(57)【要約】【課題】光ビームの出射開始タイミングを安定させると共に、モータを安定した回転状態を保つこと。【解決手段】複数の磁極を有するロータ１５ｂに設けられた回転多面鏡１５ａを回転させるモータ１５と、モータ１５の回転により発生する磁束変化を検出して、ホール素子信号３０を生成するホール素子１６と、ホール素子信号３０のモータ１５の回転速度に対応した周波数を除いた周波数のノイズを除去するフィルタ処理を行う回転信号処理部３００と、目標回転速度で回転するように、回転信号処理部３００によるフィルタ処理が行われていないＦＧ信号３０５に基づいてモータ１５を制御する回転制御部３３と、回転信号処理部３００によるフィルタ処理が行われたＦＧ信号２２に基づいて半導体レーザ１２からの光ビームの感光ドラム２５上での露光開始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制御する書き出し制御部３１及び画像制御部５と、を備える。【選択図】図１８
2018189824.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、
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前記モータの回転速度に対応した周波数を除いた周波数のノイズを除去するフィルタ処理を行うフィルタ手段と、
目標回転速度で回転するように、前記フィルタ手段による前記フィルタ処理が行われていない回転周期信号に基づいて前記モータを制御する回転制御手段と、
前記光ビームの各走査周期において前記光ビームの走査方向における前記光ビームの前記感光体上での露光開始位置を一定にするために、前記フィルタ手段による前記フィルタ処理が行われた回転周期信号に基づいて前記光ビームの各走査周期における前記光源からの前記光ビームの出射開始タイミングを制御する露光制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記フィルタ手段は、前記周期信号生成手段から出力された回転周期信号をデジタル信号に変換する変換部と、前記変換部でデジタル信号に変換された前記回転周期信号に前記フィルタ処理を行うフィルタ部と、前記周期信号生成手段から出力され、前記変換部に入力される前の回転周期信号を前記回転制御手段に出力し、前記フィルタ部で前記フィルタ処理された回転周期信号を前記露光制御手段に出力する信号出力部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記フィルタ手段は、前記周期信号生成手段から出力された回転周期信号をデジタル信号に変換する変換部と、前記変換部でデジタル信号に変換された前記回転周期信号に前記フィルタ処理を行うフィルタ部と、前記変換部で前記デジタル信号に変換された回転周期信号を前記回転制御手段に出力し、前記フィルタ部で前記フィルタ処理された回転周期信号を前記露光制御手段に出力する信号出力部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
光ビームを出射する光源と、
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前記モータの回転速度に対応した周波数を除いた周波数のノイズを除去するフィルタ処理を行うフィルタ手段と、
前記モータが目標回転速度で回転するように前記モータを制御する回転制御手段と、
前記光ビームの各走査周期において前記光ビームの走査方向における前記光ビームの前記感光体上での露光開始位置を一定にするために、前記光ビームの各走査周期における前記光源からの前記光ビームの出射開始タイミングを制御する露光制御手段と、
を備え、
前記フィルタ手段は、前記周期信号生成手段から出力された回転周期信号をデジタル信号に変換する変換部と、前記変換部でデジタル信号に変換された前記回転周期信号にフィルタ処理を行うフィルタ部と、を有し、
前記モータの回転速度に対応した周波数は、前記目標回転速度に対応した周波数を含む所定の範囲内の周波数であり、
前記フィルタ部は、前記デジタル信号に変換された前記回転周期信号における前記所定の範囲内の周波数よりも高い周波数のノイズを除去するローパスフィルタ部と、前記ローパスフィルタ部から出力された前記回転周期信号における前記所定の範囲内の周波数よりも低い周波数のノイズを除去するハイパスフィルタ部と、を有し、
前記回転制御手段は、前記ローパスフィルタ部から出力され、前記ハイパスフィルタ部に入力される前の回転周期信号に基づいて前記モータを制御し、
前記露光制御手段は、前記ハイパスフィルタ部から出力された回転周期信号に基づいて前記出射開始タイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記フィルタ手段は、信号出力部を有し、
前記信号出力部は、前記ローパスフィルタ部から出力され、前記ハイパスフィルタ部に入力される前の回転周期信号を前記回転制御手段に出力し、前記ハイパスフィルタ部から出力された回転周期信号を前記露光制御手段に出力することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記露光制御手段は、前記モータを前記目標回転速度で回転させたときの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を記憶する記憶手段を有し、前記信号出力部より出力された前記回転周期信号と、前記記憶手段に記憶された前記所定の磁極の周期と、に基づいて、前記出射開始タイミングの基準となる基準信号を生成することを特徴とする請求項２、請求項３、請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記回転多面鏡は、複数の反射面を有し、
