JPH0735995A - 多角形回転ミラーモータ制御回路およびこれを用いたレーザビーム印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モータ制御系の構成を単純化することができる
レーザビーム印刷装置を提供することにある。 【構成】時間を計測するカウンタのカウント値を原点パ
ルスの発生するごとに、リセットし、かつ、その後の原
点パルスに応じて発生するロード信号によりカウント値
を得るようにしているので、ポリゴンミラーの多角形の
一辺の走査時間と計測時間とを対応させることができ、
原点センサの信号で回転速度と位相の制御できるので、
従来のいわゆるＦＧセンサ等は不要になり、モータにこ
のようなセンサを設ける必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多角形回転ミラーモ
ータ制御回路およびこれを用いたレーザビーム印刷装置
に関し、詳しくは、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）や
複写機（ＰＰＣ），ＦＡＸ等の印刷装置であってレーザ
ビーム走査描画方式を採用するレーザビーム印刷装置に
使用される、いわゆるポリゴンミラーモータ（以下単に
ポリゴンモータ）について、ＦＧ（フリークエンシイ・
ジェネレータ）パルスを発生させないでモータの回転速
度制御と位相制御が可能なポリゴンモータ制御回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザビームプリンタの主要部の
ブロック図を図４に示す。これは、レーザ発光部１から
出力されたレーザビームを、回転するポリゴンミラー４
で反射する。これにより感光ドラム５上をレーザビーム
が走査する。このレーザビームの強度は、画像処理回路
２からの画像情報に応じた液晶シャッタ３の透光度ある
いはその“ＯＮ／ＯＦＦ”の制御により、変えられる。
これにより感光ドラム５上に描画がなされ、この画像が
トナーの濃淡としてプリント用紙に転写されて印刷が行
われる。Ｍはモータであり、９は、感光ドラム５の回転
を制御するドラム回転制御回路である。なお、説明の都
合上、図４では、各機能に応じて回路を分けてブロック
化し、示しているが、画像処理回路２やドラム回転制御
回路９、そして後述するミラー回転制御回路７等は、実
際上は、すでに１つのマイクロコンピュータに集積化さ
れ、各種プログラム制御により実現される回路である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来のレ
ーザビーム印刷装置では、レーザビームの強度変調ある
いはその“ＯＮ／ＯＦＦ”制御のために、画像処理回路
２での画像情報処理をレーザビームの走査に同期して行
う必要がある。そのために走査ライン上の最初の方の走
査位置に原点センサ６が設けられていて、この原点セン
サ６の検出信号を原点パルスとしてパルス化して画像処
理回路２に送出している。また、正確な描画のためには
レーザビームの走査状態を安定させる必要があるが、そ
のために、ポリゴンミラー４を回転駆動するモータの回
転位置あるいは回転速度を検出するホール素子等のセン
サ（ＦＧ）８がモータＭに設けられ、ミラー回転制御回
路７を備えている。ミラー回転制御回路７は、センサ８
の検出信号に応じてモータの回転速度変動を検出しＰＬ
Ｌやサーボ方式によってその変動を抑制してモータの回
転速度を一定にし、もってポリゴンミラー４の回転速度
を一定に制御する。

【０００４】これらの画像処理回路や制御回路は、回転
する感光ドラム５上にレーザビームを走査させて描画を
行う方式では欠かすことができない。一方、最近の印刷
装置に対するコストダウンの要求は厳しいものがある。
この要求に応えるためには回路等の規模を削減するこ
と、特に何等かの部品を削減することまでも検討せざる
をえない。ところで、ポリゴンモータは、回転速度や位
相制御のためにセンサが設けられている特殊なモータで
あるので比較的高価な部品になる。しかも、センサは、
モータの回転を制御するのに欠かせない。この発明の目
的は、このような従来技術の問題点を解決するものであ
って、モータに回転量等を検出するセンサを設けること
なく、モータの位相制御や回転速度の制御が可能なポリ
ゴンモータ制御回路を提供することにある。この発明の
他の目的は、前記のような従来技術の問題点を解決する
ものであって、モータ制御系の構成を単純化することが
できるレーザビーム印刷装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明のポリゴンモータ制御回路およびその
レーザビーム印刷装置の構成は、多角形回転ミラーから
のレーザビームを走査対象物の走査開始位置近防で受け
る原点センサと、この原点センサからの信号を受けてロ
ード信号とリセット信号とを順に発生するタイミング信
号発生回路と、クロック信号を受けてこれをカウントし
リセット信号を受けてリセットされるカウンタと、この
カウンタがリセットされた後のロード信号を受けてカウ
ンタのカウント値を記憶するレジスタと、このレジスタ
に記憶された値を受けてこの値とあらかじめ決められた
所定値との差に応じてレジスタに記憶された値が前記所
定値になるように多角形回転ミラーを回転させるモータ
を制御する制御回路とを備える。

