JP7292975B2

JP7292975B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP7292975B2
Application number: JP2019098112A
Authority: JP
Inventors: 孝敏田中; 陸男川上
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2023-06-19
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Description

本発明は、画像形成装置に関し、シート等の転写材（記録媒体）上に画像を形成する機能を備えた複写機、プリンタなどの画像形成装置に関する。

図９は従来のスキャナモータ１０１０の制御ブロック図である。例えば特許文献１のように、従来の走査光学装置には、スキャナモータ１０１０の回転制御手段として加減速制御部１０３０を併用しているものがある。複数のスキャナモータ１０１０を有する走査光学装置において、各々のスキャナモータ１０１０に対し２つの制御回路（１０３１、１０３３）を併用して各スキャナモータ１０１０の回転周期及び回転位相を制御する。この際、位相制御の信号はスキャナモータ１０１０の回転周期の制御を妨げ、回転ジッターの増大の要因になるおそれがある。この現象は、スキャナモータ１０１０の回転部が軽く、回転数が低い場合により顕著に現れる。スキャナモータ１０１０に使用されるＤＣモータは、回転部が軽く、回転数が低い場合、不安定になりやすい。したがってスキャナモータ１０１０の回転ジッターがより増大しやすく、回転位相はずれやすい。

さらに例えば特許文献４のように、回転多面鏡の内角を調整して反射面の特定を行う技術が開示されている。内角が調整された回転多面鏡を有するスキャナモータは、回転周期が反射面毎に同一ではないので、回転周期が不安定になりやすい。例えば、特許文献２にはスキャナモータの制御回転数毎にＰＬＬ制御のループフィルタを切り替える構成が提示されている。また例えば特許文献３には、位相ずれ量に応じて位相制御に伴うスキャナモータの加減速信号の信号幅を調整する構成が開示されている。

特開２００３－１２７４５６号公報特開２００４－０８５６８６号公報特開２００９－０６９４３３号公報特開２０１６－１３９０１９号公報

近年、画像形成装置の消費電力低減や小型化、スキャナモータの起動時間の短縮が求められており、スキャナモータの回転部の軽量化が求められている。更に画像形成装置は複数の種類の転写材に対応するために、複数の画像形成速度を有している。複数の画像形成速度に応じて画像形成時のスキャナモータの回転数（以下、定常回転数という）も複数あり、定常回転数の差が１００００ｒｐｍに近くなるものもある。この場合、回転位相制御を有するスキャナモータの回転制御において、複数の定常回転数で同一の回転位相の制御でスキャナモータを精度よく回転させることが困難になっている。

例えばＰＬＬ制御のループフィルタを回転数毎に切り替える構成では、電気的なノイズ等には効果が期待できる一方、回転部の軽量化に起因する回転ジッター（回転速度のゆらぎ）の増大への対策としては十分な効果が得られないおそれがある。また、起動時と定常回転時とで位相制御に伴うスキャナモータの加減速信号の幅を変える構成では、スキャナモータ起動時の収束時間の短縮に効果がある。しかし、この構成ではスキャナモータの定常回転時の回転ジッターの増大への対策としては十分な効果が得られないおそれがある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、スキャナモータの定常回転数毎に回転ジッターを最適化して画像品質を向上させることを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）転写材の種類に応じた画像形成速度で転写材に画像形成を行う画像形成装置であって、光源から出射された光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させる駆動手段と、を有する偏向手段と、前記偏向手段により偏向された光ビームを検知し第１の信号を出力する第１の出力手段と、前記回転多面鏡の位相制御を行う際の基準となる第２の信号を出力する第２の出力手段と、前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて前記駆動手段に駆動信号を送ることで前記位相制御を行う第１の制御手段と、を備え、前記第１の制御手段は、前記画像形成速度に応じて設定された条件に従って前記位相制御を行うものであり、前記条件が、前記第１の信号と前記第２の信号の位相差に相当する位相差分に対する前記駆動信号のパルス幅の比である位相制御ゲインと、前記第１の制御手段が前記第２の信号を受信する回数と前記位相制御の実行回数の比である位相制御分周比、であることを特徴とする画像形成装置。
（２）転写材の種類に応じた画像形成速度で転写材に画像形成を行う画像形成装置であって、第１の感光体と、第２の感光体と、第１の光源から出射された第１の光ビームを偏向する第１の回転多面鏡と、前記第１の回転多面鏡を回転させる第１の駆動手段と、を有し、前記第１の感光体を前記第１の光ビームで走査する第１の偏向手段と、第２の光源から出射された第２の光ビームを偏向する第２の回転多面鏡と、前記第２の回転多面鏡を回転させる第２の駆動手段と、を有し、前記第２の感光体を前記第２の光ビームで走査する第２の偏向手段と、前記第１の偏向手段で偏向された前記第１の光ビームを検知し、第１のＢＤ信号を出力する第１の光ビーム検知手段と、前記第２の偏向手段で偏向された前記第２の光ビームを検知し、第２のＢＤ信号を出力する第２の光ビーム検知手段と、前記第１の駆動手段へ第１の駆動信号を出力し前記第１の駆動手段を位相制御する第１の位相制御手段と、前記第２の駆動手段へ第２の駆動信号を出力し前記第２の駆動手段を位相制御する第２の位相制御手段と、前記第１の位相制御手段と前記第２の位相制御手段の両方へ基準位相信号を出力する基準信号生成手段と、を備え、前記第１の位相制御手段は、前記第１のＢＤ信号と前記基準位相信号に基づいて、前記第１の駆動手段へ前記第１の駆動信号を出力し、前記第２の位相制御手段は、前記第２のＢＤ信号と前記基準位相信号に基づいて、前記第２の駆動手段へ前記第２の駆動信号を出力し、前記第１の位相制御手段と前記第２の位相制御手段は、前記画像形成速度に応じて設定された条件に従って前記位相制御を行うものであり、前記第１の位相制御手段における前記条件が、前記第１のＢＤ信号と前記基準位相信号の位相差に相当する位相差分に対する前記第１の駆動信号のパルス幅の比である位相制御ゲインと、前記第１の位相制御手段が前記基準位相信号を受信する回数と前記位相制御の実行回数の比である位相制御分周比、であり、前記第２の位相制御手段における前記条件が、前記第２のＢＤ信号と前記基準位相信号の位相差に相当する位相差分に対する前記第２の駆動信号のパルス幅の比である位相制御ゲインと、前記第２の位相制御手段が前記基準位相信号を受信する回数と前記位相制御の実行回数の比である位相制御分周比、であることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、スキャナモータの定常回転数毎に回転ジッターを最適化して画像品質を向上させることができる。

