(57)【要約】【課題】光ビームの出射開始タイミングの精度を向上させること。【解決手段】ホール素子信号３０のノイズを除去する回転信号処理部３００より出力された二値化されたＦＧ信号２２に基づいてモータ１５の回転制御を行う回転制御部３３と、基準信号３８を出力する書き出し制御部３１を備え、モータ１５の速度制御を行う制御基板１５ｅは、回転制御部３３からの制御指示に応じて、基準信号３８に含まれる回転ジッタを低周波数に移動させるように応答速度を制御し、書き出し制御部３１の平均化部４４は、ロータ部１５ｅの磁極を特定する生基準信号４３の周期を移動平均することにより回転ジッタを除いたノイズを除去し、移動平均により算出した周期を有する基準信号３８を生成する。【選択図】図６
2018200418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、
複数の反射面を有し、前記光源から出射された前記光ビームが感光体の表面上を主走査方向に走査するように、前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、
複数の磁極を有するロータ部を有し、前記ロータ部に設けられた前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記モータの回転により発生する複数の前記磁極の磁束変化を検出して、回転周期信号を生成する周期信号生成手段と、
前記周期信号生成手段から出力された回転周期信号のノイズを第１のフィルタ処理により除去し、前記第１のフィルタ処理を行った前記回転周期信号を二値化して出力するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段より出力された二値化された前記回転周期信号に基づいて、前記モータの回転状態を検出し、前記モータが目標回転速度で回転するように制御する制御手段と、
前記フィルタ手段より出力された二値化された前記回転周期信号と、前記モータを前記目標回転速度で回転させたときの前記回転周期信号における前記ロータ部の所定の磁極の周期と、に基づいて、前記ロータ部の前記所定の磁極を特定する特定信号を生成し、前記特定信号のノイズを除去する第２のフィルタ処理を行い、基準信号を生成する基準信号生成手段と、
前記主走査方向における前記光ビームの前記感光体への書き込み位置を一定にするために、前記基準信号に基づいて前記光源からの前記光ビームの出射開始タイミングを決定する決定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記モータの回転状態に応じて、前記モータに加速又は減速を指示する制御信号を出力し、
前記モータは、前記制御信号に対する前記モータの速度制御の応答速度を制御するモータ制御部を有し、前記モータ制御部は、前記目標回転速度に応じた応答速度を設定することにより、前記基準信号に含まれる回転ジッタを低周波数に移動させるように制御し、
前記第２のフィルタ処理は、前記特定信号の周期を移動平均することにより前記特定信号の前記回転ジッタを除いたノイズを除去し、前記移動平均により算出した周期を有する前記基準信号を生成することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記モータ制御部は、直列に接続されたコンデンサと抵抗を有するゲイン設定部と、前記コンデンサの充電又は放電を行うチャージポンプ部と、を有し、
前記モータは、前記コンデンサの電圧に応じた回転速度で駆動され、
前記モータ制御部は、前記コンデンサの電圧を制御することにより前記応答速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記モータは、複数の前記目標回転速度での駆動が可能であり、
前記ゲイン設定部は、直列に接続したコンデンサと抵抗とを複数有し、
前記制御手段は、選択された前記目標回転速度に応じて、前記ゲイン設定部の前記コンデンサと前記抵抗の組み合わせを選択することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記フィルタ手段より出力された前記回転周期信号に基づいて、前記モータの回転状態を検出し、前記モータが前記目標回転速度で回転しているかどうかを示す状態信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記基準信号生成手段は、前記制御手段から出力された前記状態信号に基づいて、前記モータが前記目標回転速度で回転している場合には、前記特定信号を出力し、前記モータが前記目標回転速度で回転していない場合には、前記特定信号を出力しないことを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第２のフィルタ処理において除去される前記ノイズのカットオフ周波数は、移動平均する前記特定信号の数が増えるほど、低くなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記特定信号に含まれる前記回転ジッタの周波数は、前記カットオフ周波数よりも低いことを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記基準信号に対し前記回転多面鏡の各々の前記反射面が所定の位相に到達するまでの時間を示す位相データを記憶する記憶手段を備え、
前記決定手段は、前記基準信号と、前記記憶手段に記憶された前記位相データと、に基づいて、前記回転多面鏡の前記反射面に対応した前記出射開始タイミングを決定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項９】
シートに画像形成を行う画像形成手段と、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関し、特に光ビーム検出器を備えていない光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、光走査装置を備えている。光走査装置は、光源から出射される光ビームを回転多面鏡により偏向し、偏向された光ビームは、ｆθレンズを介して感光ドラムの上を走査して静電潜像を形成する。画像形成装置は、画像の主走査方向の書き出し位置を一定にするために光ビームの出射開始タイミングを決定する必要がある。光走査装置は、一般に光ビームの出射開始タイミングを決定するために、光ビーム検出器（以下、ＢＤという）を備えている。ＢＤは、光源から出射され回転多面鏡により偏向された光ビームを受光したときに、ＢＤ信号を出力する。そして、画像形成装置は、ＢＤ信号に基づいて光ビームの出射開始タイミングを決定する。しかし、ＢＤがＢＤ信号を生成するためには、ＢＤのほかに、ＢＤへ光ビームを入射させるための集光レンズやスリット等の光学部品を必要とする。そのため、部品数及び組立て工数が増加してコストアップになるという課題が生じる。この課題を解決するために、例えば特許文献１では、ＢＤ信号と同等の出射開始タイミングを有する信号をモータの回転制御に用いられるＦＧ信号を用いて生成することで、ＢＤを必要としない画像形成方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６２７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＦＧ信号はＢＤ信号に比べてジッタ（時間軸方向での信号波形の揺らぎ）が大きい。そのため、ＦＧ信号を用いてＢＤ信号を生成した場合には、光ビームの出射開始タイミングがばらつき、形成される画像の色ずれが大きくなる。これは、ＢＤ信号は光信号であり検出精度がよいのに対して、ＦＧ信号の元となる、ホール素子が出力するホール素子信号は、磁界の変化を検出したときに出力される信号である。そのため、ノイズが多くなる。ホール素子信号のノイズを除去するためには、ホール素子信号に対してアナログフィルタ処理を施せば、高周波のノイズは除去することができるが、ＰＷＭ信号により駆動されるモータのコイルに流れる電流に生じる低周波のノイズは除去することができない。このような低周波数のノイズを除去するためには、ＦＧ信号の周期を平均化することが有効である。ところが、モータそのものの回転ジッタの周波数と低周波数のノイズの周波数とは周波数領域が重なるため、ＦＧ信号の周期を平均化することにより低周波数のノイズを除去することができるが、同時にモータの回転ジッタまで除去されてしまう。ＢＤ信号は、ＦＧ信号に基づいて生成されているので、ＦＧ信号から回転ジッタが除去されることにより光ビームの出射開始タイミングがずれ、画像の主走査方向の書き出し位置がずれてしまうという課題が生じる。
