JP5365561B2 - 光ビーム走査装置と光ビーム走査システム及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、印刷機、デジタル複合機（ＭＦＰ）等の電子写真方式の画像形成装置（特にタンデム型のカラー画像形成装置）に用いる光ビーム走査装置、その複数の光ビーム走査装置からなる光ビーム走査システム、その光ビーム走査装置又は光ビーム走査システムを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、市場からの要求に伴って、カラー複写機やカラープリンタなどのように、カラー画像の出力が可能なものが多くなってきている。特に、最近では、カラー画像出力時においてもモノクロ画像出力時並みの処理スピードが望まれている。そのため、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色毎に、それぞれ像担持体である感光体と帯電、露光、現像、転写の各手段を設けた作像プロセス部を備え、各感光体上にそれぞれ単色のトナー画像を形成し、その各色のトナー画像を、転写ベルト上で搬送される用紙（転写紙）に順次直接重ねて転写する直接転写方式や、中間転写ベルト上に順次重ねて転写した後用紙（転写紙）に一度に転写する間接転写方式によって、用紙上にカラー画像を記録するタンデム型の画像形成装置が主流になってきている。

このタンデム型の画像形成装置では、上述した直接転写方式あるいは間接転写方式のいずれでも、各色の作像プロセス部における各感光体上の画像は、転写ベルト上の異なる位置で用紙もしくは転写ベルト上に転写される。そのため、転写ベルトの移動速度に微小な変化があった場合には、用紙が次の色の転写位置に到達するまでの時間が変動する。したがって、その場合には各色の転写位置にずれが生じ、結果的に出力されるカラー画像に副走査方向（転写ベルトの移動方向）の色ずれが発生してしまう。

また、各色用の感光体に画像を形成するための書き込み部も、色毎に独立して駆動されるように構成されているため、温度等の環境変化によって各部品が変位すると、主走査方向（感光体の軸線方向）の倍率や書き込みの位置に変化が生じ、結果的には出力画像に主走査方向の色ずれが発生してしまうことがある。

このような事態を回避するように、実際のカラー画像を形成する印刷動作の前に、転写ベルト上に色ずれ補正用の各色の補正パターンを形成し、その各補正パターンの位置を認識して、その情報から色ずれ量が最小になるように、各作像プロセス部での画像書き込み開始位置（タイミング）を補正する補正値を算出する色合わせ動作を実行し、実際の印刷動作時に、その算出した補正値に基づいて各作像プロセス部での画像書き込み開始タイミングを補正するようにしている。

しかし、このようなタンデム型の画像形成装置には、例えば特許文献１に見られるように、書き込み部における光ビーム走査装置にそれぞれ独立したモータによって回転される複数のポリゴンミラーを使用するものがある。
その場合にも、その各光ビーム走査装置のポリゴンミラーで偏向走査された光ビームによって各感光体上に色ごとの潜像を形成し、その各潜像を現像した各トナー画像を記録媒体上に重ね合わせて転写したときに、その重ね合わせ画像にずれが発生しないようにする必要がある。そのため、像担持体である感光体上の各画像の主走査方向（光ビームの走査方向）及び副走査方向（感光体体表面の移動方向）における画像書き込み開始位置を所定位置に設定しなければならない。

主走査方向については、例えば光ビームを走査経路上の所定位置で検出し、その検出結果に基づいて画像の主走査方向の各走査ラインの書き込みタイミングを調整する。このような調整を行う場合は、各ポリゴンミラーの面位相が互いに一致していなくても、主走査方向の画像ずれの発生を防止することができる。

一方、副走査方向については、例えば複数のポリゴンミラーに対応させて複数の感光体を設けた場合、感光体の間隔（ピッチ）を副走査方向の走査ピッチの整数倍に設定し、画像の書き込み開始のタイミングを主走査方向の一回の光ビーム走査に要する時間単位で設定するとともに、同一周波数の回転基準クロック信号に基づいてポリゴンミラーを回転駆動して画像書き込みを行う。

ところが、それぞれ独立したモータによって回転される複数のポリゴンミラーを備えた光ビーム走査装置においては、各ポリゴンミラー間の面位相が互いに一致していない場合がある。その場合、上述のように主走査方向の一回の光ビーム走査に要する時間単位で画像の書き込み開始タイミングの設定を行っても、１走査ピッチ以下（画像分解能３００ｄｐｉの場合で８４．６７μｍ以下）の副走査方向の画像ずれが発生してしまうという不具合があった。この画像ずれは、カラー画像形成装置においては色ずれとなる。

そこで、そのような光ビーム走査装置においては、各駆動制御手段が回転基準のクロック信号と各ポリゴンミラーの回転位置検出信号（ホール素子等で検出する）とを位相比較して、各ポリゴンミラーが等速回転するように各モータを駆動制御して、各ポリゴンミラー間の回転位相を制御するようにし、それにより各ポリゴンミラー間の面位相を一致させている。その各ポリゴンミラーの回転位置検出信号は、ポリゴンミラーの回転軸と一体にその回転方向に沿ってＮ極とＳ極の磁極を交互に配列させたマグネットを設け、そのマグネットの磁極配列位置に近接して固定配置したホール素子が発生する信号による。

