JP2660423B2 - 感光体駆動モーター制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンター等の画
像形成装置に適した感光体駆動モーター制御回路に関
し、特に光ビーム偏向器で偏向されたレーザービームに
よって感光体への書込みを行う画像形成装置に最適な感
光体駆動モーター制御回路に関する。

（２）発明の背景 ファクシミリ、複写機、プリンター等の画像形成装置
として、レーザービームによる感光体への書込みが行わ
れるようになってきている。このような画像形成装置に
おいて、レーザービームを偏向する光偏向器には、従来
より、回転多面鏡やミラー振動子等が用いられている。
近時においては、小型化、低騒音化、低価格化等の要請
から、幾多の課題を解決しながらミラー振動子が用いら
れるようになってきている。

このようなミラー振動子には、第６図に示すようなミ
ラー振動子310が使用される。

第６図において、ミラー振動子310は、ほぼ長方形状
をなす縦長のフレーム315を有し、そのほぼ中央部に駆
動コイル311が設けられる。そして、その上方部に反射
ミラー312が形成され、この反射ミラー312の上方と、フ
レーム315との間には、回転支持棒として機能するリガ
メント313が一体に形成されている。駆動コイル311の下
方にも、リガメント313が一体に形成されている。

このようにミラー振動子310は、駆動コイル311、反射
ミラー312、回転支持用のリガメント313が一体として構
成されたものである。

ミラー振動子310としては、異方性エッチングが可能
な材料として水晶、シリコン等が使用される。

水晶板を加工してミラー振動子310を形成する場合、
その加工手段は通常、フォトリゾグラフィーとエッチン
グ技術が応用され、これによって微細加工が可能にな
る。エッチング加工されたミラー振動子310の表面は、
電気的な抵抗を下げるために、通常銀メッキが施され
る。

また、特に光源として半導体レーザーを使用する場
合、反射ミラー312にはその反射率を上げるために、
金、銅、又はアルミ等のメッキ処理が施される。さら
に、反射ミラー312の表面の傷や、酸化を防ぐため、メ
ッキ処理後の表面にSiO又はSiO2等の保護膜をコーティ
ングすることもできる。

第５図は、偏向器300をレーザー記録装置に使用した
場合の光学走査系の一例を示している。

半導体レーザー31から出射されたレーザービームはコ
リメータレンズ32でビーム形状が補正されたのち、シリ
ンドリカルレンズ33、反射ミラー41を通過して偏向器30
0に入射せしめられる。偏向器300でレーザービームが所
定方向に所定の速度でもって偏向される。

偏向されたレーザービームは走査用レンズ42及びシリ
ンドリカルレンズ36を通過することにより感光体ドラム
11上に結像されて静電像が形成される。

シリンドリカルレンズ33、36は偏向器300に設けられ
た反射ミラー312に、上下方向のあおりがある場合、そ
のあおりを補正するために使用されるものである。反射
ミラー312のあおりが非常に小さい場合は、シリンドリ
カルレンズ33、36は省略することもできる。

走査用レンズ42はレーザービームを感光体ドラム11の
表面に正しく結像させるためと、レーザービームが感光
体ドラム11上を等速走査できるようにするために使用さ
れる。

ミラー振動子310がもつ固有振動数で振動させた場
合、反射ミラー312の偏向角θは、 θ＝Ａ・sinωｔ ここに A:反射ミラーの最大偏向角 ω：角速度 t:時間 で表される正弦波動作となる。

このため、レーザービームのスポット位置をθの関数
Ｘ（θ）としたとき、走査レンズ42として、 Ｘ（θ）＝Ａ・ｆ・arc・sin（θ/A） ただし、ｆは走査レンズ42の焦点距離となる特性を持
たせることにより、感光体ドラム11上におけるレーザー
ビームのスポットの位置を時間ｔの関数Ｘ（ｔ）として
表わした場合、上式より Ｘ（ｔ）＝Ａ・ｆ・ωｔ となる。

