(57)【要約】【課題】  回転多面鏡の回転数収束時に耳障りな音の発生も抑えた偏向走査装置を提供すること。【解決手段】  回転多面鏡５が規定回転数に達した直後回転数のオーバーシュート、アンダーシュートを繰り返している期間は、トルクコントロールアクセルモードと、モータの駆動相コイルに供給する電流を減少させることによって回転多面鏡の偏向走査速度を減少させるトルクコントロールブレーキモードとを過渡応答的に繰り返し、回転数を収束させる。減速時に、トルクコントロールブレーキモードを用いることによってコイルへの電流供給量を減少させるだけになるので急激な減速とはならず、コイルの振動も少なく引込み音を発生させない。【選択図】  図１
2006139025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、該光源部からの光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転させるためのモータと、該モータの回転を制御する駆動回路とを具え、
前記駆動回路は、前記モータの駆動コイルの全相を短絡することによって前記回転多面鏡の偏向走査速度を減少させるショートブレーキモードと、前記モータの駆動コイルに供給する電流を減少させることによって前記回転多面鏡の偏向走査速度を減少させるトルクコントロールブレーキモードとを有し、前記２つのブレーキモードを加減速制御信号に応答して選択的に切り替えることを特徴とする偏向走査装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記駆動回路は、前記回転多面鏡が停止している期間においては、前記トルクコントロールブレーキモードによって前記回転多面鏡の停止状態を保持することを特徴とする偏向走査装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記駆動回路は、前記回転多面鏡の回転開始から、定常回転数に収束するまでの期間においては、前記トルクコントロールブレーキモードによって前記回転多面鏡の減速制御を行うことを特徴とする偏向走査装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記駆動回路は、前記回転多面鏡を回転状態から停止させるための停止制御開始から、停止するまでの期間においては、前記ショートブレーキモードによって前記回転多面鏡の減速制御を行うことを特徴とする偏向走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置に使用される偏向走査装置に関するものである。特に高速化、静粛性、高い安全性を要求される画像形成装置に好適な偏向走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年レーザビームプリンタの高速化と静粛性の両立がますます求められている。また、異物混入などの異常が発生したときであっても、より高い安全性が求められている。
【０００３】
そしてこれに用いられる偏向走査装置においては回転多面鏡を搭載したスキャナモータの高速回転化と低騒音化が図られている。高速回転化においては画像形成終了後すみやかにスキャナモータを停止させることが、回転多面鏡の反射面を清浄に保つうえで重要である。また静粛性の面ではスキャナモータから生じる電磁気的騒音のさらなる低減が求められている。また、例えば金属製の微小な異物が電気部品を短絡してしまった場合などの異常な状態においても高い安全性が必要とされる。
【０００４】
図５は、特許文献１に記載の駆動回路のブロック線図である。同図は、駆動集積回路３２とその周辺のブロック回路図であり、回転多面鏡を回転駆動する駆動モータ４１は例えば駆動相コイルＵ、Ｖ、Ｗを有する一般的な三相のＤＣモータとされている。駆動集積回路３２には、駆動モータ４１の駆動相コイルＵ、Ｖ、Ｗと、ブレーキ制御回路を備えた通電回路４２とが設けられ、駆動相コイルＵ、Ｖ、Ｗと通電回路４２はトランジスタＱ１〜Ｑ６を介して接続されている。そして、回路基板とエンジンコントローラ４３がコネクタを介して接続されることにより、駆動集積回路３２とエンジンコントローラ４３が接続される。エンジンコントローラ４３には外部センサ４４が接続されている。
【０００５】
通電回路４２のブレーキ制御回路には、駆動相コイルＵ、Ｖ、Ｗを短絡させて回転体を制動するショートブレーキ制御回路の機能が与えられている。通電回路４２はエンジンコントローラ４３からの信号に応じて制御され、エンジンコントローラ４３は外部センサ４４からの信号に応じて制御されている。