しかし、この方法で各ポリゴンミラー間の面位相を一致させるためには、ポリゴンミラーの回転軸に一体に設けるマグネットの磁極数とポリゴンミラーの反射面数とが同数か、あるいは磁極数が反射面数の偶数倍（Ｎ極とＳ極の対が整数倍）でなければならない。
そのため、書き込み部の各光ビーム走査装置におけるポリゴンミラーが独立したモータによって回転され、その各ポリゴンミラーの回転軸に一体に設けるマグネットの磁極数とポリゴンミラーの反射面数とが同数でも磁極数が反射面数の偶数倍でもない（奇数倍や非整数倍）場合には、ポリゴンモータの回転を停止した後、起動を行うときに複数ポリゴンミラー間の面位相関係が不定になるという問題があった。

そこで従来は、ポリゴンモータを起動した後、レーザダイオードを点灯して光ビームを発生させ、その光ビームをポリゴンミラーによって偏向走査させて得られる同期検知信号を使用して、例えばポリゴンミラー間の面位相差に相当する時間差を測定して、それを補正するようなソフトウェア制御による位相合わせを行っていた。

この発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、それぞれ個別のモータによって回転される回転多面鏡（ポリゴンミラー）を備えた複数の光ビーム走査装置において、各回転多面鏡の回転軸に一体に設けるマグネットの磁極数と回転多面鏡の反射面数とが同数又は磁極数が反射面数の偶数倍でなくても、光走査を開始する前にレーザダイオードを点灯することなく、容易に各回転多面鏡間の面位相を一致させることができるようにすることを目的とする。また、色合わせ時と印刷時とでポリゴンミラーの反射面の位相ずれが生じないようにすることも目的とする。
さらに、書き込み部に上記のような光ビーム走査装置を複数備えた画像形成装置において、副走査方向の色ずれを最小にすることも目的とする。

この発明による光ビーム走査装置は上記の目的を達成するため、光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、その回転多面鏡を回転させるモータと、上記回転多面鏡の回転軸と一体に設けられその回転方向に沿ってＮ極とＳ極を交互に配列させたマグネットと、そのマグネットの磁極配列位置に近接して固定配置されたホール素子と、上記モータを駆動制御する駆動制御手段とを備え、上記駆動制御手段が、基準のクロック信号と上記モータによって上記回転多面鏡が回転されたときに上記ホール素子が発生する信号に基づく回転検出信号とを位相比較して、上記回転多面鏡が等速回転するように上記モータを駆動制御する手段である光ビーム走査装置であって、
上記マグネットは特定の互いに隣接する磁極間の磁束密度だけが他の互いに隣接するいずれの磁極間の磁束密度より大きく、上記駆動制御手段による上記モータの起動時に、上記基準のクロック信号に対してその周波数が上記マグネットのＮ極とＳ極の対の数分の一の第２のクロック信号と、上記ホール素子が発生する信号のうち上記マグネットの上記特定の互いに隣接する磁極間で発生される信号のみに基づく回転検出信号とを上記駆動制御手段に位相比較させて上記モータを等速回転するように駆動制御させる位相合わせ制御手段をを設けたことを特徴とする。

上記位相合わせ制御手段は、上記駆動制御手段による上記モータの起動後そのモータが等速回転するまでの間、上記前記基準のクロック信号を上記マグネットのＮ極とＳ極の対の数に応じて分周して上記第２のクロック信号として出力する分周回路を有するとよい。

上記位相合わせ制御手段はまた、上記駆動制御手段による上記モータの起動後そのモータが等速回転するまでの間、上記ホール素子が発生する信号を、その後の定常時の検出基準電圧とは異なるレベルの検出基準電圧と比較して上記回転検出信号を生成する回転検出信号生成回路を有しているのが望ましい。

上記定常時の検出基準電圧は、上記ホール素子が発生する信号のオフセット電圧に相当するレベルの電圧であり、上記異なるレベルの検出基準電圧は、上記ホール素子が発生する信号の最大波高値とそれ以外の波高値との中間のレベル（例えば、最大波高値とそれ以外の波高値との平均値のレベル）の電圧であるとよい。

これらのいずれかの光ビーム走査装置を複数個備え、その複数個の光ビーム走査装置の上記駆動制御手段に上記モータを同時に起動させて上記位相合わせ制御手段を動作させ、複数個の光ビーム走査装置の各回転多面鏡の反射面の位相を一致させる手段を設けた光ビーム走査システム（これも光ビーム走査装置と称してもよい）も提供できる。
その場合、複数個の光ビーム走査装置の回転多面鏡とマグネットの磁極とその配列及びホール素子の各構成及び相対位置関係がすべて同じであるのが望ましい。

この発明による画像形成装置は、上記いずれかの光ビーム走査装置を複数個設けて書き込み部を構成するか、上記いずれかの光ビーム走査システムを書き込み部として備えたものである。

この発明による光ビーム走査装置は、回転多面鏡を回転させるモータの起動時に、常にその回転多面鏡の面位相を一定にすることができる。そのため、複数の光ビーム走査装置を使用する場合に、その各回転多面鏡を回転させるモータを同時に起動して、各回転多面鏡の反射面の位相を簡単に合わせることができる。
したがって、書き込み部にこの光ビーム走査装置複数個設けた画像形成装置では、色合わせ動作時と印刷動作時で回転多面鏡の反射面の位相ずれが生じることがなくなり、副走査方向の色ずれを防止できる。
そして、各回転多面鏡の回転軸に設けたマグネットの磁極数が、各回転多面鏡の反射面の数と等しいかその偶数倍以外であっても、レーザダイオードを点灯させてソフトウエアで制御する必要なく、ハードウエア制御によって簡単に位相合わせを行うことができる。