【０００６】

【作用】このように、原点センサの信号に応じてロード
信号とリセット信号とを順に発生するタイミング信号発
生回路を設け、時間を計測するカウンタのカウント値を
原点パルスの発生するごとに、リセットし、かつ、その
後の原点パルスに応じて発生するロード信号によりカウ
ント値を得るようにしているので、ポリゴンミラーの多
角形の一辺の走査時間と計測時間とを対応させることが
できる。そこで、ミラーの辺の長さによる走査期間を所
定値としてこれを基準にしてこれに一致するように制御
すれば、リセットする信号の基準が原点センサの信号に
同期していることからその位相が原点位置に一致するよ
うにポリゴンミラーが回転し、しかも、その回転速度が
一定になるように位相と速度とが同時に制御される。

【０００７】しかも、この場合のモータの回転速度と位
相の制御は、原点センサの信号だけで制御されるので、
従来のいわゆるＦＧセンサ等は不要になり、モータにこ
のようなセンサを設ける必要がなくなる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は、この発明のレーザビーム印刷
装置を適用した一実施例のレーザビームプリンタのモー
タ制御部分を中心とするブロック図であり、図４と同一
の構成は同一の符号で示す。したがって、それらの説明
は割愛する。１０は、コントロール部であって、バス１
４と、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマなどから構成さ
れ、制御プログラムとしてＰＷＭモータ制御プログラム
１０ａをＲＯＭ等のメモリに有している。この制御プロ
グラムは、後述するキャプチャレジスタ１２ｂに記憶さ
れた時間値と基準値Ｓとの差を算出してこの差に応じて
ＰＷＭパルス発生回路１１ａへ所定のパルス幅のデータ
を出力する。そして、図４のミラー回転制御部７に対応
する回路として、ここでは、ミラー駆動部１１とミラー
回転状態検出部１２が設けられている。

【０００９】ミラー駆動部１１は、ＰＷＭパルス発生回
路１１ａと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１ｂ、そし
てモータドライバ１１ｃとにより構成されている。そし
て、バス１４を介してコントロール部１０とＰＷＭパル
ス発生回路１１ａとが接続されている。なお、ＰＷＭ
は、いわゆるパルス幅変調の意味であって、ＰＷＭパル
ス発生回路１１ａは、ビットデータをパルス幅に変換し
てデータ値に対応したパルス幅のパルスを発生する回路
である。

【００１０】ミラー回転状態検出部１２は、時間計測回
路１２ａと、キャプチャレジスタ１２ｂ、クロック発生
回路１２ｃ、そしてロードタイミング信号発生回路１２
ｄとから構成される。そして、バス１４を介してコント
ロール部１０とキャプチャレジスタ１２ｂとが接続され
ている。ここで、時間計測回路１２ａは、クロック発生
回路１２ｃのクロックＣＬＫを受ける１９ビットのフリ
ーランニングカウンタであり、そのカウント値がスター
ト点からの時間値を表す。なお、ＬＰＦ１２ｂと時間計
測回路１２ａとクロック発生回路１２ｃとを除き、他の
は、マイクロコンピュータとして構成され、前記のもの
は、通常、マイクロコンピュータの外付け部品として設
けられる。また、１３は、センサ８を有していないモー
タであり、ミラー駆動部１１のモータドライバ１１ｃに
より駆動され、ポリゴンミラー４を回転させる。