【０００５】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、光ビームの出射開始タイミングの精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。
【０００７】
（１）光ビームを出射する光源と、複数の反射面を有し、前記光源から出射された前記光ビームが感光体の表面上を主走査方向に走査するように、前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、複数の磁極を有するロータ部を有し、前記ロータ部に設けられた前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータの回転により発生する複数の前記磁極の磁束変化を検出して、回転周期信号を生成する周期信号生成手段と、前記周期信号生成手段から出力された回転周期信号のノイズを第１のフィルタ処理により除去し、前記第１のフィルタ処理を行った前記回転周期信号を二値化して出力するフィルタ手段と、前記フィルタ手段より出力された回転周期信号に基づいて、前記モータの回転状態を検出し、前記モータが目標回転速度で回転するように制御する制御手段と、前記フィルタ手段より出力された回転周期信号と、前記モータを前記目標回転速度で回転させたときの前記回転周期信号の基準値と、に基づいて、前記ロータ部の所定の磁極を特定する特定信号を生成し、前記特定信号のノイズを除去する第２のフィルタ処理を行い、基準信号を生成する基準信号生成手段と、前記主走査方向における前記光ビームの前記感光体への書き込み位置を一定にするために、前記基準信号に基づいて前記光源からの前記光ビームの出射開始タイミングを決定する決定手段と、を備え、前記制御手段は、前記モータの回転状態に応じて、前記モータに加速又は減速を指示する制御信号を出力し、前記モータは、前記制御信号に対する前記モータの速度制御の応答速度を制御するモータ制御部を有し、前記モータ制御部は、前記目標回転速度に応じた応答速度を設定することにより、前記基準信号に含まれる回転ジッタを低周波数に移動させるように制御し、前記第２のフィルタ処理は、前記特定信号の周期を移動平均することにより前記特定信号の前記回転ジッタを除いたノイズを除去し、前記移動平均により算出した周期を有する前記基準信号を生成することを特徴とする光走査装置。
【０００８】
（２）シートに画像形成を行う画像形成手段と、前記（１）に記載の光走査装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光ビームの出射開始タイミングの精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１、２の画像形成装置の全体構成を示す断面図
【図２】実施例１、２の光走査装置の構成を説明する図
【図３】実施例１、２のモータの構成と出力信号について説明する図
【図４】実施例１、２の光走査装置の制御を説明する制御ブロック図
【図５】実施例１、２の光走査装置の作像の制御シーケンスを示すフローチャート
【図６】実施例１、２の書き出し制御部の制御を説明する制御ブロック図
【図７】実施例１、２のＦＧ信号、基準信号を説明するタイミングチャート
【図８】実施例１、２の生基準信号、基準信号の関係を説明する図
【図９】実施例１、２の書き出し制御部の処理を説明するフローチャート
【図１０】実施例１、２のＦＧ信号の周期バラツキを示す図
【図１１】実施例１、２の書き出し制御部の動作を示すタイミングチャート
【図１２】実施例１、２の位相データの生成処理を行う装置構成を示すブロック図
【図１３】実施例１、２の位相データの生成処理の信号を説明するタイミングチャート
【図１４】実施例１、２の位相データの生成処理のシーケンスを示すフローチャート
【図１５】実施例１、２のホール素子信号の波形を説明する図
【図１６】実施例１、２の生基準信号の回転ジッタ、ノイズを説明する図
【図１７】実施例１、２の生基準信号の回転ジッタを説明する図
【図１８】実施例１、２の生基準信号の回転ジッタの長周期化を説明する図
【図１９】実施例１、２の回転制御部によるモータの制御を説明する図
【図２０】実施例１のモータの回転制御を行う回路の構成を説明する図
【図２１】実施例１、２のゲインとチャージポンプ電圧の関係を説明する図
【図２２】実施例２のゲイン設定回路の構成を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
［画像形成装置全体の構成］
図１は、実施例１の電子写真方式の画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。画像形成装置１は、光走査装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、コントローラ１２０、画像読取部５００、感光ドラム２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋを含む画像形成部５０３、定着部５０４、及び給紙／搬送部５０５から構成される。画像読取部５００は、原稿台に置かれた原稿に対して、照明を当てて原稿の画像を光学的に読み取り、読み取った画像を画像データ（電気信号）へ変換する。コントローラ１２０は、画像読取部５００から画像データを受信し、受信した画像データを画像信号へ変換する。そして、コントローラ１２０は、画像信号を光走査装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋへ送信したり、光走査装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの発光制御、後述するモータ１５（図２参照）の回転制御を行う。符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）に対応する構成であることを示す。なお、以下では、特定の感光ドラム等を指す場合を除き、符号の添字を省略することとする。
【００１３】
画像形成部５０３は、４つの画像形成ステーションＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）を有する。４つの画像形成ステーションＰは、無端の中間転写ベルト５１１の回転方向（時計回り方向）に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に並べられている。画像形成ステーションＰのそれぞれは、矢印方向（反時計回り方向）に回転する感光体としての感光ドラム２５を有する。感光ドラム２５の周りには、回転方向（反時計回り方向）に沿って、帯電器（帯電手段）３、現像装置４、及びクリーニング装置７が配置されている。
【００１４】
帯電器３は、回転する感光ドラム２５の表面を均一に帯電する。光走査装置２は、画像信号に従って変調された光ビームを出射して、感光ドラム２５の表面上に静電潜像を形成する。現像装置４は、感光ドラム２５上に形成された静電潜像をそれぞれの色のトナー（現像剤）を付着させて現像し、トナー像を形成する。一次転写部材６は、感光ドラム２５上のトナー像を中間転写ベルト５１１上に順次重畳して転写し、カラー画像を形成する。クリーニング装置７は、中間転写ベルト５１１に転写されずに感光ドラム２５上に残ったトナーを回収する。
【００１５】
記録媒体であるシートＳは、給紙／搬送部５０５の給紙カセット５０８又は手差しトレイ５０９から二次転写ローラ５１０へ搬送される。二次転写ローラ５１０は、中間転写ベルト５１１上のトナー像を一括して、シートＳへ転写する。トナー像が転写されたシートＳは、定着部５０４へ搬送される。定着部５０４は、シートＳを加熱及び加圧して、トナーを融解して、シートＳにトナー像を定着させる。トナー画像が定着されたシートＳは、排出トレイ５１２へ排出される。
【００１６】
光走査装置２は、イエロー画像の光ビームの出射開始タイミングからそれぞれマゼンタ、シアン及びブラック画像の光ビームの出射を順次開始していく。副走査方向（感光ドラム２５の回転方向）における光走査装置２の出射開始タイミングを制御することにより、中間転写ベルト５１１上に色ずれのないフルカラーのトナー像が転写される。
【００１７】
［感光ドラムと光走査装置］