前記記憶手段は、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し、
前記露光制御手段は、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制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特に回転多面鏡を回転させるモータの回転により発生する磁束変化を利用した露光制御を行う画像形成装置に関する。
【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、光源から出射されて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ー（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。そこで、ホール素子信号のノイズを除去するために、ホール素子信号にデジタルフィルタ処理を施すことが考えられる。しかし、ホール素子信号と、ホール素子信号にデジタルフィルタ処理を施した後に生成されるＦＧ信号との間には、遅延時間が生じる。そのため、ＦＧ信号に基づいてモータ回転制御を行なった場合には、遅延時間により過去のモータの状態に基づいてモータ制御を行うことになり、本来のモータの回転状況に基づく回転速度のフィードバック制御ができなくなる。その結果、モータの目標速度に対して安定した回転状態を保つことができなくなる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を安定させると共に、モータを安定した回転状態を保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求範囲をコピーしなおすこと）
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、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前記モータの回転速度に対応した周波数を除いた周波数のノイズを除去するフィルタ処理を行うフィルタ手段と、目標回転速度で回転するように、前記フィルタ手段による前記フィルタ処理が行われていない回転周期信号に基づいて前記モータを制御する回転制御手段と、前記光ビームの各走査周期において前記光ビームの走査方向における前記光ビームの前記感光体上での露光開始位置を一定にするために、前記フィルタ手段による前記フィルタ処理が行われた回転周期信号に基づいて前記光ビームの各走査周期における前記光源からの前記光ビームの出射開始タイミングを制御する露光制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【０００８】
（２）光ビームを出射する光源と、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前記モータの回転速度に対応した周波数を除いた周波数のノイズを除去するフィルタ処理を行うフィルタ手段と、前記モータが目標回転速度で回転するように前記モータを制御する回転制御手段と、前記光ビームの各走査周期において前記光ビームの走査方向における前記光ビームの前記感光体上での露光開始位置を一定にするために、前記光ビームの各走査周期における前記光源からの前記光ビームの出射開始タイミングを制御する露光制御手段と、を備え、前記フィルタ手段は、前記周期信号生成手段から出力された回転周期信号をデジタル信号に変換する変換部と、前記変換部でデジタル信号に変換された前記回転周期信号にフィルタ処理を行うフィルタ部と、を有し、前記モータの回転速度に対応した周波数は、前記目標回転速度に対応した周波数を含む所定の範囲内の周波数であり、前記フィルタ部は、前記デジタル信号に変換された前記回転周期信号における前記所定の範囲内の周波数よりも高い周波数のノイズを除去するローパスフィルタ部と、前記ローパスフィルタ部から出力された前記回転周期信号における前記所定の範囲内の周波数よりも低い周波数のノイズを除去するハイパスフィルタ部と、を有し、前記回転制御手段は、前記ローパスフィルタ部から出力され、前記ハイパスフィルタ部に入力される前の回転周期信号に基づいて前記モータを制御し、前記露光制御手段は、前記ハイパスフィルタ部から出力された回転周期信号に基づいて前記出射開始タイミングを制御す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を安定させると共に、モータを安定した回転状態を保つことができる。
【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の書き出し制御部の処理を説明するフローチャート
【図８】実施例１、２のＦＧ信号の周期バラツキを示す図
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】実施例１の回転制御部、回転信号処理部を説明する制御ブロック図
【図１４】実施例１のデジタルフィルタ部の回路構成を示す回路ブロック図
【図１５】実施例１、２のフィルタ処理による信号の遅延時間を説明する図
【図１６】実施例１、２のモータの回転制御を説明する図
【図１７】実施例１、２のモータ回転制御における遅延時間の影響を説明する図
【図１８】実施例１の回転信号処理部を説明する制御ブロック図
【図１９】実施例２の回転信号処理部を説明する制御ブロック図
【図２０】実施例２の回転信号処理部を説明する制御ブロック図