実施例の画像形成装置の模式的断面図実施例の走査光学装置の模式図、スキャナモータの模式的斜視図実施例のスキャナモータの制御ブロック図実施例の位相制御部の動作を説明するタイミングチャート実施例の画像形成動作を示すフローチャート実施例のスキャナモータの回転数と回転ジッター量との関係を示すグラフ実施例の回転多面鏡の概念図、内角を調整した回転多面鏡のＢＤ周期を示すグラフ実施例のスキャナモータの回転数と回転ジッター量との関係を示すグラフ従来例のスキャナモータの制御ブロック図

以下に図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成の仕様などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［一般的なスキャナモータの制御ブロック図］
図９はスキャナモータ１０１０の一般的な制御ブロック図である。スキャナモータ１０１０は、制御回路１０１１とブリッジ回路１０１３とロータ１０１５とを有する。加減速制御部１０３０は、ビームディテクタ（ＢＤと記す）１０２０から出力されるセンサ出力信号に基づいてスキャナモータ１０１０を制御するための加減速信号を制御回路１０１１に出力する。加減速制御部１０３０は、第１の加減速制御部１０３１と第２の加減速制御部１０３３と加減速信号合成部１０３５と基準信号生成部１０３７とを有する。基準信号生成部１０３７はクロック信号（ＣＬＫと記す）に基づき基準信号を生成し第２の加減速制御部１０３３に出力する。第１の加減速制御部１０３１は、目標値とセンサ出力信号とに基づきスキャナモータ１０１０の回転周期を制御するための信号を加減速信号合成部１０３５に出力する。第２の加減速制御部１０３３は、基準信号とセンサ出力信号とに基づきスキャナモータ１０１０の回転位相を制御するための信号を加減速信号合成部１０３５に出力する。加減速信号合成部１０３５は、第１の加減速制御部１０３１から入力された信号と第２の加減速制御部１０３３から入力された信号とを合成した加減速信号を制御回路１０１１に出力する。

［画像形成装置］
図１は画像形成装置の断面図である。図１を用いて画像形成に関与する部材による画像形成動作について説明する。像担持体である感光ドラム６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは、１次帯電器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ＢＫによって各々一様に帯電されている。走査光学装置１は、画像情報に基づいて各々光変調された各レーザ光束（レーザビーム、光ビーム）ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを出射する。走査光学装置１から出射されたレーザ光束ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫは各々対応する感光ドラム６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫ面上を照射して静電潜像を形成する。ここで、符号の末尾Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表し、以下、特定の色に関する部材について説明する場合を除き、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫを省略する。また、レーザ光束ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを総称してレーザ光束Ｌとする場合もある。感光ドラム６上（像担持体上）に形成された潜像は、現像器４によって各々、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像に可視像化される。その後、搬送ベルト７１上を搬送されてくる転写材Ｐに、転写ローラ５によって各色のトナー画像が順に重畳して転写されることによってカラー画像が形成される。

転写材Ｐは、給送トレイ２１上に載置されており、給送ローラ９１によって一枚ずつ順に給送される。転写材Ｐは、レジストレーションローラ（以下、レジストローラという）９２によって画像の書き出しタイミングに同期をとって搬送ベルト７１上に送り出される。転写材Ｐは、搬送ベルト７１上を精度よく搬送されている間に、感光ドラム６上に形成されたブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー画像が順に転写されてカラー画像が形成される。駆動ローラ７２は搬送ベルト７１の回動を精度よく行っており、回転ムラの小さなモータ（不図示）と接続されている。転写材Ｐ上に形成された未定着のカラー画像は定着器２２によって熱定着されたのち、排出ローラ２３などによって搬送されて装置外に出力される。

画像形成装置は、画像形成装置の各種動作を制御するためのエンジンコントローラ２００を備えている。エンジンコントローラ２００は、例えばＣＰＵ、種々のプログラムやその実行に必要なデータ等を記憶するＲＯＭ、ワーキングメモリとなるＲＡＭを有している。本実施例の画像形成装置は、複数の種類の転写材に対応するために、複数の画像形成速度を有している。本実施例では搬送ベルト７１を備える画像形成装置について説明したが、中間転写ベルトを備える画像形成装置であってもよい。

