JPH11291544A

JPH11291544A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11291544A
Application number: JP9332498A
Authority: JP
Inventors: Masaji Uchiyama; 正次内山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1998-04-06
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】回転精度が高く、かつ回転ジッタの非常に少
ないレーザビーム走査を可能にする。【解決手段】画像信号によって変調されたレーザビー
ムで感光体上を走査して画像を形成する画像形成手段
と、前記レーザビームを走査するための回転多面鏡を回
転駆動する駆動手段と、この駆動手段を制御して前記回
転多面鏡の回転速度を所定の範囲内に制御する制御手段
とを有する画像形成装置であって、前記制御手段は、複
数の位相比較器１０〜１５と、複数の基準クロックを発
生させる基準クロック発生部３と、回転多面鏡により走
査されるビームの走査線上に配した水平同期信号発生手
段とを有し、前記水平同期信号発生手段において生成さ
れる水平同期信号をもとに作成したクロック信号と前記
複数の基準クロックを前記複数の位相比較器１０〜１５
で比較して回転多面鏡の回転速度を制御する手段である
ことを特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号によって
変調されたレーザビームで感光体上を走査して画像を形
成するレーザビームプリンタ等の画像形成装置、特に、
レーザビームを偏向するための回転多面鏡の回転速度制
御を改善した画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタの一種であるレーザビームプリ
ンタのレーザ走査部を構成するモータは、その回転速度
に一定の精度が要求される。

【０００３】図８は、従来のレーザビームプリンタの要
部構成を示すブロック図である。１０１は、画像信号
（ＶＤＯ信号）であり、レーザユニット１０２に入力さ
れる。１０３はレーザユニット１０２によりオン／オフ
変調されたレーザビームである。１０４はスキャナモー
タであって、回転多面鏡（ポリゴンミラー）１０５を定
常回転させる。１０６は結像レンズであり、ポリゴンミ
ラー１０５によって偏向されたレーザビーム１０７を被
走査面である感光ドラム１０８上に焦点を結ばせる。従
って、画像信号１０１により変調されたレーザビーム１
０７は、感光ドラム１０８上を水平走査（主走査方向の
走査）される。

【０００４】１０９は光電変換素子であり、水平走査さ
れたレーザビームがこの光電変換素子１０９に照射され
ると、水平同期信号（以下、ＢＤ信号と記す）となる。
このＢＤ信号は、束線１１０を通って制御回路１１１へ
導かれる。１１２は、記録紙であり、感光ドラム１０８
に形成される潜像は、現像器（図示しない）により可視
化されトナー像となり、記録紙１１２に転写される。

【０００５】次に、スキャナモータ１０４の従来の制御
回路及び駆動回路（スキャナモータ駆動制御系）につい
て説明する。スキャナモータの制御回路、及び制御方式
には多種多様の方式があり、その用途に応じて最適な制
御回路、方式が採用されている。中でも、特開平０９−
１８３２５１号「画像形成装置及び画像形成方法」に記
載されているように、加速信号と減速信号のみで制御で
きる、ノイズに強く、かつ低価格なインタフェースを実
現できる制御方式がある。

【０００６】以下に、この制御方式を用いた制御系につ
いて説明する。図９は本制御方式にて制御する場合のイ
ンタフェースの形態であり、図１０は制御状態と信号の
論理を示す表である。

【０００７】スキャナモータ１０４は、制御回路１２０
からの電源（例えば＋２４Ｖ）１２１とＧＮＤ１２５と
加速状態を伝えるための／ＡＣＣ信号１２３と減速を伝
えるための／ＤＥＣ信号１２４よりなる。この／ＡＣＣ
信号１２３と／ＤＥＣ信号１２４を用いて、加速状態，
減速状態，速度維持状態の３つの状態を伝える。

【０００８】その状態を図１１に示す。スキャナモータ
を規定の回転数に立ち上げるまでの状態、つまり加速状
態のときには、図１１に示す加速状態の領域のように加
速指示状態（／ＡＣＣ信号１２３がローレベル、／ＤＥ
Ｃ信号１２４がハイレベル）と速度維持状態（／ＡＣＣ
信号１２３、／ＤＥＣ信号１２４のいずれもハイレベ
ル）の２つの状態よりなる。

