JPH02294613A - Laser beam scanning device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the cost of a device by performing PLL (Phase Locked Loop) control over a polygon mirror driving motor according to the deviation between the detection signal of a photodetecter which detects the scanning start point of a laser beam and a reference signal. CONSTITUTION:The photodetecter 5 which receives the laser beam at the start of the scanning of the laser beam is arranged at one side part of a photosensitive body and laser beams consisting of image signals of respective lines are modulated in synchronism with its detection signal to form a latent image on the photosensitive body, one by one line. The motor 2 which rotates a polygon mirror 1 is brought under the PLL control according to the deviation between the detection signal of the photodetecter 1 and the constant-period reference signal. Consequently, neither the mechanism of a rotary encoder which detects the rotation state nor an external circuit which controls it needs to be provided specially in the motor 1 and the device cost is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ポリゴンミラーを回転させることによりレー
ザビームを走査するレーザビーム走査装置に関する． ［従来の技術］ 画信号により変調したレーザビームをｆｆｆｉさせた感
光体に照射して記録画像の静電潜像を形成し、電子写真
プロセスにより普通紙に画像記録するレーザ記録装置が
よく使用されている． 一般に、このようなレーザ記録装置では、レーザビーム
を反射するポリゴンミラーを回転させて，感光体へのレ
ーザビームを走査するようにしている．この場合，ポリ
ゴンミラーを回転させるポリゴンモー夕の回転速度の変
動を検知して、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌ
ｏｏｐ）制御により一定速度で回転させ、これにより、
レーザビームを所定速度で走査するようにしている． このため、従来のポリゴンモータには、その回転状態を
検知するために，ロータリエンコーダが備えられていた
６ この日ータリエンコーダの一方式として，例えば、周縁
部に一定間隔で切矢部が形成された円板をモータの回転
軸に固定し、その周縁部を通過する光の断続を検知する
ものがよく知られている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a laser beam scanning device that scans a laser beam by rotating a polygon mirror. [Prior Art] A laser recording device is often used that forms an electrostatic latent image of a recorded image by irradiating a laser beam modulated by an image signal onto an fffied photoconductor and records the image on plain paper using an electrophotographic process. ing. Generally, in such a laser recording device, a polygon mirror that reflects the laser beam is rotated to scan the laser beam onto the photoreceptor. In this case, the variation in the rotation speed of the polygon motor that rotates the polygon mirror is detected, and the PLL (Phase Locked L)
oop) control at a constant speed, thereby
The laser beam is scanned at a predetermined speed. For this reason, conventional polygon motors were equipped with rotary encoders to detect their rotational states.6 One method of this daily encoder is, for example, a circular motor with cut arrows formed at regular intervals on its periphery. It is well known that a plate is fixed to the rotating shaft of a motor and the interruption of light passing through the periphery of the plate is detected.

ところが，この場合，円板と発光素子や受光素子のほか
，発光素子を叩動したり、受光素子から検知信号を取り
出したりする各種回路が専用に必要であった． また、他の方式として、モータ内部に回転検知用のコイ
ルを配設して、そのコイルによりロー夕の回転による磁
束の変化を検知するＦＧ方式と呼ばれるものが知られて
いる。However, in this case, in addition to the disk, light-emitting element, and light-receiving element, various circuits were required to vibrate the light-emitting element and extract detection signals from the light-receiving element. Another known method is the FG method, in which a rotation detection coil is disposed inside the motor and the coil detects changes in magnetic flux due to the rotation of the rotor.

このＦＧ方式の一方式として、モータのロータとステー
タとに歯車状の突起を形成して、ロー夕の回転によるそ
の両者間の磁束変化を検知するものがある。ところが，
この場合、ロータとステータとに歯車状の突起を形成す
るのに工数がかかっていた。また、他の方式として、ス
テータ側のプリント基板にコイルパターンを形成して，
このコイルパターンによりロータ側磁極の磁束を検知す
るものがある．ところが、この場合、コイルバターンは
厳密な寸法精度で形成する必要があり製造が難しかった
。さらに，これらのＦＧ方式では、コイルからは正弦波
状の検知信号が取り出されるが、その検知信号を取り出
してパルス信号に波形成形する回路が専用に必要であっ
た６ ［発明が解決しようとする課題コ このように，従来は，ロータリエンコーダの機能を備え
るために、部品の加工や製造工数がかかると共に部品点
数も多くなるため、装置コストが高くなるという問題が
あった。One method of this FG method is to form gear-shaped protrusions on the rotor and stator of the motor, and detect changes in magnetic flux between the two due to rotation of the rotor. However,
In this case, it takes a lot of man-hours to form the gear-shaped protrusions on the rotor and stator. Another method is to form a coil pattern on the printed circuit board on the stator side.
Some devices use this coil pattern to detect the magnetic flux of the rotor side magnetic poles. However, in this case, the coil pattern had to be formed with strict dimensional accuracy, making manufacturing difficult. Furthermore, in these FG methods, a sinusoidal detection signal is extracted from the coil, but a dedicated circuit is required to extract the detection signal and shape the waveform into a pulse signal.6 [Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the past, in order to provide the function of a rotary encoder, it required many man-hours to process and manufacture parts, and the number of parts also increased, so there was a problem that the cost of the device increased.