［走査光学装置］
図２（ａ）、図２（ｂ）は走査光学装置１の構成を説明するための概略図であり、図２（ａ）は上視図、図２（ｂ）は断面図である。光源部としての半導体レーザ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄからそれぞれ出射されたレーザ光束ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫは、偏向走査手段を構成する回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂの異なる面に入射し、それぞれ異なる方向に走査される。本実施例の走査光学装置１は、このように２つの回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂを有する。また、回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ４つの面を有している。なお、回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂが有する面は４つに限定されない。１つの回転多面鏡１０２ａ（又は１０２ｂ）は異なる面で２つのレーザ光束Ｌを偏向する。

回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂにより走査されたレーザ光束ＬＹ、ＬＣの走査面（走査するレーザ光束Ｌにより規定される面）上には、それぞれ対応するビームディテクタ（以下、ＢＤという）１０８ａ、１０８ｂが設置されている。ＢＤ１０８ａ、１０８ｂは例えばフォトセンサ等により構成されており、レーザ光束ＬＹ、ＬＣが走査するタイミングを検知することにより信号（以下、ＢＤ信号という）を生成し出力している。画像形成装置は、第１の出力手段であるＢＤ１０８ａ、１０８ｂから出力された第１の信号であるＢＤ信号に基づいて画像の書き出しタイミングを制御している。具体的には、画像形成装置では、各色（各感光体）の書き出し位置を合わせるためにＢＤ信号の位相制御を行う。ＢＤ信号は、２つの回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂの書き出し位置を検知する信号である。このため、クロック信号を位相制御の基準となる基準信号として後述する位相制御部が各色（例えばＹとＣ）に合わせた位相制御を行うことにより、２つの回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂの位相を一致させることができる。

回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂによって走査されたレーザ光束ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫは、図１で説明したように４つの感光ドラム６上に結像される。以下、レーザ光束ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＢＫを総称してレーザ光束Ｌとすることもある。レーザ光束Ｌは、まず、それぞれ第１の走査レンズ１０３を透過する。そして、感光ドラム６のピッチと同一ピッチであって、入射光束に対して同一角度になるように配置された折り返し部材としての折り返しミラー１０４によって角度を変えられる。ここで、感光ドラム６のピッチとは、図１に示す図における各感光ドラム６間の距離である。折り返しミラー１０４によって角度を変えられたレーザ光束Ｌは、第２の走査レンズ１０５を透過し、４つの感光ドラム６上に走査光として結像される。

走査光学装置１は、回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂを各々備えた偏向手段としてのスキャナモータ１００ａ、１００ｂを１つの筐体１０９に備えている。スキャナモータ１００ａ、１００ｂの筐体１０９への取付けは、例えばビス等で、スキャナモータ１００ａ、１００ｂの回路基板を筐体１０９へ締結することにより行われる。このような構成のようにスキャナモータ１００ａ、１００ｂを複数有する場合、各レーザ光束Ｌの感光ドラム６上への結像位置を制御するために、回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂの回転の位相を制御する必要がある。以下、回転多面鏡１０２ａ、１０２ｂやスキャナモータ１００ａ、１００ｂ等について符号末尾を省略し、回転多面鏡１０２、スキャナモータ１００等のように総称して表記する場合がある。

［スキャナモータ］
図２（ｃ）はスキャナモータ１００の斜視図である。スキャナモータ１００は、回転多面鏡１０２、ロータ２０３、回転軸２０４、板バネ２０５、回路基板２０６を有する。ここで、回転多面鏡１０２は、レーザ光束Ｌを反射して第１の走査レンズ１０３へ導く。ロータ２０３は、回転多面鏡１０２を搭載し一体となって回転する。板バネ２０５は、回転多面鏡１０２をロータ２０３へ押圧固定する。スキャナモータ１００が回転する際、内部損失として風損及び流体軸受を使用していることによる軸受損失が発生する。近年、スキャナモータ１００の回転部すなわち回転多面鏡１０２、ロータ２０３、板バネ２０５の部材の軽量化が大きく進み、スキャナモータ１００の回転制御はスキャナモータ１００の風損や軸受損失の影響を受けやすくなっている。

［制御ブロック図］
本実施例のスキャナモータ１００の制御方法を説明する。図３は本実施例のスキャナモータ１００の制御ブロック図である。ここで、スキャナモータ１００ａ、ＢＤ１０８ａはスキャナユニットａを構成する。スキャナモータ１００ｂ、ＢＤ１０８ｂはスキャナユニットｂを構成する。加減速制御部１１０ａはスキャナモータ１００ａを制御し、加減速制御部１１０ｂはスキャナモータ１００ｂを制御する。加減速制御部１１０ａ、１１０ｂはそれぞれ定常回転制御部１１１ａ、１１１ｂと位相制御部１１２ａ、１１２ｂとで構成される。加減速制御部１１０ａ、１１０ｂは、ＢＤ信号１１４ａ、１１４ｂを受信し、定常回転駆動信号１１５ａ、１１５ｂと位相駆動信号１１６ａ、１１６ｂとを用いて、スキャナモータ１００ａ、１００ｂの回転を制御する。