【０００９】これらの信号は、後述する速度ディスクリ
回路と呼ばれる速度比較回路により作成され、／ＢＤ信
号１１０の周期が画像形成時の周期に比べて長い分だけ
加速状態としてスキャナモータ１０４に伝えられる。つ
まり、回転数が低いほど加速状態の割合が多く、規定の
回転数に近づくにつれて加速状態の割合が少なくなって
くる。

【００１０】一方、スキャナモータ１０４の回転数が、
画像形成時の回転数より高いときには、図１１の減速状
態の領域に示すように、減速指示領域（／ＡＣＣ信号１
２３がハイレベル、／ＤＥＣ信号１２４がローレベル）
と速度維持領域（／ＡＣＣ信号１２３、／ＤＥＣ信号１
２４のいずれもハイレベル）の２つの状態よりなる。回
転数が高いほど、速度維持状態に占める減速指示状態の
割合が大きく、最終的には、定常回転状態（画像形成時
の回転数）へと推移する。この定常回転状態において
は、速度維持状態の信号状態（／ＡＣＣ信号１２３、／
ＤＥＣ信号１２４のいずれもハイレベル）で回転が制御
される。実際には、ディスクリ出力の最小パルス、ある
いはその数パルス分の加速パルスが出力され、回転速度
が変化しないように制御がかかる。以上が従来のインタ
フェースである。

【００１１】次に、図１２を用いて制御信号生成部につ
いて説明する。／ＢＤ信号１１０は、波形成形部１３１
にて規定のパルス幅に成形された後、分周器１３２によ
り分周され、立ち上がりエッジ検出器１３３および立ち
下がりエッジ検出器１３４により、その波形の立ち上が
りと、立ち下がりにより２つに分けられる。この作業に
より、／ＢＤ信号１１０を、後段の１２ｂｉｔカウンタ
１３５，１３６に交互に入力することができる。１２ｂ
ｉｔカウンタ１３５，１３６は、単なるフリーランカウ
ンタであり、基準となるＳＣＮＣＬＫ１３９を４０９６
カウントする。この４０９６は、画像形成時の／ＢＤ信
号１１０の周期と同じになるようにＳＣＮＣＬＫ１３９
が設定されている。これらの１２ｂｉｔカウンタ１３
５，１３６からの出力は、ＯＲ回路１３７でＯＲをとら
れることにより、加速信号／ＡＣＣ１２３となる。ま
た、１２ｂｉｔカウンタ１３５，１３６からの出力は、
ＮＡＮＤ回路１３８でＮＡＮＤをとられることにより減
速信号／ＤＥＣ１２４となる。以上がスキャナモータ制
御信号を発生させる制御回路部である。

【００１２】次に、図１３を用いてスキャナモータドラ
イバ回路について説明する。図１３に示す回路は、スキ
ャナモータドライバＩＣ内部の積分回路の部分で、充放
電回路（１４０，１４１，１４２，１４３）とコンデン
サ１４５とＡｍｐ１４４より構成されている。

【００１３】／ＡＣＣ信号１２３が入力されると（ロー
レベルとなると）スイッチング素子１４２がオンし、定
電流回路１４０からの電流がコンデンサ１４５に充電さ
れる。また、／ＤＥＣ１２４が入力されるとスイッチン
グ素子１４３がオンし、定電流回路１４１で設定された
電流がコンデンサ１４５から放電される。したがって、
このコンデンサ１４５は、／ＡＣＣ信号１２３，／ＤＥ
Ｃ信号１２４のオン時間に比例した電圧となる。この電
圧を後段のＡｍｐ１４４を通し、駆動部（図示しない）
へ伝える。駆動部では、この電圧値に比例した電流をモ
ータに供給し、モータを回転させる。したがって、回転
が規定回転数より低いと、コンデンサ１４５の電圧が高
くなり、加速され、逆に規定回転数より回転数が高い
と、コンデンサ１４５の電圧が低くなり、減速され、最
終的には、規定の回転数で安定することになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスキャナモータ駆動制御系には、次のような問題点
があった。

【００１５】この制御系では、基本的に速度帰還（回転
数をフィードバックして制御する方法）しか、存在しな
いために、高精度な回転精度を得ることはできなかっ
た。つまり、規定の回転数に対して０．０５％程度の回
転ずれが生じてしまうという欠点があった。

