(57)【要約】【課題】  収束時には引込み時間を延ばすことなく耳障りな音の発生も抑え、さらに終了時には十分なブレーキをかけて、付着する塵埃の量を減らし、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】  回転多面鏡を回転させるモータに、ショートブレーキを掛けるための減速信号を、図４の（Ｂ），（Ｃ）示すように、一部マスキングすることにより、引込み音の周波数を下げる。【選択図】        図４
2005128281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記モータを駆動する駆動手段と、
を備え、
前記駆動手段による回転制御は、モータ起動時の過渡応答期の全体あるいは一部と定常回転の定常応答期とで異なる時間間隔で行うことを特徴とする偏向走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の偏向走査装置において、
前記回転多面鏡の各面により偏向される光ビームを受光する受光素子を備え、
前記駆動手段による回転制御は、前記過渡応答期の全体あるいは一部では、前記受光素子で受光する時間間隔ＴＢＤより長い時間間隔で行い、前記定常応答期では、時間間隔ＴＢＤで行うことを特徴とする偏向走査装置。
【請求項３】
請求項２記載の偏向走査装置において、
前記回転多面鏡の面数をＮｐとして、
前記受光素子で受光する時間間隔ＴＢＤより長い時間間隔は、時間間隔ＴＢＤ×Ｎｐであることを特徴とする偏向走査装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の偏向走査装置において、
回転制御の基準パルスのパルス時間間隔をＴｔｙｐとして、
前記駆動手段による回転制御は、｜ＴＢＤ−Ｔｔｙｐ｜の間行うことを特徴とする偏向走査装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の偏向走査装置において、
前記過渡応答期の全体あるいは一部における回転制御は、前記回転多面鏡が所望の回転数を超えたときの減速信号発生時にのみ行うことを特徴とする偏向走査装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の偏向走査装置において、
前記モータを停止させるときには、前記駆動手段による回転制御は、前記時間間隔に関係なく連続的に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等の画像形成装置に好適な偏向走査装置に関し、特にその高速化と静粛性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。これに伴い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、下記特許文献１記載の駆動回路のブロック図である。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、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、駆動集積回路３２と本体コントローラ４３が接続され、本体コントローラ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いわゆるショートブレーキの機能が与えられている。通電回路４２は本体コントローラ４３からの信号に応じて制御され、本体コントローラ４３は外部センサ４４からの信号に応じて制御されている。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。
【０００５】
画像形成装置の動作が継続している間または終了した後に、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からの信号は本体コントローラ４３に入力し、本体コントローラ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。
【０００６】
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をクローズにし、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。
【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】
しかし所望の回転数への引込み時にも同様に行われる電気的な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、モー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の音（以下、引込み音という）となり非常に耳障りである。
【００１０】
なお、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。
【００１１】
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、偏向走査装置あるいは、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。
【００１２】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、収束時には引込み時間を延ばすことなく耳障りな音の発生も抑え、さらに終了時には十分なブレーキをかけて、付着する塵埃の量を減らし、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を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明では、偏向走査装置を次の（１）ないし（６）のとおりに構成する。