第２の制御手段である定常回転制御部１１１は、ＢＤ信号１１４を用いてスキャナモータ１００の回転数に相当するＢＤ信号の周期（以下、ＢＤ周期という）を計測し、ＢＤ周期が目標周期となるように定常回転駆動信号１１５を生成する。このように、定常回転制御部１１１は、スキャナモータ１００の回転数が定常回転数となるように制御する定常回転制御を行う。なお、上述したように、定常回転数とは、複数の画像形成速度に応じた画像形成時のスキャナモータ１００の回転数である。ＢＤ周期の目標周期は画像形成速度（言い換えれば転写材Ｐの種類）に応じて設定される。定常回転制御部１１１は、ＢＤ周期が目標周期に対して大きい（長い）場合にはスキャナモータ１００を加速し、ＢＤ周期が目標周期に対して小さい（短い）場合にはスキャナモータ１００を減速する。これにより、定常回転制御部１１１は、スキャナモータ１００の回転数（言い換えれば回転速度）を目標の回転数に収束させる速度制御を行う。上述した例では、スキャナモータ１００の回転数を計測する手法として、ＢＤ信号を用いる方法を示したが、これに限定されない。例えば、回転多面鏡１０２を回転させる駆動モータに磁気パターン及び磁気パターンを検出する検出素子（ホール素子）を設けて、検出素子から得られる信号であるＦＧ信号を用いて回転数を計測する方法でもよい。

第１の制御手段である位相制御部１１２は、基準信号生成部１２０が生成した基準位相信号１２１と、ＢＤ信号１１４とを用いて位相駆動信号１１６を生成する。位相制御部１１２の動作は後述する。第２の出力手段である基準信号生成部１２０は、位相制御部１１２ａ、１１２ｂに同一の基準位相信号１２１（第２の信号）を出力する。基準位相信号１２１は、エンジンコントローラ２００が設定した基準周期に応じて生成される信号である。エンジンコントローラ２００は、画像形成速度に応じて基準周期を設定する。すなわち、基準位相信号１２１は画像形成速度に応じた信号といえる。

時間差計測部１１７ａ、１１７ｂは、ＢＤ信号１１４ａ、１１４ｂと基準位相信号１２１とを用いて、受信時間差ΔＴａ、ΔＴｂを計測する。時間差計測部１１７ａ、１１７ｂによって計測した受信時間差ΔＴａ、ΔＴｂは、エンジンコントローラ２００に送信される。エンジンコントローラ２００は、受信時間差ΔＴａ、ΔＴｂを用いて所定位相設定値Ｔｎ１１３ａ、１１３ｂを演算し、位相制御部１１２ａ、１１２ｂに出力する（設定する）。ここで、所定位相設定値Ｔｎ１１３は、受信時間差ΔＴａ、ΔＴｂに加え、エンジンコントローラ２００がレジストレーションセンサ（不図示）から取得した検知結果に基づいて算出され、設定される。すなわち、所定位相設定値Ｔｎ１１３は、転写材Ｐの搬送タイミングに基づいて算出、設定される。なお、所定位相設定値Ｔｎ１１３の算出等については、公知の手法、例えば特開２００４－１７０７５５号等に開示されている。

［位相制御部のタイミングチャート］
図４は、位相制御部１１２の入出力信号のタイミングチャートである。図４（Ａ）は、位相駆動信号１１６として減速信号が出力される場合を示し、（Ｂ）は位相駆動信号１１６として加速信号が出力される場合を示す。それぞれ、後述する位相差分を求めるときの説明のために一部の拡大図も示している。また、図４において、（ａ）は位相制御ＯＮ信号の波形を示し、（ｂ）は基準位相信号１２１の波形を示し、（ｃ）は位相位置信号の波形を示す。図４において、（ｄ）は位相位置信号用カウンタの値を示し、（ｅ）はＢＤ信号１１４の波形を示し、（ｆ）はＢＤ信号用カウンタの値を示し、（ｇ）は位相駆動信号１１６（減速信号又は加速信号）の波形を示す。更に、拡大図の中には、（ｈ）差分カウンタの値を示し、（ｉ）パルス生成カウンタの値も示す。なお、位相制御部１１２は、位相位置信号用カウンタ、ＢＤ信号用カウンタ、差分カウンタ、パルス生成カウンタを有するものとする。

図３における位相制御部１１２は、図４における基準位相信号１２１を所定位相設定値Ｔｎ１１３だけずらした位相位置信号（第２の信号に基づく信号）を生成する。具体的には、位相制御部１１２は、基準位相信号１２１の立ち下がりのタイミングから位相位置信号の立ち下がりのタイミングまでの時間が所定位相設定値Ｔｎ１１３となるような位相位置信号を生成する。なお、位相制御部１１２は、基準位相信号１２１の立ち上がりのタイミングから位相位置信号の立ち上がりのタイミングまでの時間が所定位相設定値Ｔｎ１１３となるように位相位置信号を生成してもよい。続いて、位相制御部１１２は、位相位置信号とＢＤ信号１１４とが略一致するように位相駆動信号１１６を生成し、スキャナモータ１００の回転を制御する。言い換えれば、位相制御部１１２は、位相位置信号とＢＤ信号１１４との差が略ゼロとなるように位相駆動信号１１６を生成し、スキャナモータ１００の回転を制御する。

