JP6378045B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、被走査体を光ビームで往復走査する光走査装置及びこれを備える画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機といった画像形成装置に備えられる光走査装置の中には、感光体ドラムなどの被走査体を往復走査するものがある。光走査装置では、光源から出射された光ビームが、走査運動する走査体に反射されることで、被走査体が往復走査される。このような光走査装置では、周囲の温度変化などによって走査体の走査運度の駆動特性に変化が生じ、走査運動の範囲が変化してしまうことがある。走査運動の範囲が変化すると、潜像の書き込み位置にずれが生じて画質が低下するという問題が生じる。

このため、走査範囲の両端部にＢＤ（Beam Detect）センサを備え、ＢＤセンサが光ビームを検出したタイミングに基づいて、走査体の走査運動を制御する技術が知られている。

ところが、このようなＢＤセンサを備えた光走査装置において、光源の発光特性の温度依存性、走査体の反射面の反射率の変化、レンズ特性の温度依存性などによって、走査範囲を走査する光ビームのスポットの形状や径が変化するスポット変化が起こることがある。光ビームのスポット変化が起こると、ＢＤセンサによる光ビームの検出タイミングがずれる虞があり、走査体の走査運動の範囲を正確に制御することができない。

そこで、ＢＤセンサのそれぞれが２個の光検出素子を有し、２個の光検出素子の検出値に基づいて走査体の走査運動の範囲を制御する光走査装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術の光走査装置によれば、光ビームのスポット変化が起こっても、ＢＤセンサによる光ビームの検出タイミングのずれが抑制される。また、この従来の光走査装置では、光走査装置を小型化、コストダウン、消費電力・発熱・騒音の低減化、並びに１枚目の画像形成の所要時間を短縮化するために、走査体の駆動装置としてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）が用いられている。この従来の光走査装置は、電磁形であり、ＭＥＭＳは、１つの巻線に対して双方向に電流を流すバイポーラ駆動される。このため、この従来の光走査装置では、ＭＥＭＳの駆動電圧の極性に基づいて、走査方向が識別されている。

特開２０１１−７８４０号公報

しかし、光走査装置に静電形のＭＥＭＳを用いた場合、ＭＥＭＳは、電極に対して常に一定方向の電圧を加えるユニポーラ駆動され、ＭＥＭＳの駆動電圧の極性が一定であるため、従来の光走査装置における識別方法では、走査方向を識別できない。ＢＤセンサが走査されたときの走査方向を識別できないと、走査体の走査運動の範囲を正確に制御することができない。このため、従来の光走査装置では、静電形のＭＥＭＳを用いることができず、さらなる小型化、コストダウン、消費電力・発熱・騒音の低減化、並びに１枚目の画像形成の所要時間の短縮化の妨げになっていた。

この発明の目的は、電磁形及び静電形のいずれのＭＥＭＳを用いた場合でも、走査方向を識別でき、走査体の走査運動の範囲を正確に制御できる光走査装置及びこれを備える画像形成装置を提供することにある。

この発明の光走査装置は、被走査体の潜像形成領域を含む走査範囲を光ビームで往復走査する。光走査装置は、光源、走査体、第１ＢＤセンサ及び第２ＢＤセンサ、走査方向識別部、第１ＢＤ信号出力部及び第２ＢＤ信号出力部、及び制御部を備える。光源は、光ビームを出射する。走査体は、光源から出射された光ビームを反射して走査範囲を走査するように走査運動する。第１ＢＤセンサ及び第２ＢＤセンサは、潜像形成領域外かつ走査範囲内の第１端部及び第２端部に配置される。第１ＢＤセンサ及び第２ＢＤセンサは、第１光検出素子及び第２光検出素子をそれぞれ有する。第１光検出素子及び第２光検出素子は、走査方向に沿って互いに隣接配置されて、検出した光ビームの光量に応じた検出値を出力する。走査方向識別部は、第１ＢＤセンサ及び第２ＢＤセンサのそれぞれが走査されたときの走査方向を識別する。第１ＢＤ信号出力部及び第２ＢＤ信号出力部は、第１ＢＤセンサ及び第２ＢＤセンサのそれぞれについて、第１光検出素子の検出値、第２光検出素子の検出値、及び走査方向識別部が識別した走査方向に基づいて、ＢＤ信号を出力する。制御部は、ＢＤ信号が出力されたタイミングに基づいて走査運動を制御する。走査方向識別部は、第１ＢＤセンサが走査されたタイミング及び第２ＢＤセンサが走査されたタイミングに基づいて走査方向を識別する。