【００１６】この回転ずれは、高精度の回転精度を要求
するプリンタや、特にスキャナモータを複数有するカラ
ーレーザプリンタにおいては、致命的といっても言いほ
どの欠点となる。この欠点を解決するためには、ＢＤ信
号の位相が基準クロックとなるように位相制御（ＰＬＬ
制御）を行う必要がある。

【００１７】ところが、ＢＤ信号は、ポリゴンミラーの
面分割精度によって、その周期が異なるために、単純に
ＢＤ信号をＰＬＬにかけてしまうと、図１４に示すよう
に、面分割精度がジッタに影響してしまう場合がある。
図１４において１５０は、面分割が等分割に行われてい
る場合であり、規定回転数であれば、規定のＢＤ周期と
なる。この場合、規定のＢＤ周期と同じ周波数の基準ク
ロック１５１と比較をすることにより、制御信号１５２
は、位相が進んでいるか、もしくは、遅れているかによ
って、加速、もしくは減速を指示する信号状態を出力
し、ジッタの少ない位相合わせが可能となる。

【００１８】しかし、面分割精度が良くないポリゴンミ
ラーでは、１５３で示すようにＢＤ信号の間隔が等間隔
ではなくなってしまう。ＢＤ信号１５９が規定の周期よ
り早めに入力されることにより、その後の一周期１６０
の制御状態１５５は、実際の位相状態ではなく、強制的
に、減速状態を出力してしまう結果となる。また、面分
割精度が悪く、ＢＤ信号が規定の周期より遅めに来た場
合（図１４の１６１）、その後の一周期１６２は、実際
の位相情報とは関係なく加速状態を出力してしまう結果
となる。このように、各ＢＤ信号ごとに位相を比較して
しまうと、実際の回転位相情報を正確にフィードバック
させることができず、その結果、回転ジッタが悪化して
しまう結果となる。

【００１９】そこで、これを解決させるために、一回転
で一回だけ、位相比較をやる方法がある。つまり、６面
のポリゴンミラーを使用する場合、出力されるＢＤ信号
を６分周したＢＤ信号を基準クロックと比較する。こう
することによって、ポリゴンミラーの面分割誤差に関係
なく、位相情報をフィードバックすることが可能とな
る。

【００２０】しかし、この一回転に一回のフィードバッ
クでは、位相はずれることはないけれども、各面におけ
るジッタ精度の観点から見ると、フィードバック回数が
少なく、ジッタ安定性に欠けるという欠点があった。

【００２１】本発明は、このような従来の問題点を解決
するためになされたもので、回転精度が高く、かつ回転
ジッタの非常に少ないレーザビーム走査が可能な画像形
成装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明が提供する画像形
成装置は、ポリゴンミラーの面数に相当する位相比較手
段を設け、各位相比較手段で各面の位相を比較すること
により、ポリゴンミラーの面分割精度の影響を受けるこ
となく、位相制御（ＰＬＬ制御）が可能な制御手段を備
えたものである。本発明によれば、回転精度が高く、か
つジッタ安定性の高いレーザビーム走査が可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１〜３を用いて実
施例１のレーザビームプリンタについて説明する。図１
はレーザビームプリンタに６面のポリゴンミラーを使用
した場合の位相制御部のブロック図であり、図２はその
タイミングチャートである。ＢＤ信号は、図１に示すよ
うに、各面の分割誤差を測定するために、分割誤差補正
量算出部２に入力される。この分割誤差補正量算出部２
は、図３に示す構成になっている。

【００２４】まず、ＢＤ信号の周期をカウンタ３０にて
測定する。この測定値は、ＣＰＵ３３に入力される。こ
のＣＰＵ３３内部では、各面の周期を測定し、かつ各面
ごとの平均値を計算する。例えば、連続して６×ｎ（ｎ
は整数）分のＢＤ周期を測定し、１周期めと、７周期め
と１３周期めと、同じ面で走査されたときの周期を加算
し、最終的には、その平均値を算出する。同じようにし
て、その隣の面に対しても、２周期め，８周期め，１４
周期め、と加算して平均値を求める。このようにして、
すべての面の平均周期を測定し、面分割精度を算出す
る。このように平均化することによって、測定結果に含
まれているモータの回転ジッタの成分をキャンセルする
ことが可能となる。

【００２５】また、６分周器３１により、一回転あたり
６発発生するＢＤ信号より、基準となるＢＤ信号を作成
する。この基準のＢＤ信号が入力されてから、カウント
を開始するのがカウンタ３２である。このカウンタ３２
のカウント値と、先ほどの各面の平均値より、理論値ど
おり回転している場合のＢＤ信号発生タイミングを生成
する。これがコンパレータ３４である。

