクタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源を画像信号に応じて駆動する
   手段と、レーザスキャナーモータの駆動により回転し、
   前記レーザ光源からの変調されたレーザ光を複数の反射
   面で反射する回転多面鏡と、前記回転多面鏡からの反射
   光を受光し、像担持体上の主走査方向の書き出し開始位
   置の基準信号を出力するセンサとを備え、前記回転多面
   鏡の反射面で反射されたレーザ光を像担持体上の主走査
   方向に走査することにより、前記像担持体上に潜像を形
   成する画像形成装置において、前記センサの出力信号に
   基づいて前記レーザスキャナーモータの回転速度に応じ
   た回転クロックを生成する手段と、生成された回転クロ
   ックと所定の基準クロックとの位相差に基づいて前記レ
   ーザスキャナーモータの回転速度を目標速度に制御する
   第１の制御手段と、前記レーザ光源を消灯した状態で前
   記レーザスキャナーモータの回転速度を所定の速度に制
   御する第２の制御手段と、画像形成時は前記第１の制御
   手段、画像形成時以外は前記第２の制御手段により前記
   レーザスキャナーモータを制御するように切り替える手
   段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記クロック生成手段は、前記センサの
   出力信号を前記回転多面鏡の反射面の数の分だけ分周す
   ることにより、前記レーザスキャナーモータの回転速度
   に応じた回転クロックを生成することを特徴とする請求
   項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記第２の制御手段は、前記レーザスキ
   ャナーモータのロータの回転磁界を検出するホール素子
   の出力に基づいて前記レーザスキャナーモータの回転速
   度に応じた回転クロックを生成し、生成された回転クロ
   ックと所定の基準クロックとの位相差に基づいて前記レ
   ーザスキャナーモータを目標の回転速度に制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記第２の制御手段は、所望の回転速度
   に応じた擬似的信号により前記レーザスキャナーモータ
   を所定の回転速度に制御することを特徴とする請求項１
   に記載の画像形成装置。