図２は、実施例１の光走査装置２の構成を説明する図である。光走査装置２は、レーザ制御部１１、半導体レーザ（光源）１２、コリメートレンズ１３、円柱レンズ１４、モータ１５、ｆθレンズ１７及び反射ミラー１８を有する。モータ１５は、ロータ部であるロータ１５ｂを有する。回転多面鏡１５ａは、ロータ１５ｂと一体で回転する。本実施例においては、コントローラ１２０は、光走査装置２の外部で、画像形成装置１の本体側に設けられている。コントローラ１２０と光走査装置２とは、信号線を介して電気的に接続されている。半導体レーザ１２から出射されたレーザ光Ｌ（以下、光ビームＬという）は、コリメートレンズ１３及び円柱レンズ１４を経て、回転多面鏡１５ａへと進む。光ビームＬは、回転多面鏡１５ａにより偏向され、ｆθレンズ１７、反射ミラー１８を経由して感光ドラム２５上を矢印Ｘで示す主走査方向に走査して静電潜像を形成する。本実施例の光走査装置２には、感光ドラム２５上の画像領域へ静電潜像を形成するための光ビームＬの書き出し開始タイミングを制御するＢＤ信号を出力するＢＤ（光ビーム検出器）は設けられていない。なお、ホール素子１６、ホール素子信号３０、画像信号４０、モータ制御信号４１については後述する。
【００１８】
［モータの構成］
図３は、回転多面鏡１５ａを駆動するモータ１５の構成と出力信号について説明する図である。図３（ａ）は、モータ１５の横断面図である。モータ１５は、３相１２極のブラシレスＤＣモータである。モータ１５の相数及び磁極数は、これらに限定されるものではない。また、回転多面鏡１５ａは、４つの反射面（偏向面）を有する。回転多面鏡１５ａの反射面の数は、これに限定されるものではない。回転多面鏡１５ａとロータ１５ｂは、モータ軸８１により一体で固定されている。
【００１９】
図３（ａ）において、破線で示すロータ１５ｂの内部には、ロータ１５ｂの内周面に６組の磁極が配列されたマグネット（永久磁石）１５ｄが装着されている。図３（ａ）において、モータ制御基板１５ｅ（以下、制御基板１５ｅという）に対するロータ１５ｂの位置は、説明の便宜上、実際より高い位置に描かれている。モータ軸受８２は、ロータ１５ｂに固定されたモータ軸８１を回転可能に支持する。巻き線１５ｃは、３相電流を駆動するよう、３つのスロット（コイル）を制御基板１５ｅ上に配置されている。周期信号生成手段であるホール素子１６は、図３（ａ）では１個のみが図示されている。しかし、実際には、図３（ｂ）に示すように、巻き線１５ｃのスロットの数（３）と同じ数の３つのホール素子１６ａ、１６ｂ及び１６ｃが配置されている。
【００２０】
図３（ｂ）は、巻き線１５ｃ、マグネット１５ｄ、及びホール素子１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を示す図であり、各素子の位置関係を表している。図３（ｃ）は、ロータ１５ｂが時計回り方向に回転したときのマグネット１５ｄの通過位置、ホール素子信号３０ａ、及びＦＧ信号２２の関係を示すタイムチャートであり、横軸は時間を示す。図３（ｃ）では、マグネットＳ極とＮ極の１対を１組として、モータ１回転分のＳ極とＮ極を磁極位置Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ及びＶＩとしている。具体的にはＳ１＆Ｎ１マグネット位置をＩ、Ｓ２＆Ｎ２マグネット位置をＩＩとし、同様にＳ３＆Ｎ３〜Ｓ６＆Ｎ６マグネット位置をＩＩＩ〜ＶＩとしている。
【００２１】
ホール素子信号３０ａは、ホール素子１６ａが出力する信号である。また、ＦＧ信号２２は、コントローラ１２０内でホール素子信号３０ａを二値化した回転周期信号である。ホール素子１６ａは、ロータ１５ｂの回転に伴って発生する磁束変化を電気信号であるホール素子信号３０ａへ変換し、実線で示す波形の（＋）出力と、破線で示す波形の（−）出力を生成する。そして、ホール素子１６ａから出力される（＋）と（−）の差動出力に対して、閾値を設け二値化することで、図３（ｃ）に示すＦＧ信号２２が得られる。なお、ホール素子信号３０ａに含まれているノイズは、二値化されたＦＧ信号２２でのジッタの発生要因となる。また、ＦＧ信号２２は、複数のホール素子１６ａ、１６ｂ及び１６ｃのそれぞれの出力であるホール素子信号３０ａ、３０ｂ及び３０ｃのうちのいずれか一つから生成することができる。以下の説明では、複数のホール素子１６ａ、１６ｂ及び１６ｃのうちの任意の一つをホール素子１６とし、そのホール素子１６から出力される信号をホール素子信号３０として説明する。本実施例では、モータ１５の回転検出手段としてホール素子１６を用いている。なお、ホール素子１６の代わりに、例えばロータ１５ｂの回転に伴って発生する磁束変化を検出するための磁気パターン、又は矩形状の検出パターンを用いてＦＧ信号２２を生成してもよい。
【００２２】
［光走査装置の制御部の構成］
図４は、コントローラ１２０による光走査装置２の制御を説明する制御ブロック図である。コントローラ１２０は、外部に設置されているＲＡＭ６４、ＲＯＭ６５、及び光走査装置２に設けられた記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ５９への書き込み及び読み出しを行って、光走査装置２の制御を実行する。コントローラ１２０は、回転制御部３３、回転信号処理部３００、書き出し制御部３１、画像制御部５を有している。制御手段である回転制御部３３は、モータ１５が目標回転速度（目標回転数ともいう）で回転するよう、モータ制御信号４１を出力してモータ１５の制御を行う。フィルタ手段である回転信号処理部３００は、モータ１５から出力されたホール素子信号３０にデジタル処理を行い、ノイズを除去したＦＧ信号２２を書き出し制御部３１に出力する。基準信号生成手段である書き出し制御部３１は、ＦＧ信号２２に基づいて基準信号３８を生成し、画像制御部５に出力する。決定手段である画像制御部５は、基準信号３８に基づいて、半導体レーザ１２からの光ビームの出射開始タイミングを決定し、レーザ制御部１１に画像信号４０（４０ａ、４０ｂ）を出力し、半導体レーザ１２（ＬＤ１、ＬＤ２）の発光を制御する。なお、回転制御部３３が書き出し制御部３１に出力する状態信号であるＦＧロック信号４２については後述する。
【００２３】
［光走査装置による作像制御シーケンス］
図５は、光走査装置２が感光ドラム２５上に静電潜像を作像する制御シーケンスを説明するフローチャートである。図５の処理は、ユーザが印刷するシートＳの種類（紙種）及び印刷する画像データを、印刷ドライバを介して画像形成装置１に送信することにより起動される。ステップ（以下、Ｓという）５２１では、コントローラ１２０は、光走査装置２による作像処理を開始する。Ｓ５２２では、画像形成装置１を制御するコントローラ１２０が、シートＳの紙種に応じたモータ１５の目標回転速度をＲＯＭ６５から読み出し、読み出した目標回転速度に合わせてモータ１５の回転制御を開始する。なお、目標回転速度は、画像形成されるシートＳの種類に応じて変更される。
【００２４】
Ｓ５２３では、コントローラ１２０は、回転信号処理部３００によりモータ１５の回転によって出力されるホール素子信号３０をデジタル処理によりノイズを除去した後に、ノイズを除去したホール素子信号３０を二値化してＦＧ信号２２を生成する。そして、コントローラ１２０は、回転信号処理部３００により、生成したＦＧ信号２２を書き出し制御部３１に出力する。Ｓ５２４では、コントローラ１２０は、書き出し制御部３１により回転信号処理部３００から出力されたＦＧ信号２２に基づいて、基準信号３８を生成し、画像制御部５に出力する。Ｓ５２５では、コントローラ１２０は、画像制御部５により書き出し制御部３１から出力された基準信号３８に基づいて、半導体レーザ１２の発光開始タイミングを決定する。そして、コントローラ１２０は、画像制御部５により決定した発光開始タイミングに応じて、印刷する画像データをデジタルデータに変換した画像信号４０をレーザ制御部１１に出力する。コントローラ１２０は、レーザ制御部１１により入力された画像信号４０に基づいて半導体レーザ１２の発光を制御する。Ｓ５２６では、コントローラ１２０は、印刷する全ての画像信号４０が出力されて、画像形成が終了したかどうか判断する。コントローラ１２０は、画像形成が終了したと判断した場合には処理を終了し、画像形成が終了していないと判断した場合には、処理をＳ５２５に戻す。
【００２５】
［回転制御部、回転信号処理部、書き出し制御部の構成］
図６は、回転制御部３３、回転信号処理部３００、書き出し制御部３１、画像制御部５の制御の関係を説明するブロック図である。回転制御部３３は、回転信号処理部３００から出力される、モータ１５のホール素子１６から出力されるホール素子信号３０を二値化したＦＧ信号２２に基づいて、モータ１５の回転速度のフィードバック制御を行う。回転制御部３３は、選択されたシートＳの紙種に応じたモータ１５の目標回転速度をＲＯＭ６５から読み出す。回転制御部３３は、モータ１５の回転速度を、ＲＯＭ６５から読み出した目標回転速度に移行させるために、ＦＧ信号２２に基づいてモータ１５に対する回転の加速又は減速を指示するモータ制御信号４１をモータ１５に出力する。回転制御部３３は、ＦＧ信号２２により検出した回転周期に基づいて算出したロータ１５ｂの回転速度が目標回転速度の所定の範囲内かどうか判断し、モータ１５の回転数の制御を行う。回転制御部３３は、ロータ１５ｂの回転速度が目標回転速度に近づいたと判定した場合には、ＦＧロック信号４２を１に設定して、書き出し制御部３１の面特定部３４へ出力する。一方、回転制御部３３は、ロータ１５ｂの回転速度が目標回転速度に十分に近づいていないと判断した場合には、ＦＧロック信号４２を０に設定して、書き出し制御部３１の面特定部３４へ出力する。
