(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各色に対応した複数の感光体にそれぞれ独立した多面鏡からなる光偏向器の回転によって偏向される光ビームで走査されるプリント装置に用いられる光偏向器の面同期制御方法であって、
前記光偏向器の回転基準信号を生成し、
前記光偏向器の回転に必要なトルクと駆動トルクとが釣り合う回転安定時における、前記回転基準信号に対する偏向器の実際の回転速度に応じた回転出力信号の遅れ位相差に応じて前記回転基準信号から所定の位相差だけ遅らせた擬似基準信号を生成し、
前記擬似基準信号と前記回転出力信号との間に一定の位相差が生じるように前記光偏向器の回転速度の増減をフィードバック制御することにより、回転基準信号に回転出力信号を同期させると共に、
前記回転基準信号に基づいて各光偏向器への画像出力時期を決めることを特徴とする光偏向器の面同期制御方法。
【請求項２】
各色に対応した複数の感光体にそれぞれ独立した多面鏡からなる光偏向器の回転によって偏向される光ビームで走査されるプリント装置に用いられる光偏向器の面同期制御方法であって、
前記光偏向器の回転基準信号を生成し、
前記光偏向器の回転に必要なトルクと駆動トルクとが釣り合う回転安定時における、前記回転基準信号に対する偏向器の実際の回転速度に応じた回転出力信号の遅れ位相差に応じて前記回転基準信号から所定の位相差だけ遅らせた擬似基準信号を生成し、
前記擬似基準信号と前記回転出力信号との間に前記所定の位相差が生じるように前記光偏向器の回転速度の増減をフィードバック制御することにより、回転基準信号に回転出力信号を同期させると共に、
前記回転基準信号に基づいて各光偏向器への画像出力時期を決めることを特徴とする光偏向器の面同期制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の多面鏡及び複数のレーザユニットを有するレーザプリンタ等に関し、特に、２色コピー機、２色プリンタ、フルカラーコピー機、フルカラープリンタ等の複数の多面鏡をそれぞれ同期して回転させる光偏向器の面同期制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数色の画像を再現するカラープリント装置において、各色に対応する画像情報を出力する光走査装置及び走査像を可視化する装置、例えば通常のゼロフラフィ装置を複数持ち、同一の用紙上に複数色の画像を重ね合わせて描き出すことにより、カラープリントを得るようにしたものが知られている。
【０００３】
光学系は、図９に示される如く光ビーム走査光学系１００が適用されており、半導体レーザ１０２から出力された光ビームは、コリメートレンズ１０４を介して偏向器（ポリゴンミラー）１０６に入射されようになっている。ポリゴンミラー１０６は、周面に複数の鏡面１０８を有しており、モータ１１０の駆動力によって高速に回転する。モータ１１０は、回転制御回路１１２によってその回転数が制御されている。
【０００４】
ポリゴンミラー１０６の鏡面１０８に入射した光ビームは、反射後ｆθレンズ１１４を介して感光ドラム１１６の周面に至るようになっている。このため、ドラム１１６の周面の感光面には、潜像が形成される。
【０００５】
図１０に示される如く、回転制御回路１１２は、位相比較回路１１８、出力回路１２０、積分回路１２２及び駆動回路１２４で構成されている。
【０００６】
位相比較回路１１８には、回転基準クロック発生回路１２６から基準信号Ａが入力されると共に、波形整形回路１２８から回転出力信号Ｄが入力されるようになっている。波形整形回路１２８には、前記ドラム１１６の軸線方向一端部に設けられたミラー１３０を介して光ビームを受けるフォトセンサ１３２からの信号が入力されており、このフォトセンサ１３２による光ビームを受光と同期する電気信号が出力されるようになっている。
【０００７】
ここで、基準信号Ａと回転出力信号Ｄとの同期をとる場合、ポリゴンミラー１０６が回転するのに必要なトルクと駆動トルクとが釣り合うのは、基準信号Ａに対して回転出力信号Ｄが所定の位相遅れがある位置で安定する。
【０００８】
このため、図７に示される如く、位相が遅れると、位相比較回路出力信号Ｅのパルス幅が斜線分少なくなり、この斜線分に応じて加速が行われ、一方、図８に示される如く、位相が進むと、位相比較回路出力信号Ｅのパルス幅を斜線部多くなり、この斜線分に応じて減速が行われる。ここで、安定状態で予め位相比較回路出力信号Ｅが出力されているため、微小な位相のずれを認識でき、精度のよい回転速度制御が行える。
【０００９】
