(57)【要約】【課題】収束時には引き込み時間を延ばすことなく耳障りな音の発生も抑えた偏向走査装置を提供する。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た偏向走査装置を提供する。【解決手段】規定回転数に達した直後、減速信号を実際のＢＤ周期とは非同期な信号でマスクする。【選択図】        図１
2005352135.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を有した光偏向器と前記光ビームを被走査面に結像する結像手段を有し、これらを搭載する筐体を備え、前記光偏向器には回転の加速、減速手段を備えた駆動回路を有する偏向走査装置において、
前記減速手段とは非同期に前記減速手段を無効にする手段を有し、
回転制御のシーケンスにおいて、起動時の過渡応答期の全体或いは一部と定常回転の定常応答期で前記無効にする手段の動作を選択的に切り替えることを特徴とした偏向走査装置。
【請求項２】
水平同期検出用の受光素子を備えており、かつ回転多面鏡の各面から偏向された光ビームの時間間隔から加減速制御を行うシーケンスを持った偏向走査装置において、
前記過渡応答期には、前記無効にする手段を動作させ減速手段を停止させることを特徴とした請求項１記載の偏向走査装置。
【請求項３】
前記過渡応答期における光偏向装置の回転制御は、光偏向器が所望の回転数を超えた時の減速信号発生時のみ行われることを特徴とした請求項１または２記載の偏向走査装置。
【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等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。特に高速化と静粛性と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。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。
【０００３】
図７は、特許文献１記載の駆動回路のブロック線図である。同図において、駆動集積回路３２とその周辺のブロック回路図であり、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、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。
【０００４】
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所謂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。
【０００５】
外部センサ４４は装置本体に設けられており、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、加速度センサ等とされている。
【０００６】
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（以下ショートブレーキと呼ぶ）。
【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】
【０００７】
しかしながら前記従来例において光偏向器の回転駆動を行うと以下に述べる問題点があった。
【０００８】
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、光偏向器の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。
【０００９】
しかし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）の電気的に強い減速ブレーキは、異音を発生させる。異音の発生原因は、光偏向器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Ｕ、Ｖ、Ｗ相が瞬時にＶｃｃ側でショートされる。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。
【００１０】
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光偏向器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。
【００１１】
本発明の目的は上記の問題点を解消し、収束時には引き込み時間を延ばすことなく耳障りな音の発生も抑えた偏向走査装置を提供する。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た偏向走査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため本発明に記載の偏向走査装置は、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を有した光偏向器と前記光ビームを被走査面に結像する結像手段を有し、これらを搭載する筐体を備え、前記光偏向器には回転の加速／減速手段を備えた駆動回路を有する偏向走査装置において、前記減速手段を減速手段とは非同期に無効にする手段を有し、回転制御のシーケンスにおいて、起動時の過渡応答期の全体或いは一部と定常回転の定常応答期で前記無効にする手段を選択的に切り替えることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に記載の偏向走査装置は水平同期検出用の受光素子を備えており、かつ回転多面鏡の各面から偏向された光ビームの時間間隔から加減速制御を行うシーケンスを持った偏向走査装置において、前記過渡応答期には、前記無効にする手段を動作させ減速手段を無効にすることを特徴としている。