【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の発光制御や後述するモータ１５（図２参照）の回転制御を行う。図１中の符号の添字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は同じ構成を有し、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）に回転する感光体である感光ドラム２５を有し、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の表面を同じ電位で均一に帯電する。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（感光体上）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により、感光ドラム２５上のトナー像は中間転写ベルト５１１上に順次重畳して転写され、カラー画像が形成される。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形成される。
【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上に設けられ、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上の画像領域に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）がモータ制御基板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。モータ１５が回転すると（すなわち、ロータ１５ｂが回転すると）、ホール素子１６ａ周りの磁束が変化する。ホール素子１６ａは、ロータ１５ｂの回転に伴って、ホール素子１６ａ周りの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でのジッターの発生要因となる。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。回転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。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、ＦＧ信号２２を書き出し制御部３１に出力する。更に、回転信号処理部３００は、モータ１５の回転を制御するための、ＦＧ信号２２とは異なるＦＧ信号３０５を回転制御部３３へ出力する。書き出し制御部３１は、ＦＧ信号２２に基づいて基準信号３８を生成する。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、書き出し制御部３１及び画像制御部５は、露光制御手段として機能する。
【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、コントローラ１２０により実行される。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ＡをＲＯＭ６５から読み出し、読み出した目標回転速度Ａに合わせてモータ１５の回転制御を開始する。例えば本実施例のコントローラ１２０は、モータ１５の目標回転速度Ａを３５４００ｒｐｍに設定する。なお、目標回転速度Ａは、画像形成されるシートＳの種類に応じて変更される。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二値化して、ＦＧ信号２２を生成し、書き出し制御部３１に出力する。
【００２４】
Ｓ５２４では、コントローラ１２０は、回転制御部３３により、モータ１５の回転速度が目標回転速度Ａに対して、所定の回転精度である目標回転速度Ａ±１％以内かどうか判断する。コントローラ１２０は、回転制御部３３により、モータ１５の回転速度が目標回転速度Ａ±１％以内であると判断した場合には処理をＳ５２５に進め、モータ１５の回転速度が目標回転速度Ａ±１％より大きいと判断した場合には処理をＳ５２４に戻す。Ｓ５２５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、主走査書き出しタイミングの基準信号３８を生成し、画像制御部５に出力する。Ｓ５２６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に送信する。レーザ制御部１１は、受信した画像信号４０に基づいて半導体レーザ１２の発光を制御する。Ｓ５２７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Ｓ５２４に戻す。
【００２５】
［書き出し制御部の構成］
図６は、書き出し制御部３１の制御を説明する制御ブロック図である。書き出し制御部３１は、面特定部３４、及び基準信号生成部３６を有する。回転信号処理部３００は、モータ１５の回転に応じてホール素子１６から出力されるホール素子信号３０に基づいてＦＧ信号２２を生成し、書き出し制御部３１の面特定部３４及び基準信号生成部３６へ出力する。なお、回転信号処理部３００の詳細は後述する。面特定部３４は、ＦＧ信号２２に含まれる磁極毎の周期を計測し、計測した周期とＥＥＰＲＯＭ５９に保存されたロータ１５ｂの特定の磁極における周期との関係から磁極を特定して面特定信号３５を生成し、基準信号生成部３６に出力する。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、ロータ１５ｂのマグネット１５ｄの磁極位置を特定することにより、特定された磁極を基準に後述する画像制御部５が回転多面鏡１５ａの反射面（偏向面）を特定するための基準信号３８を生成するための面特定信号３５を出力する。基準信号生成部３６は、面特定部３４から出力される面特定信号３５と、回転信号処理部３００から出力されるＦＧ信号２２とに基づいて、基準信号３８を生成し、画像制御部５に出力する。なお、画像制御部５がＥＥＰＲＯＭ５９より読み出す位相データ３９については後述する。