【０００６】
外部センサ４４は装置本体に設けられており、例えば、紙カセットやプロセスカートリッジが装置本体から取り外されたことを検出する開閉センサ、加速度センサ等が該当する。
【０００７】
画像形成装置の動作が継続している間又は終了した後に、紙カセットやプロセスカートリッジが装置本体から取り外されると、その状態が外部センサ４４によって検知される。  外部センサ４４からの信号はエンジンコントローラ４３に入力し、エンジンコントローラ４３からの信号は通電回路４２のブレーキ制御回路に入力する。これにより、ブレーキ制御回路は出力段のトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５全てをオンし、駆動モータ４１の駆動相コイルＵ、Ｖ、Ｗの各相を短絡させ、回転体の回転による誘導起電力をコイルとパターンによって消費させ、回転多面鏡を含む回転体に制動を掛ける。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−０７２１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら前記従来例において回転多面鏡の回転駆動を行うと以下に述べる問題点があった。
【００１０】
従来例では回転多面鏡への塵埃付着を減らすことと、製造時の作業性を改善する目的でショートブレーキを搭載したものであり、回転多面鏡の駆動回路は外部から加速／減速の信号線で制御され目標速度に制御されている。従来例では減速信号により強いブレーキを作用させ終了時すみやかに停止させている。
【００１１】
しかし回転多面鏡の回転数が規定回転数へ達した直後、回転数がオーバーシュートしないようにかけるブレーキ時（引き込み時）の電気的に強いブレーキは、異音を発生させる。異音の発生原因は、回転多面鏡の回転にブレーキを掛けると、モ−タ回転を行うために設けられている駆動相コイルU、V、Wが瞬時にVcc、又はグランドでショートされる。このため惰性で回転を行っている駆動用マグネットから発生される誘起電流が短絡され回転に負荷が生じる。この負荷により積層コアが振動し、かつ回転多面鏡反射面毎に規則的（回転周波数×回転多面鏡反射面数）で断続的な周期で繰り返えされるので定常回転より高い周波数（以下、引込み音）となり非常に耳障りである。
【００１２】
尚、終了時にショートブレーキをかける場合は断続的な周期で繰り返えされず連続したブレーキであるため振動音は生じない。回転多面鏡は光学的設計によりさまざまな大きさ、形状があり、径の大きなものはイナーシャが大きいため所定の回転数から静止に至るまでに時間がかかり、偏向走査装置或いは、画像形成装置の各共振点を緩やかに通過し共鳴を起こし耳障りとなる。つまり回転体のエネルギが高い場合を考えると、ブレーキを強くかけ短時間で回転多面鏡の回転数を下げることが望まれる。基本的にブレーキは強いほうが望ましいのは従来例でも明らかであるが、反対に収束時においては前述の引込み音も強くなってしまうという問題点があった。また安全性の面ではプリント動作を行っていない偏向走査装置の回転停止中、駆動相コイルU,V,Wを電源でショートすることでショートブレーキかけている場合は駆動相コイルU,V,Wとグランドや他の回路、駆動相コイルU,V,Wをグランドにショートしている場合は電源と、微小金属異物などによりショートした場合、駆動相コイルU,V,Wの出力トランジスタが過電流により破壊する可能性があったため、ヒューズなどの保護回路部品が必要になることもあった。
【００１３】
本発明の目的は上記の問題点を解消し、回転多面鏡の回転数収束時に耳障りな音の発生も抑えた偏向走査装置を提供することにある。また終了時にはイナーシャが大きい回転多面鏡であっても十分なブレーキをかけて、付着する塵埃の量を減らし画質劣化の無く、加えて共鳴を起こさない静粛性を備えた偏向走査装置を提供することにある。