この構成では、第１ＢＤセンサが光ビームによって走査されると、第１光検出素子と第２光検出素子との間を走査中に、第１光検出素子の出力値と第１光検出素子の出力値との大小関係が入れ替わる。この２つの出力値の大小関係が入れ替わるタイミングは、光ビームのスポット変化が起こっても、ほとんど変わらない。このため、第１光検出素子の検出値、第２光検出素子の検出値、及び走査方向識別部が識別した走査方向に基づいて、ＢＤ信号を出力することで、光ビームのスポット変化による影響が抑制され、正確なタイミングでＢＤ信号が出力される。

また、第１ＢＤセンサが走査されたタイミング及び第２ＢＤセンサが走査されたタイミングに基づいて走査方向が識別されるので、走査体の駆動電圧の極性を利用せずに、走査方向を識別できる。また、複雑な処理が必要とならず、構成を簡略化できる。例えば、走査方向の識別は、第１ＢＤセンサが走査されたタイミングと第２ＢＤセンサが走査されたタイミングとの順序、又は、それぞれの走査タイミングの時間間隔に基づいて識別される。

上述の構成において、走査方向識別部は、第１ＢＤセンサと第２ＢＤセンサとの検出順序に基づいて走査方向を識別することができる。

この構成では、第１ＢＤセンサと第２ＢＤセンサとの検出順序に基づいて走査方向が識別されるので、走査体の駆動電圧の極性を利用せずに、走査方向を識別できる。また、複雑な処理が必要とならず、構成を簡略化できる。

また、第１ＢＤ信号出力部及び第２ＢＤ信号出力部のそれぞれは、第１信号生成部、第２信号生成部、及び選択部を有するように構成することができる。第１信号生成部は、第１光検出素子の検出値を電圧値に変換する第１電圧変換部、第２光検出素子の検出値を電圧値に変換する第２電圧変換部、第１電圧変換部が出力した電圧値に所定のバイアス電圧を加える第１バイアス部、及び第１バイアス部が出力した電圧値と第２電圧変換部が出力した電圧値とを比較して比較結果に応じた信号を出力する第１比較部を含む。第２信号生成部は、第１光検出素子の検出値を電圧値に変換する第３電圧変換部、第２光検出素子の検出値を電圧値に変換する第４電圧変換部、第４電圧変換部が出力した電圧値に所定のバイアス電圧を加える第２バイアス部、及び第３電圧変換部が出力した電圧値と第２バイアス部が出力した電圧値とを比較して比較結果に応じた信号を出力する第２比較部を含む。選択部は、第１信号生成部の出力信号又は第２信号生成部の出力信号のいずれかを走査方向識別部が識別した走査方向に基づいて選択し、選択した方の出力信号に基づいてＢＤ信号を出力する。

この構成では、一方の光検出素子の出力値に係る電圧値にバイアス電圧を加えることで、第１光検出素子の出力値や第２光検出素子の出力値にノイズが混じった場合でも、第１光検出素子の出力値と第２光検出素子の出力値との大小関係が入れ替わるタイミングのずれが、より抑制される。また、第１光検出素子の出力値と第２光検出素子の出力値との大小関係が入れ替わるタイミングが複数ある場合でも、走査方向をも考慮して、タイミングのずれをより小さくできる。

また、走査方向識別部は、第１ＢＤセンサの検出値に基づく信号が入力した後に、第２ＢＤセンサの検出値に基づく最初の信号が入力したとき、第１ＢＤセンサから第２ＢＤセンサへ向かう第１走査方向に走査されたと識別し、第２ＢＤセンサの検出値に基づく２度目の信号が入力したとき、第２ＢＤセンサから第１ＢＤセンサへ向かう第２走査方向に走査されたと識別するように構成することができる。