【００１４】
（１）光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させるモータと、前記モータを駆動する駆動手段と、を備え、前記駆動手段による回転制御は、モータ起動時の過渡応答期の全体あるいは一部と定常回転の定常応答期とで異なる時間間隔で行う偏向走査装置。
【００１５】
（２）前記（１）記載の偏向走査装置において、前記回転多面鏡の各面により偏向される光ビームを受光する受光素子を備え、前記駆動手段による回転制御は、前記過渡応答期の全体あるいは一部では、前記受光素子で受光する時間間隔ＴＢＤより長い時間間隔で行い、前記定常応答期では、時間間隔ＴＢＤで行う偏向走査装置。
【００１６】
（３）前記（２）記載の偏向走査装置において、前記回転多面鏡の面数をＮｐとして、前記受光素子で受光する時間間隔ＴＢＤより長い時間間隔は、時間間隔ＴＢＤ×Ｎｐである偏向走査装置。
【００１７】
（４）前記（２）または（３）に記載の偏向走査装置において、回転制御の基準パルスのパルス時間間隔をＴｔｙｐとして、前記駆動手段による回転制御は、｜ＴＢＤ−Ｔｔｙｐ｜の間行う偏向走査装置。
【００１８】
（５）前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の偏向走査装置において、前記過渡応答期の全体あるいは一部における回転制御は、前記回転多面鏡が所望の回転数を超えたときの減速信号発生時にのみ行うことを特徴とする偏向走査装置。
【００１９】
（６）前記（１）ないし（５）のいずれかに記載の偏向走査装置において、前記モータを停止させるときには、前記駆動手段による回転制御は、前記時間間隔に関係なく連続的に行う偏向走査装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、収束時には引込み時間を延ばすことなく耳障りな音の発生も抑え、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、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できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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】
【００２２】
図１は実施例１である“偏向走査装置”の構成を示す斜視図である。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が取り付けられており、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１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に用いられている。また、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．と表記する）からの指示で加減速の回転制動が行われることになる（請求項の駆動手段は、駆動回路とＣｎｔ．を含む）。
【００２３】
ここで図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基準パルスの関係を表わす図である。
【００２４】
特に本実施例では、受光素子（ＢＤ）１２で検出を行った受光時間間隔ＴＢＤに対して、所望の回転数の時間と対応の取れたＴｔｙｐの幅（パルス時間間隔）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制御という）について説明を行う。
【００２５】
図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１３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（ａ）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（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（ａ）では、｜ＴＢＤ−Ｔｔｙｐ｜の間、Ｃｎｔ．は、光偏向器に減速の制御信号を出す。反対に回転数が遅いとき図２（ｂ）では、｜ＴＢＤ−Ｔｔｙｐ｜の間、Ｃｎｔ．は、光偏向器に加速の制御信号を出す。なお、制御信号を出すタイミングは、ＴＢＤ毎に行われるためのＴＢＤ周期と一致している。
【００２６】
次に図３は、光偏向器を実際に駆動させたときの、時間−回転数特性とそのときの制御信号を表わした図である。
【００２７】
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部はスタート〜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（図の斜線部）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。
【００２８】
図４では、この引込み音の周波数を低い周波数に変調を行うためのＣｎｔ．部の制御方法を示す。図中の波形はパルス幅Ｔｔｙｐを持った基準パルスと受光素子１３が検出した信号（以下、ＢＤ出力という）を表わしている。（Ａ）の波形は全てのＢＤ出力に減速信号を搬出し制御を行っている。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。
【００２９】
ＦＨＫ＝ｆ０×ＮＰ
【００３０】
例えば光偏向器の回転周波数を５００Ｈｚ（３００００ｒｐｍ）、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、２ＫＨｚとなり大変耳障りな音となる。
【００３１】
