(57)【要約】【課題】レーザ光で画像露光を行う画像形成装置のレーザの書き出し位置を検知するセンサ出力と、レーザスキャナモータの回転検知素子の出力との位相差に基づく、両出力の切り換え時のジッターを抑えることを目的とする。【解決手段】レーザ光を検知するセンサ１９の出力に基づいて生成された第１回転クロックと、モータの回転磁界を検出するホール素子３２の出力に基づいて生成された第２回転クロックと、該２つの回転クロックの位相差から調整クロックを出力するクロック調整手段２９とを備え、画像形成時は第１回転クロックと基準クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータ１６の回転速度を制御する第１制御手段と、非画像形成時は第２回転クロックと調整クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータ１６の回転速度を制御する第２制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転多面鏡の反射面で反射されるレーザ光を検知するセンサと、レーザスキャナモータのロータの回転磁界を検出するホール素子と、基準クロックを生成する基準クロック生成手段を有する画像形成装置において、
前記センサの出力に基づいて生成された第１回転クロックと、前記ホール素子の出力に基づいて生成された第２回転クロックとの位相差を検出する位相差検出手段と、
該位相差検出手段の検出結果から前記基準クロックに基づいて調整クロックを出力するクロック調整手段と、
前記第１回転クロックと前記基準クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転速度を制御する第１制御手段と、
前記第２回転クロックと前記調整クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転速度を制御する第２制御手段とを備え、
画像形成時は前記第１制御手段により、非画像形成時は前記第２制御手段により前記スキャナモータを制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
回転多面鏡の反射面で反射されるレーザ光を検知するセンサと、レーザスキャナモータのロータの回転磁界を検出するホール素子と、基準クロックを生成する基準クロック生成手段を有する画像形成装置において、
前記センサの出力に基づいて生成された第１回転クロックと、前記ホール素子の出力に基づいて生成された第２回転クロックとの位相差を検出する位相差検出手段と、該位相差検出手段の検出結果から前記第２回転クロックに基づいて調整回転クロックを出力する回転クロック調整手段と、
前記第１回転クロックと前記基準クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転速度を制御する第１制御手段と、前記調整回転クロックと前記基準クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転速度を制御する第２制御手段とを備え、
画像形成時は前記第１制御手段により、非画像形成時は前記第２制御手段により前記スキャナモータを制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記第１回転クロックの生成手段は、前記センサの出力信号を前記回転多面鏡の反射面の数だけ分周することにより、前記レーザスキャナモータの回転速度に応じた回転クロックを生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置
【請求項４】
前記第２回転クロックの生成手段は、前記ホール素子の出力信号を前記レーザスキャナモータの磁極組数だけ分周することにより、前記レーザスキャナモータの回転速度に応じた回転クロックを生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記非画像形成時とは、画像形成時以外の期間であるスタンバイ時や前回転時であることを特徴とする請求項１又は請求項２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、レーザ光により画像露光を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式により画像を形成する画像形成装置では、感光体（以下、感光ドラムと称する）の感光面を一様に帯電する帯電装置、その帯電された感光面に画像情報に応じた静電潜像を形成する潜像形成装置、その静電潜像を現像する現像装置を備える。更に、その現像された潜像を記録紙に転写する転写装置を備えており、感光ドラムの感光面を回転させながら逐次的に画像形成処理を行っている。
【０００３】