【００１４】
上記構成によると、光偏向器の回転数の定常応答期には通常の回転制御を行い、過渡応答期には、減速信号と非同期に減速信号を無効にするため、複数種の周期でブレーキがランダムにかかるため、音の周波数が分散されるため各周波数の引込み音の音圧を減少させることができる。
【００１５】
また、本発明に記載の偏向走査装置は、前記過渡応答期における、光偏向装置の回転制御は、光偏向器が所望の回転数を超えた時の減速信号発生時のみ行われることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、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を有した光偏向器と前記光ビームを被走査面に結像する結像手段を有し、これらを搭載する筐体を備え、前記光偏向器には回転の加減速手段を備えた駆動回路を有する偏向走査装置において、前記加減速手段を行う回転制御のシーケンスが、起動時の過渡応答期の全体或いは一部と定常回転の定常応答期でそれぞれ異なるモードを有することにより、収束時には引き込み時間を延ばすことなく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た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】
【００１７】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明を図１の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
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。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、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ミラー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用いられている。また、４ｃは巻線を駆動する駆動回路でワンチップＩＣ化され、また巻線は、スキャナモータの回転部４ｒの中にある。駆動回路４ｃはショートブレーキ回路を含んでおり、コントローラ（以下Ｃｎｔ．）からの指示で加減速の回転制動が行われることになる。
【００２０】
ここで図２−１，図２−２は、図１の偏向走査装置にＣｎｔ．部からへ回転駆動を行ったときの過渡応答期と定常応答期の光偏向器の回転数と回転制御のシーケンスを表わす図である。
【００２１】
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。
【００２２】
図２−１，図２−２は、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２−１は、所望の回転数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２−２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２−１では、｜ＴＢＤ−Ｔｔｙｐ｜の間、Ｃｎｔ．は、減速信号を光偏向器に制御信号を出す。反対に回転数が遅いとき図２−２では、｜ＴＢＤ−Ｔｔｙｐ｜の間、Ｃｎｔ．は、加速信号を光偏向器に制御信号を出す。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。
【００２３】
次に図３は、光偏向器を実際に駆動させたときの、時間−回転数とそのときの制御信号を表わした図である。
【００２４】
図中Ａ〜Ｄは、過渡応答期を表わし、Ｅは定常応答期を表わす。特にＡ部はＳｔａｒｔ〜所望の回転数に至るまでの範囲を表わし、Ｂ、Ｄ部は所望の回転数を超えた（オーバーシュート）範囲を表わし、Ｃ部は所望の回転数以下（アンダーシュート）となった範囲を表わす。ここで、Ｂ、Ｄ部（図中斜線部）では、Ｃｎｔ．から減速信号が光偏向器に送られＣ部では、加速信号が送られる。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である。
【００２５】
図４では、この引込み音の周波数を複数種の周波数に分散させるためのＣｎｔ．部からの制御方法を示す。図中の波形は上から回転多面鏡の回転数（図３と同じ）、モータコイルの電流、加速信号、図３で説明した条件でロジック部（ＡＳＩＣ等）から生成される減速信号、本発明の減速信号をマスクする信号、マスクされた後、実際に回転多面鏡駆動部へ伝達される減速信号を示す。
【００２６】
図中、加速信号は回転数が規定回転数に達すすまで、ＢＤに同期して図３で述べたシーケンスで出力される。マスク信号は、規定回転数に達する直前（例えば９８％）まで回転数が上昇したことを、ロジック部が検出すると生成を開始する。このマスク信号は、ＣＰＵ又は別のロジック部から出力されＢＤ周期（ＴＢＤ）と同期しない。規定回転数を超えるとロジック部から減速信号が図３で述べたシーケンスで出力を開始する。回転多面鏡駆動部への減速信号はマスク信号によってマスクされ伝達される。マスク信号は所望の時間後（例えば回転数が安定後）出力を停止し、図３で述べた制御へ移行し、安定した回転制御を行う。