【００２６】コンパレータ３４より出力される６つの信
号は、各面のＢＤ信号の発生タイミングに相当してお
り、この信号は、図１に示す各面用比較クロック発生部
４〜９へと入力される。この各面用比較クロック発生部
４〜９へは、これらの信号以外にＢＤ信号が入力され
る。このＢＤ信号は、マルチプレクサ１によって６本に
分割され各面用比較クロック発生部４〜９へと入力され
る。各面用比較クロック発生部４〜９は、分割誤差補正
量算出部２からの信号とＢＤ信号を比較することによっ
てそれぞれの面の面分割誤差を排した形で位相比較を行
うことができる。

【００２７】図２において、ＢＤ信号２０は、先ほど説
明したマルチプレクサ１によって、２１ａから２１ｆま
での６つのＢＤ信号に振り分けられる。このＢＤ信号２
１ａ〜２１ｆと比較クロック２２ａ〜２２ｆとを比較す
る。その比較を行うのが、図１の位相比較器１０〜１５
である。この位相比較器１０〜１５による比較結果２３
ａ〜２３ｆはポリゴンミラーの各面に相当する位相情報
（位相が進んでいるのか遅れているのか）を出力する。
例えば、位相比較器１０によりｎ回転めに比較された結
果をａ１（図２）とすると、その次のｎ＋１回転めに比
較された結果は、ａ２となる。また、各面の隣の面は、
それぞれｂ１，ｂ２、またさらにその隣の面は、ｃ１，
ｃ２となり、ｆ１，ｆ２までの６面存在することにな
る。

【００２８】これらの位相比較情報は、位相誤差情報発
生部１６において一つの信号である位相誤差情報２４と
なる。つまり、各面のＢＤ信号により、これら６つの誤
差情報を順番に位相誤差情報２４としていく。この位相
誤差情報２４は、一回転あたりにポリゴンの面数である
６回分の位相情報としてモータの駆動部へフィードバッ
クされる。しかも、各面の面分割状態に合わせた比較ク
ロック２２ａ〜２２ｆを使用しているために、面分割の
精度がポリゴンミラーの回転精度に影響することがな
く、回転ジッタの非常に少ない位相同期制御が可能とな
る。

【００２９】（実施例２）次に、実施例１よりさらに、
ジッタ安定性を高めるための位相制御について説明す
る。

【００３０】図４はその位相制御部のブロック図であ
る。実施例１では、各位相比較器からの信号をＢＤ信号
を用いて切り換えていた。実施例２では、図４の分割誤
差補正量算出部４０内のカウンタ３２とコンパレータ５
０を利用する。この分割誤差補正量算出部４０は、図５
に示す構成になっている。

【００３１】カウンタ３２は、実施例１のカウンタと同
じ一回転の間カウントし続け、毎回転ごとにリセットさ
れる回転に同期したカウンタである。しかし、コンパレ
ータ５０は、実施例１で説明した６つの比較値に加え、
さらに一回転を均等に６分割した場合のタイミングに相
当する比較値が設定されており、この設定値とカウンタ
３２のカウント値が一致することにより、一回転を均等
に６分割した信号を発生させることが可能である。この
均等に６分割された信号により、位相比較器１０〜１５
の出力を切り換える。これにより、この切り換えにおい
ても面分割精度の影響を排除できる。このため、より高
精度な回転制御が可能となる。

【００３２】（実施例３）次に、実施例２では、各位相
比較器からの位相情報が均等な時間で切り替わるための
回路について説明した。実施例３では、位相比較器の構
成を図７に示す真理値表のように構成することによって
実現する例について説明する。ＢＤ波形と比較クロック
がともにＨ、もしくは、Ｌとレベルが合っている場合に
は、ハイインピダンスとなるように構成し、お互いが、
ＨとＬもしくはＬとＨとレベルが異なる場合には、加速
するように出力論理レベルを設定する構成にする。か
つ、最終段の位相誤差情報発生部では、これら６つの位
相比較器からの出力をワイヤードＯＲとなるように合成
する。