【００２６】
回転信号処理部３００は、モータ１５のホール素子１６から出力されるホール素子信号３０のノイズを除去して二値化したＦＧ信号２２を生成し、回転制御部３３及び書き出し制御部３１に出力する。詳細には、回転信号処理部３００は、モータ１５のホール素子１６から出力されるホール素子信号３０をデジタル信号に変換する。次に、回転信号処理部３００は、モータ１５の目標回転速度に応じて定められたカットオフ周波数に基づいて、デジタル信号に変換されたホール素子信号３０のノイズ除去を行うフィルタ処理（第１のフィルタ処理）を行う。そして、回転信号処理部３００は、フィルタ処理が行われたホール素子信号３０を閾値に基づいて二値化してＦＧ信号２２を生成し、回転制御部３３及び書き出し制御部３１に出力する。
【００２７】
基準信号生成手段である書き出し制御部３１は、面特定部３４、基準信号生成部３６、平均化部４４、データ格納部３７を有する。回転信号処理部３００から出力されたＦＧ信号２２は、面特定部３４及び基準信号生成部３６に入力される。ここで、回転信号処理部３００から入力されるＦＧ信号２２と、書き出し制御部３１が画像制御部５に出力する基準信号３８の関係について、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、ＦＧ信号２２とロータ１５ｂが有する磁極の周期との関係を説明する図であり、図７（ｂ）は、ＦＧ信号２２と、面特定部３４が出力する面特定信号３５、基準信号生成部３６が平均化部４４に出力する生基準信号４３の関係を説明する図である。本実施例では、ＦＧ信号２２は、図７に示すような矩形波である。本実施例のモータ１５のロータ１５ｂの内部に装着されたマグネット１５ｄは、１２極、すなわちＮ極とＳ極で構成される６組の磁極であるので、ロータ１５ｂが１回転すると、ＦＧ信号２２は６パルス生成される。図７（ａ）では、ＦＧ信号２２の１パルス目をＩ、２パルス目をＩＩ、３パルス目をＩＩＩ、４パルス目をＶＩ、５パルス目をＶ、６パルス目をＶＩとし、６パルス（パルスＩ〜パルスＶＩ）毎をモータ１５のロータ１５ｂの１回転としている。上述した回転制御部３３は、ＦＧ信号２２のパルスの立ち下りから次のパルスの立ち下りまでの時間（周期）をカウントし、ＦＧ信号２２の６パルス毎をモータ１５の１回転と認識して、カウントする。
【００２８】
面特定部３４は、ＦＧ信号２２の周期を計測し、計測した周期と回転多面鏡１５ａの反射面との関係から反射面を特定し、面特定信号３５を生成する。ここで、面特定部３４は、ロータ１５ｂに設けられたマグネット１５ｄの磁極位置を特定する特定手段として機能する。面特定部３４は、マグネット１５ｄの磁極位置を特定することにより、回転多面鏡１５ａの反射面（偏向面）を特定し、反射面を特定した結果、図７（ｂ）に示す面特定信号３５を出力する。そのため、面特定部３４は、モータ１５が目標回転速度である定常速度で安定回転してから面特定を開始する必要がある。そこで、回転制御部３３は、ＦＧロック信号４２を、モータ１５が目標回転速度に達した（ロータ１５ｂの回転速度が目標回転速度に近づいた）と判断した場合には１に設定し、十分に近づいていないと判断した場合は０に設定して、面特定部３４へ出力する。
【００２９】
面特定部３４は、ＦＧロック信号が１となったときに、ＦＧ信号２２の周期に基づいて、回転多面鏡１５ａの反射面（偏向面）の面特定を開始し、反射面を特定すると面特定信号３５を出力する。基準信号生成部３６は、面特定信号３５とＦＧ信号２２に基づいて、面特定信号３５のパルスの直後のＦＧ信号２２の立ち下がりタイミングに同期したパルスを有する特定信号である生基準信号４３を生成し、平均化部４４に出力する。図７（ｂ）に示す生基準信号４３の１回転周期は、モータ１５のロータ部１５ｂが１回転する周期でもある。平均化部４４は、入力された、所定の数（サンプル数）の生基準信号４３の周期を移動平均により平均化し、平均化された周期を有する基準信号３８を画像制御部５に出力する。
【００３０】
図８は、平均化部４４における生基準信号４３の移動平均による平均化処理を説明する図である。図８において、黒い丸印（ドット）は入力された生基準信号４３を示し、白い丸印は生基準信号４３の周期を移動平均して生成される基準信号３８の周期の予測値を示し、破線は生基準信号４３の周期の移動平均値を示している。また、図８の縦軸はＦＧ信号２２の一周期を示す生基準信号４３の周期（時間）であり、横軸のサンプル数は、基準信号生成部３６から平均化部４４に入力される生基準信号４３の順番を示している。平均化部４４では、予め決められた数の入力された生基準信号４３の周期の平均値（移動平均値）を算出する。このとき算出された生基準信号４３の移動平均値が、図８の破線で示す平均値である。そして、平均化部４４は、次に生基準信号４３が入力されるタイミングで、移動平均により算出された周期を有する信号を基準信号３８として画像制御部５に出力する。
【００３１】
移動平均により除去できる生基準信号４３のノイズの周波数であるカットオフ周波数をｆｃ、サンプリング周波数をｆｓ、移動平均を算出するための、入力される生基準信号４３のサンプル数である移動平均点数をＭ、信号の減衰率を１／√２とする。この場合、移動平均点数Ｍ、カットオフ周波数Ｆｃは、次の式（１）、（２）のように表すことができることが知られている。
Ｍ＝０．４４３／ｆｃ×ｆｓ・・・（１）
ｆｃ＝０．４４３×ｆｓ／Ｍ・・・（２）
ここで、サンプリング周波数ｆｓはＦＧ信号２２の周期のことであり、ＦＧ信号２２の周期は固定値であるので、カットオフ周波数ｆｃは、移動平均点数Ｍによって決定される。
【００３２】
また、データ格納部３７は、基準信号３８に対する回転多面鏡１５ａの反射面の位置関係を表す位相値である位相データ３９を格納している。位相データ３９は、回転多面鏡１５ａの複数の反射面に対応したデータを含んでいる。ホール素子１６の位置や、マグネット１５ｄの磁極の位置、回転多面鏡１５ａの取り付け位置の誤差があるため、光走査装置２の組立時に、後述する方法により、位相データ３９を測定し（位相測定値）、データ格納部３７に保存しておく。書き出し制御部３１は、基準信号３８と共に、位相データ３９を画像制御部５に出力する。
【００３３】
［書き出し制御部の制御シーケンス］
図９は、基準信号３８を生成する書き出し制御部３１の処理を説明するフローチャートであり、図５のＳ５２４の処理を説明するフローチャートでもある。ここでは、図６の書き出し制御部３１での主走査書き出しタイミングの基準信号３８を生成する動作について説明する。
【００３４】
Ｓ７０１では、書き出し制御部３１は、面特定部３４によって、回転信号処理部３００から出力されたＦＧ信号２２に基づいて、モータ１５が１回転する毎に出力される周期信号である検出タイミング信号３２（図１１参照）を生成する。Ｓ７０２では、書き出し制御部３１は、面特定部３４によって、モータ１５が１回転する毎に磁極位置（Ｉ〜ＶＩ）に応じて生成されるＦＧ信号２２の６つの周期（図３（ｃ）のＩ〜ＶＩ）それぞれを計測する。Ｓ７０３では、書き出し制御部３１は、面特定部３４によって、Ｓ７０２で計測したＦＧ信号の各周期と、データ格納部３７に保存されたＦＧ信号の各周期と同様の周期パターンを有する磁極位置（図３（ｃ）のＩ〜ＶＩ）を特定するパターンマッチングを行う。Ｓ７０４では、書き出し制御部３１は、面特定部３４によって、特定した磁極が通過するタイミング（例えば図３（ｃ）のＩＩＩ）で面特定信号３５を生成し、基準信号生成部３６に出力する。Ｓ７０５では書き出し制御部３１は、基準信号生成部３６により面特定部３４から出力された面特定信号３５と、ＦＧ信号２２とに基づいて、生基準信号４３を生成して、平均化部４４に出力する。平均化部４４は、入力された生基準信号４３の周期の移動平均値を算出し、算出した移動平均値の周期を有し、出射開始タイミングの基準となる主走査書き出しタイミングを示す基準信号３８を生成し、画像制御部５に出力する。
【００３５】
［ＦＧ信号のパターンマッチングの説明］
図１０は、ＦＧ信号２２の極位相毎の周期を示す図である。図３（ｃ）ではモータ１５のマグネット１５ｄによるホール素子信号３０を用いてＦＧ信号２２を生成することを説明した。図３（ｃ）で説明したように、マグネットＳ極とＮ極の１対を１組として、モータ１回転分のＳ極とＮ極を磁極位置Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ及びＶＩとしている。具体的にはＳ１＆Ｎ１マグネット位置をＩ、Ｓ２＆Ｎ２マグネット位置をＩＩとし、同様にＳ３＆Ｎ３〜Ｓ６＆Ｎ６マグネット位置をＩＩＩ〜ＶＩとしている。