位相制御部１１２に位相制御ＯＮ信号が入力されると、位相制御部１１２はＢＤ信号用カウンタと位相位置信号用カウンタによってそれぞれカウントを開始する。ＢＤ信号用カウンタはＢＤ信号１１４をカウントする。すなわち、ＢＤ信号用カウンタ（例えば初期値０）は位相制御部１１２にＢＤ信号１１４が入力される毎にカウンタの値を１ずつ増やす。位相位置信号用カウンタは位相位置信号をカウントする。すなわち、位相位置信号用カウンタ（例えば初期値０）は位相制御部１１２が位相位置信号を生成する毎にカウンタの値を１ずつ増やす。時間差計測部１１７は、各々のカウント値がエンジンコントローラ２００によって設定された値になったときに受信した位相位置信号とＢＤ信号１１４ａとの時間差（差分）（以下、位相差分という）を、差分カウンタを用いて検出する。例えば、図４では、位相制御部１１２は、各々のカウント値が０からスタートして３になったときに受信した位相位置信号の立ち上がりのタイミングとＢＤ信号１１４の立ち上がりのタイミングとの時間差を位相差分として検出する。なお、位相制御部１１２は各信号の立ち下がりのタイミングに基づき位相差分を検出してもよい。差分カウンタで検出した位相差分が所定の値よりも小さくなると、位相制御部１１２は位相制御を完了する。このように位相制御部１１２は、ＢＤ信号１１４と位相位置信号とが略一致するように、スキャナモータ１００を加速させる又は減速させるように所定のパルス幅の位相駆動信号をスキャナモータ１００に出力して位相制御を行う。位相制御部１１２はエンジンコントローラ２００に対して、位相制御が完了した状態であること（以下、位相ロックという）を報知する。

位相差分の計測は、位相位置信号用カウンタが３のときの位相位置信号と、ＢＤ信号用カウンタが３のときのＢＤ信号１１４とを用いて行われる。図４（Ａ）では、ＢＤ信号１１４が位相位置信号よりも先に到達した（ＢＤ信号１１４の方が早い）ため、位相制御部１１２はスキャナモータ１００に減速信号を位相駆動信号１１６として出力する。例えば、位相制御部１１２は、ＢＤ信号１１４を受信してから差分カウンタをスタートさせて０からカウントしてカウント値が１１になったときに位相位置信号を受信する。位相制御部１１２は、パルス生成カウンタが０からスタートしてカウント値が３になるまでスキャナモータ１００に対して位相駆動信号１１６（減速信号）を出力する。

一方、図４（Ｂ）では、位相制御部１１２は減速時と同様に、位相位置信号用カウンタ及びＢＤ信号用カウンタが３のときの各信号を用いて位相差分をカウントしている。図４（Ｂ）では、位相位置信号がＢＤ信号１１４よりも先に到達した（位相位置信号の方が早い）ため、位相制御部１１２はスキャナモータ１００に加速信号を位相駆動信号１１６として出力する。例えば、位相制御部１１２は、位相位置信号を受信してから差分カウンタをスタートさせて０からカウントしてカウント値が１１になったときにＢＤ信号１１４を受信する。位相制御部１１２は、パルス生成カウンタが０からスタートしてカウント値が３になるまでスキャナモータ１００に対して位相駆動信号１１６（加速信号）を出力する。

［位相制御ゲインと位相制御分周比について］
位相差分（例えば１２（カウント値１１＋１））に対する位相駆動信号１１６のパルス幅（例えば４（カウント値３＋１））の比が本実施例における位相制御ゲインである。図４においては、位相制御部１１２は、位相差分を１／３（＝４／１２）にしたパルス幅の位相駆動信号１１６を出力している。すなわち、この場合、位相制御ゲインは１／３である。本実施例において、位相制御ゲインは、スキャナモータ１００の定常回転数（言い換えれば、画像形成速度）に応じて変更される。

また、位相制御部１１２が基準信号生成部１２０から基準位相信号１２１を何回受信する毎に位相制御を行うか、すなわち、位相制御の頻度を示すものを以下、位相制御分周比という。例えば、位相制御分周比１とは、位相制御部１１２が基準位相信号１２１を受信するたびに毎回位相制御を行うことを表す。位相制御分周比４の場合、位相制御部１１２は基準位相信号１２１を４回受信する毎に位相制御を行う。位相制御部１１２は、基準位相信号１２１が出力される周期の整数倍となる頻度で位相制御を行っているともいえる。本実施例において、位相制御分周比は、スキャナモータ１００の定常回転数（言い換えれば、画像形成速度）に応じて変更される。

スキャナモータ１００の定常回転数が低い（回転速度が遅い）場合には、スキャナモータ１００の風損、軸損等により不安定になりやすく、回転ジッターが増大しやすい。例えば、発明者らの検討では、回転部のイナーシャが約２ｇ・ｃｍ^２、回転多面鏡１０２の寸法が１５ｍｍ×１５ｍｍ×２ｍｍ、全長約１０ｍｍの流体軸受を有するスキャナモータの場合、約２００００ｒｐｍあたりから不安定になりやすい。したがって、位相制御ゲイン及び位相制御分周比の値をスキャナモータ１００の定常回転数に応じて最適化する必要がある。図４では、位相制御ゲイン１／３、位相制御分周比１又は位相制御分周比４の場合について述べたが、これは一例であり、実際には位相制御ゲイン及び位相制御分周比はスキャナモータ１００の特性に応じて決定される。