【００１１】ロードタイミング信号発生回路１２ｄは、
クロック発生回路１２ｃから、例えば、５０ＭＨｚの周
波数のクロックＣＬＫを受け、さらに、原点センサ６か
ら原点パルスを受けて時間計測回路１２ａのカウント値
をリセットするリセットパルスＲとキャプチャレジスタ
１２ｂが時間計測回路１２ａの値を補足するロードパル
スＬ、そしてコントロール部１０のＣＰＵに対する割込
み信号Ｉを発生する。

【００１２】次のその動作を説明すると、ロードタイミ
ング信号発生回路１２ｄが原点センサ６から原点パルス
Ｏを受けると、所定のタイミングの後に、まずロードパ
ルスＬが発生し、その後にリセットパルスＲが発生す
る。これが原点パルスが入力するたびに繰り返される。
したがって、ロードパルスＬとリセットパルスＲとはこ
の順で交互に発生する。そこで、いちばん最初に発生し
たロードパルスＬにより制御は開始されるが、このロー
ドパルスＬを無視すれば、図３の(b) に示すように、あ
る原点パルスＯにより発生したリセットパルスＲの後
に、その次の原点パルスＯでロードパルスＬが発生する
ことになる。また、このリセットパルスＲで時間計測回
路１２ａの値が“０”にされ、時間計測回路１２ａによ
りクロックＣＬＫに従って時間計測がなされる。そし
て、次の原点パルスＯの発生に応じて時間計測回路１２
ａの値がロードタイミング信号発生回路１２ｄからロー
ドパルスＬを受けてキャプチャレジスタ１２ｂにその時
点のカウント値、すなわち時間値が取り込まれる。この
ロードパルスＬの後に前記の原点パルスＯに応じて発生
したリセットパルスＲにより時間計測回路１２ａの値が
リセットされ、再びクロックＣＬＫのカウントを開始す
る。

【００１３】さらに、ロードパルスＬに続いて割込み信
号Ｉが発生し、これによりＰＷＭモータ制御プログラム
１０ａが起動され、キャプチャレジスタ１２ｂに取り込
まれた時間値は、キャプチャレジスタ１２ｂからコント
ロール部１０のＣＰＵに取り込まれ、ここで、基準値Ｓ
との差が演算されて、この差に応じてこの差を無くす方
向にモータ１３の回転を制御するパルス幅のビットデー
タがＰＷＭパルス発生回路１１ａに送出される。ＰＷＭ
パルス発生回路１１ａは、受けたビットデータに従った
パルス幅のパルスを発生して、これがＬＰＦ１１ｂに加
えられ、駆動波形に整形されてモータドライバ１１ｃに
送出される。その結果、基準値Ｓからのずれ量に応じて
基準値Ｓに一致するようにモータ１３の回転が制御さ
れ、ポリゴンミラー４は、基準値Ｓに対応する回転速度
で回転し、同時にリセットパルスＲの発生に一致するよ
うに原点パルスＯが発生するように制御される。

【００１４】このときの基準値Ｓは、ポリゴンミラー４
のある辺の反射光が原点センサ６に照射され、次の辺の
反射光が原点センサ６に照射されるまでのミラーの一辺
の走査時間に対応している。ポリゴンミラー４の各辺の
長さが等しいので前記の基準値Ｓとの差をなくすことに
より正確に各辺による原点センサ６への反射光から次の
反射光までの時間が等しくなるように制御され、しか
も、原点センサ６を基準に回転が制御される。これによ
り原点センサ６の検出タイミングに回転位相も合う。さ
らに、原点センサ６が感動ドラム５の走査の基準位置に
なることから、感動ドラム５を走査する位相もそれによ
り同期が取れる。