ところで、仮に、基準信号Ａと回転出力信号Ｄとの位相が一致していれば、ポリゴンミラー１０６の回転は安定することになる。また、位相差があると、その分に相当して、図１１に示される如く、位相比較回路出力信号Ｅが出力され、積分回路で平均化された信号に基づいて、駆動回路１２４から駆動信号が出力され、位相を一致させるフィードバック制御がなされる。
【００１０】
両方の信号が完全一致すると、図１２に示される如く位相比較回路出力信号Ｅが出力されなくなる。この状態でポリゴンミラー１０６の回転が進むと、回転出力信号Ｄの位相が進み、位相比較回路出力信号Ｅが出力され、ポリゴンミラー１０６の回転が減速される（図１３参照）。一方、ポリゴンミラー１０６の回転が遅れると、回転出力信号Ｄの位相が遅れ、位相比較回路出力信号Ｅが出力され、ポリゴンミラー１０６の回転が減速される（図１４参照）。すなわち、回転出力信号が安定状態で０であるため、位相が進んでも、遅れても位相比較回転出力信号Ｅに相当する分、減速制御されてしまい、特に図１４に示される如く、逆制御になると、遅れが徐々に増大し、制御不能となる。
【００１１】
また、ポリゴンミラー１０６の回転が不安定な場合に位相のずれが少ないと（０に近いと）、上記フィードバック制御ができず（位相比較回路出力信号Ｅのパルス幅が小さく、ノイズと誤認される）、回転速度が大きくずれた時点で減速又は加速制御することになり、回転むらの原因となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリゴンミラー１０６の回転速度安定のためには、前記基準信号Ａと位相比較回路出力信号Ｅとが一致するように制御することが好ましいが、位相差を持った状態が安定状態でなければ、減速、加速時のフィードバック制御が行えないという問題点がある。
【００１３】
本発明は上記事実を考慮し、基準信号と偏向器からの回転出力信号との同期をとる際に、正確に同期をとることができ、かつ減速、加速時のフィードバック制御も迅速に行うことができる光偏向器の面同期制御方法を得ることが目的である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、各色に対応した複数の感光体にそれぞれ独立した多面鏡からなる光偏向回転によって偏向される光ビームで走査されるプリント装置に用いられる光偏向器の面同期制御方法であって、前記光偏向器の回転基準信号を生成し、前記光偏向器の回転に必要なトルクと駆動トルクとが釣り合う回転安定時における、前記回転基準信号に対する偏向器の実際の回転速度に応じた回転出力信号の遅れ位相差に応じて前記回転基準信号から所定の位相差だけ遅らせた擬似基準信号を生成し、前記擬似基準信号と前記回転出力信号との間に一定の位相差が生じるように前記光偏向器の回転速度の増減をフィードバック制御することにより、回転基準信号に回転出力信号を同期させると共に、前記回転基準信号に基づいて各光偏向器への画像出力時期を決めることを特徴としている。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、回転基準信号から所定の位相差だけ遅らせた擬似基準信号を用いて光偏向器の回転速度を制御するようにしているので、擬似基準信号と回転出力信号との間に常に一定の位相差が生じるように制御することで回転基準信号と回転出力信号との実際の位相差を軽減することにより、回転安定性を向上することができる。
【００１６】
また、位相比較する信号のデューティー比を多くとることができ、ノイズの影響を受け難くなり、制御がしやすくなる。
さらに、回転安定状態で基準信号と回転出力信号との間に生じる位相差も一定であるので、回転基準信号に基づいて画像出力時期を決めることができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、各色に対応した複数の感光体にそれぞれ独立した多面鏡からなる光偏向器の回転によって偏向される光ビームで走査されるプリント装置に用いられる光偏向器の面同期制御方法であって、前記光偏向器の回転基準信号を生成し、前記光偏向器の回転に必要なトルクと駆動トルクとが釣り合う回転安定時における、前記回転基準信号に対する偏向器の実際の回転速度に応じた回転出力信号の遅れ位相差に応じて前記回転基準信号から所定の位相差だけ遅らせた擬似基準信号を生成し、前記擬似基準信号と前記回転出力信号との間に前記所定の位相差が生じるように前記光偏向器の回転速度の増減をフィードバック制御することにより、回転基準信号に回転出力信号を同期させると共に、前記回転基準信号に基づいて各光偏向器への画像出力時期を決めることを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、擬似基準信号と回転出力信号との間に意図的に回転基準信号と擬似基準信号との位相差に応じた位相差を設けることによって、回転を安定させることができるだけでなく、回転安定時に回転基準信号と回転出力信号とを同期させることができる。