【００２６】
［書き出し制御部の制御シーケンス］
図７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Ｓ５２５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。
【００２７】
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９参照）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により、Ｓ７０２で計測したＦＧ信号２２の各磁極位置の周期と、ＥＥＰＲＯＭ５９に保存されたＦＧ信号２２の各磁極位置の周期と同様の周期パターンを有する磁極位置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に基づいて、半導体レーザ１２からの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の基準信号３８を生成し、画像制御部５に出力する。
【００２８】
［ＦＧ信号のパターンマッチングの説明］
図８は、ＦＧ信号２２の磁極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３０ａ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。
【００２９】
図８に示すように、実施例１のＦＧ信号２２の磁極位置Ｉ〜ＶＩにおける周期は、バラツキを示している。図８の横軸は磁極位置、縦軸はＦＧ周期（単位：μｓｅｃ）を示している。図８では、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すグラフである。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。また、モータ１５の個体差によっても、この周期特性は異なる。そのため、磁極位置Ｉ〜ＶＩに対するＦＧ信号２２の周期の測定値を予め測定しておき、ＦＧ信号２２の周期パターンとして光走査装置２のＥＥＰＲＯＭ５９に保存しておく。これにより、ＦＧ信号２２の磁極位置に対応する各周期を測定し、測定した各周期とＥＥＰＲＯＭ５９に保存された磁極位置の周期とを比較することで、磁極位置Ｉ〜ＶＩを特定することができる。
【００３０】
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、光走査装置２のＥＥＰＲＯＭ５９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７のＳ７０２）、計測した周期をＥＥＰＲＯＭ５９に保存された周期パターンと照合（マッチング）を行う（図７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の各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決定することができる。
【００３１】
［書き出し制御部の動作を示すタイミングチャート］
図９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９（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り、図９（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。
【００３２】
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９（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９（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ＥＥＰＲＯＭ５９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が、ＥＥＰＲＯＭ５９に保存されているものとする。
【００３３】
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、ＥＥＰＲＯＭ５９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９（ａ）では、面特定部３４は、磁極位置ＩＩＩの基準値（ＥＥＰＲＯＭ５９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、ＥＥＰＲＯＭ５９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９（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９（ｂ）に示すように、モータ１５が所定の回転速度で定常回転している状態になると、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。
【００３４】
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、基準信号３８を生成する。図９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の立ち下りタイミングに同期して基準信号３８が出力される。ＥＥＰＲＯＭ５９には、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ＥＥＰＲＯＭ５９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の光ビームの出射開始タイミングを決定し、各感光ドラム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。