本発明は、上記の問題を解決し、装万コストを低下させ
ることができるレーザビーム走査装置を提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser beam scanning device that can solve the above problems and reduce installation costs.

［課題を解決するための手段コ 一般に、このようなレーザビーム走査装置には、感光体
の一側部にレーザビームの走査開始時点でレーザビーム
を受光する受光素子が配設され、その検知信号に同期し
て各ラインの画信号によりレーザビームを変調して感光
体に１ラインづつ潜像を形成するようになっているが、
本発明は、その受光素子による検知信号と一定周期の基
準信号との偏差に基づいて、ポリゴンミラーを回転させ
るモータをＰＬＬ制御するようにしたことを特徴とする
ものである． ［作用］ これにより、モータ内に回転状態を検知するロータリー
エンコーダの機構やそれを制御する外部回路を特に備え
る必要がなくなり，装置コストを低下させることができ
るようになる． ［実施例コ 以下，添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細
に説明する． 第１図は、本発明の一実施例に係るレーザビーム走査装
置の概略構成図を示したものである５図において、６つ
の稜面を有するポリゴンミラ−１は、ポリゴンモータ２
により回転開動され，レーザダイオード３から発射され
たレーザビームは，そのポリゴンミラ−１で反射して，
表面が感光体である感光体ベルト４上を照射しながら、
同図Ｌで示す一定方向に走査するようになっている。[Means for solving the problem] In general, in such a laser beam scanning device, a light receiving element is disposed on one side of the photoreceptor to receive the laser beam at the start of laser beam scanning, and the detection signal is The laser beam is modulated in synchronization with the image signal of each line to form a latent image on the photoreceptor one line at a time.
The present invention is characterized in that the motor that rotates the polygon mirror is subjected to PLL control based on the deviation between the detection signal from the light receiving element and a reference signal of a constant period. [Function] This eliminates the need to provide a rotary encoder mechanism for detecting the rotational state in the motor and an external circuit to control it, and it becomes possible to reduce device costs. [Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a laser beam scanning device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 5, a polygon mirror 1 having six ridges is connected to a polygon motor 2.
The laser beam emitted from the laser diode 3 is rotated and opened by the polygon mirror 1, and is reflected by the polygon mirror 1.
While irradiating the photoreceptor belt 4 whose surface is a photoreceptor,
Scanning is performed in a fixed direction shown by L in the figure.

そのレーザビームの走査線上の感光体ベルト４側方には
、そのレーザビームの走査開始時点を検知するための受
光素子５が配設されている。また，ローラ６ａ　，　６
ｂは、図示せぬ吐動装置により回転踵動されて．ｒｓ光
体ベルト４を一定速度で搬送するようになっている。A light receiving element 5 is disposed on the side of the photoreceptor belt 4 on the scanning line of the laser beam for detecting the start point of scanning of the laser beam. In addition, rollers 6a, 6
b is rotated by a discharging device (not shown). The rs light belt 4 is conveyed at a constant speed.

第２図は、このレーザビーム走査装置のブロック構成図
を示したものである。図において、ライン同期回路７は
、受光素子５による検知信号に基づいてライン同期信号
ＬＮを出力するもので、レーザダイオードドライバ８は
，レーザダイオード３を能動するものである。変調回路
９は，ライン同期信号ＬＮに同期して記録する画像の画
信号を１ラインづつ入力し，その画信号に応じてレーザ
ダイオードドライバ８を制御することにより、レーザダ
イオード３から画信号により変調されたレーザビームを
出力させるものである。FIG. 2 shows a block diagram of this laser beam scanning device. In the figure, a line synchronization circuit 7 outputs a line synchronization signal LN based on a detection signal from the light receiving element 5, and a laser diode driver 8 activates the laser diode 3. The modulation circuit 9 inputs the image signal of the image to be recorded line by line in synchronization with the line synchronization signal LN, and controls the laser diode driver 8 according to the image signal to modulate the image signal from the laser diode 3. It outputs a laser beam.