このような電子写真方式の画像形成装置における潜像形成装置では、回転多面鏡を用いてレーザ光を感光ドラム上に走査し、画像露光を行って静電潜像を形成している。回転多面鏡はレーザスキャナモータにより回転駆動され、このようなレーザスキャナモータは高速回転して感光ドラム上を繰り返し走査している。このため記録画像の始・終端がずれるという現象（ジッター現象）が生じると画質を損ねるため高精度の回転速度制御が要求されている（本明細書でいうジッターとは、感光ドラムの主走査方向における走査幅の走査時間のズレをいう）。特に、高速機やカラー機等では回転数は数万ｒｐｍ、ジッターは０．０１％以下の性能が要求されている。このため、モータの回転速度制御にはＰＬＬ回路が用いられ、回転するロータの磁界をホール素子やインダクタにより検出し、これを周波数変換した回転周波数信号と高精度の水晶発振器によるクロック信号の位相が一定になるように回転速度を制御している。
【０００４】
ところで、電子写真方式の画像形成装置に用いられるレーザ光を出射する半導体レーザ発振器には、点灯時間の寿命があり、電子写真に用いられるものは一般的に４００〜６００時間、長いもので１０００時間となっている。近年の画質の向上や印字速度の向上により、レーザ発振器に対する要求も高いものとなってきている。例えば、カラー電子写真装置では半導体レーザ発振器を各色毎に持つ４ドラム機より、１つの半導体レーザ発振器で複数色の静電潜像を形成する１ドラム機の方が、半導体レーザ発振器の点灯時間は長くなる。さらに高速機ともなれば、半導体レーザ発振器の点灯制御が高速なものとなり、負荷はさらに高いものとなる。そこで、従来の電子写真装置では、点灯時間を極力減らして半導体レーザ発振器の寿命を延ばすために、非画像形成時にレーザ点灯を行わない構成をもつものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１記載の電子写真方式の画像形成装置では、レーザ光源とレーザスキャナモータ、回転多面鏡、感光ドラム上に照射されるレーザ光の主走査方向の書き出し開始位置を検知するセンサを備える。そして、前記センサ出力と基準信号の位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転を制御する第１制御手段と、レーザスキャナモータの回転を検知する素子と、この素子の出力と基準信号の位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転を制御する第２制御手段を持つ。画像形成時には前記第１制御手段、非画像形成時には前記第２制御手段に切り換える構成となっている。その結果、非画像形成時には半導体レーザ発振器を消灯することができ、無用な点灯を抑えることで半導体レーザ発振器の寿命を延ばす構成となっていた。
【特許文献１】特開２０００−２８９２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記レーザの書き出し位置を検知するセンサの出力と、前記レーザスキャナモータの回転を検知する素子の出力には位相差があり、切り換える際にレーザスキャナモータの回転が安定するまでに発生するジッターを抑えることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、レーザ光により画像露光を行う画像形成装置におけるレーザの主走査方向の書き出し位置を検知するセンサ出力と、レーザスキャナモータの回転を検知する素子の出力との位相差に基づく両出力の切り換え時のジッターを抑えて安定した回転制御をすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の目的を達成するため、以下（１）〜（５）の構成を備えるものである。
【０００９】
（１）回転多面鏡の反射面で反射されるレーザ光を検知するセンサと、レーザスキャナモータのロータの回転磁界を検出するホール素子と、基準クロックを生成する基準クロック生成手段を有する画像形成装置において、
前記センサの出力に基づいて生成された第１回転クロックと、前記ホール素子の出力に基づいて生成された第２回転クロックとの位相差を検出する位相差検出手段と、
該位相差検出手段の検出結果から前記基準クロックに基づいて調整クロックを出力するクロック調整手段と、
前記第１回転クロックと前記基準クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転速度を制御する第１制御手段と、
前記第２回転クロックと前記調整クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転速度を制御する第２制御手段とを備え、
画像形成時は前記第１制御手段により、非画像形成時は前記第２制御手段により前記スキャナモータを制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
（２）回転多面鏡の反射面で反射されるレーザ光を検知するセンサと、レーザスキャナモータのロータの回転磁界を検出するホール素子と、基準クロックを生成する基準クロック生成手段を有する画像形成装置において、
前記センサの出力に基づいて生成された第１回転クロックと、前記ホール素子の出力に基づいて生成された第２回転クロックとの位相差を検出する位相差検出手段と、該位相差検出手段の検出結果から前記第２回転クロックに基づいて調整回転クロックを出力する回転クロック調整手段と、