【００３５】
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、各走査周期において感光ドラム２５の主走査方向Ｘの画像書き出し位置（露光開始位置）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。
【００３６】
［位相データの生成］
図１０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。
【００３７】
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、光走査装置２のＥＥＰＲＯＭ５９へ保存する。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。
【００３８】
図１１は、図１０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、及び位相データ３９の関係を説明するタイミングチャートである。また、図１１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の立ち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。
【００３９】
図１２は、図１０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、コントローラ１２０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、コントローラ１２０の回転信号処理部３００は、モータ１５から出力されるホール素子信号３０をＦＧ信号２２に変換して、回転制御部３３に出力する。Ｓ１０２では、回転制御部３３は、ＦＧ信号２２に基づいて、モータ１５の回転数が目標回転数Ａ±１％以内の回転数かどうか判断する。回転制御部３３は、モータ１５の回転数が目標回転数Ａ±１％以内の回転数であると判断した場合には処理をＳ１０３に進める。一方、回転制御部３３は、モータ１５の回転数が目標回転数Ａ±１％の範囲よりも大きいと判断した場合には処理をＳ１０２に戻す。
【００４０】
Ｓ１０３では、工具制御部１０４は、半導体レーザ１２の点灯を行う。詳細には、コントローラ１２０の書き出し制御部３１は、回転信号処理部３００から出力されたＦＧ信号２２から面特定信号３５を生成し、面特定信号３５とＦＧ信号２２とから基準信号３８を生成し、工具１００のＦＧ−ＢＤ位相計測部１０３に出力する。一方、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、光走査装置２のレーザ制御部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（ＦＧ−ＢＤ位相計測）。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、ＥＥＰＲＯＭ５９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。
【００４１】
［回転制御部、回転信号処理部の構成］
図１３は、モータ１５の回転制御を行う回転制御部３３、ホール素子信号３０のフィルタ処理を行う回転信号処理部３００の制御を説明する制御ブロック図である。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、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。
【００４２】
また、図１３に示すように、フィルタ手段である回転信号処理部３００は、ＡＤ変換部３０１、デジタルフィルタ部２００、ＦＧ信号生成部３０４から構成されている。ＡＤ変換部３０１は、モータ１５の回転周期信号であるホール素子信号３０をデジタル信号に変換して、デジタルホール素子信号３０２を生成し、デジタルフィルタ部２００に出力する。デジタルフィルタ部２００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、デジタルホール素子信号３０２のノイズ除去を行うフィルタ処理を行って、整形ホール素子信号２０４を生成して、ＦＧ信号生成部３０４に出力する。信号出力部であるＦＧ信号生成部３０４は、デジタルフィルタ部２００から出力された整形ホール素子信号２０４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。
【００４３】
［デジタルフィルタ部の回路構成］
図１４は、図１３のデジタルフィルタ部２００の回路構成を示す回路ブロック図である。デジタルフィルタ部２００は、ローパスフィルタ部とハイパスフィルタ部から構成されている。ローパスフィルタ部とハイパスフィルタ部は、それぞれ５段のバターワースフィルタを用いている。図１４に示すローパスフィルタ部は、減算器４０１、加算器４０７、４０８、４０９、乗算器４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、Ｄフリップフロップ回路（図中、ＤＦＦと表示）４１０、４１１から構成されている。一方、ハイパスフィルタ部は、減算器４５１、加算器４５７、４５８、４５９、乗算器４５２、４５３、４５４、４５５、４５６、Ｄフリップフロップ回路（図中、ＤＦＦと表示）４６０、４６１、４７０から構成されている。また、図中のａ１、ａ２、ｂ０〜ｂ２は、ローパスフィルタのフィルタ係数、ｃ１、ｃ２、ｄ０〜ｄ２は、ハイパスフィルタのフィルタ係数である。Ｄフリップフロップ回路４１０、４１１、４６０、４６１、４７０は、入力されたデータを保持する回路である。そのため、デジタルフィルタ部２００は、起動開始時にリセット信号（不図示）を各Ｄフリップフロップ回路４１０、４１１、４６０、４６１、４７０に入力することで、Ｄフリップフロップ回路が保持しているデータを０にする初期化を行う。