【００１５】このような動作をさせるために１回の原点
パルスの発生に応じて順次発生するロードパルスＬとリ
セットパルスＲとの関係について説明する。図２に示す
ように、ロードタイミング信号発生回路１２ｄは、２つ
のＤラッチフリップフロップ１５，１６とＮＡＮＤゲー
ト１７，１８、そして、ＮＡＮＤゲート１７の出力を受
ける遅延回路１９とから構成されている。原点パルスＯ
が発生すると、それがＤラッチフリップフロップ１５の
データ入力Ｄに入力され、図３の(a) に示されるよう
に、それがクロックＣＬＫの立上がりタイミングで保持
されてＱ出力（ＨＩＧＨレベル）を発生する。このＱ出
力は、次段のフリップフロップ１６のデータ入力Ｄに加
えられるとともに、ＮＡＮＤゲート１７に加えられる。
次のクロックＣＬＫが次段のフリップフロップ１６に加
えらると、その立上がりでフリップフロップ１６にデー
タがセットされ、その＊Ｑ（Ｑバーを示す）出力が落ち
る（ＬＯＷレベルになる）。

【００１６】フリップフロップ１６の＊Ｑ出力は、ＮＡ
ＮＤゲート１７に加えられているので、結果としてＮＡ
ＮＤゲート１７には、Ｒとして示す波形がリセットパル
スとして発生する。時間計測回路１２ａは、このリセッ
トパルスＲの立上がりタイミングでリセットされる。一
方、ＮＡＮＤゲート１８は、リセットパルスＲとクロッ
クＣＬＫとを受けてロードパルスＬを発生する。キャプ
チャレジスタ１２ｂは、このロードパルスＬの立上がり
タイミングで時間計測回路１２ａの値を取り込む。ま
た、ロードパルスＬから少し遅れて割込み信号Ｉが遅延
回路１９から発生し、コントロール部１０のＣＰＵに送
出される。

【００１７】次に、図４と図１に従ってレーザビームプ
リンタの全体的な動作を説明する。レーザ発光部１は、
レーザ発振器からのレーザビームをポリゴンミラー４に
向けて一定方向に出力する。画像処理回路２は、印刷す
べき画像情報を保持しこれをビットシリアルにして液晶
シャッタ３へ送出する。そこで、画像処理回路２からの
画像情報に応じて液晶シャッタ３の透光度が変わる。一
方、ポリゴンミラー４は、図１のモータ１３によって回
転駆動されレーザビームを反射することによりレーザビ
ームを感光ドラム５上で走査させる。感光ドラム５に近
接してレーザビームの走査ライン上に設けられたフォト
センサ等の原点センサ６は、ポリゴンミラー４からレー
ザビームを受けて原点パルスＯを発生して、図１のロー
ドタイミング信号発生回路１２ｄに送出する。その結
果、ロードパルスＬとリセットパルスＲとがこの順でこ
れらが交互に発生してコントロール部１０の制御に従っ
てポリゴンミラー４の回転が前述のように制御される。

【００１８】その制御は、電源が投入されたときには、
まず、ポリゴンミラー４の回転状態が遅いことを検知し
たコントローラ１０の制御によってポリゴンミラー４の
回転が加速される。そして、レーザビームが画像の１ド
ット分の距離を、例えば、１００ｎｓの時間で走査する
速度にポリゴンミラー４の回転速度が達すると、その後
は常時基準値Ｓに適合する速度を保つように制御され
る。

【００１９】ポリゴンミラー４の回転状態が定常状態に
達すると光学系の準備が完了し、印刷可能状態となる。
ここで、画像処理回路２は、ホストコンピュータ（図示
せず）から印字データが送られて来ると、これに予め記
憶されている印刷枠データ等を付加してドットパターン
からなる１頁分の画像情報のデータを生成する。この画
像情報は一旦フレームメモリに記憶されて保持される。
１頁分の画像情報のデータのうち最初の１ライン分のデ
ータがシフトレジスタにパラレルロードされ、原点セン
サ６からの原点パルスＯを待つ。そして、検出信号のパ
ルスを受けると、例えば、５０ＭＨｚのクロックでシフ
ト動作を行う。これにより、レーザビームの走査に対応
したデータ形式に変換した画像情報を原点パルスＯに同
期して出力する。