［スキャナモータの位相制御処理］
図５及び図３を用いて、本実施例のスキャナモータ１００の制御処理について説明する。ステップ（以下、Ｓとする）１０１でエンジンコントローラ２００は、公知の方法等により、所定位相設定値Ｔｎ１１３を算出し、位相制御部１１２に設定する。Ｓ１０２でエンジンコントローラ２００は、プリント開始指示を受信すると、定常回転制御部１１１と基準信号生成部１２０とを起動する。Ｓ１０３でエンジンコントローラ２００は、ＢＤ１０８から取得したＢＤ信号１１４を用いて、ＢＤ周期が目標周期に対して所定誤差の範囲内であるか否かを判断する。この間、定常回転制御部１１１によってスキャナモータ１００の定常回転制御が行われる。なお、所定誤差の範囲はエンジンコントローラ２００によって設定、変更が可能である。Ｓ１０３でエンジンコントローラ２００は、ＢＤ周期が所定誤差の範囲内ではないと判断した場合、処理をＳ１０３に戻す。Ｓ１０３でエンジンコントローラ２００は、ＢＤ周期が所定誤差の範囲内であると判断した場合、処理をＳ１０４に進める。

Ｓ１０４でエンジンコントローラ２００は、時間差計測部１１７ａ、１１７ｂにより、ＢＤ信号１１４と基準位相信号１２１との受信時間差ΔＴａ、ΔＴｂを計測する。エンジンコントローラ２００は、Ｓ１０１で設定した所定位相設定値ＴｎとＳ１０４で計測した受信時間差ΔＴとから改めて所定位相設定値Ｔｎを設定する。Ｓ１０５でエンジンコントローラ２００は、位相制御ＯＮ信号を位相制御部１１２に出力して位相制御部１１２を起動する。このように、位相制御部１１２による位相制御は、ＢＤ周期が目標周期となった後、言い換えればスキャナモータ１００の回転数が画像形成速度に応じた定常回転数となった後に行われる。ここで、位相制御部１１２は、エンジンコントローラ２００によって設定された所定位相設定値Ｔｎ１１３と基準位相信号１２１とに基づき位相位置信号を生成する。そして位相制御部１１２は、図４で説明したようにＢＤ信号１１４と位相位置信号との位相差分を求め、位相差分が略ゼロになるように、スキャナモータ１００に位相駆動信号１１６を出力し、スキャナモータ１００の回転の位相制御を開始する。Ｓ１０６で位相制御部１１２は、位相差分が所定の値より小さいか否かを判断する。Ｓ１０６で位相制御部１１２は、位相差分が所定の値以上であると判断した場合、処理をＳ１０６に戻す。Ｓ１０６で位相制御部１１２は、位相差分が所定の値より小さいと判断した場合、処理をＳ１０７に進める。

Ｓ１０７で位相制御部１１２はエンジンコントローラ２００に位相ロックを報知する。Ｓ１０８でエンジンコントローラ２００は、位相制御部１１２から位相ロックを報知されたことに応じて、ＢＤ信号１１４のＢＤ周期が所定範囲内であるか否かを判断する。Ｓ１０８でエンジンコントローラ２００は、ＢＤ周期が所定範囲内ではないと判断した場合、処理をＳ１０８に戻す。この場合、定常回転制御部１１１によってスキャナモータ１００の定常回転制御が行われる。Ｓ１０８でエンジンコントローラ２００は、ＢＤ周期が所定範囲内であると判断した場合、処理をＳ１０９に進める。Ｓ１０９でエンジンコントローラ２００は、スキャナモータ１００の回転数及び回転位相が、画像形成が行われる転写材Ｐに適した状態になったと判断し、画像形成動作に関与する各部にプリント指示を行い、処理を終了する。

［スキャナモータの回転数と回転ジッターとの関係］
図６は本実施例における、位相制御ゲイン及び位相制御分周比と回転ジッターの大きさ（量）との関係を示したものである。図６は、横軸にスキャナモータ１００の定常回転数（ｒｐｍ）を示し、縦軸に回転ジッターの大きさを％で示す。また、図６には３つの条件における関係を示している。具体的には、条件１は、位相制御ゲインを１／８とし、位相制御分周比を１６としたものである。条件２は、位相制御ゲインを１／１６とし、位相制御分周比を１６としたものである。条件３は、位相制御ゲインを１／１６とし、位相制御分周比を８としたものである。回転ジッターの大きさは条件１を１００％とし、各条件の回転ジッターの大きさを正規化している。

スキャナモータ１００が高回転（２８０００ｒｐｍ）している状態においては、条件１が他の条件２、３に比べて回転ジッターが小さい。一方、スキャナモータ１００が低回転（２００００ｒｐｍ）している状態においては、条件２が他の条件１、３に比べて回転ジッターが小さい。すなわち、スキャナモータ１００の定常回転数に応じて、回転ジッターが低くなるように定常回転数毎に位相制御ゲイン及び位相制御分周比を設定するとよい。スキャナモータ１００の定常回転数にかかわらず同一の位相制御ゲイン及び位相制御分周比を使用する場合に比べて、本実施例では約５～１０％の回転ジッターを改善することができる。