この発明による画像形成装置の一実施例であるカラーレーザプリンタにおけるプロッタ（画像形成部）の構成を示す模式的な構成図である。 図１における光ビーム走査装置の構成を示す概略斜視図である。 図２に示した光ビーム走査装置の制御基板の長手方向に沿う縦断面図である。 図３に示したロータのカバー部材の内周面に固設されたマグネットの磁極配列を示す下面図である。 図４に示したマグネットの磁極配列とホール素子とポリゴンミラーの各反射面との関係を模式的に示す図である。 ポリゴンモータ定常時にポリゴンンミラーに光ビームを走査させるための所定速度で回転させる場合のＰＭクロックとホール素子信号と回転検出信号の関係を示す波形図である。

ポリゴンモータ起動時にポリゴンミラーの位相合わせを行う場合のＰＭクロックとホール素子信号と回転検出信号の関係を示す波形図である。 この発明の実施例による各ポリゴンモータの起動時と定速回転後の駆動制御に使用するＰＭクロックの切り替えについて説明するための図である。 図２、図３及び図８に示したドライバＩＣと、図８に示したＰＭクロック発生回路及び分周回路を含むメイン制御部のこの発明による制御に係わる部分のみを示すブロック図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔この発明を実施したカラー画像形成装置〕
まず、この発明による画像形成装置の一実施例を図１によって説明する。
図１に示す画像形成装置は、タンデム型の画像形成装置であるカラーレーザプリンタにおけるプロッタ（画像形成部）の構成を示す模式的な構成図である。
このプロッタは、各色毎に電子写真方式の作像プロセス部によって各像担持体である感光体上にそれぞれ単色のトナー画像を形成し、その各色のトナー画像を中間転写ベルト上に順次重ねて転写した後、用紙に一度に転写する間接転写方式のタンデム型カラー画像形成部である。

このプロッタは、各々異なる色（イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、黒：Ｋ）の各トナー画像を作成する電子写真方式の作像プロセス部２６、２７、２８、２９が、中間転写ベルト２１の上面に沿って等間隔（Ｌ１）で一列に配置されている。
中間転写ベルト２１は、一方が駆動回転する駆動ローラと他方が従動回転する従動ローラである搬送ローラ２３、２４と二次転写対向ローラ２２との間に張設された無端状のベルトであり、駆動側の搬送ローラ２３の回転により矢印Ｖ方向に回動される。

各作像プロセス部２６から２９は共通の構成であり、符号２６〜２９にそれぞれａ〜ｅを組み合わせた符号で示す各部から構成されている。例えばイエロー（Ｙ）用の作像プロセス部２６は、像担持体である感光体ドラム２６ａと、その周囲に配置された帯電器２６ｂ、現像器２６ｃ、一次転写器２６ｄ、及び感光体クリーナ２６ｅから構成されている。一次転写器２６ｄは中間転写ベルト２１を挟んで感光体ドラム２６ａの最下部と対向する位置に配置されている。

マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、及び黒（Ｋ）用の各作像プロセス部２７，２８，２９も、同様に感光体ドラム２７ａ，２８ａ，２９ａとその周囲にそれぞれ配置された、帯電器２７ｂ，２８ｂ，２９ｂ、現像器２７ｃ，２８ｃ，２９ｃ、一次転写器２７ｄ，２８ｄ，２９ｄ、及び感光体クリーナ２７ｅ，２８ｅ，２９ｅから構成されている。

これらの各作像プロセス部２６，２７，２８，２９の上部には、露光手段である書き込み部３０が設置されている。その書き込み部３０は、イエロー用、マゼンタ用、シアン用、及び黒用の４個の光ビーム走査装置３１，３２，３３，３４からなる光ビーム走査ユニットで構成されている。その各光ビーム走査装置の構成については後で詳細に説明するが、それぞれ回転多面鏡であるポリゴンミラーと、その各ポリゴンミラーをそれぞれ個別に回転駆動するモータ（「ポリゴンモータ」という）と、光源およびレンズ等の光学素子を備えている。
そして、各光ビーム走査装置３１，３２，３３，３４によって走査された光ビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣ，ＬＫによって、各作像プロセス部２６から２９の各感光体ドラム２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａの帯電された表面を露光して静電潜像を形成する。

中間転写ベルト２１の下部には二次転写対向ローラ２２と対向して二次転写ローラ１２が設けられており、図示していない給紙トレイを備えた給紙部から所要のタイミングで記録媒体である転写紙１０が、二次転写ローラ１２と二次転写対向ローラ２２とが中間転写ベルト２１を挟んで対向する二次転写部に給送される。その転写紙搬送方向の下流側には定着装置１３が配置されている。

作像時において、作像プロセス部２６では、感光体ドラム２６ａの表面が帯電器２６ｂによって一様に帯電された後、書き込み部３０の光ビーム走査装置３１から射出されるイエローの画像に対応した光ビームＬＹで露光され、感光体ドラム２６ａの表面に静電潜像が形成される。その静電潜像は現像器２６ｃによってイエローのトナーで現像され、感光体ドラム２６ａ上にイエローのトナー画像が形成される。
そして、そのイエローのトナー画像が一次転写器２６ｄと対向する転写位置で中間転写ベルト２１の上面に転写される。

作像プロセス部２７，２８，２９においても、中間転写ベルト２１が矢示Ｖ方向に距離Ｌ１だけ移動する時間ずつ遅れて同様にして、帯電器２７ｂ，２８ｂ，２９ｂによって一様に帯電された感光体ドラム２７ａ，２８ａ，２９ａの表面が、各光ビーム走査装置３２，３３，３４からのマゼンタの画像に対応した光ビームＬＭ、シアンの画像に対応した光ビームＬＣ、黒の画像に対応した光ビームＬＫによってそれぞれ露光されて、静電潜像が形成される。その静電潜像が現像器２７ｃ，２８ｃ，２９ｃによってマゼンタ、シアン、および黒の各トナーでそれぞれ現像され、感光体ドラム２７ａ，２８ａ，２９ａ上にマゼンタ、シアン、および黒のトナー画像が形成される。