【００４４】
ローパスフィルタ部は、以下の式（１）〜（７）に基づいて、フィルタ処理を実行する。なお、各式の導出過程の説明は省略する。式（１）は、ローパスフィルタ部の出力であるｙ１（ｎ）を算出する式である。式（１）のｘ１（ｎ）は、ローパスフィルタ部の入力であるデジタルホール素子信号３０２である。式（２）は、アナログカットオフ周波数ｆａ１を算出する式である。式（２）中のｆｃ１は、モータ１５の動作周波数である目標回転数Ａから算出されたデジタルカットオフ周波数である。ｆｓはＡＤ変換部３０１でモータ１５のホール素子１６から出力されたホール素子信号３０をサンプリングするときに使用するサンプリング周波数であり、本実施例では、後述するＣＬＫ信号の周波数がサンプリング周波数である。なお、図１４では、ＣＬＫ信号の配線は省略している。式（３）〜（７）は、ローパスフィルタ部のフィルタ係数ｂ０、ｂ１、ｂ２、ａ１、ａ２を算出する算出式である。なお、式（３）〜（７）では、（デジタル）カットオフ周波数ｆｃ１に基づいて、フィルタ係数を算出しているが、固定値でもよい。
【００４５】
【数１】
2018189824.tif 000003
【００４６】
続いて、ハイパスフィルタ部は、以下の式（８）〜（１４）に基づいて、フィルタ処理を実行する。なお、各式の導出過程の説明は省略する。式（８）は、ハイパスフィルタ部の出力であるｙ２（ｎ）を算出する式であり、ｙ２（ｎ）は整形ホール素子信号２０４でもある。式（８）のｘ２（ｎ）は、ハイパスフィルタ部の入力であるローパスフィルタ部の出力ｙ１（ｎ）である。式（９）は、アナログカットオフ周波数ｆａ２を算出する式である。式（９）中のｆｃ２は、モータ１５の動作周波数である目標回転数Ａから算出されたデジタルカットオフ周波数である。ｆｓはＡＤ変換部３０１でモータ１５のホール素子１６から出力されたホール素子信号３０をサンプリングするときに使用するサンプリング周波数であり、本実施例では、後述するＣＬＫ信号の周波数がサンプリング周波数である。なお、図１４では、ＣＬＫ信号の配線は省略している。式（１０）〜（１４）は、ハイパスフィルタ部のフィルタ係数ｄ０、ｄ１、ｄ２、ｃ１、ｃ２を算出する算出式である。なお、式（１０）〜（１４）では、（デジタル）カットオフ周波数ｆｃ２に基づいて、フィルタ係数を算出しているが、固定値でもよい。
【００４７】
【数２】
2018189824.tif 000004
【００４８】
なお、デジタルフィルタ部２００では、モータ１５の動作周波数でもある目標回転数Ａに応じた周波数を中心として所定の範囲の周波数領域（マージン領域）を除いた周波数領域のノイズを除去するフィルタ処理を行う。その際、デジタルフィルタ部２００は、フィルタ処理を実施する上で、モータ１５の回転成分（目標回転数Ａに応じた周波数）にフィルタ処理が行われないようにするため、目標回転数Ａに応じた周波数の前後に、例えば１０％のマージン領域を設けている。本実施例では、所定の範囲の周波数領域のうち、周波数が高い方の境界となる周波数をカットオフ周波数ｆｃ１、周波数が低い方の境界となる周波数をカットオフ周波数ｆｃ２としている（ｆｃ１＞ｆｃ２）。上述したローパスフィルタ部では、カットオフ周波数ｆｃ１より高い周波数領域のノイズを除去し、ハイパスフィルタ部では、カットオフ周波数ｆｃ２よりも低い周波数領域のノイズを除去する。
【００４９】
［デジタルフィルタ部によるＦＧ信号の遅延］
以上、ＢＤを用いない画像形成装置において、デジタルフィルタ処理でホール素子信号３０に含まれるノイズを除去することにより、ホール素子信号３０に基づいて生成されたＦＧ信号２２に基づいて光ビームの出射開始タイミングを決定できることを説明した。しかしながら、ＦＧ信号２２は、ホール素子信号３０にデジタルフィルタ処理を行った後に生成される。そのため、ホール素子信号３０とＦＧ信号２２との間には時間的な遅延が生じ、回転制御部３３でのモータ１５の回転速度が所定の回転速度になかなか収束しない場合があるという課題が生じる。
【００５０】
ここで、モータ１５の回転制御の課題について説明する。図１４に示す本実施例のデジタルフィルタ部において、各演算素子等が、周波数が２０ＭＨｚのＣＬＫ信号に同期して動作している場合には、各演算素子における入力信号に対する出力信号の遅れ時間は、次のようになっているものとする。例えば、１つの減算器で１ＣＬＫ（ＣＬＫ信号の１パルスに相当）、１つの加算器で１ＣＬＫ、１つの乗算器で１０ＣＬＫ（ＣＬＫ信号の１０パルスに相当）、１つのＤフリップフロップで１ＣＬＫ分の遅延が生じるものとする。図１４に示すデジタルフィルタ部２００は、２個の減算器４０１、４５１、６個の加算器４０７〜４０９、４５７〜４５９、１０個の乗算器４０２〜４０６、４５２〜４５６、４個のＤフリップフロップ回路４１０、４１１、４６０、４６１から構成されている。したがって、デジタルフィルタ部２００では、デジタルホール素子信号３０２（図１４のｘ１（ｎ））が入力されて、出力信号ｙ２（ｎ）が出力されるまでに必要なＣＬＫ信号の合計は、１１２ＣＬＫとなる。ＣＬＫ信号の周波数は２０ＭＨｚであり、ＣＬＫ信号の１ＣＬＫの周期は５０ｎｓｅｃ（ナノ秒）なので、遅延時間としては、５．６μｓｅｃ（マイクロ秒）（＝５０ｎｓｅｃ×１１２ＣＬＫ）となる。