従って、上述したようにこの走査レンズ42を使用すれ
ば、レーザービームを等速運動に変換することができ
る。等速運動によって静電像を形成する場合には歪のな
い画質を得ることができる。

ミラー振動子312を駆動するには、ミラー振動子31の
固有振動周波数と一致するように駆動周波数が設定され
る。ミラー振動子312の駆動は、従来より第７図に示す
他励発振回路から駆動信号をミラー振動子310に供給す
ることによって行われている。

第７図において、330は正弦波発振器を示し、これはC
R発振回路や水晶発振器を使用することができる。

ミラー振動子310は、固有振動数foをもち、この固有
振動数foに対する振れ角θの共振特性は、第８図に示す
ようになる。正弦波発振器330の発振周波数は、ミラー
振動子310の固有振動数foに一致するように、発振定数
が選定され、これによって最も効率よく、ミラー振動子
310を駆動することができる。

なお、画像処理装置にミラー振動子310を用いた場合
のミラー振動子310の駆動周波数ｆは、画像記録速度、
水平走査速度、最大記録紙サイズなどから決定される周
波数であるから、ミラー振動子310を製造する場合に、
水晶板の加工は、固有振動数foが駆動周波数ｆに一致す
るようにして行われる。

第７図において、正弦波発振器330の出力である駆動
信号は、次段のオフセット調整器331に供給されて、そ
のDCオフセットが調整される。

偏向器300を画像処理装置の光学走査系に設置する場
合に、その取り付け位置が設計値どおりでないときに
は、第９図に示すように、駆動信号のDCレベル（１点鎖
線で図示）を調整することにより、左右の振れ位置を調
整することが行われる。

このようなことから、オフセット調整器331において
は、そのDCレベルを調整することにより、感光体ドラム
11における走査位置を規定通りの走査位置となるように
している。オフセット調整された駆動信号は、振幅調整
器332においてその走査幅が調整される。

DCオフセット及び振幅がそれぞれ調整された駆動信号
は、出力アンプ333を介して上述した駆動コイル311に供
給される。これにより、ミラー振動子310は所定の固有
振動数で駆動されることになる。

感光体ドラム11における主走査方向（第５図矢印ａ）
の走査は、上述のごとくミラー振動子310によって行わ
れるが、感光体ドラム11の副走査方向（第５図横方向）
の走査は、感光体ドラム11をモーター１（第４図）で回
転駆動することによって行われる。

第４図において、モーター１は最近は直流モーターが
使用されるようになってきており、モーターコントロー
ル回路２で作成された制御信号によりモータードライバ
回路３を介して駆動される。モーターコントロール回路
２には、モーター１内に設けられたエンコーダ（図示せ
ず）からモーター１の回転数を検出したパルス信号が帰
還される。モーターコントロール回路２には、分周回路
５で分周された水晶発振器４の出力が基準信号として供
給されており、モーターコントロール回路２は、この基
準信号とモーター１から供給されるパルス信号とを比較
し、モーター１の回転数が常に一定となるように制御信
号を作成してモータードライバ回路３に供給する。

この水晶発振器４の発振周波数と、第７図に示した正
弦波発振器330の発振周波数とは、一対一に対応するよ
うに発振定数が選定される。

（３）発明が解決しようとする課題 外部の発振回路330を使用してミラー振動子310を駆動
する場合には、次のような問題点がある。

すなわち、ミラー振動子310の固有振動数には製造工
程で生ずるバラツキがあるので、個々のミラー振動子31
0によって差異がある。それに伴って、その共振特性も
例えば第８図の曲線L1からL2のように相違することにな
る。

これに対して、ミラー振動子310には外部から周波数
ｆ（＝fo）の駆動信号が供給され、発振回路330の駆動
周波数はfoのままである。その結果、駆動効率が低下す
ることになり、ミラー振動子310の振れ角θも、θ１か
らθ２に変化してしまう。