そして、一次転写器２７ｄ，２８ｄ，２９ｄと対向する位置で、中間転写ベルト２１の上面のイエローのトナー画像に重ねて、マゼンタ、シアン、および黒のトナー画像が順次転写され、フルカラーのトナー画像が形成される。転写が終わった感光体ドラム２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａは、ドラム表面に残った不要なトナーを感光体クリーナ２６ｅ，２７ｅ，２８ｅ，２９ｅによってクリーニングされ、次の画像形成に備える。

中間転写ベルト２１の回動によって、フルカラーのトナー画像が二次転写対向ローラ２２と二次転写ローラ１２によって挟持される二次転写位置に到達すると、そこで図示しない給紙部から給紙される記録媒体である転写紙１０の表面に一括転写される。その転写紙１０が定着装置１３へ搬送され、そこで熱と圧力によってトナーが転写紙１０に定着された後、フルカラー画像が形成（印刷）された転写紙が図示していない排出部へ搬送されて機外へ排出される。

〔この発明による光ビーム走査装置〕
光ビーム走査装置３１，３２，３３，３４の構成は同じであり、その構成例を図２によって説明する。
図２は図１における光ビーム走査装置の構成を示す概略斜視図である。これはこの発明による光ビーム走査装置の一実施例である。

この光ビーム走査装置には、制御基板１上にポリゴンモータ４とそれによって矢示Ａ方向に回転駆動される回転多面鏡であるポリゴンミラー５と、ポリゴンモータ４を駆動制御するための駆動制御手段であるドライバＩＣ（半導体集積回路）６とが搭載されている。ポリゴンミラー５は、この例では平面形状が正五角形でその側面に５面の平面状の反射面５ａを有している。

さらに、光源であるレーザダイオード（ＬＤ）７が出射するレーザ光の光軸Ｘをポリゴンミラー５の反射面５ａの中心に向けて配設され、その光軸Ｘ上にコリメータレンズ８とビーム径調整器９が配設されている。そして、レーザダイオード７から出射するレーザ光は、そのコリメータレンズ８とビーム径調整器９によって所定のビーム径の平行光線（光ビーム）にされて、ポリゴンミラー５の反射面５ａを照射する。その光ビームはその反射面５ａによって反射され、ポリゴンミラー５の回転によって所定の角度範囲で矢示Ｂ方向に偏向走査される。

この光ビームの偏向走査範囲にｆθレンズ３５と折り返し用ミラー３６が設けられており、ポリゴンミラー５の反射面５ａで偏向走査された光ビームがｆθレンズ３５を通って折り返し用ミラー３６によって斜め下方に折り返すように反射され、図１に示した感光体ドラムのいずれかに向けて射出し、その感光体ドラムの帯電された表面を露光する。

また、ポリゴンミラー５によって偏向走査されてｆθレンズ３５を通った光ビームを実際の走査開始端より手前側で受ける位置にシリンダミラー３７が配設され、そのシリンダミラー３７で反射集光した光ビームを光センサであるフォトダイオード（ＰＤ）３８に入射させ、そのフォトダイオード３８が光ビームを主走査における１ラインの始端側の所定位置で検知して、各色の主走査方向の書き込み開始位置を規定するための同期検知信号を出力する。これらは全て、図示していないハウジング内に設けられている。

なお、各光ビーム走査装置３１，３２，３３，３４が、それぞれ個別のハウジング内に上記の各部材を設け、全体として１個の光ビーム走査システム（光ビーム走査装置と称してもよい）を構成してもよいし、光ビーム走査装置３１，３２，３３，３４が共通のハウジング内に上記の各部材を設け、全体で１個の光ビーム走査装置を構成してもよい。

次に、この実施例におけるポリゴンモータ４の構造例を図３乃至図５によって説明する。図３は、図２に示した光ビーム走査装置の制御基板１の長手方向に沿う縦断面図であり、図４はそのロータのカバー部材の内周面に固設されたマグネットの磁極配列を示す下面図である。

ポリゴンモータ４は、制御基板１を貫通してハウジング２に鉛直に固設された軸受４１と、その軸受４１の上部外周に設けられたステータコイル群４２と、軸受４１に回転自在に支持された回転軸４３と、その回転軸４３に中心が固定されたロータ４４とからなるブラシレスモータである。
そのロータ４４は、中心孔に回転軸４３を嵌挿させたハブ状の連結部材４５と、その連結部４５に上端面部が固定され、下面が開口した円筒状のカバー部材４６と、そのカバー部材４６の内周面に、ステータコイル群４２に対向して固設されたリング状のマグネット４７とからなる。そして、連結部材４５の上部にポリゴンミラー５が回転軸５０を共有するように連結されている。

マグネット４７は、下面側から見て図４に示すように、円周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に１２極（６対）配列されている。
ドライバＩＣ６を搭載した制御基板１はスペーサ３９を介してハウジング２に固定されており、その制御基板１上に、ロータ４４におけるマグネット４７の磁極配列位置に近接対向して、回転位置検出素子としてホール素子３が固定配置されている。