【００５１】
図１５は、マグネット１５ｄの通過位置、ホール素子１６により出力されるホール素子信号３０ａ、フィルタ処理を行った整形ホール素子信号２０４、ＦＧ信号２２の時間関係を説明する図であり、横軸は時間を示す。なお、図１５は、前述した図３（ｃ）に、フィルタ処理後の整形ホール素子信号２０４を追加した図である。前述したように、整形ホール素子信号２０４では、ホール素子信号３０ａに対して、遅延時間６００が発生している。その結果、デジタルフィルタ処理後の整形ホール素子信号２０４を用いて二値化されるＦＧ信号２２も、ホール素子信号３０ａに対して、遅延時間６００以上の遅延が生じることとなる。なお、ＡＤ変換部３０１におけるホール素子信号３０ａに対するデジタル化処理、及びＦＧ信号生成部３０４における整形ホール素子信号２０４の二値化処理においてもそれぞれ処理時間を要するため、出力される信号は入力された信号に対して遅延時間が生じる。ここでは、ＡＤ変換部３０１における処理時間、及びＦＧ信号生成部３０４における処理時間は、デジタルフィルタ部２００の処理時間に比べ微小な時間であるため、図１５では遅延時間を不図示としている。
【００５２】
［ＦＧ信号の時間遅延によるモータの回転制御への影響］
次に図１６、図１７を用いて、ＦＧ信号２２が、ホール素子信号３０に対して遅延している場合のモータ１５の回転制御に対する影響について説明する。図１３で説明したように、回転制御部３３は、ＦＧ信号２２に基づいてモータ１５の回転制御を行う。図１６は、モータ１５の回転数の変化を示す波形図であり、縦軸はモータ１５の回転数（ｒｐｍ）、横軸は時間（ｓｅｃ（秒））を示す。また、破線は、モータ１５の目標回転数Ａ（ｒｐｍ）を示し、一点鎖線は、モータ１５の目標回転数Ａ±１％の回転数（ｒｐｍ）の境界を示している。回転制御部３３は、モータ１５の回転数が目標回転数Ａになるように、加速又は減速を指示するモータ制御信号４１をモータ１５に送信し、モータ１５の回転数が目標回転数Ａの所定の目標精度（図１６では目標回転数Ａ±１％以内）に収束するように制御する。図１６に示すように、回転制御部３３は、モータ１５の回転数が目標回転数Ａよりも低い場合には、モータ１５に対して加速を指示するモータ制御信号４１を送信する。一方、モータ１５の回転数が目標回転数Ａよりも高い場合には、回転制御部３３は、減速を指示するモータ制御信号４１を送信する。このように、回転制御部３３は、モータ１５の回転の加速・減速制御を繰り返して、モータ１５の回転数が回転目標回転数Ａ±１％以内になるように制御する。
【００５３】
ところが、回転制御部３３は、ホール素子信号３０に遅延時間６００（図１５）が加わったＦＧ信号２２に基づいて、モータ１５に対し、加速又は減速を指示するモータ制御信号４１を送信する。そのため、モータ制御信号４１に基づいて、モータ１５のマグネット１５ｄと巻き線１５ｃの３相電流を駆動させる際に、位相が遅れた状態で３相電流を駆動させることになる。その結果、巻き線１５ｃとマグネット１５ｄとが加速又は減速を指示するモータ制御信号４１に応じた３相電流の駆動による制御に遅れが生じることになる。
【００５４】
図１７は、回転制御部３３がホール素子信号３０に遅延時間６００が加わったＦＧ信号２２に基づいてモータ１５の回転制御を行った場合の、モータ１５の回転状態を示す波形図であり、縦軸は回転数（ｒｐｍ）、横軸は時間（ｓｅｃ）を示す。図１７に示すように、回転制御部３３は、遅延時間が加わったＦＧ信号２２に基づいてモータ１５の回転制御を行うため、モータ１５の回転に対するフィードバック制御が遅れてしまう。例えば、回転制御部３３は、ＦＧ信号２２に基づいてモータ１５の回転数の制御を行うが、ＦＧ信号２２に基づいて検知したモータ１５の回転数が目標回転数Ａよりも低い場合には、回転を加速するモータ制御信号４１を送信する。ところが、ＦＧ信号２２はホール素子信号３０に対して遅延時間６００の遅延がある。そのため、モータ１５の回転を加速させるモータ制御信号４１を送信したタイミングでは、モータ１５の回転が上昇する状態になっていた場合には、更にモータ１５の回転を上昇させることになってしまう。その結果、モータ１５の回転数は目標回転数Ａ±１％の境界を越えて上昇してしまい、図１７に示すような、モータ１５の回転数が目標回転数Ａ±１％以内に収束せず、発振状態になってしまう。
【００５５】
［回転制御部へ出力するＦＧ信号の生成］
図１８は、本実施例の回転信号処理部３００の構成を示す制御ブロック図である。図１８では、前述した図１４に比べ、ＦＧ信号生成部３０４への入力が、整形ホール素子信号２０４のほかに、ホール素子１６から回転信号処理部３００に出力されたホール素子信号３０が入力されている点が異なる。ＦＧ信号生成部３０４では、デジタルフィルタ部２００から出力された整形ホール素子信号２０４を二値化して生成したＦＧ信号２２を書き出し制御部３１に出力する。更に、ＦＧ信号生成部３０４は、ホール素子信号３０を二値化してＦＧ信号３０５を生成し、回転制御部３３に出力する。すなわち、本実施例では、モータ１５の回転のフィードバック制御を適正に行えるように、ＦＧ信号生成部３０４は、回転制御部３３に、ホール素子信号３０との遅延時間が少ないＦＧ信号３０５を出力する構成としている。そのため、ＦＧ信号生成部３０４では、デジタル処理による遅延時間の影響を含まないように、モータ１５から出力されるホール素子信号３０を入力し、閾値に基づいて二値化してＦＧ信号３０５を生成し、回転制御部３３に出力する。一方、ＦＧ信号生成部３０４では、デジタルフィルタ部２００によりノイズを除去した整形ホール素子信号２０４を二値化してＦＧ信号２２を生成し、書き出し制御部３１に出力する。その結果、書き出し制御部３１は、デジタルフィルタ部２００によりノイズを除去されたＦＧ信号２２を用いて基準信号３８を生成する。これにより、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安定させることができ、画像の書き出し位置のばらつきを抑えることができる。また、ＦＧ信号生成部３０４は、ホール素子信号３０との時間遅延が少ないＦＧ信号３０５を回転制御部３３に出力することにより、回転制御部３３は前述した課題であるモータの回転制御に遅れを生じさせることなく、安定した回転制御を実施することができる。