基準クロック発生回路ｌＯは、一定周波数のクロック信
号ＣＫを出力するものである。速度誤差検出回路目は、
ポリゴンモータ２の起動時にポリゴンモータ２の現在速
度と予め設定された定常速度との誤差を示す速度誤差信
号ＤＳを出力するものである。位相誤差検出回路１２は
、ポリゴンモータ２の定常運転時にクロック信号ＧＫと
ライン同期信号ＬＮどの位相誤差を示す位相誤差信号叶
を出力するものである。The reference clock generation circuit IO outputs a clock signal CK of a constant frequency. The speed error detection circuit is
When the polygon motor 2 is started, a speed error signal DS indicating the error between the current speed of the polygon motor 2 and a preset steady speed is output. The phase error detection circuit 12 outputs a phase error signal indicating the phase error between the clock signal GK and the line synchronization signal LN during steady operation of the polygon motor 2.

加算器ｌ３は、上記位相誤差信号叶と速度誤差信号ＤＳ
の信号値を加算するもので、モータドライブ回路１４は
、その信号に応じた通電電流によりポリゴンモータ２を
駆動するものである。なお、ポリゴンモータ２は、ロー
タリーエンコーダを備えていない通常のブラシレスモー
タである。Adder l3 outputs the phase error signal and speed error signal DS.
The motor drive circuit 14 drives the polygon motor 2 by applying current according to the signal. Note that the polygon motor 2 is a normal brushless motor without a rotary encoder.

以上の構成で、いま、このレーザビーム走査装置が起動
されたとすると、レーザダイオード３はレーザイオード
ドライバ８により馳動されてレーザビームの出力を開始
すると共に、ポリゴンモータ２はモータドライブ回路１
４に関動されて回転を開始する。これにより、レーザダ
イオード３から発射されボリゴンミラーｌで反射したレ
ーザビームは，受光素子５と感光体ベルト４上を、ポリ
ゴンミラー１の１回転当たり６回走査する。With the above configuration, if this laser beam scanning device is started now, the laser diode 3 is sped up by the laser diode driver 8 and starts outputting the laser beam, and the polygon motor 2 is activated by the motor drive circuit 1.
4 and starts rotating. As a result, the laser beam emitted from the laser diode 3 and reflected by the polygon mirror l scans the light receiving element 5 and the photosensitive belt 4 six times per rotation of the polygon mirror 1.

受光素子５はレーザビームを受光するごとに検知信号を
出力し，ライン同期回路７は、その検知信号の入力タイ
ミングでライン同期信号ＬＮを１パルスづつ出力する。The light receiving element 5 outputs a detection signal every time it receives a laser beam, and the line synchronization circuit 7 outputs a line synchronization signal LN one pulse at a time at the input timing of the detection signal.

従って、ライン同期信号ＬＮの周波数は，ポリゴンモー
タ２の回転速度に比例したものとなる。一方，基準クロ
ツク発生回路】０が出力するクロック信号ＣＫの周波数
は、ポリゴンモータ２が予め設定されている定常速度で
回転している場合に相当する上記ライン同期信号ＬＮの
周波数Ｆｇに設定されている． いま、ライン同期信号ＬＮの周波数がＦであるとすると
、速度誤差検出回路１１は，ライン同期信号ＬＮとクロ
ツク信号Ｃκの周波数の差（Ｆｓ−Ｆ）に比例した直流
電圧を速度誤差信号ＯＳとして出力する。Therefore, the frequency of the line synchronization signal LN is proportional to the rotational speed of the polygon motor 2. On the other hand, the frequency of the clock signal CK output by the reference clock generation circuit 0 is set to the frequency Fg of the line synchronization signal LN, which corresponds to the case where the polygon motor 2 is rotating at a preset steady speed. There is. Now, assuming that the frequency of the line synchronization signal LN is F, the speed error detection circuit 11 generates a DC voltage proportional to the frequency difference (Fs - F) between the line synchronization signal LN and the clock signal Cκ as the speed error signal OS. Output.