【００１９】
また、回転安定状態で回転基準信号と回転出力信号との同期が一致しているので、回転基準信号の操作による速度制御が容易となる。
【００２０】
さらに、回転安定状態で回転基準信号と回転出力信号との同期が一致しているので、回転基準信号を生成するためのクロックと、画像出力時期を決めるためのクロックとを共用することができ装置構成を簡略化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１には、本実施の形態に係るカラープリント装置１０が示されている。
【００２２】
このカラープリント装置１０には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのそれぞれに対応した光走査装置１２が搭載されている。光走査装置１２は、半導体レーザ１４と光偏向器としてのポリゴンミラー１６とで構成されており、各光走査装置１２において、各色に対応した画像情報により変調された各光ビーム１８が半導体レーザ１４から出力され、ポリゴンミラー１６で偏向（走査）する構成となっている。
【００２３】
偏向された各光ビーム１８は各色に対応したドラム２０の周面の感光面を走査し、これによって、感光面には各色に対応した潜像が形成されるようになっている。
【００２４】
各ドラム２０の周面には、現像器２２が配設されている。この現像器２２には、各色に対応したトナーが充填されている。なお、このトナーは、キャリアを有するものであっても、キャリアが不要なものであってもよい。
【００２５】
感光面上に形成された潜像は、前記現像器２２により可視化される。なお、各ドラム２０の周囲には、図示しない帯電装置、転写装置、清掃装置等が配置される。
【００２６】
上記、光走査装置１２及びドラム２０で構成される光学系の下方には、搬送系が配設されている。搬送系は、給紙トレイ２４とこの給紙トレイ２４から取り出された用紙２６を搬送するベルト２８とで構成されており、ベルト２８に載置された用紙２６が直線的に図１の右側から左側に搬送されるようになっている。このとき、用紙２６は、各ドラム２０の周面に接触しており、各ドラム２０の感光面のトナー像がこの用紙２６に順次転写され、重ね合わされていくようになっている。
【００２７】
全色のトナー像が転写された用紙２６は、ベルト２８による搬送下流側に配設された定着器３０で定着され、排出トレイ３２に排出される。これにより、カラープリントを得ることができる。
【００２８】
図２に示される如く、各光走査装置１２のポリゴンミラー１６は、回転多面鏡３４とこの回転多面鏡３４を回転駆動するモータ３６とで構成されている。
【００２９】
このポリゴンミラー１６が高速で回転している状態で、変調された光ビーム１８が照射されるようになっている。ポリゴンミラー１６のモータ３６は、回転制御回路３８からの信号に応じて、その回転速度が制御されるようになっている。回転制御回路３８には、回転基準クロック発生回路４０からの基準信号Ａが入力され、この基準信号Ａと後述する回転出力信号Ｄとに基づいて、駆動信号が決定され、出力されるようになっている。
【００３０】
以下、４個の光走査装置１２の１つを例にとり、光学系並びに制御系の詳細を説明する。なお、他の３個の光走査装置１２は同様の構成であるため、説明を省略する。
【００３１】
図３に示される如く、半導体レーザ１４から出力される光ビームの光路上には、コリメートレンズ４２が介在され、光ビーム１８は、このコリメートレンズ４２を通過して前記ポリゴンミラー１６の鏡面４４に入射される。
【００３２】
ポリゴンミラー１６の回転によって反射光は偏向され、この偏向された光ビーム１８がｆθレンズ４６を介して前記ドラム２０（図１参照）へと至るようになっている。従って、半導体レーザ１４を画像信号ＳＶによって変調して出力することにより、ドラム２０上の感光面に画像（潜像）が形成される。
【００３３】
光ビーム１８の偏向範囲内でかつドラム２０上の画像領域外、すなわちドラム２０の軸線方向走査開始側一端部には、ミラー４８が配設されている。このため、鏡面４４による走査初期の光ビーム１８は、このミラー４８によって反射され、ドラム２０へは届かないようになっている。ミラー４８の反射側には、フォトセンサ５０が配設されている。このフォトセンサ５０は、光ビーム１８を受光することによって、ハイレベル信号を出力するようになっている。
【００３４】