この構成では、走査範囲内の第１端部に第１ＢＤセンサが配置され、第２端部に第２ＢＤセンサが配置されて、走査範囲が往復走査されるので、第１ＢＤセンサによる光ビームの検出と第２ＢＤセンサによる光ビームの検出とが２回ずつ交互に繰り返される。このことから、第１ＢＤセンサの検出値に基づく信号の入力時から起算して、第２ＢＤセンサの検出値に基づく信号の入力回数に応じて、走査方向が識別される。

さらに、走査方向識別部は、第２ＢＤセンサの検出値に基づく信号が入力した後に、第１ＢＤセンサの検出値に基づく最初の信号が入力したとき、第２ＢＤセンサから第１ＢＤセンサへ向かう第２走査方向に走査されたと識別し、第１ＢＤセンサの検出値に基づく２度目の信号が入力したとき、第１ＢＤセンサから第２ＢＤセンサへ向かう第１走査方向に走査されたと識別するように構成することができる。

この構成では、走査範囲内の第１端部に第１ＢＤセンサが配置され、第２端部に第２ＢＤセンサが配置されて、走査範囲が往復走査されるので、第１ＢＤセンサによる光ビームの検出と第２ＢＤセンサによる光ビームの検出とが２回ずつ交互に繰り返される。このことから、第２ＢＤセンサの検出値に基づく信号の入力時から起算して、第１ＢＤセンサの検出値に基づく信号の入力回数に応じて、走査方向が識別される。

また、走査方向識別部は、カウンタ回路で構成されることが好ましい。

この構成では、第１ＢＤセンサの検出値に基づく信号及び第２ＢＤセンサの検出値に基づく信号のうち一方をリセット端子に接続し、他方を入力端子に接続することで、第１ＢＤセンサと第２ＢＤセンサとの検出順序に基づく走査方向の識別を、簡単な処理で行うことができる。

この発明の画像形成装置は、被走査体、及び上述のいずれかの構成の光走査装置を備える。

この構成では、第１ＢＤセンサが光ビームによって走査されると、第１光検出素子と第２光検出素子との間を走査中に、第１光検出素子の出力値と第１光検出素子の出力値との大小関係が入れ替わる。この２つの出力値の大小関係が入れ替わるタイミングは、光ビームのスポット変化が起こっても、ほとんど変わらない。このため、第１光検出素子の検出値、第２光検出素子の検出値、及び走査方向識別部が識別した走査方向に基づいて、ＢＤ信号を出力することで、光ビームのスポット変化による影響が抑制され、正確なタイミングでＢＤ信号が出力される。

また、第１ＢＤセンサと第２ＢＤセンサとの検出順序に基づいて走査方向が識別されるので、走査体の駆動電圧の極性を利用せずに、走査方向を識別できる。また、複雑な処理が必要とならず、構成を簡略化できる。

この発明によれば、電磁形及び静電形のいずれのＭＥＭＳを用いた場合でも、走査方向を識別でき、走査体の走査運動の範囲を正確に制御することができる。

この発明の第１実施形態に係る光走査装置を備える画像形成装置の概略の構成を示す図である。 光源の定常ＡＰＣ（Automatic Power Control）への移行シーケンスを示す図である。 光走査装置の概略構成を示すブロック図である。 （Ａ）は第１ＢＤ信号出力部の第１信号生成部及び第２信号生成部の回路図であり、（Ｂ）は第２ＢＤ信号出力部の第１信号生成部及び第２信号生成部の回路図である。 （Ａ）はＡ方向走査時の第１コンパレータの入力電圧・出力信号の波形を示す図であり、（Ｂ）はＡ方向走査時の第２コンパレータの入力電圧・出力信号の波形を示す図であり、（Ｃ）はＢ方向走査時の第１コンパレータの入力電圧・出力信号の波形を示す図であり、（Ｄ）はＢ方向走査時の第２コンパレータの入力電圧・出力信号の波形を示す図である。 ＭＥＭＳミラーの走査運動による走査位置と時間との関係を示す図である。 （Ａ）は走査方向がＢ方向であることを識別する走査方向識別部の回路図であり、（Ｂ）は走査方向がＡ方向であることを識別する走査方向識別部の回路図である。 （Ａ）（Ｂ）は第２実施形態に係る光走査装置に備えられる走査方向識別部の回路図である。

