JPS615227A - 光走査系の解像度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザプリンタ等に用いられる光走査系の解
像度を光走査手段を駆動するサーボモータの回転速度を
変えて変更する光走査系の解像度制御回路に関する。

レーザプリンタ等の光学系を利用した装置においては、
レーザ光を光走査して被走査面に照射してプリント動作
等を行っている。

例えば、レーザプリンタにお゛いては、第７図会体構成
図及び第８図の光学系構成図に示す様に感光ド与ム４の
周囲に帯電器５、現像器６、転写器７、除電ユニット８
及びクリーナー９が配置され、レーザ源であるレーザダ
イオード１２からの書込み像に応じて変調されたレーザ
光がコリメートレンズ１３を介しスピンドルモータ（サ
ーボモータ）１５によって回転されるポリゴンミラー１
４によって光走査されＦ−θレンズ１６、ミラー１７を
介して帯電８５で帯電された感光ドラム４を露光する。

これによって感光ドラム４上に潜像が形成され、現像器
６で現像されて、用紙ホッパｌより繰出しローラ２によ
って繰出され、搬送ローラ３で転写部へ送られる用紙Ｃ
Ｐに転写器７によって現像像を転写せしめる。以降用紙
ＣＰは定着器１０によって定着され、スタッカ１１に収
容され、感光ドラム４は除電ユニット８で除電された後
クリーナー９でクリーニングされ、次の潜像形成に供さ
れる。

このようなレーザプリンタでは、第８図に示す如く光学
系としてレーザ源１２、ポリゴンミラー（走査ミラー）
１４及びスピンドルモータ１５が設けられ、レーザ源１
２の光をスピンドルモータ１５がポリゴンミラー１４を
回転させることによりモータ４ａによって回転する感光
ドラム４を主走査方向に走査することによって像を形成
する。

このレーザ源１２は書込み像に応じた変調信号ＬＥＤＳ
によって駆動され、レーザ源１２より変調信号ＬＥＤＳ
に対応した光の点列が発生ずるので感光ドラム４上には
書込み像が形成されることになる。

〔従来の技術〕

このような光走査系を利用した装置においては解像度（
レーザプリンタでは副走査方向の線密度）を変更したい
との要求がある。例えば、レーザプリンタをファクシミ
リとして利用する場合には、ファクシミリ送信側の線密
度に応じて解像度を変更する必要があり、例えば、２４
０ｂｐｉ（ビットパーインチ）　、３００　ｂｐｉ、　
４００　ｂｐｉ、４８０ｂｐｉ等に切換える必要がある
。同様に縮小、拡大を行なう時にも解像度を変更する必
要がある。このような解像度を変更するには、主走査速
度、即ち光走査速度を変更して感光ドラム４の所定単位
長当りの走査線数を変更すればよい。このため、ポリゴ
ンミラー１４の回転速度、即ちスピンドルモータ１５の
回転数を変えて解像度を変更することが特願昭５３−１
３０８１８号等において提案されている。

係る従来の解像度制御によるものでは、サーボ回路へ入
力するスピンドルモータ１５の指示速度を解像度に応じ
て変更するだけであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来の解像度制御回路においては、スピンドルモー
タ１５のサーボ系の回路定数を変えていないので、指定
回転数により切換時間に差が生じるという問題があった
。即ち、指定回転数（指定周波数）が高いものにサーボ
利得を設定しておくと、指定回転数を低いものに切換え
た際追従が遅く角速度変動も大となるので切換時間が長
くなり、逆に指定、回転数が低いものにサーボ利得を設
定しておくと、高い指定回転数への切換時間が長くなり
、又高い回転数の維持が困難となる。

同様に、回転数が小の時にサーボ利得が大であると、定
常状態におけるモータのトルク変動に対し大きなフィー
ドバンクがかかり、角速度変動が大となるという問題が
あった。

特に係る光走査系においては、スピンドルモータ１５に
比較的大きなフライホイールを設け、回転数変動をでき
る限り小さくしているため、サーボ系の追従が遅くその
傾向を増長している。

このように角速度変動が大であると、プリント出力上で
は第７図に示す様に光走査方向のドツト位置に乱れが生
じ、特に後端が不揃いとなり、印刷品質が劣下すること
になり、角速度変動が極めて小さいことが要求されてい
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、解像度切換のため指定回転数を切換えても角
速度変動を小とし且つ切換時間を最適なものとして、安
定に光走査を行いうる光走査系の解像度制御回路を提供
するにある。