一方，このようにライン同期信号ＬＮとクロツク信号Ｃ
Ｋに周波数差がある場合、位相誤差検出回路１２は作動
せずその出力である位相誤差信号ＤＰは零である。On the other hand, as shown above, line synchronization signal LN and clock signal C
If there is a frequency difference in K, the phase error detection circuit 12 does not operate and its output, the phase error signal DP, is zero.

従って、この場合、モータドライブ回路１４は，加算器
１３を介して速度誤差信号ＤＳを入力し、その速度誤差
信号ＤＳに応じてポリゴンモータ２を翻動する．これに
より，ポリゴンモータ２の回転速度が定常速度まで徐々
に上昇するようになる．ポリゴンモータ２が定常速度に
なると，速度誤差信号ＯＳは零になる一方，第３図に示
すように、ライン同期信号ＬＮの周波数はクロック信号
ＣＫに一致するようになる． 本実施例では、クロック信号ＣＫに対するライン同期信
号ＬＮの位相遅れ角の目標値ＯＳが予め設定されており
、位相誤差検出回路ｌ２は，ライン同期信号ＬＮの実際
の位相遅れ角θと上記目標値ＯＳとの差（θ−ＯＳ）を
検知して、その差に比例した直流電圧を位相誤差信号叶
として出力する。そして，モータドライブ回ｗｌ１４は
、位相誤差信号ＤＰによりポリゴンモータ２を即動する
。これにより，例えば、ポリゴンモータ２の回転に遅れ
が生じると通電電流が増加して昧動トルクが上げられて
，その遅れが補正されるというように、ＰＬＬ制御が実
行される。Therefore, in this case, the motor drive circuit 14 inputs the speed error signal DS via the adder 13, and moves the polygon motor 2 according to the speed error signal DS. As a result, the rotational speed of the polygon motor 2 gradually increases to a steady speed. When the polygon motor 2 reaches a steady speed, the speed error signal OS becomes zero, and as shown in FIG. 3, the frequency of the line synchronization signal LN comes to match the clock signal CK. In this embodiment, the target value OS of the phase delay angle of the line synchronization signal LN with respect to the clock signal CK is set in advance, and the phase error detection circuit l2 detects the actual phase delay angle θ of the line synchronization signal LN and the above target value. The difference with OS (θ-OS) is detected and a DC voltage proportional to the difference is output as a phase error signal. Then, the motor drive circuit wl14 immediately moves the polygon motor 2 based on the phase error signal DP. As a result, PLL control is executed such that, for example, when a delay occurs in the rotation of the polygon motor 2, the energizing current is increased and the dynamic torque is increased to correct the delay.

ところで、上記ＰＬＬ制御では、ライン同期信号ＬＮの
パルスによりポリゴンモータ２の回転状態を検知してい
るが、ポリゴンモータ２をハンチング等を起こすことな
く安定にＰ　Ｌ　Ｌ制御するためには，モータの回転速
度と上記パルスが得られる周期との間に一定の関係が必
要である。この点、本実施例では，１ラインづつ画像記
録するライン周期はｂｌｓ程度に設定しており、ポリゴ
ンミラ−１の稜数は６である。従って、ポリゴンモータ
２の１回転でライン同期信号ＬＮは６バルス出力される
ので、上記ＰＬＬ制御は十分安定に実行することができ
る。これにより、ポリゴンモータ２が一定速度に安定に
サーボ制御され、レーザビームも所定速度で走査される
． この後、ローラ６ａ　，　６ｂが馳動されて感光体ベル
ト４が搬送される一方，変調回路９は，ライン同期信号
ＬＮに同期して画信号を１ラインづつ入力し、その画信
号によりレーザビームを変調する。これにより、感光体
ベルト４に順次静電潜像が形成される。この静電潜像は
，図示せぬ各部により、現像されて記録紙に記録される
ようになる。By the way, in the above PLL control, the rotational state of the polygon motor 2 is detected by the pulse of the line synchronization signal LN, but in order to perform PLL control stably without causing hunting etc. of the polygon motor 2, it is necessary to A certain relationship is required between the rotational speed and the period at which the pulses are obtained. In this regard, in this embodiment, the line period for recording an image one line at a time is set to approximately bls, and the number of edges of the polygon mirror 1 is six. Therefore, the line synchronization signal LN is output for six pulses per revolution of the polygon motor 2, so that the PLL control described above can be executed with sufficient stability. As a result, the polygon motor 2 is stably servo-controlled at a constant speed, and the laser beam is also scanned at a predetermined speed. Thereafter, the rollers 6a and 6b are moved rapidly to convey the photoreceptor belt 4, while the modulation circuit 9 inputs an image signal line by line in synchronization with the line synchronization signal LN, and uses the image signal to control the laser beam. Modulate. As a result, electrostatic latent images are sequentially formed on the photoreceptor belt 4. This electrostatic latent image is developed by various parts (not shown) and recorded on the recording paper.