【００３６】
図１０は、本実施例のＦＧ信号２２の磁極位置Ｉ〜ＶＩの周期のバラツキを示す図であり、横軸は磁極位置、縦軸はＦＧ周期（単位：μｓｅｃ（マイクロ秒））を示す。実線は、モータ１５を所定の回転速度で回転させたときの磁極位置Ｉ〜ＶＩに対するＦＧ信号２２の周期の測定値を示している。一方、破線は、磁極位置Ｉ〜ＶＩに対するＦＧ信号２２の周期の理論値を示している。磁極位置Ｉ〜ＶＩに対するＦＧ信号２２の周期の測定値は、マグネット１５ｄの着磁位置のバラツキにより１％程度のバラツキがある。そのため、ＦＧ信号の各周期を測定することにより、磁極位置Ｉ〜ＶＩを特定することができる。
【００３７】
そこで、モータ１５を所定の回転速度で回転させたときの磁極位置Ｉ〜ＶＩに対するＦＧ信号２２の周期を測定し、取得した測定値をＦＧ信号２２の周期パターンとして書き出し制御部３１のデータ格納部３７に予め保存しておく。そして、画像形成開始前の準備動作において、書き出し制御部３１は、ＦＧ信号２２の周期を計測し（図９のＳ７０２）、計測した周期をデータ格納部３７に保存された周期パターンと照合（パターンマッチング）を行う（図９のＳ７０３）。これにより、磁極位置Ｉ〜ＶＩを特定することができる。また、特定した磁極位置Ｉ〜ＶＩと、回転多面鏡１５ａの特定の反射面との位相関係（時間ずれ）も予め求めておく。詳細については後述する。これにより、ＦＧ信号２２に基づいて、磁極位置と回転多面鏡１５ａの反射面との位相関係から、回転多面鏡１５ａのそれぞれの反射面に対する光ビームの出射開始タイミングを特定することができる。
【００３８】
［書き出し制御部の動作を示すタイミングチャート］
図１１は、回転信号処理部３００より入力されるＦＧ信号２２から基準信号３８を生成する書き出し制御部３１において生成される各信号の関係を説明するタイミングチャートである。図１１（ａ）は、モータ１５を起動した直後の動作を示すタイミングチャートである。図１１（ｂ）は、モータ１５の定常回転時の動作を示すタイミングチャートである。
【００３９】
検出タイミング信号３２は、モータ起動信号４１で示されるモータ１５の起動開始を起点として、モータ１５が１回転する毎に所定のタイミングで、面特定部３４内部で出力される信号である。したがって、検出タイミング信号３２の周期は、モータ１５が１回転する周期に対応している。なお、モータ起動信号４１は、モータ１５を起動する際に回転制御部３３より出力されるモータ制御信号である。図１１（ａ）に示すように、面特定部３４は、検出タイミング信号３２に基づいてＦＧ信号２２の各磁極位置Ｉ〜ＶＩの周期の計測を開始する。図１１（ａ）では、起動時、ＦＧ信号２２は磁極位置Ｉから開始しているが、磁極位置はモータ１５の起動毎に異なる。面特定部３４は、ＦＧ信号２２の各磁極位置の周期（以下、ＦＧ信号２２の各周期という）を計測して、パターンマッチングを行う。例えば、光走査装置２の組立て時にＦＧ信号２２の各周期を測定し、測定された周期を、周期パターンとしてデータ格納部３７に保存しておく。本実施例では、ＦＧ信号２２の各周期データが磁極位置ＩＩＩ→ＩＶ→Ｖ→ＶＩ→Ｉ→ＩＩの順の並んでいる周期パターンとして、データ格納部３７に保存されているものとする。
【００４０】
面特定部３４は、画像形成前の準備動作時にＦＧ信号２２の各周期を計測した周期データを、データ格納部３７に保存された周期パターンのデータと照合する。そして、図１１（ａ）では、面特定部３４は、磁極位置ＩＩＩの基準値（データ格納部３７に格納されている周期データ）と一致したＦＧ信号２２の周期データを特定して、面特定信号３５を生成する。本実施例では、面特定信号３５は、データ格納部３７に格納された基準値と一致する周期を有するＦＧ信号２２のスタートが磁極位置ＩＩＩに対応していることを示している。基準値は、モータ１５を所定の回転速度で回転させたときのモータ１５の１回転中に生成されるＦＧ信号２２の複数の周期のうちから選択された一つの周期を表していてもよいし、モータ１５の１回転中に生成されるＦＧ信号２２の周期パターンであってもよい。図１１（ａ）の起動直後は、モータ１５の加速によりＦＧ信号２２の周期が変動しているため、面特定信号３５が出力されない。しかし、図１１（ｂ）に示すように、モータ１５が所定の回転速度で定常回転の状態になると、安定的に面特定信号３５が出力される。そのため、本実施例では、回転多面鏡１５ａの反射面を特定するために、新たに検出器を設ける必要はない。
【００４１】
基準信号生成部３６は、面特定信号３５に同期した任意のタイミングでＦＧ信号２２を抽出して、生基準信号４３を生成する。図１１では、例として、面特定信号３５の一周期（立ち上がり）後のＦＧ信号２２の立下りタイミングに同期して生基準信号４３が出力され、平均化部４４に入力される。そして、前述したように、平均化部４４は、入力された生基準信号４３に基づいて、生基準信号４３の移動平均を算出し、算出した移動平均値の周期を有する基準信号３８を生成し、画像制御部５に出力する。
【００４２】
データ格納部３７には、上述したＦＧ信号２２の各周期データの他に、モータ１５の１回転中での半導体レーザ１２からの光ビームの出射開始タイミングを決める位相データ３９も格納されている。位相データ３９は、基準信号３８に対して、回転多面鏡１５ａの複数の反射面のそれぞれが所定の角度（位相）に到達するまでの時間間隔を表す時間情報（時間ｔ１〜ｔ４）から構成されている。したがって、４つの反射面を有する回転多面鏡１５ａの場合、位相データ３９には４個の時間情報がデータ格納部３７に格納されている。画像制御部５は、書き出し制御部３１から出力される基準信号３８と位相データ３９とに基づいて、回転多面鏡１５ａの反射面毎の半導体レーザ１２からの光ビームの出射開始タイミングを決定し、感光ドラム２５の主走査方向Ｘの画像書き出し位置を一定にする。画像制御部５は、基準信号３８を基準に、位相データ３９の時間情報ｔ１〜ｔ４に基づくタイミングで、順次、画像信号４０（４０ａ、４０ｂ）をレーザ制御部１１へ出力する。なお、位相データ３９の生成方法については後述する。
【００４３】
以上説明したように、書き出し制御部３１は、ＦＧ信号２２から基準信号３８を生成し、画像制御部５に出力する。画像制御部５は、基準信号３８と位相データ３９に基づいて、感光ドラム２５の主走査方向Ｘの画像書き出し位置を一定にするための半導体レーザ１２からの光ビームの出射開始タイミングを決定する。
【００４４】
［位相データの生成］
図１２は、位相データ３９の生成処理を行うために必要な装置構成を示すブロック図である。破線で囲まれた部分は、光走査装置２の位相データ３９の取得に必要な工具１００である。工具１００は、ビーム検出器１０１（以下、工具ＢＤ１０１という）、ＦＧ−ＢＤ位相計測部１０３及び工具制御部１０４を有する。工具１００は、画像形成装置１を出荷する前に工場などで位相データ３９を取得するために、光走査装置２に取り付けられる。工具１００は、位相データ３９を取得した後、光走査装置２から取り外される。
【００４５】
位相データ３９を生成するために、工具ＢＤ１０１は、感光ドラム２５の主走査方向Ｘ（図２）における画像の書き出し位置に対応する位置に取り付けられる。工具制御部１０４は、回転制御部３３からモータ１５を起動させるモータ起動信号４１を出力してモータ１５の回転を開始させる指示信号を回転制御部３３に出力する。回転信号処理部３００は、モータ１５に設けられたホール素子１６から出力されるホール素子信号３０をＦＧ信号２２に変換する。回転制御部３３は、回転信号処理部３００から出力されるＦＧ信号２２の状態に応じてモータ制御信号４１をモータ１５に出力して、モータ１５の回転を制御する。次に、工具制御部１０４は、光走査装置２に設けられたレーザ制御部１１を制御して、半導体レーザ１２を発光させる。半導体レーザ１２から出射された光ビームＬは、回転多面鏡１５ａにより偏向され、工具ＢＤ１０１へ入射する。光ビームＬが工具ＢＤ１０１へ入射すると、工具ＢＤ１０１は、ビーム検出信号１０２（以下、ＢＤ信号１０２という）を出力する。ＦＧ−ＢＤ位相計測部１０３は、書き出し制御部３１でＦＧ信号２２に基づいて生成された基準信号３８とＢＤ信号１０２との時間差（位相時間ともいう）ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４を計測する。そして、ＦＧ−ＢＤ位相計測部１０３は、計測した位相時間ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４を含む位相データ３９を、書き出し制御部３１のデータ格納部３７へ出力する。このようにして、光走査装置２の位相データ３９の生成が行われる。