このように、本実施例では、スキャナモータ１００の定常回転数毎に位相制御ゲイン及び位相制御分周比を最適化する制御を行う。すなわち、本実施例の位相制御部１１２は、スキャナモータ１００の定常回転数（画像形成速度に応じた回転数）に応じて設定された条件に従って位相制御を行う。これにより、回転制御及び位相制御を併用したスキャナモータ１００を、使用する定常回転数全てにおいて精度よく制御することができる。そして、スキャナモータ１００の定常回転数毎に回転ジッターを最適化し、品質のよい画像を出力することができる画像形成装置を実現することができる。

［変形例１］
図７、図８を用いて、本実施例の変形例を説明する。図７（ａ）は内角を調整した回転多面鏡１０２Ａの概念図である。回転多面鏡１０２Ａの内角の調整は、例えば反射面の特定を行うために行われる。回転多面鏡１０２Ａは４つの面、具体的には、面１、面２、面３、面４を有する。また、回転多面鏡１０２Ａの内角とは、面１と面２とがなす内角θ１２と、面２と面３とがなす内角θ２３と、面３と面４とがなす内角θ３４と、面４と面１とがなす内角θ４１とを指す。なお、回転多面鏡１０２Ａは図中矢印方向（時計回り方向）に回転する。ここで、内角θ１２及び内角θ３４については９０°、内角θ２３を９０°－ａ°、内角θ４１を９０°＋ａ°になるように調整している。

このような四角形形状の回転多面鏡１０２Ａの場合、ＢＤ周期は図７（ｂ）のようになる。図７（ｂ）は内角θを調整した回転多面鏡１０２ＡのＢＤ周期を示すグラフである。図７（ｂ）は、横軸に時間を示し、縦軸にＢＤ周期を示す。これにより回転多面鏡１０２Ａの面を特定することが可能となる。例えばＴ１２とは、面１においてＢＤ信号を受信してから面２でＢＤ信号を受信するまでの時間である。Ｔ２３とは、面２においてＢＤ信号を受信してから面３でＢＤ信号を受信するまでの時間である。Ｔ３４とは、面３においてＢＤ信号を受信してから面４でＢＤ信号を受信するまでの時間である。Ｔ４１とは、面４においてＢＤ信号を受信してから面１でＢＤ信号を受信するまでの時間である。ＢＤ周期は内角θの調整された角度ａ°に応じて変化する。すなわち、ＢＤ周期が内角θの調整された角度ａ°に相当する時間の振れ幅を有する。

このような回転多面鏡１０２Ａを有するスキャナモータ１００を制御する場合は、次のような手法が用いられている。すなわち、定常回転制御における加減速信号を面毎に送信せず目標とするＢＤ周期の合計が同じになるタイミング、例えば回転多面鏡１０２Ａが１回転する毎に送信する手法などが用いられている。この場合、従来の制御方法では、定常回転制御の信号の間隔が長くなり、位相制御信号により回転周期がより乱れやすくなる。更にスキャナモータ１００の定常回転数が低い場合には定常回転制御の信号の間隔が長くなり、この現象は顕著になる。

図８は図７（ａ）に示す変形例における、位相制御ゲイン及び位相制御分周比と回転ジッターとの関係を示したものである。図８は、横軸にスキャナモータ１００の回転数（ｒｐｍ）を示し、縦軸に回転ジッターの大きさ（量）を％で示す。また、図８には４つの条件における関係を示している。具体的には、条件１は、位相制御ゲインを１／８とし、位相制御分周比を１６としたものである。条件２は、位相制御ゲインを１／１６とし、位相制御分周比を１６としたものである。条件３は、位相制御ゲインを１／１６とし、位相制御分周比を８としたものである。条件４は、位相制御ゲインを１／８とし、位相制御分周比を８としたものである。図８における回転ジッターの大きさは図６と同様に条件１を１００％とし、各条件の回転ジッターの大きさを正規化している。

スキャナモータ１００が高回転（２８０００ｒｐｍ）している状態においては、条件２が他の条件に比べて回転ジッターが小さい。これに対し、スキャナモータ１００が低回転（２００００ｒｐｍ）している状態においては、条件４が他の条件に比べて回転ジッターが小さい。したがって、変形例の場合でも、回転ジッターが小さくなるようにスキャナモータ１００の定常回転数（言い換えれば画像形成速度）毎に位相制御ゲイン及び位相制御分周比を設定するとよい。本実施例の制御によって、従来の同一の位相制御ゲイン及び位相制御分周比を使用する場合に比べて約２０％の回転ジッターを低減することができる。更に、本実施例の制御を図７（ａ）のような回転多面鏡１０２Ａを有するスキャナモータ１００に適用することにより、内角が均等な回転多面鏡の場合より、更に大きな効果を得ることができる。実施例や変形例では４つの反射面を有する回転多面鏡１０２について述べたが、５つ及び６つ等他の数の反射面を有する回転多面鏡に適用してもよい。更に、上述した例では、位相制御ゲイン及び位相制御分周比を定常回転数に応じて設定したが、位相制御ゲイン及び位相制御分周比のいずれか一方を定常回転数に応じて設定してもよい。

このように、回転多面鏡の内角を調整したスキャナモータにおいて、ＢＤ周期の合計が同じになるタイミングで定常回転制御の加減速信号を場合でも、スキャナモータを、使用する定常回転数全てにおいて精度よく制御することができる。そして、定常回転数毎に回転ジッターを最適化し、高品質な画像を出力できる画像形成装置を実現することができる。