このマグネット４７の磁極配列とホール素子３とポリゴンミラー５の各反射面５ａとの関係を図５に模式的に示す。この図では、分り易いようにホール素子３をマグネット４７の外周に近接した位置に示している。このマグネット４７は特定の互いに隣接する磁極Ｐ−Ｑ間の磁束密度が他の互いに隣接する各磁極間の磁束密度より大きくなるようにしている。他の互いに隣接する各磁極間の磁束密度は略均等の大きさである。
このポリゴンモータ４のマグネット４７の磁極数はＮ極とＳ極が各６極で全１２極であり、ポリゴンミラー５の反射面５ａの数は５面であるから、マグネット４７の磁極数とポリゴンミラー５の反射面数とが同数でも磁極数が反射面数の偶数倍でもない。

このポリゴンモータ４を定常時に、ポリゴンミラー５で光ビームを走査させるための所定速度で回転させる際には、図６の（Ｃ）に示すような回転速度に対応する所定周波数の基準のクロック信号であるポリゴンモータクロック（以下「ＰＭクロック」と略称する）ＣＬＫ１によって、ドライバＩＣ６がその周波数に応じた駆動電流でポリゴンモータ４を駆動する。そして、ロータ４４の回転によりポリゴンミラー５が回転すると共に、マグネット４７の回転によってホール素子３が図６の（Ａ）に示すようなホール素子信号Ｓｈを発生する。

このホール素子信号Ｓｈを検出基準電圧（ホール素子信号Ｓｈのオフセット電圧に相当するレベルの電圧）Ｖｒ１と比較して２値化し、図６の（Ｂ）に示すようなロータ４４の回転速度に応じた周波数の矩形波パルス信号である回転検出信号Ｆｈ１を生成する。
そして、ドライバＩＣ６はＰＭクロックＣＬＫ１とその回転検出信号Ｆｈ１とを位相比較して、位相差がなくなるようにポリゴンモータ４の駆動電流を制御し、その位相差がなくなると一定の駆動電流でポリゴンモータ４を等速回転させる。

マグネット４７の各磁極から発生する磁力が均一であれば、ホール素子３が発生するホール素子信号Ｓｈの振幅は一定になるため、ＰＭクロックＣＬＫ１に対して特定の磁極を同期させることはできない。
そこでこの発明では、ポリゴンモータ４の回転軸４３と一体に回転するマグネットの特定の互いに隣接する磁極Ｐ−Ｑ間の磁束密度が他の互いに隣接する各磁極間の磁束密度より大きくなるようにしている。そのため、ポリゴンモータ４を回転駆動させたときに、ホール素子３が発生するホール素子信号Ｓｈの振幅は図６の（Ａ）に示すようにホール素子３に近接する位置を磁極Ｐ−Ｑ間が通過したときだけ大きくなる。

そこで、ポリゴンモータ４の起動時に、ＰＭクロックＣＬＫ１を６分周（マグネット４７のＮ極とＳ極の対数だけ分周）した図７の（Ｃ）に示すようなＰＭクロックＣＬＫ２によって、ドライバＩＣ６がその周波数に応じた駆動電流でポリゴンモータ４を駆動する。そして、ロータ４４が回転するとポリゴンミラー５が回転すると共に、マグネット４７の回転によってホール素子３が図７の（Ａ）に示すようなホール素子信号Ｓｈを発生する。このホール素子信号Ｓｈを検出基準電圧Ｖｒ１より高いレベルの検出基準電圧Ｖｒ２と比較して２値化し、図７の（Ｂ）に示すようなロータ４４の１回転に１個の矩形波パルス信号である回転検出信号Ｆｈ２を生成する。

この場合の検出基準電圧Ｖｒ２は、ホール素子信号Ｓｈの最大波高値Ｈ_Ｍとそれ以外の波高値Ｈｎとの中間のレべルの電圧にすればよい。好ましくは（Ｈ_Ｍ＋Ｈｎ）／２に相当するレベルの電圧にするとよい。
そして、ドライバＩＣ６はこのときのＰＭクロックＣＬＫ２とその回転検出信号Ｆｈ２とを位相比較して、位相差がなくなるようにポリゴンモータ４の駆動電流（励磁電流）を制御し、ポリゴンモータ４を等速回転させる。このようなポリゴンモータ４の駆動制御を、図１に示した各光ビーム走査装置３１〜３４に各ポリゴンモータ４の起動時に行えば、複数の各ポリゴンモータ４間で回転軸４３と一体で取り付けられたポリゴンミラー５の反射面５ａの位相関係を同じ状態にする、すなわち位相合わせすることができる。

図８は、この実施例による各ポリゴンモータの起動時と定速回転後の駆動制御に使用するＰＭクロックの切り替えについて説明するための図である。
図１に示した各光ビーム走査装置３１〜３４の各制御板１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに搭載された各ドライブＩＣ６は、ＰＭクロック発生回路５１が出力する所定周波数のＰＭクロックＣＬＫ１を分周回路５２を通して入力し、前述したホール素子３が発生するホール素子信号に基づく回転検出信号と位相比較して、各ポリゴンミラー５が等速回転するように各ポリゴンモータを駆動制御する。

各ポリゴンミラー５の起動時には、各ドライブＩＣ６からモータロック信号は出力されていないため、分周回路５２は分周動作を有効にし、ＰＭクロック発生回路５１が出力する所定周波数のＰＭクロックＣＬＫ１を６分周（マグネット４７のＮ極とＳ極の対数だけ分周）して、周波数を１／６にし周期を６倍にしたＰＭクロックＣＬＫ２を出力し、それを各制御版１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１ＫのドライブＩＣ６に入力させる。それによって、各ドライブＩＣ６は、図７によって説明したポリゴンモータ起動時の駆動制御を行って、各ポリゴンモータ５を等速回転させ、各ポリゴンミラー５の反射面５ａの位相を合わせる。