振れ角θは、感光体ドラム11に対するビームの走査
幅、すなわち振幅を決定する因子であるため、個々のミ
ラー振動子310によって記録画像の大きさに差異が生ず
るという問題点がある。

また、感光体ドラム11の回転を制御する水晶発振器４
（第４図）の周波数と正弦波発振器330（第７図）の発
振周波数とは、常に一対一に対応していなければならな
い。この対応関係が無くなると、走査線のピッチ間隔が
所定の値からはずれ、感光体ドラム11に書き込まれた画
像が伸び縮みしてしまう。

しかしながら、水晶発振器４（第４図）と正弦波発振
器330（第７図）とは、従来は個別に設けられているた
めに対応関係が無く、感光体ドラム11に書き込まれた画
像は、縦または横に伸び縮みしてしまうという問題点が
ある。

（４）課題を解決するための手段 本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、周囲の
環境条件に影響されることなく、感光体に書込まれる画
像の走査ピッチが常に一定となるようにすることを目的
とし、この目的を達成するために、感光体を駆動するモ
ーターの速度制御を行う感光体駆動モーター制御回路に
おいて、ミラーを回転往復振動することで光ビームを偏
向するミラー振動子によって感光体に書込みを行うミラ
ー振動子と、ミラー振動子で発生する逆起電力を帰還す
ることで自励発振する自励発振回路とを設け、自励発振
回路の発振周波数を基準として感光体駆動モーターの制
御を行うように構成されている。

（５）実施例 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明による感光体駆動モータ制御回路の
一実施例を示すブロック図である。図中、第４図〜第９
図と同じ構成部分には同じ参照番号を付して説明を省略
する。

第１図を説明する前に、第１図に示す自励発振回路35
0を第２図と共に説明する。

第２図において、自励発振回路350は、オペアンプ351
を有し、その出力信号Soは、DCカット用のコンデンサＣ
を介して振幅制御回路352に供給される。振幅制御回路3
52で所定の値に振幅制限された出力信号So′が、抵抗器
R1を介してオペアンプ351の一端子に供給される。ま
た、抵抗器R2を介して駆動コイル311に供給されると共
に、抵抗器R2を介してオペアンプ351の＋端子に供給さ
れる。

振幅制御回路352の出力信号である振幅制御された出
力信号So′は、振幅検出回路353にも供給されて出力振
幅が検出され、出力信号Soの振幅が常に一定となるよう
に制御される。なお、出力信号Soの振幅は、自励発振回
路350の発振周波数のバラツキに対しても、走査速度を
検出して走査速度が所定値となるように初期設定され
る。また、第２図に示すRfは、帰還抵抗器である。

この構成において、ミラー振動子310が振動していな
いときの駆動コイル311のインピーダンスRcが帰還抵抗
器Rfの抵抗値に等しく、かつ抵抗R1および抵抗R2の抵抗
値が等しくなるように設定されていた場合には、出力信
号So、So′の電圧をそれぞれVo、Viとすると、 Vo＝｛（R1Rc−R2Rf）/R1（R2＋Rc）｝Vi ＝０（ボルト） となる。

すなわち、出力信号Soが零となる。

ミラー振動子310は、所定の磁界内に配置され、ミラ
ー振動子310の駆動コイル311に通電すると、ミラー振動
子310が励起されて振動を開始する。従って、この振動
によって駆動コイル311は磁界を所定の速度で横切るこ
とになり、駆動コイル311には正弦波状の逆起電力が発
生する。

駆動コイル311はオペアンプ351の＋端子に接続されて
いるので、この逆起電力はオペアンプ351の＋端子に供
給され、上述した平衡条件が崩れる。このときオペアン
プ351の出力端子には、駆動コイル311に生じた逆起電力
と同相の出力信号Soが得られる。これがさらに振幅制御
回路352で振幅調整された後、再び駆動コイル311にその
駆動信号として供給される。