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を安定させると共に、モータを安定した回転状態を保つことができる。
【実施例２】
【００５６】
実施例１では、モータを制御する回転制御部に入力されるＦＧ信号は、ホール素子信号に対する時間遅延を小さくするために、ホール素子信号を二値化して生成する実施例について説明した。実施例２では、回転制御部でのモータの回転制御に影響を及ぼさない範囲の遅延時間を含む信号を用いてＦＧ信号を生成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１及び光走査装置２の構成は、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により、説明を省略する。また、回転制御部３３、回転信号処理部３００、書き出し制御部３１、及び画像制御部５の構成も、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により、説明を省略する。
【００５７】
［回転制御部へ出力するＦＧ信号の生成］
図１９は、本実施例の回転信号処理部３００の構成を示す制御ブロック図である。前述した実施例１の図１８では、ＦＧ信号生成部３０４にホール素子信号３０が入力されていたが、本実施例の図１９では、ＦＧ信号生成部３０４にはＡＤ変換部３０１から出力されたデジタルホール素子信号３０２が入力されている点が異なる。本実施例では、ＦＧ信号生成部３０４は、デジタルフィルタ部２００から出力された整形ホール素子信号２０４を二値化して生成したＦＧ信号２２を書き出し制御部３１に出力する。更に、ＦＧ信号生成部３０４は、デジタルホール素子信号３０２を二値化してＦＧ信号３０５を生成し、回転制御部３３に出力する。すなわち、本実施例では、モータ１５の回転のフィードバック制御を適正に行えるように、ＦＧ信号生成部３０４は、ホール素子信号３０に対する遅延時間が小さいデジタルホール素子信号３０２を用いてＦＧ信号３０５を生成し、回転制御部３３に出力する。デジタルホール素子信号３０２は、ＦＧ信号２２と比べてホール素子信号３０に対する遅延時間が微小であるため、回転制御部３３でのモータ１５の回転制御に支障を及ぼすことはない。
【００５８】
また、図２０は、図１９とは異なる構成の、本実施例の回転信号処理部３００の構成を示す制御ブロック図である。図２０では、前述した図１４の制御ブロック図に比べ、ＦＧ信号生成部３０４にはデジタルフィルタ部２００の内部から出力された信号５０１が入力されている点が異なる。ここで、デジタルフィルタ部２００の内部から出力された信号５０１は、図１４に示すローパスフィルタ部の出力であるｙ１（ｎ）である。ＦＧ信号生成部３０４では、整形ホール素子信号２０４を二値化して生成したＦＧ信号２２を書き出し制御部３１に出力すると共に、信号５０１を二値化してＦＧ信号３０５を生成し、回転制御部３３に出力する。前述したように、デジタルフィルタ部２００でのフィルタ処理では、入力されるデジタルホール素子信号３０２と、出力される整形ホール素子信号２０４との間には遅延時間６００（図１５）が生じている。図２０では、デジタルフィルタ部２００におけるフィルタ処理のうち、ローパスフィルタ部によるフィルタ処理後の信号５０１を用いて、ＦＧ信号３０５を生成している。なお、図２０の構成は、信号５０１におけるホール素子信号３０との遅延時間が、回転制御部３３における回転制御に支障が生じない所定の範囲内の遅延時間であることとする。
【００５９】
以上説明したように、書き出し制御部３１は書き出し信号に不要なノイズを除去された状態のＦＧ信号２２を用いることで、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安定させることができ、画像の書き出し位置のばらつきを抑えることができる。そして、ホール素子信号３０との時間遅延が少ないＦＧ信号３０５を回転制御部３３に出力することにより、前述した課題であるモータの回転制御に遅れを生じさせることなく、安定した回転制御を実施することができる。なお、実施例１で説明したデジタルフィルタ部２００でのフィルタ演算は、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタから構成されるバンドパスフィルタに限定されるものではない。例えば、デジタルフィルタ部２００では、ローパスフィルタ又はハイパスフィルタを用いて、書き出し制御に不要なノイズを取り除く構成でもよい。
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を安定させると共に、モータを安定した回転状態を保つことができる。
【符号の説明】
【００６０】
５        画像制御部
１５      モータ
１６      ホール素子
３０      ホール素子信号
３１      書き出し制御部
３３      回転制御部
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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