各ポリゴンモータ４が等速回転すると、各ドライバＩＣ６がポリゴンモータクロック信号を出力し、それを用いて分周回路５２の分周機能を無効に切り替える。その後は、ＰＭクロック発生回路５１から出力された所定周波数のＰＭクロックＣＬＫ１がそのまま各制御板１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１ＫのドライブＩＣ６に入力する。それによって、各ドライブＩＣ６は、図６によって説明したポリゴンモータ定常時の駆動制御を行って、各ポリゴンモータ５を所定の速度で等速回転させ、各ポリゴンミラー５を光ビームの走査に適した一定速度で回転させる。

ＰＭクロックの周波数を切り替える際の僅かな時間、各ポリゴンモータの回転数が変動するが慣性により各ポリゴンモータ間の位相関係が変わることはなく、再度等速回転になって回転数ロック状態に復帰することで、複数のポリゴンモータ間の位相関係は保たれている。

〔駆動制御手段と位相合わせ制御手段の具体例〕
発明による光ビーム走査装置及びそれを備えた画像形成装置の上述した実施例において、複数組（実施例では４組）の光ビーム走査装置の上述した各ポリゴンモータの駆動制御及びそれによって回転される各ポリゴンミラーの反射面の位相合わせを行うための駆動制御手段と位相合わせ制御手段の具体例を、図９によって説明する。

図９は、図２、図３及び図８に示したドライバＩＣ６と、図８に示したＰＭクロック発生回路５１及び分周回路５２を含むメイン制御部の上記制御に係わる部分のみを示すブロック図である。
ドライバＩＣ６は、ポリゴンモータ４の駆動制御を行うための駆動制御手段であり、順に接続された位相比較回路６１、ループフィルタ６２、及び駆動回路６３と、ホール素子３が発生するホール素子信号から回転検知信号を生成する回転検知信号生成回路６４とが集積回路化されて構成されている。

メイン制御部５０は、図１に示したカラーレーザプリンタ全体を制御するコントローラあるいは、各色用に光ビーム走査装置３１〜３４からなる書き込み部３０のみを制御する制御部であってもよく、コントローラの場合はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを有している。

この実施例では、図８によって前述したＰＭクロック発生回路５１と分周回路５２をこのメイン制御部５０に設けている。４入力のアンド回路５３は、光ビーム走査装置３１〜３４の各ドライバＩＣの駆動回路６３から出力されるＰＭロック信号を全て入力して、それらがいずれも“Ｈ”になったときに出力を“Ｈ”にし、その出力を分周回路５２の切替端子に入力させる。
ＰＭクロック発生回路５１は、ポリゴンモータ４を定常時に、ポリゴンミラー５で光ビームを走査させるための所定速度で回転させるための回転速度に対応する所定周波数の基準のクロック信号として、図６及び図８に示したＰＭクロックＣＬＫ１を発生する。

分周回路５２はそのＰＭクロックＣＬＫ１を入力して、切替端子に入力するアンド回路５３の出力が“Ｌ”のときは、そのＰＭクロックＣＬＫ１を６分周して図７及び図８に示したＰＭクロックＣＬＫ２を出力し、アンド回路５３の出力が“Ｈ”のときは、ＰＭクロックＣＬＫ１を分周せずにそのまま、それぞれ光ビーム走査装置３１〜３４の各ドライバＩＣの位相比較回路に入力させる。

また、このメイン制御部５０は光ビーム走査装置３１〜３４の各ドライバＩＣ６の駆動回路６５に対して、スタート／ストップ信号を出力する。
このメイン制御部５０はまた、各光ビーム走査装置３１〜３４の図２に示したレーザダイオード（ＬＤ）７の発光をそれぞれ制御し、各フォトダイオード（ＰＤ）３８が光ビームを検出したときに発生する同期検知信号をそれぞれ入力する。

各ドライバＩＣ６は、駆動回路６３にメイン制御部５０からスタート信号が入力される起動時には、位相比較回路６１には、ＰＭクロックＣＬＫ１が分周回路５２で６分周されたＰＭクロックＣＬＫ２と、回転検知信号生成回路６４によって生成される回転検知信号Ｆｈ２が入力され、その位相を比較して位相差に応じた位相差信号をループフィルタ６２に出力する。このとき、回転検知信号生成回路６４にメイン制御部５０のアンド回路５３の出力を入力している。

起動時にはＰＭ（ポリゴンモータ）ロック信号はいずれも“Ｌ”であるから、アンド回路５３の出力は“Ｌ”であるので、回転検知信号生成回路６４は検出基準電圧を図７の（Ａ）に示したホール素子信号Ｓｈの最大波高値Ｈ_Ｍとそれ以外の波高値Ｈｎとの中間のレべルの電圧に設定する。好ましくは最大波高値Ｈ_Ｍとそれ以外の波高値Ｈｎとの平均値（H_M＋Ｈｎ）／２に相当するレベルの電圧に設定するとよい。そして、ホール素子３からのホール素子信号Ｓｈをその検出基準電圧Ｖｒ２と比較して、それを越えた時だけ“Ｈ”にする矩形波パルスの回転検出信号を生成Ｆｈ２をする。