図１に示すように、第１実施形態に係る光走査装置１０を備える画像形成装置１は、光走査装置１０の他に、感光体ドラム２、並びに、図示しない、帯電装置、現像装置、転写装置、及び定着装置を備えている。感光体ドラム２は、光走査装置１０によって走査される被走査体の一例である。

帯電装置は、感光体ドラム２の周面を所定電位に帯電させる。感光体ドラム２は、所定方向に回転する。光走査装置１０は、感光体ドラム２の周面をレーザ光で露光することで、感光体ドラム２の周面の潜像形成領域に静電潜像を形成する。現像装置は、感光体ドラム２の周面にトナーを供給することで、静電潜像をトナー像に顕像化する。転写装置は、感光体ドラム２の周面上のトナー像を用紙へ転写する。定着装置は、トナー像を用紙に固着させる。レーザ光は、光ビームの一例である。

光走査装置１０は、ＭＥＭＳミラー１１、光源１２、ＢＤセンサ１３，１４、ＭＥＭＳ駆動部１５、及び走査制御部１６を備えている。

光源１２は、ＭＥＭＳミラー１１へ向けてレーザ光を出射する。

ＭＥＭＳミラー１１は、感光体ドラム２に対して離接する方向に振動する走査運動をしつつ、光源１２から出射されたレーザ光を感光体ドラム２へ向けて反射する。

ＭＥＭＳミラー１１が走査運動することで、光源１２から出射されたレーザ光の反射方向が変更され、光源１２から出射されたレーザ光によって、感光体ドラム２の潜像形成領域Ｅ１を含む走査範囲Ｅ２が往復走査される。ＭＥＭＳミラー１１は、この発明の走査体である。

ＢＤセンサ１３，１４は、感光体ドラム２の潜像形成領域Ｅ１の外側であって走査範囲Ｅ２内に配置されている。ＭＥＭＳミラー１１から感光体ドラム２を見る方向において左側のＢＤセンサ１３は、走査範囲Ｅ２の第１端部に配置され、右側のＢＤセンサ１４は、走査範囲Ｅ２の第２端部に配置されている。

ＢＤセンサ１３からＢＤセンサ１４へ向かう第１走査方向を、Ａ方向とする。ＢＤセンサ１４からＢＤセンサ１３へ向かう第２走査方向を、Ｂ方向とする。

ＢＤセンサ１３は、フォトダイオード１３１，１３２を有し、ＢＤセンサ１４は、フォトダイオード１４１，１４２を有している。フォトダイオード１３１とフォトダイオード１３２とは、Ａ方向に沿って互いに隣接配置され、Ａ方向においてフォトダイオード１３１はフォトダイオード１３２の上流側に配置されている。同様に、フォトダイオード１４１とフォトダイオード１４２とは、Ａ方向に沿って互いに隣接配置され、Ａ方向においてフォトダイオード１４１はフォトダイオード１４２の上流側に配置されている。フォトダイオード１３１，１３２，１４１，１４２のそれぞれは、検出したレーザ光の光量に応じた検出値を出力する光検出素子である。

ＭＥＭＳ駆動部１５は、ＭＥＭＳミラー１１の走査運動を制御する。走査制御部１６は、ＭＥＭＳ駆動部１５を含む光走査装置１０の各部機器を統括的に制御する。

ＭＥＭＳ駆動部１５は、静電形であり、ユニポーラ駆動され、ＭＥＭＳミラー１１を振動させる駆動電圧の極性が一定である。このため、ＭＥＭＳミラー１１を振動させる駆動電圧の極性からは、走査方向を識別できない。

走査制御部１６は、ＢＤセンサ１３，１４から入力した信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、ＭＥＭＳ駆動部１５へ出力する。ＭＥＭＳ駆動部１５は、ＰＷＭ信号に基づいてＭＥＭＳミラー１１の走査運動の方向を切り替える。走査制御部１６は、走査範囲Ｅ２の走査角度が所定角度に一定化するように、ＰＷＭ信号を出力する。

図２に示すように、光走査装置１０が駆動すると、定常ＡＰＣへの移行シーケンスにおいて、光源１２が発光し、ＢＤセンサ１３とＢＤセンサ１４とで合計４回、レーザ光が検出されるまで発光し続ける。