このため、フォトセンサ５０からの出力は、各鏡面４４における偏向（走査）開始時毎に１パルスの信号を出力されるようになっている。
【００３５】
図４に示される如く、フォトセンサ５０は、波形整形回路５２に接続されており、この波形整形回路５２からは、フォトセンサ５０からの信号に応じて回転出力信号Ｄが出力されるようになっている。
【００３６】
波形整形回路５２は、前記回転制御回路３８の位相比較回路５４に接続されており、回転出力信号Ｄがこの位相比較回路５４に入力される。ここで、位相比較回路５４は、位相ずらし回路５６と接続されている。なお、この位相ずらし回路５６の詳細は後述する。
【００３７】
この位相ずらし回路５６には、前記基準信号Ａが入力され、予め定められた時間基準信号Ａを遅らせて出力するようになっており、この結果、位相比較回路５４には、基準信号Ａに対して位相が所定量ずれた擬似基準信号Ｃが入力されるようになっている。このため、この位相比較回路５４では、両信号（Ｃ、Ｄ）の位相が比較されることになる。
【００３８】
位相比較回路５４の下流側には、出力回路５８が接続されており、位相比較回路５４からの出力信号（信号Ｄの立ち上がりから信号Ｃの立ち下がりまでをハイレベル信号とする信号）が入力されるようになっている。ここで、出力回路では、前記位相ずらし回路５６で遅らせた位相と同等の位相差が前記信号（Ｃ、Ｄ）間に生じたときを基準として、位相差の増減に応じた信号を積分回路６０へ出力している。積分回路６０では、この信号を平均化して駆動回路６２へ出力し、この駆動回路６２から、前記ポリゴンミラー１６のモータ３６の駆動信号が出力される構成となっている。
【００３９】
すなわち、本実施の形態では、基準信号Ａを遅らせて、この遅れによって、減速、加速時のフィードバック制御のレスポンスを向上するための一定の位相差を設け（擬似基準信号Ｃ）、かつ、実際には、基準信号Ａと回転出力信号Ｄとが一致するように制御されるようになっており、二律背反とされてきた２つの制御（回転数安定制御、回転数増減フィードバック制御）を迅速かつ正確に行うようにしている。
【００４０】
図５には、前述の位相ずらし回路５６の一例が示されている。
前記回転基準クロック発生回路４０からの基準信号Ａは、位相ずらし回路５６を構成する分周回路６４と複数段のフリップフロップ回路６６の第１段目のそれぞれに入力されるようになっている。
【００４１】
分周回路６４では、基準信号ＡがＰ／１に分周された後、位相比較回路６８、出力回路７０、積分回路７２、電圧制御発振回路７４及び分周器７６によって構成されるＰＬＬ回路７８によっててい倍されて基準信号に同期した信号を得るようになっている。ＰＬＬ回路７８の出力側には、分周回路８０が設けられ、複数段のフリップフロップ回路６６へ信号Ｂを出力するようになっている。
【００４２】
ここで、分周器７６の分周比を１／（Ｐ・Ｎ）とし、分周回路８０の分周比を１／Ｍとすると、分周回路８０からの出力信号Ｂの周波数ｆＢ  は、以下の式で表される。
【００４３】
周波数ｆＢ  ＝Ｎ・Ｆ／Ｍ
具体的にＰ＝４、Ｎ＝８、Ｍ＝２とすると、周波数ｆＢ  は、４・Ｆとなり、基準信号Ａを第１段目のフリップフロップ回路６６に入力し、信号Ｂを各フリップフロップのクロック信号とすると、第１段目のフリップフロップ回路６６の出力信号は信号Ｂの１周期分だけ遅れ、第２段目のフリップフロップ回路６６の出力信号は信号Ｂの２周期分遅れた信号となる。これにより、図６に示される如く、信号Ｂの２周期遅れた擬似基準信号Ｃを作り出すことができる。
【００４４】
以下に本実施の形態の作用を説明する。
半導体レーザ１４の光ビームを出力すると、この光ビーム１８はコリメートレンズ４２を介して高速回転しているポリゴンミラー１６の鏡面４４へ入射する。入射した光ビーム１８は、ポリゴンミラー１６の回転によって偏向される。偏向された光ビーム１８は、ｆθレンズ４６を介してドラム２０の周面で軸線方向に走査される。
【００４５】
半導体レーザ１４では、画像記録時期となると、所定の画像信号に基づいて変調され、ドラム２０の周面に潜像が形成される。この潜像が形成されたドラム２０に現像器２２からトナーが供給され、可視化される。
【００４６】
一方、用紙２６が給紙トレイ２４から取り出されて、各ドラム２０に対して直列的にベルト２８によって搬送され、このときにドラム２０の周面に接触しながら搬送されるため、用紙２６には、図１の右側から順番にドラム２０上のトナー像が順次転写され、重ね合わされる。
【００４７】
全色のトナー像が転写された用紙２６は、定着器３０で定着され、排出トレイ３２へ排出される。
【００４８】