【００３３】このタイミングチャートを図６に示す。Ｂ
Ｄ信号６０を先ほどと同様にマルチプレクサ１にて、６
つのＢＤ信号６１ａ〜６１ｆに分離する。このＢＤ信号
６１を、今度は、分周器を使用し分周することによっ
て、図６に６２ａ〜６２ｆで示すＢＤ分周波形を得る。
このＢＤ分周波形と比較クロック６３ａ〜６３ｆを比較
する。この比較クロック６３ａ〜６３ｆは、ポリゴンミ
ラーが理想的な状態で回転していたときのＢＤ分周波形
に相当する。

【００３４】このＢＤ分周波形がこの比較クロック６３
ａ〜６３ｆに近づくように位相を制御してやることによ
り、高精度、かつ低ジッタの回転制御が可能となる。こ
のＢＤ分周波形６２ａ〜６２ｆと比較クロック６３ａ〜
６３ｆを先ほどの真理値表のように構成した回路（ＸＯ
Ｒ回路）に入力することによって位相が合っているか、
ずれているかを検出し、系に対してフィードバックす
る。この回転系は、何も制御しない位相が遅れる方向に
構成しておき、遅れが検出された場合に、その分加速す
るという系に構成する。このときの波形の例を図６に６
４ａ〜６４ｆで示す。ＢＤ分周波形６２ａ〜６２ｆと比
較クロック６３ａ〜６３ｆの位相差は、微々たるものな
ので、このタイミングチャート上では、ほぼ同位相に見
える。わずかにずれた場合、比較器からの出力は、６４
ａ〜６４ｆで示すように、ひげ状の加速信号が出力され
ることになる。これら６４ａ〜６４ｆの信号のＯＲをと
ることにより、位相誤差情報６５が得られる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上述のような構成としたので、ポリゴンミラーの面数に
相当する位相比較手段を設け、各位相比較手段で各面の
位相を比較することにより、ポリゴンミラーの面分割精
度の影響を受けることなく、位相制御することが可能と
なり、したがって、回転精度が高く、かつ回転ジッタの
非常に少ないレーザビーム走査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のレーザビームプリンタの位相制御
部のブロック図

【図２】図１の位相制御部におけるタイミングチャー
ト

【図３】ＢＤ信号の分割誤差を測定するための実施例
１の分割誤差補正量算出部のブロック図

【図４】実施例２のレーザビームプリンタの位相制御
部のブロック図

【図５】ＢＤ信号の分割誤差を測定するための実施例
２の分割誤差補正量算出部のブロック図

【図６】実施例３の位相制御部におけるタイミングチ
ャート

【図７】実施例３の位相比較器における真理値表

【図８】従来のレーザビームプリンタの要部構成を示
すブロック図

【図９】加速信号と減速信号のみで制御してインタフ
ェースを実現できる制御系のブロック図

【図１０】制御系による制御状態と信号の論理を示す
表

【図１１】制御系による制御状態を示す図

【図１２】制御信号生成部の構成図

【図１３】スキャナモータドライバＩＣ内部の積分回
路

【図１４】ＢＤ信号の位相制御状態を示す図

【符号の説明】

１マルチプレクサ２，４０分割誤差補正量算出部３基準クロック生成部４〜９一面〜六面用比較クロック発生部１０〜１５位相比較器１６，４１位相誤差情報発生部３１６分周器３０，３２カウンタ３３ＣＰＵ３４，５０コンパレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号によって変調されたレーザビー
ムで感光体上を走査して画像を形成する画像形成手段
と、前記レーザビームを走査するための回転多面鏡を回
転駆動する駆動手段と、この駆動手段を制御して前記回
転多面鏡の回転速度を所定の範囲内に制御する制御手段
とを有する画像形成装置であって、前記制御手段は、複
数の位相比較手段と、複数の基準クロックを発生させる
基準クロック発生手段と、回転多面鏡により走査される
ビームの走査線上に配した水平同期信号発生手段とを有
し、前記水平同期信号発生手段において生成される水平
同期信号をもとに作成したクロック信号と前記複数の基
準クロックを前記複数の位相比較手段で比較して回転多
面鏡の回転速度を制御する手段であることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記位相比較手段と基準クロックの数
は、回転多面鏡の面数と同じか、それ以下であることを
特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】所定の数の水平同期信号の周期を測定
し、その測定結果より、回転多面鏡の分割精度を算出す
るとともに、その算出結果より、前記複数の基準クロッ
クの位相を確定する制御手段を有することを特徴とする
請求項１記載の画像形成装置。