さらになんらかの異常な要因により微小金属異物などが制御回路上へ付着した場合であっても安全な偏向走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため本発明は、光源部と、該光源部からの光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転させるためのモータと、該モータの回転を制御する駆動回路とを具え、前記駆動回路は、前記モータの駆動コイルの全相を短絡することによって前記回転多面鏡の偏向走査速度を減少させるショートブレーキモードと、前記モータの駆動コイルに供給する電流を減少させることによって前記回転多面鏡の偏向走査速度を減少させるトルクコントロールブレーキモードとを有し、前記２つのブレーキモードを加減速制御信号に応答して選択的に切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回転多面鏡の回転収束時には耳障りな音の発生も抑えた偏向走査装置を提供でき、さらに終了時にはイナーシャが大きい回転多面鏡でも十分なブレーキをかけて、付着する塵埃の量を減らし画質劣化の無く、加えて共鳴を起こさない静粛性を備え、なんらかの異常な要因で微小金属異物混入などによる電子回路部品のショートが発生した場合であっても危険性が高い破壊を引き起こさず安全な偏向走査装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施例１）
本発明を図１から図4の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は第１の実施例を示す偏向走査装置の斜視図であり、図１において、光学箱１には光源ユニット２が取り付けられていると共に、光源ユニット２から出射したレーザ光Lの進行方向にはスキャナモータ4が配置されている。４ｃはスキャナモータ４の巻線を駆動する駆動回路でワンチップＩＣ化され、またスキャナモータ４の巻線は、スキャナモータ４の回転部４ｒの中にある。駆動回路４ｃはコントローラ（Cnt.）１３からの指示でスキャナモータ４の加減速の回転制動を行う。
【００１８】
スキャナモータ４には回転多面鏡5がとりつけられており、スキャナモータ４によって回転駆動される。回転多面鏡５において偏向したレーザ光Lの進行方向には結像手段６a、６bが光学箱１の内部に配置され、レーザ光Lは像担持体である感光ドラム７に照射される。光学箱は蓋部材１０で密閉される。光源ユニット２から出射したレーザ光Lは、回転多面鏡５の回転によって偏向走査する。偏向走査されたレーザ光Lは、結像手段６a、６bを透過し、密閉された光学箱１の外へ出射される。また、偏向走査されたレーザ光L’はBDミラ−１１で反射され受光素子１２で検出され印字用の書き出しタイミングに用いられている。
【００１９】
前記コントローラ１３は、駆動回路４ｃに送出する加減速モードとして４モードを備える。各モードは、加速（ＡＣＣ）信号および減速（ＤＥＣ）信号の組み合わせからなり、駆動回路４ｃは、これらの信号がＨｉｇｈかＬｏｗかで、以下のとおりにスキャナモータの巻線に供給する電流を制御する。すなわち、コントローラ１３は、モータコイル全相を短絡することで偏向走査速度を減少させるショートブレーキモード（ACC,DEC）=(Low,Low)、供給する電流を減少させることで偏向走査速度を減少させるトルクコントロールブレーキモード（ACC,DEC）=(High,Low)、供給する電流を増加させることで偏向走査速度を増加させるトルクコントロールアクセルモード（ACC,DEC）=(Low,High)、電流供給の増減を行なわず加速も減速も行わない中立モード（ACC,DEC）=(High,High)を備える。コントローラ１３は、画像形成装置全体の動作を制御する制御回路（例えば、画像形成装置本体に具えられた操作パネル上の指示入力手段からの指示入力等に応答して画像形成装置の各構成部分を制御してプリントを実行するためのものであって、以下に示す偏向走査装置を含む各部の制御プログラムを格納したシステムメモリと、このシステムメモリ内のプログラムにしたがって、各構成部分を制御して前記プリントを実行させるＣＰＵとを含む。）によって制御され、後述のような画像形成装置の各部の状態に応じて制御回路から出力される信号に基づいて該当するモードの信号を駆動回路４ｃに送出する。
【００２０】
特に本実施例では、受光素子（BD）１２で検出を行った受光素子間の時間TBDに対して、所望の回転数の時間と対応の取れたTtypの幅を持った連続した基準となるパルスを予め発生させその位相差分（TBD− Ttyp）に対し加速、減速を行う制御系（以下、BD制御）について説明を行う。
【００２１】