ループフィルタ６２はその位相差信号を積分電圧に変換し、駆動回路６３がその積分電圧に応じた励磁電流をポリゴンモータ４のステータコイル群４２に流し、ロータ４４を回転させる（図３も参照）。
しかし、始めはポリゴンモータ４が回転していないので、回転検知信号生成回路６４によって回転検知信号Ｆｈ２が生成されず、ＰＭクロックＣＬＫ２の周波数に応じた速度で駆動回路６３にポリゴンモータ４を回転駆動させる。

ロータ４４が回転し始めるとマグネット４７も回転するため、ホール素子３を横切る磁束が変化し、ホール素子３がホール素子信号を出力するので、回転検知信号生成回路６４が回転検知信号Ｆｈ２を生成して位相比較回路６１に入力する。
そして、位相比較回路６１がＰＭクロックＣＬＫ２と回転検知信号Ｆｈ２との位相差信号を出力し、駆動回路６３はその位相差をゼロにするようにポリゴンモータ４に供給する励磁電流を増減し、ＰＭクロックＣＬＫ２の周波数に応じた速度で等速回転するように制御する。

ＰＭクロックＣＬＫ２と回転検知信号Ｆｈ２との位相が一致し、ポリゴンモータ４が等速回転すると、駆動回路６３はＰＭ（ポリゴンモータ）ロック信号を“Ｈ”にして、メイン制御部５０のアンド回路５３に入力させる。
光ビーム走査装置３１〜３４の各ドライバＩＣ６において、いずれもＰＭクロックＣＬＫ２と回転検知信号Ｆｈ２との位相が一致し、駆動回路６３によって駆動制御された各ポリゴンモータ４がいずれも等速回転になると、各ポリゴンモータ４の回転軸４３に一体で取り付けられたポリゴンミラー５の反射面５ａの位相関係が同じ状態になり、位相合わせが完了する。

このとき、各ドライバＩＣ６の駆動回路６３がそれぞれＰＭロック信号を“Ｈ”にして、それをメイン制御部５０のアンド回路５３に入力させるので、アンド回路５３の出力が“Ｈ”になり、分周回路５２の分周機能を無効に切り替える。
それによって、その後はＰＭクロックＣＬＫ１が分周されずにそのまま各光ビーム走査装置３１〜３４の各ドライバＩＣ６の位相比較回路６１に入力され、通常のポリゴンモータ駆動制御に切り替わる。

アンド回路５３の出力が“Ｈ”になると、それを入力する各回転検知信号生成回路６４は、検出基準電圧を図６の（Ｂ）に示したホール素子信号Ｓｈのオフセット電圧に相当するＶｒ１に設定して、ホール素子信号Ｓｈをその検出基準電圧Ｖｒ１と比較して２値化して、回転検知信号生成Ｆｈ１を生成する。
そして、各ドライバＩＣ６は位相比較回路６１がＰＭクロックＣＬＫ１と回転検知信号生成Ｆｈ１の位相を比較し、前述したように、その位相差をゼロにするようにポリゴンモータ５を駆動制御し、ポリゴンモータ５をＰＭクロックＣＬＫ１の周波数に応じた所定の速度で等速回転させ、ポリゴンミラー５を光ビームの走査に適した一定速度で回転させる。

これによって、各ポリゴンミラー５の各反射面５ａへの光ビームの入射角を連続的に変化させ、レーザ光を偏向してミラー３６側に送り、主走査方向に沿って各作像プロセス部の感光体ドラムを照射することができる。

この実施例では、分周回路５２と回転検出信号生成回路６４の検出基準電圧を変更設定する機能とが、駆動制御手段（ドライバＩＣ６）によるモータ（ポリゴンモータ４）の起動時に、基準のクロック信号（ＰＭクロックＣＬＫ１）に対してその周波数がマグネット４７のＮ極とＳ極の対の数（実施例では６）分の一の第２のクロック信号（ＰＭクロックＣＬＫ２）と、ホール素子３が発生する信号のうちマグネット４７の特定の互いに隣接する磁極間（図５における磁極Ｐ−Ｑ間）で発生される信号のみに基づく回転検出信号とを駆動制御手段に位相比較させてモータを等速回転するように駆動制御させる位相合わせ制御手段に相当する。

しかし、分周回路を各ドライバＩＣ６内に設けるようにしてもよいし、分周回路に代えて、メイン制御部５０にＰＭクロックＣＬＫ２を発生するＰＭクロック発生回路も設け、ＰＭクロックＣＬＫ１とＣＬＫ２とを各ドライバＩＣ６に出力し、ドライバＩＣ６側で、起動時と定常時とで選択して使用するようにしてもよい。

この実施例のカラーレーザプリンタによれば、色合わせ動作時にも印刷動作時にも、書き込み部３０における各光ビーム走査装置３１〜３４のポリゴンモータ４の起動時に、上述したように各ポリゴンミラー５の反射面５ａの位相を合わせることができるので、色合わせ動作時と印刷動作時とで、ポリゴンモータ４の反射面５ａの位相がずれることによる、副走査方向の色ずれを防止することができる。
そして、ポリゴンモータ４の回転軸に設けたマグネットの磁極数が、ポリゴンミラーの反射面の数と等しいかその偶数倍以外であっても、レーザダイオードを点灯させてソフトウエアによる制御をする必要がなく、ハードウエア制御によって簡単に位相合わせを行うことができる。