左側のＢＤセンサ１３で２回、右側のＢＤセンサ１４で２回、検出されるようになると、定常ＡＰＣへ以降し、ＢＤセンサ１３，１４によってレーザ光が検出されるであろうタイミングの直前に光源１２が発光する。ＢＤセンサ１３，１４によってレーザ光が検出されると、光源１２は消灯する。

図３に示すように、走査制御部１６は、第１ＢＤ信号出力部２２、第２ＢＤ信号出力部２３、走査方向識別部２４、及び駆動制御部２５を備えている。駆動制御部２５は、計時部２６、比較部２７、記憶部２８、及びＰＭＷ制御部２９を備えている。ＰＭＷ制御部２９は、メモリ２９Ｍを有している。

走査方向識別部２４は、ＢＤセンサ１３，１４のそれぞれが走査されたときの走査方向を識別する。

第１ＢＤ信号出力部２２は、ＢＤセンサ１３について、フォトダイオード１３１の検出値、フォトダイオード１３２の検出値、及び走査方向識別部２４が識別した走査方向に基づいて、ＢＤ信号を出力する。同様に、第２ＢＤ信号出力部２３は、ＢＤセンサ１４について、フォトダイオード１４１の検出値、フォトダイオード１４２の検出値、及び走査方向識別部２４が識別した走査方向に基づいて、ＢＤ信号を出力する。

駆動制御部２５は、第１ＢＤ信号出力部２２及び第２ＢＤ信号出力部２３のそれぞれからの、ＢＤ信号が出力されたタイミングに基づいてＭＥＭＳミラー１１の走査運動を制御する。

第１ＢＤ信号出力部２２は、第１信号生成部３１、第２信号生成部３２、及び選択部３３を有する。第２ＢＤ信号出力部２３は、第１信号生成部３４、第２信号生成部３５、及び選択部３６を有する。

図４（Ａ）に示すように、第１ＢＤ信号出力部２２の第１信号生成部３１は、アンプ３１１、アンプ３１２、クランプ回路３１３、及び第１コンパレータ３１４を含む。

アンプ３１１は、フォトダイオード１３１の出力電流の整流及び電流−電圧変換を行い、検出値即ち電流値を電圧値に変換する。アンプ３１２は、フォトダイオード１３２の出力電流の整流及び電流−電圧変換を行い、検出値即ち電流値を電圧値に変換する。クランプ回路３１３は、アンプ３１１が出力した電圧に所定の基準バイアス電圧ＶＳを加える。

第１コンパレータ３１４は、クランプ回路３１３によって基準バイアス電圧ＶＳが加えられた後の電圧値とアンプ３１２が出力した電圧値とを比較して、比較結果に応じた信号を出力する。即ち、第１コンパレータ３１４は、クランプ回路３１３によって基準バイアス電圧ＶＳが加えられた後の電圧値の方が、アンプ３１２が出力した電圧値よりも大きい場合は、Ｈｉｇｈ信号を出力する。また、第１コンパレータ３１４は、アンプ３１２が出力した電圧値の方がクランプ回路３１３によって基準バイアス電圧ＶＳが加えられた後の電圧値よりも大きい場合は、Ｌｏｗ信号を出力する。アンプ３１１は、この発明の第１電圧変換部に相当する。アンプ３１２は、この発明の第２電圧変換部に相当する。第１コンパレータ３１４は、この発明の第１比較部に相当する。クランプ回路３１３は、この発明の第１バイアス部に相当する。

第１ＢＤ信号出力部２２の第２信号生成部３２は、アンプ３２１、アンプ３２２、クランプ回路３２３、及び第２コンパレータ３２４を含む。

アンプ３２１は、フォトダイオード１３１の出力電流の整流及び電流−電圧変換を行い、検出値即ち電流値を電圧値に変換する。アンプ３２２は、フォトダイオード１３２の出力電流の整流及び電流−電圧変換を行い、検出値即ち電流値を電圧値に変換する。クランプ回路３２３は、アンプ３２２が出力した電圧に所定の基準バイアス電圧ＶＳを加える。