【００４６】
図１３は、図１２で説明した位相データ３９の生成処理における上述した各信号、すなわち、ＦＧ信号２２、面特定信号３５、基準信号３８、ＢＤ信号１０２の関係を説明するタイミングチャートである。また、図１３は、ＦＧ信号２２から生成された基準信号３８と位相データ３９との位相関係を示している。基準信号３８は、モータ１５の１回転の周期を示す面特定信号３５の一周期後のＦＧ信号２２の立下りタイミングに同期して出力される。本実施例の回転多面鏡１５ａの反射面は４面あり、モータ１５が１回転してＦＧ信号が磁極位置に応じて６回出力される間に、ＢＤ信号１０２は４回出力される。位相データ３９は、基準信号３８とＢＤ信号１０２のタイミングとから求められる。すなわち、位相データ３９は、基準信号３８に対するＢＤ信号１０２との時間差（ずれ）を示している。位相データ３９は、基準信号３８が出力されたタイミングから回転多面鏡１５ａの各反射面に対応するＢＤ信号１０２までの時間を示す位相時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４から構成されている。
【００４７】
図１４は、図１２で説明した位相データ３９の生成処理の制御シーケンスを示すフローチャートである。図１２に示す処理は、工具１００が光走査装置２の所定の位置に設置された後に開始される。工具１００が所定の位置に設置されると、工具制御部１０４は、工具１００に設けられたＲＯＭ（不図示）に保存されているプログラムに従って、位相データ３９の生成処理を実行する。Ｓ１０１では、工具制御部１０４は、光走査装置２の回転制御部３３に指示信号を出力し、回転制御部３３は指示信号に基づいて、モータ起動信号４１を出力して、モータ１５を回転させる。そして、光走査装置２の回転信号処理部３００は、モータ１５から出力されるホール素子信号３０をＦＧ信号２２に変換して、書き出し制御部３１に出力する。Ｓ１０２では、光走査装置２の書き出し制御部３１は、入力されたＦＧ信号２２から面特定部３４により面特定信号３５を生成し、基準信号生成部３６により面特定信号３５とＦＧ信号２２とから生基準信号４３を生成し、平均化部４４に出力する。そして、光走査装置２の書き出し制御部３１は、平均化部４４により生基準信号４３に対して上述した移動平均値の算出処理を行って基準信号３８を生成し、工具１００のＦＧ−ＢＤ位相計測部１０３に出力する。
【００４８】
Ｓ１０３では、工具制御部１０４は、基準信号３８を受信するとタイマをスタートさせると共に、レーザ制御部１１を制御して、半導体レーザ１２から光ビームＬを出射させる。出射された光ビームＬは、回転多面鏡１５ａにより偏向されて工具ＢＤ１０１へ入射する。工具ＢＤ１０１は、光ビームＬが入射すると、ＢＤ信号１０２をＦＧ−ＢＤ位相計測部１０３に出力する。Ｓ１０４では、ＦＧ−ＢＤ位相計測部１０３は、タイマを参照して、基準信号３８と４つのＢＤ信号１０２との時間差ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４を計測する。Ｓ１０５では、工具制御部１０４は、ＦＧ−ＢＤ位相計測部１０３により計測された時間差（位相差）情報である位相時間ｔ１〜ｔ４を、位相データ３９として、書き出し制御部３１のデータ格納部３７に格納し、位相データ３９の生成処理を終了する。その後、工具１００は、光走査装置２から取り外される。
【００４９】
［ホール素子信号の波形］
図７（ｂ）に示すＦＧ信号２２の１回転周期を表す生基準信号４３に含まれる回転ジッタについて、以下に説明する。図１５は、モータ１５のホール素子１６から出力されるホール素子信号３０の時間領域での波形を示す波形図であり、縦軸はホール素子信号３０の電圧、横軸は時間を示す。図１５において、実線で示す実際のホール素子信号３０の波形は、モータ１５に流れる電流の変動や外乱ノイズにより、破線で示す理想的なホール素子信号に比べて、ノイズが重畳されている波形となっている。なお、モータ１５は一定の回転速度で回転しているため、ホール素子信号３０の波形は、理論的には、図中破線で示す回転成分のみの波形になる。
【００５０】
［生基準信号の回転ジッタとノイズ］
図１６は、書き出し制御部３１の基準信号生成部３６にて、モータ１５が１回転する毎に生成される生基準信号４３の周波数分布を示すグラフである。図１６の左側の縦軸は発生強度を示し、右側の縦軸は後述するフィルタ透過率（単位：％）、横軸は周波数（単位：Ｈｚ（ヘルツ））を示す。モータ１５は、ある回転ジッタをもって回転しているため、理論的にはモータ１５の回転ジッタに応じた周波数のピーク（図中、回転ジッタ（約２０Ｈｚ））のみが出現する。ところが、上述したように、実際には、ホール素子信号３０に重畳されるノイズにより、長周期から短周期の領域（図中、回転ジッタ（約２０Ｈｚ）を除く、約１０Ｈｚ〜約１００Ｈｚ）において、少なからずノイズ成分が検出される。このようなノイズによるジッタは、ホール素子信号３０の回転成分にノイズが重畳されており、モータ１５が回転することにより生じる回転ジッタとは異なり、モータ１５の回転との相関がない。実験によると、図１６に示すように、約１０Ｈｚ以上で実際のモータ１５の回転ジッタとは関係のないノイズ成分が生じていることがわかった。そこで、本実施例では、上述したように図６の平均化部４４で生基準信号４３を直前の複数パルス分だけ移動平均により生基準信号の４３の周期を平均化すること（第２のフィルタ処理）により、生基準信号４３に含まれるノイズによるジッタを除去する。図１６において、破線で示す周波数ｆｃは、移動平均により除去できるノイズの周波数（カットオフ周波数）を示しており、ここでは周波数ｆｃは約１０Ｈｚとなっている。また、図中、点線で示す曲線は、移動平均により生基準信号４３のノイズを除去するフィルタの透過率を示す。移動平均による平均化を行う場合、低周波数のノイズを除去するために、サンプル数である移動平均数Ｍを多くすると、前述の式（２）よりカットオフ周波数ｆｃが低くなる。そのため、図１６に示すように、点線で示すフィルタ透過率の形状を見ると、回転ジッタ（約２０Ｈｚ）をマスクするようになっており、ノイズ成分だけでなく、実際にモータ１５の回転ジッタ成分までも除去されてしまうことになる。
【００５１】
［生基準信号の回転ジッタの長周期化］
図１７は、回転ジッタによる生基準信号４３の周期の変動と、移動平均により算出した生基準信号４３の周期の平均値を示すグラフであり、縦軸は生基準信号４３の周期、横軸は時間を示す。図１７において、直線で示されたグラフは、上述した平均化部４４において、移動平均により算出した生基準信号４３の周期を示すグラフである。一方、曲線で示されるグラフは、生基準信号４３からノイズ成分のみを除去し、生基準信号４３の回転成分のみを抽出したグラフである。
【００５２】
ここで、説明を簡単にするために、ノイズによる短周期ジッタを除くために、図１６に示す全周波数の帯域についてフィルタ処理を行い、ノイズを除去した場合を考える。この場合の、平均化部４４において入力される生基準信号４３の全ての周期を平均化して生成された基準信号３８の周期の波形が、図１７の直線で示すグラフである。このように、平均化部４４で入力される生基準信号４３の周期を平均化するための生基準信号４３のサンプル数が多いと、基準信号３８の周期の波形は直線となる。これにより、モータ１５の実際のジッタを含む生基準信号４３（図１７の曲線グラフ）と、生基準信号４３から全てのノイズ成分を除去した基準信号３８（図１７の直線グラフ）とでは、平均化部４４による平均値（平均周期値）との差が生じることがわかる。
【００５３】
ところで、回転制御部３３は、モータ１５の回転速度が目標回転速度となるように、ＦＧ信号２２に基づいて、モータ１５の現在の回転速度と目標回転速度との速度差をなくすようにモータ１５に加速又は減速を指示する制御信号４１を出力する。前述したモータ１５の回転を制御するモータ１５の制御基板１５ｅは、制御信号４１による指示をモータ１５の回転速度にフィードバックすることにより、モータ１５の回転速度を制御する。制御基板１５ｅによるモータ１５の回転速度へのフィードバックの応答性を高く（早く）すると、モータ１５の回転速度が目標回転速度に到達するまでの時間が早くなり（短くなり）、このときの生基準信号４３に表れる回転ジッタは短周期となる。一方、制御基板１５ｅによるモータ１５の回転速度へのフィードバックの応答性を下げる（遅くする）と、モータ１５の回転速度が目標回転速度に到達する時間が多少遅くなり（長くなり）、このときの生基準信号４３に表れる回転ジッタは長周期となる。
【００５４】