このため、本発明は、光走査手段に光走査を行なわしめ
るためのサーボモータを、指定された解像度に対応する
回転速度で回転させるだめの光走査系の解像度制御回路
において、指定された解像度に対応する回転速度を指示
する手段と、該サーボモータの回転速度を検知する検出
手段と、該指示回転速度と該検知された回転速度とを比
較して速度誤差を出力する誤差検出回路と、各々異なる
サーボ利得を有する複数の増幅器とを有し、該指定され
た解像度に応じて該複数の増幅器のいずれかを選択して
該サーボモータを駆動することを特徴としている。

〔作用〕

本発明では、指定回転速度の切換に応じてサーボ系のサ
ーボ利得を該指定回転速度に対応する最適なものに切換
えているので、切換時間が最適なもの（最小のもの）と
なり、迅速な解像度切換えが可能となり、過度及び定常
時のフィードバックゲインも最適なものとなるから、角
速度変動も最小にしうる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例ブロック図であり、図中、第
７図、第８図と同一のものは同一の記号で示してあり、
２０は回転数指示スイッチであり、解像度に応じた回転
数に対応する基準周波数クロックｆ１〜ｆｎを解像度に
応じて出力するものであり、例えば解像度高（密）で高
い基準周波数を、解像度低（粗）で低い基準周波数を切
換出力するもの、２１は位相比較器であり、例えばＰＬ
Ｌ回路で構成され、出力される基準周波数クロックｆ１
〜ｆｎと後述するモータ１５の回転数を示す速度検出ク
ロックｆＭ＋〜ｆＭｎとを比較し、位相差に比例した信
号（誤差信号）を出力するもの、２２は位相補償回路で
あり、例えばローパスフィルタで構成され、所定の位相
補償を行なうもの、２３はゲイン切換スイッチであり、
後述するアンプを選択するもの、２４　ａ、　２４　ｂ
−２４ｎはアンプ（増幅器）であり、各基準周波数クロ
ックｆ　ｌ＝　ｆ　ｎに対し最適なサーボ利得を有する
もの、２５はドライバ回路であり、モータ１５にアンプ
２４の出力に応じて電流を供給するもの、２６は速度検
出器であり、ホール素子やロータリエンコーダで構成さ
れ、モータ１５の軸の角速度に応じた周波数の速度検出
クロックｆＭ＋　−ｆＭｎを出力するものである。

次に、第１図実施例構成の動作について第２図の動作説
明図を用いて説明する。

第１図構成では、サーボ利得が各指定回転数（角速度）
■に応じて選択できるように構成されている。従って、
第２図の如く指定回転数がｖｌ（ｆｌ）ならアンプ？、
　４．２が選択され、そのサーボ利得が最適となり、角
速度変動も小となる。またｖｌからｖ２への切換におい
て指定回転数がＶ２　　（ｆｌ）に変更されるとアンプ
２４ｂに変更され、サーボ利得はアンプ２４ｂのものと
なるので切換時間ｔ２も長くならず、最適のものが得ら
れる。

第１図の構成について説明すると、解像度が指定される
と、指定スイッチ２０が切換選択され、対応する基準周
波数クロックが出力され、これとともに切換スイッチ２
３が切換選択され、この基準周波数クロックに対応する
アンプが選択され位相補償回路２２に接続される。例え
ば解像度が高であれば高い基準周波数クロックｆｎが選
択され、高い（大きい）利得（ゲイン）を有するアンプ
２４ｎが選択される。

位相比較器２１は指定スイッチ２０から基準周波数クロ
ックと速度検出器２６からの速度検出クロックとの位相
を比較し、位相差に応じた誤差信号を位相補償回路２２
に出力し、更に切換スイッチ２３を介し選択されたアン
プに与え、所定のサーボ利得で増幅した後、ドライバ回
路２５を介しサーボモータ１５に電流を与え駆動する。

このようにして、指定回転数に応じたサーボ利得がサー
ボ系に与えられるので、指定回転数の切換の際の切換時
間が短縮し、又フィードバックゲインも最適となるから
、角速度変動も小となる。