第２コンパレータ３２４は、アンプ３２１が出力した電圧値とクランプ回路３２３によって基準バイアス電圧ＶＳが加えられた後の電圧値とを比較して、比較結果に応じた信号を出力する。即ち、第２コンパレータ３２４は、クランプ回路３２３によって基準バイアス電圧ＶＳが加えられた後の電圧値の方が、アンプ３２１が出力した電圧値よりも大きい場合は、Ｈｉｇｈ信号を出力する。また、第２コンパレータ３２４は、アンプ３２１が出力した電圧値の方がクランプ回路３２３によって基準バイアス電圧ＶＳが加えられた後の電圧値よりも大きい場合は、Ｌｏｗ信号を出力する。アンプ３２１は、この発明の第３電圧変換部に相当する。アンプ３２２は、この発明の第４電圧変換部に相当する。第２コンパレータ３２４は、この発明の第２比較部に相当する。クランプ回路３２３は、この発明の第２バイアス部に相当する。

第１コンパレータ３１４の出力信号、及び第２コンパレータ３２４の出力信号は、選択部３３に入力される。

図４（Ｂ）に示すように、第２ＢＤ信号出力部２３の第１信号生成部３４は、第１ＢＤ信号出力部２２の第１信号生成部３１と同様に構成される。第２ＢＤ信号出力部２３の第２信号生成部３５は、第１ＢＤ信号出力部２２の第２信号生成部３２と同様に構成される。但し、第２ＢＤ信号出力部２３の第１信号生成部３４では、アンプ３１１は、右側のＢＤセンサ１４のフォトダイオード１４１の出力電流の整流及び電流−電圧変換を行い、検出値即ち電流値を電圧値に変換し、アンプ３１２は、右側のＢＤセンサ１４のフォトダイオード１４２の出力電流の整流及び電流−電圧変換を行い、検出値即ち電流値を電圧値に変換する。また、第２ＢＤ信号出力部２３の第２信号生成部３５では、アンプ３２１は、右側のＢＤセンサ１４のフォトダイオード１４１の出力電流の整流及び電流−電圧変換を行い、検出値即ち電流値を電圧値に変換し、アンプ３２２は、右側のＢＤセンサ１４のフォトダイオード１４２の出力電流の整流及び電流−電圧変換を行い、検出値即ち電流値を電圧値に変換する。なお、図４（Ｂ）では、説明の便宜上、図４（Ａ）と同様の構成については同じ符号を使用している。

図５（Ａ）〜図５（Ｄ）では、フォトダイオード１３１，１３２のそれぞれについての第１コンパレータ３１４、第２コンパレータ３２４への入力電圧が縦軸に記載され、時間が横軸に記載されている。また、Ａ方向において上流側に配置されているフォトダイオード１３１の検出値が電流−電圧変換等されて第１コンパレータ３１４、第２コンパレータ３２４へ入力する電圧値が符号Ｖ１で示され、Ａ方向において下流側に配置されているフォトダイオード１３２の検出値が電流−電圧変換等されて第１コンパレータ３１４、第２コンパレータ３２４へ入力する電圧値が符号Ｖ２で示されている。なお、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）では、左側のＢＤセンサ１３の検出値について記載されているが、右側のＢＤセンサ１４の検出値についても同様である。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、Ａ方向走査時には、上流側のフォトダイオード１３１の検出値を増幅及び変換等した電圧値Ｖ１が、下流側のフォトダイオード１３２の検出値を増幅及び変換等した電圧値Ｖ２よりも先に入力され、一旦上昇した後に低下していく波形が描かれる。電圧値Ｖ２についても、電圧値Ｖ１に遅れて同様の波形が描かれる。第１コンパレータ３１４は、電圧値Ｖ１の方が電圧値Ｖ２よりも高いときにＨｉｇｈ信号を出力し、低いときにＬｏｗ信号を出力する。第２コンパレータ３２４は、電圧値Ｖ２の方が電圧値Ｖ１よりも高いときにＨｉｇｈ信号を出力し、低いときにＬｏｗ信号を出力する。

第１信号出力部２２で検出したいタイミングは、第１コンパレータ３１４の入力電圧と第２コンパレータ３２４の入力電圧とがともに変化しながら、２つの入力電圧の大小関係が入れ替わるタイミングである。このタイミングは、フォトダイオード１３１とフォトダイオード１３２との間のいずれかの位置をレーザ光が走査するタイミングであり、図５（Ａ）では入力電圧曲線の交点Ｃ１で示され、図５（Ｂ）では交点Ｃ２で示される。図５（Ｃ）では交点Ｃ３で示され、図５（Ｄ）では交点Ｃ４で示される。