そこで、平均化部４４において、移動平均により生基準信号４３のノイズ除去を行って生成される基準信号３８に回転ジッタ成分が残るように、本実施例ではモータ１５の速度制御を行う際のフィードバック応答性（応答速度）が遅くなるように設定している。このときの書き出し制御部３１の基準信号生成部３６にて、モータ１５が１回転する毎に生成される生基準信号４３の周波数分布を示したグラフが図１８である。図１８の左側の縦軸は発生強度を示し、右側の縦軸は後述するフィルタ透過率（単位：％）、横軸は周波数（単位：Ｈｚ（ヘルツ））を示す。フィードバック応答性を遅くすることにより、生基準信号４３の回転ジッタが長周期になっている。その結果、図１８に表れている回転ジッタの周波数（約５Ｈｚ）は、図１６に表れている回転ジッタの周波数（約２０Ｈｚ）に比べて低くなっていることが分かる。これにより、フィルタの透過率が減衰し始める周波数（約１０Ｈｚ）よりも低周波数帯に回転ジッタが位置しているため、移動平均によるフィルタ処理を行っても、回転ジッタそのものは除去されずに、ノイズ成分のみを除去することができる。
【００５５】
［モータの回転制御］
続いて、モータ１５の回転速度のフィードバック応答性を遅くする方法について説明する。図１９は、回転制御部３３によるモータ１５の制御を説明する図である。コントローラ１２０の回転信号処理部３００は、モータ１５から出力されるモータ１５の回転状態を示すホール素子信号３０に基づいてＦＧ信号２２を生成し、回転制御部３３に出力する。回転制御部３３は、ＦＧ信号２２に基づいてモータ１５の回転速度を検知し、検知された回転速度が目標回転速度よりも遅い場合には加速信号（ＡＣＣ）５０、速い場合には減速信号（ＤＥＣ）５１を含む制御信号４１をモータ１５の制御基板１５ｅに出力する。モータ制御部である制御基板１５ｅは、チャージポンプ部であるチャージポンプ回路２０１、モータドライバ部２０２、ゲイン設定部であるゲイン設定回路２０３を備えている。回転制御部３３から出力された制御信号４１はチャージポンプ回路２０１に入力され、ゲイン設定回路２０３を経由して、チャージポンプ電圧（以下、電圧Ｖ１という）として、モータドライバ部２０２に出力される。モータドライバ部２０２は、入力された電圧Ｖ１に基づいて、モータ１５を駆動する駆動電流の供給を制御することにより、モータ１５の回転速度の制御を行う。チャージポンプ回路２０１とモータドライバ部２０２との間に設けられたゲイン設定回路２０３は、モータ１５の回転速度の変化量を、回転制御部３３からの加速信号５０又は減速信号５１に対して、どのような応答速度で加速又は減速を行うかを決定する。
【００５６】
［モータの制御基板の構成］
図２０は、制御基板１５ｅに設けられたチャージポンプ回路２０１とゲイン設定回路２０３の構成を示す回路図であり、モータドライバ部２０２は省略している。チャージポンプ回路２０１は、２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２から構成されている。トランジスタＴｒ１のコレクタ端子は、抵抗を介してプルアップ接続されており、ベース端子には、回転制御部３３から出力される加速信号（ＡＣＣ）５０が入力され、エミッタ端子は、トランジスタＴｒ２のコレクタ端子と接続されている。一方、トランジスタＴｒ２のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ１のエミッタ端子と接続され、ベース端子には、回転制御部３３から出力される減速信号（ＤＥＣ）５１が入力され、エミッタ端子は、抵抗を介してグランドと接続されている。ゲイン設定回路２０３は、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１から構成されている。コンデンサの一端はチャージポンプ回路２０１のトランジスタＴｒ１のエミッタ端子、及びトランジスタＴｒ２のコレクタ端子と接続され、他端は、抵抗Ｒ１の一端と接続されている。抵抗Ｒ１の一端はコンデンサＣ１と接続され、他端はグランドに接続されている。
【００５７】
図２０を用いてチャージポンプ回路２０１とゲイン設定回路２０３の動作について説明する。回転制御部３３は、モータ１５の回転速度と目標回転速度との速度差に応じて、加速信号（ＡＣＣ）５０又は減速信号（ＤＥＣ）５１のどちらかの制御信号４１を、チャージポンプ回路２０１に出力する。チャージポンプ回路２０１では、回転制御部３３より加速信号（ＡＣＣ）５０がチャージポンプ回路２０１に入力されると、トランジスタＴｒ１のみがオン状態となり、図２０の経路２０４に沿って電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１が充電され、電圧Ｖ１の電位が上昇する。一方、回転制御部３３より減速信号（ＤＥＣ）５１がチャージポンプ回路２０１に入力されると、トランジスタＴｒ２のみがオン状態となり、図２０中の経路２０５に沿って、コンデンサＣ１に充電されていた電荷が解放（放電）され、電圧Ｖ１の電位が降下する。ここで、電圧Ｖ１は、制御基板１５ｅのモータドライバ部２０２（図１９）に出力され、モータドライバ部２０２でモータ１５を駆動する駆動電流に変換される。
【００５８】
次に、チャージポンプ回路２０１に入力された加速信号（ＡＣＣ）５０又は減速信号（ＤＥＣ）５１に応じて、電圧Ｖ１の電位がどのように変化するか、図２１を用いて説明する。図２１は、加速信号（ＡＣＣ）５０、減速信号（ＤＥＣ）５１による電圧Ｖ１の電位の変化を示した図である。図２１（ａ）において、加速信号（ＡＣＣ）５１が入力されている間、前述した図２０の経路２０４で電流が流れるため、電圧Ｖ１の電位は上昇する。逆に減速信号（ＤＥＣ）５１が入力されている間は、前述した図２０の経路２０５で電流が流れるため、電圧Ｖ１の電位は減少する。
【００５９】
図２１（ｂ）は、図２０のゲイン設定回路２０３の抵抗Ｒ１の抵抗値が、図２１（ａ）の場合よりも小さい場合の電圧Ｖ１の電位の変化を示す図である。加速信号（ＡＣＣ）５０が入力されている間、前述した図２０の経路２０４で電流が流れるが、その際、抵抗Ｒ１の抵抗値が小さいため、図２１（ａ）の場合よりも電流値が多く流れ、電圧Ｖ１の電位は、図２１（ａ）の場合に比べ、急速に上昇する。同様に、減速信号（ＤＥＣ）５１が入力されている場合も、電圧Ｖ１の電位は、図２１（ａ）の場合に比べ、急速に下降することとなる。
【００６０】
図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に比べて、ゲインが高い場合の電圧Ｖ１の変化を示す図である。図２１（ｂ）のように、ゲインが高いと、モータ１５の回転制御を行った際のフィードバック応答性が早くなり、モータ１５の回転数を目標回転数に到達させて安定させるまでの時間が短くなる。一方、図２１（ａ）は、ゲインが低い場合の電圧Ｖ１の変化を示す図である。図２（ａ）では、モータ１５の回転制御を行った際のフィードバック応答性が遅くなり、モータ１５の回転数を目標回転数に安定させるまでに時間がかかってしまう。なお、加速信号５０や減速信号５１に対する応答が敏感すぎると、次のようにモータ１５の回転速度が発振して、目標回転速度に収束せずに安定しない場合がある。例えば、減速信号５１が入力されるとモータ１５の回転速度が急速に減速され、これによりモータ１５の回転速度が目標回転速度を下回る。そのため、回転速度を上昇させるため、加速信号５０が入力されると、モータ１５の回転速度が急速に加速され、目標回転速度を超えてしまう場合がある。その結果、モータ１５の回転速度が目標回転速度に収束せず、目標回転速度を中心に発振して目標回転数で安定しないため、ＦＧ信号２２でのジッタが大きくなってしまうことになる。
【００６１】
そこで、基準信号３８における回転ジッタを長周期化するためには、ゲイン設定回路２０３で設定されるゲイン値を下げて、回転制御部３３からの制御信号４１による加速・減速指示に対するフィードバック応答性を遅くするように設定する。ゲイン値を下げた場合には、モータ１５の回転速度が目標回転速度に収束するまでに時間を要するため、収束するまでの時間を考慮して、ゲイン設定回路２０３のコンデンサＣ１の容量値と抵抗Ｒ１の抵抗値により決定されるゲイン値を設定する。本実施例では、コンデンサＣ１の容量、抵抗Ｒ１の抵抗値をそれぞれ調整することで、図１６のグラフでは回転ジッタの周波数は約２０Ｈｚであったが、図１８のグラフに示すように、回転ジッタの周波数が約５Ｈｚの長周期のジッタとなっている。なお、コンデンサＣ１の容量値、抵抗Ｒ１の抵抗値のそれぞれの調整値は、モータ１５の回転速度、ロータ１５ｂや反射ミラーによる慣性モーメント等を考慮して決定すればよい。
【００６２】