第３図は本発明の他の実施例ブロック図であり、図中、
第１図と同一のものは同一の記号で示してあり、３１　
ａ、　Ｓ　１　ｂ−３１ｎは切換起動用スイッチであり
、指定回転数を切換える時に動作するもの、３２ａ、Ｓ
２ｂ・・−３２ｎは定常時用スイッチであり、切換終了
後の定常時に動作するもの、２４ａ−１，２４ｂ−１−
２４ｎ−１は切換起動用アンプであり、各々指定回転数
に対応する切換起動時のサーボ利得を有するもの、２４
ａ−２，２４ｂ−２−・−２４ｎ−２は定常時用アンプ
であり、各々指定回転数に対応するサーボ利得を有する
ものである。

この実施例では、第１図実施例における各指定周波数に
対応するサーボ利得を有するアンプ２４ａ〜２４ｎが切
換起動用アンプ２４ａ−１〜２４ｎ−１と、定常時用の
アンプ２４ａ−２〜２４ｆｌ−２とに分けられており、
スイッチＳ　１　ａ−３１ｎ及びＳ　２　ａ　−Ｓ　２
　ｎによって選択的に用いられるようになっている。

即ち、各指定回転数毎にサーボ利得が設定されるといっ
ても切換起動時と定常時とでは必要なサーボ利得が相違
し、これに応じて設けたものである。これによって切換
時間ｔ１、ｔ　２−ｔ　ｎを自由に設定でき、しかも定
常時には想定されるモータ負荷のトルク変動に応じたサ
ーボ利得が設定できるので、角速度変動を極めて小さく
押えることができる。

第３ＦｐＪの動作を説明すると、指定回転数の切換開始
時には指定スイッチ２０とゲイン切換スイッチ２３の他
に切換起動用スイッチ５１ａｘＳ１ｎが動作し、位相補
償回路２２にはゲイン切換スイッチ２３で指定された切
換起動用アンプ２４ａ−１〜２４ｎ−１のいずれかが接
続され、前述の如く適切なサーボ利得でフィードバック
制御される。

切換後、モータ１５の回転速度が定常状態に達すると、
スイッチ５１ａｘＳｌｎが開放され、スイッチ５２ａ−
３２ｎが動作して、位相補償回路２２ば、ゲイン切換ス
イッチ２３で指定された定常時用アンプ２４ａ−２〜２
４ｎ−２のいずれがが接続され、フィードバック制御が
行なわれる。

このスイッチ５ｌａ−ａ　〜Ｓｌｎと５２ａ−３２ｎと
の切換えには、図示しないコントローラ（制御回路）が
スイッチ５１ａ＝３１ｎの動作後所定時間経過したこと
によって行ってもよく、また速度検出器２６の出力を監
視して指定回転速度に達したことを検知して切換を行っ
てもよい。

第４図は本発明の別の実施例ブロック図であり、。

図中、第１ＦＩ！Ｊと同一のものは同一の記号で示して
あり、２２ａ、２２ｂ−・２２ｎは各々位相補償回路で
あり、例えばローパスフィルタにより構成され、各々各
基単周波数クロックｆ１〜ｆｎに対し最適な位相補償特
性（帯域特性）を有するもの、２８は位相切換スイッチ
であり、指定解像度（回転速度）に応じて位相補償回路
２２ａ、２２ｂ−・・２２ｎを選択切換し、位相比較器
２１に接続するものである。

この実施例では、第１図の構成に加え、指定解像度（指
定基準周波数）に応じて系の位相補償特性を変えるよう
に構成されている。即ち、第５図（Ａ）示す様に指定回
転数（基準周波数）が高いとみかけの系の周波数帯域は
低下する。従って、系に均一な位相補償特性を持たせる
と、高い基準周波数ではアンプの発振が生じ、低い基準
周波数では、追従が遅くなり、いずれも角速度変動が大
となる。そこで、各位相補償回路２２ａ〜２２ｎに第５
図ＣＢ）の如（低い基準周波数に対応するもの線帯域を
広くとり、追従遅れを防止し、逆に高い基準周波数に対
応するもの程帯域を狭くしてアンプの発振を防止するよ
うにしている。

第４図の実施例においては、指定スイッチ２０及びゲイ
ン切換スイッチ２３が解像度に応じて切換動作するとと
もに位相切換スイッチ２８も解像度に応じて切換動作さ
れ、指定解像度（指定基準周波数）に最適な位相補償特
性の位相補償回路が選択されて位相比較器２１に接続さ
れる。例えば、解像度が高であれば高い基準周波数クロ
ックｆｎが選択され、狭い帯域特性をもつ位相補償回路
２２ｎが選択され、高いゲイン（利得）のアンプ２４ｎ
が選択される。位相比較器２１は指定スイッチ２０から
の基準周波数クロックと速度検出器２６からの速度検出
クロックとの位相を比較し、位相差に応じた誤差信号を
切換スイッチ２８を介し選択された位相補償回路に出力
し、位相補償せしめ、更にゲイン切換スイッチ２３を介
し選択されたアンプを介しドライバ２５よりモータ１５
に電流を付与する。