以上のように，本実施例では、走査開始タイミングを検
知するためのライン同期信号ＬＮとクロック信号ＣＫと
の位相差に基づいて、ポリゴンモータ２の回転速度の変
動を検知して、所定のＰＬＬ制御によりポリゴンモータ
２を一定速度で旺動ずるようにしている。As described above, in this embodiment, fluctuations in the rotational speed of the polygon motor 2 are detected based on the phase difference between the line synchronization signal LN for detecting the scan start timing and the clock signal CK, and a predetermined PLL signal is detected. The polygon motor 2 is controlled to move at a constant speed.

これにより、従来のように、ポリゴンモータ２内に、ロ
ータリーエンコーダの機構を備えたり，それを制御する
外部回路を僅える必要がなくなるため、装置コストを低
下させることができる．なお，以上の実施例では、稜数
６のポリゴンミラ−１を使用したが，本発明は、一般に
よく使用される稜数５〜１０のポリゴンミラーに対して
、同様にＰＬＬ制御によりポリゴンモータ２を安定にサ
ーボ制御できると考えられる． ［発明の効果］ 以上のように，本発明によれば，レーザビームの走査開
始時点を検知する受光素子の検知信号と基準信号との偏
差に基づいて、ポリゴンミラー北動用モータをＰＬＬ制
御するようにしたので、モータの回転状態を検知するロ
ータリーエンコーダ機能を特に備える必要がなくなり、
装置コストを低下させることができるようになる。This eliminates the need to provide a rotary encoder mechanism within the polygon motor 2 or to reduce the external circuit for controlling it, as is the case in the past, thereby reducing device costs. In the above embodiment, the polygon mirror 1 with 6 edges was used, but the present invention can be applied to a polygon mirror 1 with 5 to 10 edges, which is commonly used, by controlling the polygon motor 2 using PLL control. It is thought that stable servo control can be performed. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the polygon mirror north movement motor is subjected to PLL control based on the deviation between the detection signal of the light receiving element that detects the scanning start point of the laser beam and the reference signal. This eliminates the need for a special rotary encoder function to detect the rotational state of the motor.
This makes it possible to reduce device costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例に係るレーザビーム走査装置
の概略構成図，第２図はそのレーザビーム走査装置のブ
ロック構成図、第３図はクロック信号とライン同期信号
の位相関係を示す信号波形図である。Fig. 1 is a schematic diagram of a laser beam scanning device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of the laser beam scanning device, and Fig. 3 shows the phase relationship between a clock signal and a line synchronization signal. It is a signal waveform diagram.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 画信号により変調されたレーザビームを反射するポリゴ
ンミラーと、そのポリゴンミラーを回転させることによ
り反射したレーザビームを一定周期で感光体上を走査さ
せるモータとを備えているレーザビーム走査装置におい
て、上記感光体の一側部に配設されレーザビームの走査
開始時点でレーザビームを受光する受光素子と、その受
光素子の検知信号に同期して各ラインの画信号によりレ
ーザビームを変調し上記感光体に１ラインづつ潜像を形
成する画像形成手段と、上記受光素子による検知信号と
一定周期の基準信号との偏差に基づいて上記モータをＰ
ＬＬ制御により一定速度で回転させるモータ制御手段と
を備えていることを特徴とするレーザビーム走査装置。A laser beam scanning device comprising a polygon mirror that reflects a laser beam modulated by an image signal, and a motor that rotates the polygon mirror to scan the reflected laser beam over a photoreceptor at a constant cycle. A light-receiving element is disposed on one side of the photoreceptor and receives the laser beam at the start of laser beam scanning, and the laser beam is modulated by the image signal of each line in synchronization with the detection signal of the light-receiving element. image forming means for forming a latent image line by line;
A laser beam scanning device comprising: a motor control means for rotating at a constant speed by LL control.