このように、モータ１５の回転ジッタを長周期化することにより、生基準信号４３における回転ジッタの周波数を約２０Ｈｚから約５Ｈｚにすることができた。そして、平均化部４４における移動平均化によるローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃを約１０Ｈｚ付近まで減少させることができ、入力される生基準信号４３のサンプル数である移動平均数Ｍを増加させることができる。その結果、生基準信号４３から約１０Ｈｚ以上のノイズ成分のみを除去することができ、書き出し制御部３１から画像制御部５に出力する基準信号３８の周期の精度を向上させることができる。これにより、画像制御部５での画像書き出しタイミングの精度が向上し、図１７のような生基準信号４３と移動平均値のずれを減少させることができる。その結果、ＢＤセンサを省略した構成の場合でも、ＦＧ信号２２に基づいて生成される書き出しタイミング精度を向上することができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施例によれば、光ビームの出射開始タイミングの精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００６４】
実施例１では、ゲイン設定回路２０３のコンデンサＣ１の容量値、又は抵抗Ｒ１の抵抗値により、ゲイン値を調整し、生基準信号４３の回転ジッタの長周期化を行った。この場合のゲイン値の調整は、予め決められたモータ１５の目標回転速度に合わせて調整されている。ところが、画像形成装置の中には、例えば画像形成されるシートの種類に応じて画像形成速度を変更し、多様な印刷速度モードに対応可能な装置がある。実施例２では、このような複数の目標回転速度でモータ１５の回転速度を制御する画像形成装置におけるゲイン値の設定を制御する実施例について説明する。なお、本実施例での画像形成装置や光走査装置の構成については、実施例１と同様であり、同じ構成には同じ符号を用いることで、ここでの説明を省略する。
【００６５】
［モータの制御基板の構成］
図２２は、本実施例の制御基板１５ｅに設けられたゲイン設定回路２０３の構成を示す回路図である。制御基板１５ｅにはチャージポンプ回路２０１、モータドライバ部２０２、ゲイン設定回路２０３が設けられているが、図２２では、ゲイン設定回路２０３のみを示し、チャージポンプ回路２０１、モータドライバ部２０２は省略している。本実施例のゲイン設定回路２０３は、トランジスタＴｒ１０、Ｔｒ１１、Ｔｒ２０、Ｔｒ２１、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、コンデンサＣ２０、Ｃ２１から構成され、抵抗及びコンデンサを複数有している。トランジスタＴｒ１０のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ１１のコレクタ端子に接続されると共に、チャージポンプ回路２０１（不図示）の出力電圧であり、モータドライバ部２０２への出力電圧である電圧Ｖ１が入力される。トランジスタＴｒ１０のベース端子には、回転制御部３３からセレクト１信号が入力される。トランジスタＴｒ１０のエミッタ端子は、抵抗Ｒ１０の一端に接続され、抵抗Ｒ１０の他端は、トランジスタＴｒ２０、Ｔｒ２１のコレクタ端子、及び抵抗Ｒ１１に接続されている。トランジスタＴｒ１１のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ１０のコレクタ端子に接続され、ベース端子には、回転制御部３３からセレクト２信号が入力される。トランジスタＴｒ１１のエミッタ端子には抵抗Ｒ１１の一端が接続され、抵抗Ｒ１１の他端は、トランジスタＴｒ２０、Ｔｒ２１のコレクタ端子、及び抵抗Ｒ１０に接続されている。また、トランジスタＴｒ１０と抵抗Ｒ１０を直列に接続した回路と、トランジスタＴｒ１１と抵抗Ｒ１１を直列に接続した回路とは、並列に接続されている。
【００６６】
トランジスタＴｒ２０のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ２１のコレクタ端子に接続されると共に、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１にも接続されている。トランジスタＴｒ２０のベース端子には、回転制御部３３からセレクト３信号が入力される。トランジスタＴｒ２０のエミッタ端子は、コンデンサＣ２０の一端に接続され、コンデンサＣ２０の他端は、グランドに接続されると共に、コンデンサＣ２１にも接続されている。トランジスタＴｒ２１のコレクタ端子は、トランジスタＴｒ２０のコレクタ端子に接続され、ベース端子には、回転制御部３３からセレクト４信号が入力される。トランジスタＴｒ２１のエミッタ端子にはコンデンサＣ２１の一端が接続され、コンデンサＣ２１の他端は、グランドに接続されると共にコンデンサＣ２０に接続されている。また、トランジスタＴｒ２０とコンデンサＣ２０を直列に接続した回路と、トランジスタＴｒ２１とコンデンサＣ２１を直列に接続した回路とは、並列に接続されている。更に、トランジスタＴｒ１０と抵抗Ｒ１０、及びトランジスタＴｒ１１と抵抗Ｒ１１の回路の並列接続回路と、トランジスタＴｒ２０とコンデンサＣ２０、及びトランジスタＴｒ２１とコンデンサＣ２１の回路の並列接続回路は、直列に接続されている。
【００６７】
トランジスタＴｒ１０、Ｔｒ１１、Ｔｒ２０、Ｔｒ２１は、それぞれ回転制御部３３から出力されるセレクト１、セレクト２、セレクト３、セレクト４信号のオン、オフ状態に応じて、オン又はオフ状態となる。また、セレクト１〜４信号は、モータ１５の回転速度に応じて、オン又はオフ状態が設定されるが、本実施例では、セレクト１信号は、常時オン状態、セレクト２信号は、常時オフ状態が設定されているものとする。そして、セレクト３、４信号には、モータ１５の目標回転速度に応じて、オン、又はオフ状態が設定される。例えば、モータ１５の目標回転速度が速度Ａの場合のゲイン設定回路２０３のゲイン設定値をゲインＡとし、目標回転速度が速度Ｂの場合のゲイン設定回路２０３のゲイン設定値をゲインＢとする。そして、回転制御部３３は、モータ１５の目標回転速度が速度Ａの場合には、セレクト３信号をオン状態に設定し、モータ１５の目標回転速度が速度Ｂの場合には、セレクト４信号をオン状態に設定するものとする。図２２において、上述したように、セレクト１信号はオフ状態、セレクト２信号はオフ状態が設定され、モータ１５の目標回転速度が速度Ａの場合には、セレクト３信号はオン状態、セレクト４信号はオフ状態が設定される。これにより、トランジスタＴｒ１０、Ｔｒ２０がオン状態となり、トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ２１はオフ状態となる。その結果、モータ１５の目標回転速度が速度Ａの場合のゲインＡは、抵抗Ｒ１０の抵抗値、及びコンデンサＣ２０の容量値により決定される。
【００６８】
一方、モータ１５の目標回転速度が速度Ｂの場合には、図２２において、セレクト１信号、セレクト２信号はオフ状態が設定され、セレクト３信号はオフ状態、セレクト４信号はオン状態が設定される。これにより、トランジスタＴｒ１０、Ｔｒ２１がオン状態となり、トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ２０はオフ状態となる。その結果、モータ１５の目標回転速度が速度Ｂの場合のゲインＢは、抵抗Ｒ１０の抵抗値、及びコンデンサＣ２１の容量値により決定される。なお、本実施例では、セレクト１信号は常時オン状態、セレクト２信号は常時オフ状態が設定されているが、セレクト１信号をオフ状態、セレクト２信号をオフ状態に設定することにより、更にゲイン値の設定の組み合わせを増やすことが可能になる。このように、モータ１５を高速回転させた場合と低速回転させた場合とで回転速度に大きな速度差が生じる場合には、回転速度に応じてゲイン設定回路のゲイン値の切り替えを行う。これにより、どの回転速度でも生基準信号４３の移動平均処理によるノイズ除去を行うと共に、回転ジッタの長周期化を行うことにより、書き出し位置制御を精度よく行うことができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施例によれば、光ビームの出射開始タイミングの精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１５      モータ
１５ｅ    制御基板
３１      書き出し制御部
３３      回転制御部
３８      基準信号
４４      平均化部
３００    回転信号処理部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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