このようにして指定回転数に応じた位相補償特性及びゲ
イン（サーボ利得）がサーボ系に与えられるので、指定
回転数を切換えても、発振や追従遅れがなく過度状態の
切換時間を最適にするとともに角速度変動、ハンチング
を最小にすることができる。

第６図は本発明の更に別の実施例ブロック図であり、図
中、第３図及び第４図と同一のものは同一の記号で示し
である。

第６図は実施例においては、第３図構成と第４図構成と
を組合せた構成を有している。

従って、その動作も第３図及び第４図のものと同一であ
り、説明を省略する。

このような構成によれば、切換起動時と定常時の号−ボ
利得を切換えることにより切換時間を自由に設定でき、
しかも定常時は想定されるモータ負荷のトルク変動に応
じたサーボ利得が設定可能である。更に位相補償を切換
えることにより、角速度変動を極めて小さくできる。

このため、光走査系の位相精度が向上し、これを用いた
プリンタにおいては、高品質の印刷出力が得られる。

上述の説明では、スイッチ２０．２３．２８．５ｌａ−
３ｉｎ、Ｓ２ａ”Ｓ２ｎを別々のものにして説明したが
、必要に応じてこれらを共用化することもできる。

以上本発明を一実施例により説明したが、本発明は本発
明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこ
れらを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、光走査手段に光走
査を行なわしめるための号−ボモータを、指定された解
像度に対応する回転速度で回転させ　゛るための光走査
系の解像度制御回路において、指定された解像度に対応
する回転速度を指示する手段と、該サーボモータの回転
速度を検知する検出手段と、該指示回転速度と該検知さ
れた回転速度とを比較して速度誤差を出力する誤差検出
回路と、各々異なるサーボ利得を有する複数の増幅器と
を有し、該指定された解像度に応じて該複数の増幅器の
いずれかを選択して該サーボモータを駆動することを特
徴としているので、各指定回転速度（解像度）に対応し
た最適な応答特性のサーボ利得をフィードバック系に与
えることができるから、切換時間を最適値とすることが
できるという効果を奏し、切換時間を迅速にでき、即座
に指定解像度での光走査を行いうる。また、角速度変動
も小さくできるという効果も奏し、光走査系の組込まれ
たプリンタ等においては、高い印刷品質を与えることが
可能となる。また、モータのフライホイールを指定回転
速度に応じて変えることがなく、回路構成上実現してい
るので容易にしかも安価に構成しうるという効果も奏し
、特に解像度変更を光走査系の回転速度の変更によって
行なうものにおいて解像度変更を一層容易にし、実用上
有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例ブロック図、第２図は第１図
構成の動作説明図、第３図は本発明の他の実施例ブロッ
ク図、第４図は本発明の別の実施例ブロック図、第５図
は第４図構成における位相補償特性図、第６図は本発明
の更に別の実施例ブロック図、第７図は本発明の対象と
なるレーザプリンタ構成図、第８図は第７図構成の光走
査系詳細図、第９図は角速度変動による問題点説明図で
ある。 図中、１２・−光源、１４・−ポリゴンミラー（光走査
手段）、１５・−サーボモータ、２〇一回転速度指定ス
イッチ、２１−位相比較器（誤差検出器）、２２．２２
ａ〜２２　ｎ−位相補償回路、２４．２４ａ〜２４ｎ・
−・−アンプ、２５・・−ドライバ回路、２６−速度検
出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光走査手段に光走査を行なわしめるためのサーボモータ
   を、指定された解像度に対応する回転速度で回転させる
   ための光走査系の解像度制御回路において、指定された
   解像度に対応する回転速度を指示する手段と、該サーボ
   モータの回転速度を検知する検出手段と、該指示回転速
   度と該検知された回転速度とを比較して速度誤差を出力
   する誤差検出回路と、各々異なるサーボ利得を有する複
   数の増幅器とを有し、該指定された解像度に応じて該複
   数の増幅器のいずれかを選択して該サーボモータを駆動
   することを特徴とする光走査系の解像度制御回路。