しかし、この発明による各光ビーム走査装置は、ポリゴンモータの回転軸に設けたマグネットの磁極数が、ポリゴンミラーの反射面の数と等しいかその偶数倍である場合にも、同様に起動時に容易にポリゴンモータの反射面の位相合わせをすることができる。
ポリゴンミラーの反射面数やポリゴンモータの構造とそのマグネット配置や磁極数など、いずれも実施例のものに限らず、種々に変更可能であることは勿論である。
しかし、光ビーム走査システムや画像形成装置の書き込み部を構成する複数個の光ビーム走査装置では、そのポリゴンミラーとマグネットの磁極とその配列及びホール素子の各構成及び相対位置関係はすべて同じであることが望ましい。

また、前述の実施例は、タンデム型の間接転写方式のカラーレーザプリンタにこの発明を実施した場合の例を説明したが、直接転写方式のカラーレーザプリンタにも同様に適用できるし、その他の各種の画像形成装置にも同様に適用できることは云うまでもない。

この発明は、電子写真方式の、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、印刷装置、デジタル複合機（ＭＦＰ）等の各種の画像形成装置、特にタンデム型のカラー画像形成装置の書き込み部における光ビーム走査装置又は走査システムに利用できる。

１，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ：制御基板 ２：ハウジング ３：ホール素子
４：ポリゴンモータ ５：ポリゴンミラー ５ａ：反射面
６：ドライバＩＣ ７：レーザダイオード（ＬＤ） ８：コリメータレンズ
９：ビーム径調整器 １０：転写紙 １２：二次転写ローラ
１３：定着装置 ２１：中間転写ベルト ２２：二次転写対向ローラ
２３，２４：搬送ローラ ２６，２７，２８，２９：作像プロセス部

２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａ：感光体ドラム
２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂ：帯電器
２６ｃ，２７ｃ，２８ｃ，２９ｃ：現像器
２６ｄ，２７ｄ，２８ｄ，２９ｄ：一次転写器
２６ｅ，２７ｅ、２８ｅ，２９ｅ：感光体クリーナ

３０：書き込み部 ３１，３２，３３，３４：光ビーム走査装置
３５：ｆθレンズ ３６：折り返し用ミラー ３７：シリンダミラー
３８：フォトダイオード（ＰＤ） ３９：スペーサ
４１：軸受 ４２：ステータコイル群 ４３：回転軸 ４４：ロータ
４５：連結部材 ４６：カバー部材 ４７：マグネット
５０：メイン制御部 ５１：ＰＭクロック発生回路 ５２：分周回路
６１：位相比較回路 ６２：ループフィルタ ６３：駆動回路
６４：回転検知信号生成回路

特開平１０−７３７８０号公報

Claims (8)

1. 光ビームを偏向走査する回転多面鏡と、該回転多面鏡を回転させるモータと、前記回転多面鏡の回転軸と一体に設けられその回転方向に沿ってＮ極とＳ極を交互に配列させたマグネットと、該マグネットの磁極配列位置に近接して固定配置されたホール素子と、前記モータを駆動制御する駆動制御手段とを備え、
   前記駆動制御手段が、基準のクロック信号と前記モータによって前記回転多面鏡が回転されたときに前記ホール素子が発生する信号に基づく回転検出信号とを位相比較して、前記回転多面鏡が等速回転するように前記モータを駆動制御する手段である光ビーム走査装置であって、
   前記マグネットは特定の互いに隣接する磁極間の磁束密度だけが他の互いに隣接するいずれの磁極間の磁束密度より大きく、前記駆動制御手段による前記モータの起動時に、前記基準のクロック信号に対してその周波数が前記マグネットのＮ極とＳ極の対の数分の一の第２のクロック信号と、前記ホール素子が発生する信号のうち前記マグネットの前記特定の互いに隣接する磁極間で発生される信号のみに基づく回転検出信号とを前記駆動制御手段に位相比較させて前記モータを等速回転するように駆動制御させる位相合わせ制御手段をを設けたことを特徴とする光ビーム走査装置。
2. 前記位相合わせ制御手段は、前記駆動制御手段による前記モータの起動後該モータが等速回転するまでの間、前記前記基準のクロック信号を前記マグネットのＮ極とＳ極の対の数に応じて分周して前記第２のクロック信号として出力する分周回路を有することを特徴とする請求項１に記載の光ビーム走査装置。
3. 前記位相合わせ制御手段は、前記駆動制御手段による前記モータの起動後該モータが等速回転するまでの間、前記ホール素子が発生する信号を、その後の定常時の検出基準電圧とは異なるレベルの検出基準電圧と比較して前記回転検出信号を生成する回転検出信号生成回路を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ビーム走査装置。
4. 前記定常時の検出基準電圧は、前記ホール素子が発生する信号のオフセット電圧に相当するレベルの電圧であり、前記異なるレベルの検出基準電圧は、前記ホール素子が発生する信号の最大波高値とそれ以外の波高値との中間のレベルの電圧であることを特徴とする請求項３に記載の光ビーム走査装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の光ビーム走査装置を複数個備えた光ビーム走査システムであって、該複数個の光ビーム走査装置の前記駆動制御手段に前記モータを同時に起動させて前記位相合わせ制御手段を動作させ、該複数個の光ビーム走査装置の各前記回転多面鏡の反射面の位相を一致させる手段を設けたことを特徴とする光ビーム走査システム。
6. 前記複数個の光ビーム走査装置の前記回転多面鏡と前記マグネットの磁極とその配列及び前記ホール素子の各構成及び相対位置関係がすべて同じであることを特徴とする請求項５に記載の光ビーム走査システム。
7. 請求項１から４のいずれか一項に記載の光ビーム走査装置を複数個設けて書き込み部を構成したことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項５又は６に記載の光ビーム走査システムを書き込み部として備えたことを特徴とする画像形成装置。
   
   

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