次に同図（Ｂ）で表わされる様にＦＨＫ＝ｆ０×ＮＰの減速信号を一つ飛ばしに制御をかけた場合、引込み音の周波数は、ＦＨＫ＝ｆ０×ＮＰ／２であり、前記条件では、引込み音の周波数は、１ＫＨｚとなる。また、（Ｃ）で表わされるように４回のＢＤ信号に対して１回の制御を行った場合は、引込み音の周波数は５００Ｈｚで回転周波数と同じとなり異音として聴こえなくすることが可能である。一般に、回転多面鏡の全面数ＮＰに一度制御をかけ、引込み音の周波数を回転周波数と同等の周波数に変調することで異音として認識できなくすることが効果として大きい。
【００３２】
実際、制御信号を、１／ｎ（ｎ＝２、３、・・・）の制御信号に変換する方法として外部からのマスキングによる方法が簡単である。以下にその方法を述べる。
【００３３】
加速，減速の信号が図４のようにＡｃｔｉｖｅＬｏｗ（Ｌｏｗで有効）で制御を行う場合、実際の加減速信号の立ち上がりエッジを検出し、ｎから立ち上がりエッジ検出毎に減算を行い０となった時のみ出力を‘Ｅｎａｂｌｅ’とするマスキングの方法が後付けの回路として最も簡単である。この方法を用いると、例えば４面に１度制御を掛けた場合、制御が行われない３面分の位相差も加算され（次回の減速信号の幅が、各面毎に減速信号を出すときに比べ、広くなり）、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。
【００３４】
図５は、加減速信号にマスキングを行う方法を示しており、図５（ａ）−１は、Ｂｕｓ−Ｂｕｆｆｅｒを用いた回路であり、ＲＯＭ（プログラムロム）側に加減速信号を入力し、前述のように制御回数のカウントを行い、所定回数毎にＢｕｓ−Ｂｕｆｆｅｒをオンし、光偏向器への制御信号のＥｎａｂｌｅ，Ｄｉｓａｂｌｅを決定している。すなわち、ＲＯＭ出力によりＢｕｓ−Ｂｕｆｆｅｒがオンされているときは、信号はそのまま出力ラインへ供給され、ＲＯＭ出力によりＢｕｓ−Ｂｕｆｆｅｒがオフされているときは、出力ラインは抵抗Ｒによりプルアップされ信号は無効とされるので、図４の（Ｂ），（Ｃ）に示すような信号が得られる。
【００３５】
図５（ａ）−２は、Ｂｕｓ−Ｂｕｆｆｅｒの代わりに抵抗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、ＲＯＭ側の出力により最終的な減速信号の無効，有効（Ｈｉ、Ｌｏｗ）を決定している。前述の説明は加減速信号両方にマスキングを掛ける方法であり、過渡応答期の加減速両方の信号を同等にマスキングができるためモータＧＡＩＮの合わせこみが有利である。
【００３６】
図５（ｂ）−１，図５（ｂ）−２では、引込み音が発生する減速信号のみにマスキングを掛ける方法であるが、回路が簡単であり特にＲＯＭ側のＩ／Ｏポートが削減されコスト的に有利である。
【００３７】
図６は、４つの反射面をもった回転多面鏡５を用い、３００００ｒｐｍで光偏向器を実際に回転させ、引込み音のフーリエ変換を行ったグラフを表わしている。図６（ａ）は、図４の（Ａ）に示すようにマスキングを掛けない通常の制御である。図６（ｂ）は、図５（ｂ）−１に示す回路を用いて図４の（Ｃ）に示すようにマスキングを掛け、４面に１度制御を行っている。図６（ａ）では、回転周波数の４倍音が顕著に現れており、図６（ｂ）では、回転周波数の音に引込み音が変調されており、異音として現れていない。以上、音量−周波数の解析結果からも異音に対して非常に効果があることが確認できる。
【００３８】
本実施例においても、終了時にはＴＢＤの周期に関係なくショートブレーキをかけるので十分なブレーキがかけられると共に振動音は生じない。
【００３９】
以上説明したよう本実施例によれば、回転制御が、モータ起動時の過渡応答期と定常回転の定常応答期とで異なる時間間隔で行うことにより、収束時には引込み時間を延ばすことなく耳障りな音の発生も抑えることができ、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、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。
【００４０】
（変形）
前記実施例１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ートを設けても構わない。
【００４１】
また、実施例１では、過渡応答期の全体で、回転制御の間隔を広げる例を説明したが、過渡応答期全体にかぎらず、過渡応答期の一部で回転制御の間隔を広げるようにしてもよい。
【００４２】
また、実施例１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。なお、起動時の過渡応答期の時間を決定する方法として、事前に収束までの時間を計測し‘Ｓｔａｒｔから一定の時間’あるいは、‘所定の回転数に達してから一定の時間’とし定常応答期とは異なったモードで制御を掛けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１の構成を示す斜視図
【図２】基準パルスとＢＤ信号の関係を示す図
【図３】回転多面鏡の時間−回転数特性と制御信号を示す図
【図４】Ｃｎｔ．部による制御方法を示す図
【図５】加減速信号にマスキングを行う方法を示す図
【図６】引込み音の周波数−音量特性を示す図
【図７】従来例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４４】
４ｒ    回転部
４ｃ    駆動回路
５    回転多面鏡
１２    受光素子
１００  偏向走査装置
Ｌ    レーザ光
Ｃｎｔ．  コントローラ
【図１】
2005128281.tif 000003
【図２】
2005128281.tif 000004
【図３】
2005128281.tif 000005
【図４】
2005128281.tif 000006
【図５】
2005128281.tif 000007
【図６】
2005128281.tif 000008
【図７】
2005128281.tif 000009