図２は、前記BD制御中の減速にトルクコントロールブレーキモードを用い、加速にトルクコントロールアクセルモードを用いた例を示す。所望の回転時に発生する基準となるパルス幅（Ttyp）に対し、実際の受光素子１２で回転多面鏡で走査され検出を行った各面間の時間（TBD）を表わした図である。図2の（Ａ）は、所望の回転数に対して実際の回転数が速いときのそれぞれのパルス波形を表わし、図２の（Ｂ）は、所望の回転数対して実際の回転数が遅いときのそれぞれのパルス波形を表わした図である。回転数が速いとき図２の（Ａ）では、| TBD− Ttyp|の間、コントローラは、トルクコントロールブレーキモード（ACC,DEC）=(High,Low)を送出する。反対に回転数が遅いとき図２の（Ｂ）では、| TBD− Ttyp|の間、コントローラは、トルクコントロールアクセルモード（ACC,DEC）=(Low,High)を送出する。なお、制御信号を出すタイミングは、TBD毎に行われるためTBD周期と一致している。定常回転中の減速モードはショートブレーキモードであってもよい。
【００２２】
図３に前述したACC,DEC信号を用いて画像形成装置の電源投入、スタンバイモード、プリント、プリント停止、スタンバイ、スリープ状態における、コントローラ１３から駆動回路４ｃに送出される加減速モードとスキャナモータの巻線に供給される電流と同モータ（回転多面鏡）の回転数との関係を示す。
【００２３】
電源投入後スタンバイ状態の期間aは、偏向走査装置の回転多面鏡を回転させないため、前記トルクコントロールブレーキモードにすることで、偏向走査装置のスキャナモータの巻線に電流供給を行わず、回転多面鏡の回転は停止した状態を保持する。
【００２４】
プリント開始すなわち偏向走査装置の回転多面鏡の回転開始から規定回転数に達するまでの起動期間bは、トルクコントロールアクセルモードと中立モードによって偏向走査装置の回転多面鏡を規定回転数又は規定回転数に達する直前の回転数まで加速制御する。
【００２５】
偏向走査装置の回転多面鏡が規定回転数に達した直後、又は規定回転数に達する直前の回転数に達した直後、回転数が安定するまでの収束待ち期間cは、特に過渡応答状態となり、その後定常回転状態となる。
【００２６】
図４は特に回転多面鏡が規定回転数に達した直後回転数のオーバーシュート、アンダーシュートを繰り返している期間を拡大して示した図でありは、トルクコントロールアクセルモードとトルクコントロールブレーキモードを過渡応答的に繰り返し、回転数が収束する。
【００２７】
ここで減速時に、発明が解決しようとする課題で述べたようにショートブレーキモードを用いた場合、モ−タ回転を行うために設けられている駆動相コイルU、V、Wが瞬時にVcc、又はグランドでショートされる。このため惰性で回転を行っている駆動用マグネットから発生される誘起電流が短絡され回転に負荷が生じる。この負荷により積層コアが振動し、かつこの減速信号が送られるタイミングは前述の通りTBDの周期と一致しており、所望の光偏向器の回転周期を‘T0’、回転多面鏡の面数をNPとすると、TBD≒T0／NPとなり周波数は、FBD≒NP／T0となる。この周波数が引込み音の一次の周波数になる。
【００２８】
しかし、本実施例のように、トルクコントロールブレーキモードを用いた場合は電流供給量を減少させるだけのため急激な減速ではないため、コイルの振動も少なく引込み音を発生させない。
【００２９】
定常回転中dでは、図２で述べたBD制御を行うことで、収束した回転数を保つために図２で示すような非常に短い期間の減速とトルクコントロールアクセルを用いて、モータコイル（巻線）への供給電流を微調節する。
【００３０】
このときの減速は従来どおりショートブレーキ、本実施例で追加されたトルクコントロールブレーキどちらを用いてもよい。
【００３１】
プリントが終了し偏向走査装置の回転多面鏡の回転を完全に停止させるための期間eでは、BDに同期しない連続したショートブレーキモードで減速させることで、短時間で偏向走査装置の回転多面鏡の回転を停止させ、スタンバイ状態へ移行することができる。このとき、偏向走査装置のスキャナモータには急激なブレーキがかかりモータコイルは振動する。しかしショートブレーキをかける場合は断続的な周期で繰り返されず連続したブレーキであるため振動音は生じない。例えば、ここでトルクコントロールブレーキモードで停止させた場合には、ブレーキ力が小さいため、回転が完全に停止するまでの時間は長くなるため、回転多面鏡の反射面を汚れやすくしてしまう。
【００３２】
偏向走査装置の回転多面鏡の回転が完全に停止した後、又はある回転数以下に回転数が減少した後、スタンバイモードへ移行するタイミングで、ショートブレーキモードからトルクコントロールブレーキモードへ遷移(e→f)させる。
【００３３】