【００２７】
下に減速信号がロジック部から出力され、且つマスク信号が出力されている部分の拡大図を示す。上から実際にロジック部ＡＳＩＣへ入力されるＢＤ信号（周期はＴｉｎ）、このＢＤ周期に応じてロジック部で生成される減速信号（パルス幅は｜Ｔｔｙｐ−Ｔｉｎ｜）、ＢＤ信号とは非同期のマスク信号（Ｔｍａｓｋ）、回転多面鏡駆動部へ伝達されるマスク後の減速信号であり、その周波数は図中でも入力されるＢＤ周期（Ｔｉｎ）の１倍と３倍の周期に分散される。
【００２８】
従来のようにマスク信号がない場合、周波数は光偏向器の回転数を、ｆ０とし回転多面鏡の面数をＮＰとすると引込み音の周波数ＦＨＫは、次式で表わされる。
ＦＨＫ＝ｆ０×ＮＰ
例えば光偏向器の回転周波数を３２５Ｈｚ（１９４８０ｐｍ）、回転多面鏡の面数を４面の条件では、前記式より引込み音の周波数は、１．３ＫＨｚとなり大変耳障りな音となる。
【００２９】
図５は回転多面鏡が４面、規定回転数が１９４８０ｒｐｍ（ＢＤ周期は７７０ｕｓｅｃ）、マスク信号は１０００ｕｓｅｃ間、Ｔｒｕｅ、２０００ｕｓｅｃ間ＦａｌｓｅをＢＤ信号とは非同期に繰り返し生成された場合を例にとって、回転多面鏡駆動部へ伝達されるマスク後の減速信号周期を示す。図中マスク信号はＢＤ信号と非同期の固定周期、且つ固定Ｄｕｔｙの信号であるため、図中右側に示すように回転多面鏡駆動部へ伝達されるマスク後の減速信号周期はＴｉｎ、Ｔｉｎの３倍、Ｔｉｎの４倍に周期が分散され、且つその順序も特定されない。このように減速信号の周期を分散し、順序も特定しないことで、図３で説明した引込み音の一次の周波数の音圧は大幅に低減させることができる。Ｔｉｎの整数倍の周波数へ変わるため、引き込み音の周波数も低周波数側に遷移し、発生したとしても耳障りではない周波数になる。
【００３０】
このとき、例えば４面に１度制御減速信号がＴｒｕｅとなった場合（減速信号周期が４Ｔｉｎ）であっても、制御が行われない３面分の位相差も加算され、４面目に４面分全ての加算された位相幅の制御信号を送ることから、毎面ごとに制御信号を送るシーケンスと比較して引き込み時間が延びることはない。
【００３１】
図６−１，図６−２は、減速信号にマスキングを行う方法を示しており、図６−１は、論理ゲートを追加した回路でありＣＰＵから出力されるマスク信号でロジック部から出力された減速信号をマスクしている。図６−２は、外付けロジックを用いずに行う方法として、抵抗のみを用いた回路であり、抵抗値は、Ｒ１＞＞Ｒ２となるように設定されておりＣＰＵの出力により最終的な減速信号の論理を決定している。
【００３２】
今回の実施例では、マスク信号をＢＤ信号と非同期の固定周期、固定Ｄｕｔｙとしたが、周期又はＤｕｔｙをランダムにしても良い。
【００３３】
また、上記実施例では外付けの回路によりマスキングをする方法を述べたが、制御回路内に本実施例の回路を組み込むことも可能であり、またハードそのものに同様のゲ−トを設けても構わない。
【００３４】
また、上記実施例では、ＢＤ制御での引込み音の変調方法について述べたが、モー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制御を行わない時間を設けることにより同一の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施例を示す偏向走査装置の斜視図
【図２−１】回転数が速い時の減速信号を出す時間幅を表した図
【図２−２】回転数が遅い時の加速信号を出す時間幅を表した図
【図３】光偏向器を実際に駆動させたときの、時間−回転数とそのときの制御信号を表わした図
【図４】引込み音周波数を分散させるためのＣｎｔ．部の制御方法を示す図
【図５】引込み音周波数の分散例を示す表
【図６−１】ロジックゲートを用いて減速信号をマスクする回路図
【図６−２】抵抗を用いて減速信号をマスクする回路図
【図７】従来例の駆動回路のブロック線図を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１    光学箱
２    光源部（光源ユニット）
４    光偏光器（スキャナモータ）
４ｒ  回転部
４ｃ  駆動回路
５    回転多面鏡
６、６ａ、６ｂ  結像手段または折返しミラー
７    被走査面（感光ドラム）
８    走査線
１０    蓋部材
１１    偏向されたレーザ光を受光素子１２に入射させる為の反射ミラー（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１２に入射するレーザ光
Ｃｎｔ．  コントローラ（ＣＰＵ、ＡＳＩＣ）
３２    駆動集積回路
４１    駆動相コイルＵ、Ｖ、Ｗを有する駆動モータ
４２    通電回路
４３    エンジンコントローラ
４４    外部センサ
Ｑ１〜Ｑ６  トランジスタ
【図１】
2005352135.tif 000003
【図２−１】
2005352135.tif 000004
【図２−２】
2005352135.tif 000005
【図３】
2005352135.tif 000006
【図４】
2005352135.tif 000007
【図５】
2005352135.tif 000008
【図６−１】
2005352135.tif 000009
【図６−２】
2005352135.tif 000010
【図７】
2005352135.tif 000011