前記第１回転クロックと前記基準クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転速度を制御する第１制御手段と、前記調整回転クロックと前記基準クロックの位相差に基づいてレーザスキャナモータの回転速度を制御する第２制御手段とを備え、
画像形成時は前記第１制御手段により、非画像形成時は前記第２制御手段により前記スキャナモータを制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
（３）前記第１回転クロックの生成手段は、前記センサの出力信号を前記回転多面鏡の反射面の数だけ分周することにより、前記レーザスキャナモータの回転速度に応じた回転クロックを生成することを特徴とする前記（１）又は前記（２）記載の画像形成装置
（４）前記第２回転クロックの生成手段は、前記ホール素子の出力信号を前記レーザスキャナモータの磁極組数だけ分周することにより、前記レーザスキャナモータの回転速度に応じた回転クロックを生成することを特徴とする前記（１）又は前記（２）記載の画像形成装置。
【００１２】
（５）前記非画像形成時とは、画像形成時以外の期間であるスタンバイ時や前回転時であることを特徴とする前記（１）又は前記（２）記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画像形成時にレーザ点灯して行うレーザスキャナモータ回転制御と、非画像形成時にレーザ非点灯で行うレーザスキャナモータ回転制御の切り換え時のジッターの抑制が可能な画像形成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】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。
【００１５】
[実施の形態１]
図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する概略構成図である。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図である。図２において、まず、１５は回転多面鏡、１６は回転多面鏡１５を回転駆動するレーザスキャナモータである。ここでは、回転多面鏡１５として１２面のものが用いられている。本実施形態では、このように多面化された回転多面鏡１５を用いているが、それに伴うジッターの悪化をモータ１６の制御方法を改善することで防いでいる。これについては詳しく後述する。１７は記録用光源であるところの半導体レーザ発振器であるレーザダイオードである。レーザダイオード１７は図示しない駆動回路により画像信号に応じて点灯又は消灯し、レーザダイオード１７から発した光変調されたレーザ光は、回転多面鏡１５に向けて照射される。
【００１６】
回転多面鏡１５は矢印方向に回転していて、レーザダイオード１７から発したレーザ光は回転多面鏡１５の回転に伴い、その反射面で連続的に角度を変える偏向ビームとして反射される。この反射光は図示しないレンズ群により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡１８を経て感光ドラム１０の主走査方向に走査される。回転多面鏡１５の１つの面は１ラインの走査に対応し、回転多面鏡１５の回転によりレーザダイオード１７から発したレーザ光は１ラインづつ感光ドラム１０の主走査方向に走査する。感光ドラム１０は予め帯電器１１により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。また、感光ドラム１０は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は現像器１２により現像され、現像された可視像は転写帯電器１３により不図示の転写紙に転写される。可視像が転写された転写紙は、定着器１４に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
【００１７】
ここで、感光ドラム１０の側部における主走査方向の走査開始位置近傍には、ＢＤ（ＢＥＡＭ  ＤＥＴＥＣＴ）センサ１９が配置されている。回転多面鏡１５の各反射面で反射されたレーザ光は各々１ラインの走査に先立ってＢＤセンサ１９により検出される。検出されたＢＤ信号は主走査方向の走査開始基準信号として用いられ、この信号を基準として各ラインの主走査方向の書き出し開始位置の同期が取られる。
【００１８】
図１はレーザスキャナモータ１６の回転速度を制御する制御回路を示すブロック図である。図１において、まず、レーザスキャナモータ１６としてはブラシレスモータが用いられ、破線の内部はその等価回路を示している。インダクタ３４は星型結線され、ブリッジ回路２０により励磁され、回転磁界を生成する。ロータ３０には磁性パターンが着磁されており、インダクタ３４の回転磁界により回転し、回転多面鏡１５の回転駆動を行う。ホール素子３１〜３３はロータ３０に着磁されている磁界を検出し、検出された磁界は回転磁界制御回路２３に入力される。回転磁界制御回路２３はホール素子３１〜３３の出力信号に基づいてロータ３０の回転位置を検出し、常にロータ３０が回転運動を行う磁界を発生するようにブリッジ回路２０を制御する。