ここで、半導体レーザ１４から出力され、ポリゴンミラー１６の鏡面４４で反射されてドラム２０上で走査される光ビームの走査開始初期は、ミラー４８によって反射され、フォトセンサ５０で受光する。受光した光は、波形整形回路５２に入力され、回転出力信号Ｄとして位相比較回路５４へ入力される。
【００４９】
一方、回転基準クロック発生回路４０で発生した基準信号Ａは、位相ずらし回路５６で位相が遅れ、擬似基準信号Ｃが作成されて前記位相比較回路５４へ入力される。
【００５０】
位相比較回路５４では、擬似基準信号Ｃと回転出力信号Ｄとの位相差に応じた信号が出力回路５８へ送られる。出力回路５８では、前記位相ずらし回路５６でずらした位相と同じ位相差に対する増減分と同等のパルス幅を持つ信号を積分回路６０に出力する。すなわち、位相が進むと、位相比較回路５６から出力される信号のパルス幅が狭まり、この狭まった分加速する必要がある。一方、位相が遅れると、位相比較回路５６から出力される信号のパルス幅が拡がり、この拡がった分減速する必要がある。
【００５１】
積分回路６０では、この信号が平均化され、駆動回路６２へ送られる。駆動回路６２では、ポリゴンミラー１６のモータ３６へ駆動信号として出力され、モータ３６の回転が制御される。
【００５２】
このように、基準信号Ａに対して、位相差を持った擬似基準信号Ｃに基づいて、回転出力信号Ｄとの同期を取るため、モータ３６の回転に必要なトルクと駆動トルクとが釣り合うように、回転出力信号Ｄが擬似基準信号Ｃに対して位相が遅れた状態で安定し、この位相差が回転速度の増減を検出するための信号の嵩上げ分となり、微小な増減に対しても迅速に応答することができる（図７及び図８参照）。
【００５３】
また、実際には、基準信号Ａと回転出力信号Ｄとは位相差がない状態であるため（擬似基準信号Ｃと回転主力信号Ｄとの安定状態）、各鏡面４４では、回転速度が安定し、精度のよい回転速度制御が行える（図６参照）。
【００５４】
なお、本実施の形態では、基準信号Ａの位相を遅らせて擬似基準信号Ｃを生成したが、回転出力信号Ｄの位相をずらして擬似回転基準信号Ｄ’を生成してもよい。また、基準信号Ａ及び回転出力信号Ｄの両方の位相をずらしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る光偏向器の面同期制御方法は、基準信号と偏向器からの回転出力信号との同期をとる際に、正確に同期をとることができ、かつ減速、加速時のフィードバック制御も迅速に行うことができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るカラープリント装置の概略図である。
【図２】本実施の形態に係る偏向器及びその周辺の概略構成図である。
【図３】図２の偏向器の詳細図である。
【図４】本実施の形態に係る偏向器の制御ブロック図である。
【図５】図４に示す位相ずらし回路の一例を示す制御ブロック図である。
【図６】本実施の形態に係る偏向器の制御タイミングチャートである。
【図７】加速時における制御タイミングチャートである。
【図８】減速時に於ける制御タイミングチャートである。
【図９】従来例に係る偏向器の概略図である。
【図１０】従来例に係る偏向器の制御ブロック図である。
【図１１】従来例に係る偏向器の制御タイミングチャートである。
【図１２】基準信号と回転出力信号とに位相差がない場合のタイミングチャートである。
【図１３】図１２の状態から回転出力信号の位相が進んだ場合のタイミングチャートである。
【図１４】図１２の状態から回転出力信号の位相が遅れた場合のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０    カラープリント装置
１２    光捜査装置
１４    半導体レーザ
１６    ポリゴンミラー
１８    光ビーム
２０    ドラム
３４    回転多面鏡
３６    モータ
３８    回転制御回路
４０    回転基準クロック発生回路
４８    ミラー
５０    フォトセンサ
５４    位相比較回路
５６    位相ずらし回路
【図１】
0003601218.tif 000002
【図２】
0003601218.tif 000003
【図３】
0003601218.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003601218.tif 000010
【図１０】
0003601218.tif 000011
【図１１】
0003601218.tif 000012
【図１２】
0003601218.tif 000013
【図１３】
0003601218.tif 000014
【図１４】
0003601218.tif 000015