このときはトルクコントロールブレーキモードになっているため、モータの駆動相コイルU,V,Wは電流供給を行わない。よって、なんらかの異常な要因で金属製の微小な異物によって駆動相コイルU,V,Wの少なくとも一つと、基板上の他の回路がショートした場合であっても電流が流れないため、回路は危険性が高い破壊には至らない。
【００３４】
ここで、発明が解決しようとする課題でのべたように回転停止後もショートブレーキモードのまま保持した場合は上記のような異常時、駆動相コイルU,V,Wは大電流を流してしまう可能性があった。
【００３５】
また、起動bからeまでの期間は、偏向走査装置の回転多面鏡が回転しているため、上記のような異常な状態になった場合であっても駆動相コイルU,V,Wへ短い時間切り替わりながらAC的に電流が流出するため危険性が高い破壊には至らない。この回転状態から完全停止までの制御は何らかのエラーが発生し、緊急停止するような場合でも同様の制御を行うことで同じ効果をえることができる。
【００３６】
また、上記実施例では、ＢＤ制御を行う系における偏向走査装置の回転制御について述べたが、モ−タ回転時に発生させる‘ＦＧ’と基準となる外部クロックとの位相をあわせて回転制御を行う「ＦＧ制御」の光偏向器においても同様に２種類の減速モードを選択的に用いることにより同一の効果を得ることができる。 
以上のように、偏向走査装置の回転多面鏡を回転状態から完全に停止させている期間、回転多面鏡の起動開始から、定常回転数に収束しきっていない過渡応答期間は、前記トルクコントロールブレーキによって停止状態の保持又は減速制御が行われ、偏向走査装置の回転多面鏡を回転状態から完全に停止させるまでの期間は、前記連続したショートブレーキによって減速制御が行われる。
【００３７】
したがって、回転多面鏡が完全に停止している期間は、トルクコントロールブレーキモードのため、何らかの異常な要因により微小金属異物の混入があり、駆動相コイルU,V,Wの出力端子と、他の回路が短絡状態となった場合であっても、駆動回路（通電回路）の出力部トランジスタは電流供給を行わないため、回路部品の破壊等の危険性を減少させることができる。
【００３８】
また、回転多面鏡の回転開始から回転数が収束するまでの期間は、トルクコントロールブレーキとトルクコントロールアクセルモード、中立モードで所望の回転制御を行うことができる。このため、規定回転数に突入直後の減速期間も過度のブレーキとはならず、発明が解決しようとする課題で述べたような引込み音を引き起こすことなく回転制御を行うことができる。
【００３９】
さらにまた、回転多面鏡の回転状態から完全に停止させるまでの期間は、連続した前記ショートブレーキモードで減速させるため、イナーシャが大きい回転多面鏡であっても充分に減速させることができるため、非常に早く完全に停止させることができ、付着する塵埃の量を減らし画質の劣化無く、加えて共鳴音を起こさない静粛性を備えることができる。この短時間のショートブレーキによる停止中は、回転中であるため、何らかの異常な要因により微小金属異物の混入で駆動相コイルU,V,Wの出力端子と他の回路が短絡状態となった場合であっても、駆動相コイルU,V,Wへ短い時間切り替わりながらAC的に電流が流出するため危険性が高い破壊には至らない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施例を示す偏向走査装置の斜視図である。
【図２】（Ａ）は定常回転中、回転数が速い時の減速信号を出す時間幅を表した図であり、（Ｂ）は定常回転中、回転数が遅い時の加速信号を出す時間幅を表した図である。
【図３】電源投入からプリント、プリント終了までの制御信号を表した図である。
【図４】規定回転数に達する直前直後を拡大したタイムチャートである。
【図５】従来例の駆動回路のブロック線図を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      光学箱
２      光源部
４      スキャナモータ
４ｒ    回転
４ｃ    駆動回路
５      回転多面鏡
６ａ、６ｂ    結像手段
７      被走査面
８      走査線
１０    蓋部材
１１    ＢＤミラー
１２    受光素子
１００    偏向走査装置
Ｌ      レーザ光
Ｌ′    受光素子１３に入射するレーザ光
１３    コントローラ
【図１】
2006139025.tif 000003
【図２】
2006139025.tif 000004
【図３】
2006139025.tif 000005
【図４】
2006139025.tif 000006
【図５】
2006139025.tif 000007