【００１９】
また、ホール素子３２の出力信号は第２回転クロック発生部２５に入力されている。ホール素子３２はモータ１６の回転速度に対応する周波数のパルス信号を出力し、ロータ３０には１回転当たり２組みの磁性パターンが着磁されているため、１回転当たり２つのパルスを出力する。第２回転クロック発生部２５はホール素子３２のパルス信号を２分周し、モータ１６の１回転に対し１つのパルスを出力する（図３の分周ホール素子信号）。従って、このパルス信号はモータ１６の回転速度に対応した回転クロックとなる。
【００２０】
一方、ＢＤセンサ１９のＢＤ信号は第１回転クロック発生部２６に入力される。回転多面鏡１５の反射面は１２面であるので、ＢＤ信号は回転多面鏡１５が１回転する間に１２個出力される。第１回転クロック発生部２６はＢＤセンサ１９の出力信号を１２分周し、モータ１６の１回転に対し１つのパルスを出力する（図３の分周ＢＤ信号）。このパルス信号もモータ１６の回転速度に対応した回転クロックとなる。切り換え回路２４は主制御回路（図示せず）の切換部３８からの切り換え信号により回転クロック発生部２５，２６の出力信号のうち一方を選択し、ＰＬＬ回路２２に出力する。どちらの信号を選択してもモータ１６の１回転当たり１つのパルスが出力されるが、本実施形態では、画像形成時のレーザ光が感光ドラム１０を走査している時はＢＤセンサ１９の出力信号による第１回転クロック発生部２６の出力信号を選択する。そして、画像形成時以外のレーザ光が走査していない時はホール素子３２の出力信号による第２回転クロック発生部２５の出力を選択し、ＰＬＬ回路２２に出力する。これについて詳しく後述する。
【００２１】
また、第２回転クロック発生部２５と第１回転クロック発生部２６の出力信号は位相差検出部２８に入力され、位相差検出部２８は入力された２信号の位相差を測定する。例えば位相差がｔであれば、そのデータがクロック調整部２９へ出力され、位相差データに応じ調整されたクロック（図３の補正基準クロック）をクロック選択部３５へ出力する。クロック選択部３５は前記切換信号により、入力された基準クロックと調整されたクロックのどちらかが選択出力される。本実施形態では、画像形成時のレーザ光が感光ドラム１０を走査している時は基準クロックをＰＬＬ回路２２に出力し、画像形成時以外のレーザ光が走査していない時はクロック調整部２９からの調整クロックをＰＬＬ回路２２へ出力する。
【００２２】
ＰＬＬ回路２２は、いずれの場合も切り換え回路２４で選択された回転クロックと基準クロックの位相を比較し、比較結果をＰＷＭ回路２１に出力する。組み合わせは［第１回転クロック発生部２６の出力と基準クロック］又は［第２回転クロック発生部２５の出力とクロック調整部出力の調整クロック］である。基準クロックは図示しない水晶発振器を用いて生成された高精度のクロック信号であり、モータ１６の目標とする回転速度に相当する。ＰＷＭ回路２１はＰＬＬ回路２２からの出力信号に応じてパルス幅変調によりブリッジ回路２０の出力電圧を制御する。もし、モータ１６の回転速度が上昇すると、ホール素子３２の出力パルス、ＢＤセンサ１９のＢＤ信号の周波数が高くなるため、切り換え回路２４からの回転クロックの位相が変化する。その結果、ＰＬＬ回路２２は回転クロックと基準クロックとの位相差が一定となるようにＰＷＭ回路２１を制御する。この結果、ブリッジ回路２０の出力電圧が低下するように制御が働き、モータ１６の回転速度は基準クロックに相当する目標速度に制御される。
【００２３】
また、モータ１６の回転速度が低下すると、ホール素子３２の出力パルス、ＢＤセンサ１９のＢＤ信号の周波数が低下し、切り換え回路２４からの回路クロックの位相が変化する。この時、ＰＬＬ回路２２によりブリッジ回路２０の出力電圧が高くなるように制御が働くため、モータ１６の回転速度は目標速度に制御される。このようにしてモータ１６の回転速度は一定に制御され、回転多面鏡１５は図２に示す矢印方向に一定の回転速度で回転する。
【００２４】
一方、図示しないイメージスキャナーで読み取られた画像信号、あるいは図示しないコンピュータ等の外部装置から転送された画像信号は書き出しタイミング制御回路２７に供給される。また、ＢＤセンサ１９のＢＤ信号も書き出しタイミング制御回路２７に供給される。書き出しタイミング制御回路２７では、ＢＤ信号を基準として感光ドラム１０の主走査方向の書き出し開始位置タイミングを決定し、その後、レーザダイオード１７を画像信号に応じて駆動する。レーザダイオード１７からのレーザ光は、前述のように回転多面鏡１５により感光ドラム１０に照射され、画像が形成される。
【００２５】
ここで、一般にホール素子の出力は数百ミリボルト程度で、ノイズ等に弱いため、ＢＤセンサ１９による回転数検出方式に比較して検出精度は低いと考えてよい。本実施形態では、画像形成時のレーザ光走査時はＢＤセンサ１９による信号を用いてモータ１６の回転速度を制御しているので、ジッターの悪化を防ぎ、モータ１６の回転速度を高精度で制御することができる。
【００２６】