【００２０】この出力が液晶シャッタ３に送出されて、
液晶シャッタ３の透光度が変化する。そこで、画像処理
回路２からの画像情報のドットパターンデータに応じ
て、感光ドラム５上を走査するレーザビームの強度が変
えられる。これにより、感光ドラム５上に１ライン分の
描画がなされる。レーザビームの１走査が済むと感光ド
ラム５が縦方向の１ドット分だけ回転する。これで、最
初の１ラインの描画処理が完了する。

【００２１】以上のように、原点センサ６から得られる
原点パルスを利用することにより、独自の位置センサが
なくても、ポリゴンミラー４の回転速度を一定に維持す
ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明のポリゴンモータ制御回路およびこれを用いたレー
ザビーム印刷装置にあっては、時間を計測するカウンタ
のカウント値を原点パルスの発生するごとに、リセット
し、かつ、その後の原点パルスに応じて発生するロード
信号によりカウント値を得るようにしているので、ポリ
ゴンミラーの多角形の一辺の走査時間と計測時間とを対
応させることができ、原点センサの信号で回転速度と位
相の制御できるので、従来のいわゆるＦＧセンサ等は不
要になり、モータにこのようなセンサを設ける必要がな
くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、この発明のレーザビーム印刷装置を
適用した一実施例のレーザビームプリンタのモータ制御
部分を中心とするブロック図である。

【図２】 図２は、図１に示すモータ制御回路における
ロードタイミング信号発生回路のブロック図である。

【図３】 図３（ａ）は、図１におけるレーザビームプ
リンタのモータ制御の動作を説明するタイミング図であ
り、図２（ｂ）は、図１におけるロードタイミング信号
発生回路の動作を説明するタイミング図である。

【図４】 図４は、従来のレーザビームプリンタの主要
部のブロック図である。

【符号の説明】

１…レーザ発光部、２…画像処理回路、３…液晶シャッ
タ、４…ポリゴンミラー、６…原点センサ、７…ミラー
回転制御回路、８…回転位置センサ（ＦＧ）、１０…コ
ントロール部、１０ａ…ＰＷＭモータ制御プログラム、
１１…ミラー駆動部、１１ａ…ＰＷＭパルス発生回路、
１２…ミラー回転状態検出部、１２ａ…時間計測回路、
１２ｂ…キャプチャレジスタ、１２ｃ…クロック発生回
路、１２ｄ…ロードタイミング信号発生回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多角形回転ミラーからのレーザビームを走
   査対象物の走査開始位置近防で受ける原点センサと、こ
   の原点センサからの信号を受けてロード信号とリセット
   信号とを順に発生するタイミング信号発生回路と、クロ
   ック信号を受けてこれをカウントし前記リセット信号を
   受けてリセットされるカウンタと、このカウンタがリセ
   ットされた後の前記ロード信号を受けて前記カウンタの
   カウント値を記憶するレジスタと、このレジスタに記憶
   された値を受けてこの値とあらかじめ決められた所定値
   との差に応じて前記レジスタに記憶された値が前記所定
   値になるように前記多角形回転ミラーを回転させるモー
   タを制御する制御回路とを備える多角形回転ミラーモー
   タ制御回路。
2. 【請求項２】走査のためにレーザビームを反射する多角
   形ミラーを有しこのミラーを回転させる多角回転ミラー
   モータと、前記レーザビームの前記走査の原点位置に対
   応して設けられ前記レーザビームを受けて原点パルスを
   発生する原点センサと、印刷対象の画像情報を保持しこ
   れを前記レーザビームの走査に対応したデータ形式に変
   換し前記原点パルスに同期して出力する画像処理回路
   と、前記原点センサからの信号を受けてロード信号とリ
   セット信号とを順に発生するタイミング信号発生回路
   と、クロック信号を受けてこれをカウントし前記リセッ
   ト信号を受けてリセットされるカウンタと、このカウン
   タがリセットされた後の前記ロード信号を受けて前記カ
   ウンタのカウント値を記憶するレジスタと、このレジス
   タに記憶された値を受けてこの値とあらかじめ決められ
   た所定値との差に応じて前記レジスタに記憶された値が
   前記所定値になるように前記多角形回転ミラーモータを
   制御する制御回路とを備えるレーザビーム印刷装置。