以上、本実施例によれば、スキャナモータの定常回転数毎に回転ジッターを最適化して画像品質を向上させることができる。

１００スキャナモータ
１０２回転多面鏡
１０８ＢＤ
１１２位相制御部
１２０基準信号生成部

Claims

転写材の種類に応じた画像形成速度で転写材に画像形成を行う画像形成装置であって、
光源から出射された光ビームを偏向する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転させる駆動手段と、を有する偏向手段と、
前記偏向手段により偏向された光ビームを検知し第１の信号を出力する第１の出力手段と、
前記回転多面鏡の位相制御を行う際の基準となる第２の信号を出力する第２の出力手段と、
前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて前記駆動手段に駆動信号を送ることで前記位相制御を行う第１の制御手段と、
を備え、
前記第１の制御手段は、前記画像形成速度に応じて設定された条件に従って前記位相制御を行うものであり、
前記条件が、前記第１の信号と前記第２の信号の位相差に相当する位相差分に対する前記駆動信号のパルス幅の比である位相制御ゲインと、前記第１の制御手段が前記第２の信号を受信する回数と前記位相制御の実行回数の比である位相制御分周比、であることを特徴とする画像形成装置。
前記第１の制御手段は、前記第１の信号と前記第２の信号に基づく信号とが略一致するように、前記駆動手段を加速させる又は減速させる前記パルス幅の前記駆動信号を前記駆動手段に出力して前記位相制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１の制御手段は、前記第２の信号に基づく信号を生成し、前記第１の信号が出力されたタイミングと前記第２の信号に基づく信号を生成したタイミングとの差分である前記位相差分を求め、前記位相差分と前記画像形成速度に応じた前記駆動手段の回転数とに基づいて前記駆動信号のパルス幅を求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記第２の信号に基づく信号とは、前記第１の信号と前記第２の信号との時間差に基づく信号であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記第１の制御手段は、
前記第２の信号に基づく信号を生成したタイミングより前記第１の信号を受信したタイミングの方が早い場合には、前記駆動手段を減速させるように制御し、
前記第１の信号を受信したタイミングより前記第２の信号に基づく信号を生成したタイミングの方が早い場合には、前記駆動手段を加速させるように制御することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の画像形成装置。
前記第１の制御手段は、前記第２の信号が出力される周期の整数倍となる前記位相制御分周比で前記位相制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記駆動手段の回転数が前記画像形成速度に応じた回転数となるように制御する第２の制御手段を備え、
前記第１の制御手段は、前記第２の制御手段により前記駆動手段の回転数が前記画像形成速度に応じた回転数となった後に前記位相制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記回転多面鏡は、複数の面を有し、
前記複数の面のうち２つの面によって規定される複数の内角の角度が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
転写材の種類に応じた画像形成速度で転写材に画像形成を行う画像形成装置であって、
第１の感光体と、
第２の感光体と、
第１の光源から出射された第１の光ビームを偏向する第１の回転多面鏡と、前記第１の回転多面鏡を回転させる第１の駆動手段と、を有し、前記第１の感光体を前記第１の光ビームで走査する第１の偏向手段と、
第２の光源から出射された第２の光ビームを偏向する第２の回転多面鏡と、前記第２の回転多面鏡を回転させる第２の駆動手段と、を有し、前記第２の感光体を前記第２の光ビームで走査する第２の偏向手段と、
前記第１の偏向手段で偏向された前記第１の光ビームを検知し、第１のＢＤ信号を出力する第１の光ビーム検知手段と、
前記第２の偏向手段で偏向された前記第２の光ビームを検知し、第２のＢＤ信号を出力する第２の光ビーム検知手段と、
前記第１の駆動手段へ第１の駆動信号を出力し前記第１の駆動手段を位相制御する第１の位相制御手段と、
前記第２の駆動手段へ第２の駆動信号を出力し前記第２の駆動手段を位相制御する第２の位相制御手段と、
前記第１の位相制御手段と前記第２の位相制御手段の両方へ基準位相信号を出力する基準信号生成手段と、
を備え、
前記第１の位相制御手段は、前記第１のＢＤ信号と前記基準位相信号に基づいて、前記第１の駆動手段へ前記第１の駆動信号を出力し、
前記第２の位相制御手段は、前記第２のＢＤ信号と前記基準位相信号に基づいて、前記第２の駆動手段へ前記第２の駆動信号を出力し、
前記第１の位相制御手段と前記第２の位相制御手段は、前記画像形成速度に応じて設定された条件に従って前記位相制御を行うものであり、
前記第１の位相制御手段における前記条件が、前記第１のＢＤ信号と前記基準位相信号の位相差に相当する位相差分に対する前記第１の駆動信号のパルス幅の比である位相制御ゲインと、前記第１の位相制御手段が前記基準位相信号を受信する回数と前記位相制御の実行回数の比である位相制御分周比、であり、
前記第２の位相制御手段における前記条件が、前記第２のＢＤ信号と前記基準位相信号の位相差に相当する位相差分に対する前記第２の駆動信号のパルス幅の比である位相制御ゲインと、前記第２の位相制御手段が前記基準位相信号を受信する回数と前記位相制御の実行回数の比である位相制御分周比、であることを特徴とする画像形成装置。