このような一連の動作で、駆動コイル311には振動に
必要なエネルガーが供給される結果、駆動コイル311の
連続的な振動が継続される。振動周波数はミラー振動子
310のもつ固有振動数である。また、振動検出回路353の
存在で、出力信号Soの振幅は、初期設定された値に常に
保たれるように制御されているから、駆動コイル311に
は、常に一定の振幅値を有する正弦波信号が供給される
ことになる。

このような自励発振回路350において、ミラー振動子3
10の固有振動数がバラついた場合でも、ミラー振動子31
0に対する駆動信号の周波数は固有振動数そのものであ
る。

これによって、ビームの走査ピッチ間隔が一定とな
り、記録画像の伸び縮みを防ぐことができる。

オペアンプ351の出力信号Soまたは振幅制御回路352の
出力信号So′は、第１図に示すように、波形整形回路６
で波形整形された後に、モーターコントロール回路２に
供給される。モーターコントロール回路２は、水晶発振
器４の出力信号の代わりに波形整形回路６の出力信号を
基準信号として、モーター１から供給されるパルス信号
と比較を行い、モーター１の回転数が常に自励発振回路
350の出力周波数に追従するように制御信号を作成して
モータードライバ回路３に供給する。

水晶発振器４の出力周波数の代わりに、自励発振回路
350の出力周波数を基準信号として、モーター１から供
給されるパルス信号との比較を行うこと以外は、第４図
で説明した感光体駆動モーター制御回路と同様に構成さ
れる。

このように、ミラー振動子310（駆動コイル311）で発
生する逆起電力を帰還することで自励発振する自励発振
回路350の出力周波数を基準にして、モーター１の回転
数を制御することで、感光体ドラム11の回転数とミラー
振動子312の振動周波数とは、常に一対一に対応する。
従って、個々のミラー振動子310の固有振動数にバラツ
キがあって自励発振回路350の出力周波数がそれぞれ相
違する場合であっても、感光体ドラム11の回転数とミラ
ー振動子312の振動周波数は常に一対一の対応関係が保
たれ、感光体ドラム11に書き込まれた画像は、伸び縮み
することがない。

（７）発明の効果 以上で説明したように、本発明は、感光体駆動モータ
ーを制御する感光体駆動モーター制御回路において、ミ
ラーを回転往復振動することで光ビームを偏向するミラ
ー振動子によって感光体に書込みを行うミラー振動子
と、ミラー振動子で発生する逆起電力を帰還することで
自励発振する自励発振回路とを設け、自励発振回路の発
振周波数を基準として感光体駆動モーターの制御を行う
ように構成したので、周囲の環境条件に影響されること
なく一定の走査ピッチを得ると共に、感光体に書込まれ
る画像の伸び縮みを防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による感光体駆動モーター制御回路の
一実施例を示すブロック図、 第２図は、第１図に示す自励発振回路350を説明する回
路図、 第３図は、従来の感光体駆動モーター制御回路を説明す
るブロック図、 第４図は、ミラー振動子を用いた走査光学系を示す平面
図、 第５図は、ミラー振動子を示す正面図、 第６図は、ミラー振動子駆動回路を説明するブロック
図、 第７図は、第６図に示す回路の動作を説明する特性図、 第８図は、第６図に示す回路の動作を説明する波形図で
ある。 １……モーター ２……モーターコントロール回路 ３……モータードライバ回路 ４……水晶発振器 ５……分周回路 ６……波形整形回路 11……感光体ドラム 310……ミラー振動子 311……駆動コイル 312……反射ミラー 313……リガメント 315……フレーム 351……オペアンプ 352……振幅制御回路 353……振幅検出回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体を駆動するモーターの速度制御を行
   う感光体駆動モーター制御回路において、ミラーを回転
   往復振動することで光ビームを偏向するミラー振動子に
   よって前記感光体に書込みを行うミラー振動子と、該ミ
   ラー振動子で発生する逆起電力を帰還することで自励発
   振する自励発振回路とを有し、該自励発振回路の発振周
   波数を基準として感光体駆動モーターの制御を行うこと
   を特徴とする感光体駆動モーター制御回路。