また、レーザダイオード１７には寿命があるため、画像形成時以外の期間であるスタンバイ時や前回転時はレーザダイオード１７の発光を停止させることがある。但し、ＢＤセンサ１９の出力を用いてモータ１６の回転速度を制御すると、レーザダイオード１７を点灯しなければＢＤ信号が得られない。
【００２７】
本実施形態では、画像形成時以外の期間であるスタンバイ時や前回転時はホール素子の出力信号を用いてモータ１６の回転速度を制御しているので、レーザダイオード１７を消灯した状態で制御することができ、レーザダイオード１７の寿命の低下を防止できる。また、回転多面鏡１５の反射面の角度（隣接する反射面間の角度）は高精度に形成されているが、必ずわずかな誤差があるため、ＢＤセンサ１９の出力信号はこの角度の誤差を含み、反射面毎に位相が異なる信号となる。本実施形態では、第１回転クロック発生部２６によりＢＤセンサ１９の出力信号を反射面の数だけ分周し、回転多面鏡１５の１回転に対し１つのパルスとしている。従って、必ずいずれか１つの反射面で得られたＢＤ信号をもとに回転クロックが得られ、角度の誤差を含まない安定した回転クロックを得ることができる。
【００２８】
画像形成時、非画像形成時の制御の切換について、図４のタイミングチャートを用いて説明する。区間ａで画像形成を行っており、レーザ点灯により分周ＢＤ信号（第１回転クロック）を基準クロックに同期させてレーザスキャナモータの制御を行う。区間ｂは非画像形成状態であり、レーザが消灯され、分周ホール素子信号（第２回転クロック）を調整クロックに同期させてレーザスキャナモータの制御を行う。区間ｃで再び画像形成が行うのでレーザを点灯し、分周ＢＤ信号と基準クロックによるレーザスキャナモータの制御を行う。分周ＢＤ信号と分周ホール素子信号それぞれに基準となる基準クロック、調整クロックを持つので、制御を切り換える際に同期を行う目標を見失わずに済み、切り換えの際に発生するレーザスキャナモータのジッターを抑制するので安定した回転制御が可能となる。
【００２９】
［実施の形態２］
図５は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。本実施形態では、分周したＢＤ信号（第１回転クロック）とホール素子信号（第２回転クロック）の位相差から、分周ホール素子信号を回転クロック調整部３７で補正する（図６の補正分周ホール素子信号）。そして、切換回路３６により分周ＢＤ信号（第１回転クロック）と補正した分周ホール信号（調整回転クロック）をＰＬＬ回路２２に切換出力する。
【００３０】
本実施形態の画像形成時、非画像形成時の制御の切換について、図７のタイミングチャートを用いて説明する。区間ａでは画像形成を行っており、レーザ点灯により分周ＢＤ信号を基準クロックに同期させてレーザスキャナモータの制御を行う。区間ｂは非画像形成状態であり、レーザが消灯され、補正分周ホール素子信号（調整回転クロック）を基準クロックに同期させてレーザスキャナモータの制御を行う。区間ｃで再び画像形成を行うのでレーザを点灯し、分周ＢＤ信号と基準クロックによるレーザスキャナモータの制御を行う。分周ホール素子信号と補正分周ホール素子信号を基準クロックに同期させて制御し、制御を切り換える際に発生するレーザスキャナモータのジッターを抑制し安定した回転制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施例におけるレーザスキャナモータの速度制御回路を示すブロック図である。
【図２】本発明における画像形成装置の構成を示す図である。
【図３】第１実施例における基準クロックと分周された信号、補正基準クロックの関係を示すタイミングチャートである。
【図４】第１実施例における画像形成時、非画像形成時の制御の切り換えについてのタイミングチャートである。
【図５】第２実施例におけるレーザスキャナモータの速度制御回路を示すブロック図である。
【図６】第２実施例における基準クロックと分周された信号、補正分周ホール素子信号の関係を示すタイミングチャートである。
【図７】第２実施例における画像形成時、非画像形成時の制御の切り換えについてのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１０  感光ドラム
１１  帯電器
１２  現像器
１３  転写帯電器
１４  定着器
１５  回転多面鏡
１６  レーザスキャナモータ
１７  レーザダイオード
１９  ＢＤセンサ
２０  ブリッジ回路
２１  ＰＷＭ回路
２２  ＰＬＬ回路
２４  切り換え回路
２５  第２回転クロック発生部
２６  第１回転クロック発生部
２７  書き出しタイミング制御回路
２８  位相差検出部（位相差検出手段に対応）
２９  クロック調整部（クロック調整手段に対応）
３０  ロータ
３１〜３３  ホール素子
３４  インダクタ
３５  クロック選択部
３７  回転クロック調整部（回転クロック調整手段に対応）
３８、３９  切り換え部（スキャナモータを制御する制御手段に対応）
４０  基準クロック発生部
【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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