第１コンパレータ３１４の入力電圧と第２コンパレータ３２４の入力電圧との大小関係が入れ替わるタイミングが複数ある場合に、２つの入力電圧がともに変化しながら大小関係が入れ替わるタイミングを検出する理由は、つぎの通りである。即ち、図５（Ａ)の交点Ｃ５、図５（Ｂ)の交点Ｃ６、図５（Ｃ）の交点Ｃ７、図５（Ｄ）の交点Ｃ８のように、電圧値Ｖ１及び電圧値Ｖ２のいずれかが変化せずに大小関係が入れ替わるタイミングでは、電圧値Ｖ１の波形及び電圧値Ｖ２の波形の立ち上がり又は立ち下がり近辺の急峻ではない鈍った波形と基準バイアス電圧ＶＳとを比較することになること、このため光量が変動したときには両者の波形の交点のずれも大きくなってしまうこと、及びコンパレータの出力がオープンコレクタ方式の場合に電圧値Ｖ１の波形及び電圧値Ｖ２の波形の立ち上がり角度が鈍くなることから、ジッタが大きくなるためである。

このように、第１コンパレータ３１４の入力電圧と第２コンパレータ３２４の入力電圧とがともに変化しながら、２つの入力電圧の大小関係が入れ替わるタイミングはずれが小さいので、このタイミングを検出することで正確なタイミングでＢＤ信号が出力される。

また、一方のフォトダイオードから出力される電圧値にクランプ回路によって基準バイアス電圧ＶＳが加えられるがレーザ光が入射しないときの出力レベルがクランプされるだけであって他のレベルは元のままに保たれるので、光量変動があっても交点のタイミングのずれは、より抑制される。

コンパレータ３１４，３２４の出力信号は、２つの入力電圧の大小関係が入れ替わるときに、ＨｉｇｈからＬｏｗ、又はＬｏｗからＨｉｇｈへ切り替わる。このため、上述の交点Ｃ１〜Ｃ４では、コンパレータ３１４，３２４の出力信号は、立ち下がるか、又は立ち上がる。コンパレータ３１４，３２４の出力信号が立ち下がるタイミングをＢＤ信号のアクティブエッジとした場合、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）では、図５（Ａ）の交点Ｃ１、及び図５（Ｄ）の交点Ｃ４が、出力信号が立ち下がるタイミングでジッタが小さくなる。

選択部３３，３６は、第１コンパレータ３１４の出力信号又は第２コンパレータ３２４の出力信号のいずれかを走査方向識別部２４が識別した走査方向に基づいて選択し、選択した方の出力信号に基づいてＢＤ信号を出力する。即ち、Ａ方向走査時には、第１コンパレータ３１４の出力信号を選択し、第１コンパレータ３１４の出力信号が立ち下がるタイミングでＢＤ信号を出力する。同様に、Ｂ方向走査時には、第２コンパレータ３２４の出力信号を選択し、第２コンパレータ３２４の出力信号が立ち下がるタイミングでＢＤ信号を出力する。

つぎに、ＢＤセンサ１３，１４の走査方向を識別する方法について説明する。

ＢＤセンサ１３，１４のそれぞれが走査された方向は、ＢＤセンサ１３が走査されたタイミング及びＢＤセンサ１４が走査されたタイミングに基づいて、識別することができる。一例として、ＢＤセンサ１３が走査されたタイミングとＢＤセンサ１４が走査されたタイミングとの順序に基づいて走査方向を識別できる。

図６に示すように、走査範囲Ｅ２内の第１端部に左側のＢＤセンサ１３が配置され、第２端部に右側のＢＤセンサ１４が配置されて、走査範囲Ｅ２が往復走査されるので、左側のＢＤセンサ１３によるレーザ光の検出と右側のＢＤセンサ１４によるレーザ光の検出とが、２回ずつ交互に繰り返される。このことから、左側のＢＤセンサ１３の検出値に基づく信号の入力時から起算して、右側のＢＤセンサ１４の検出値に基づく信号の入力回数に応じて、走査方向が識別される。また、右側のＢＤセンサ１４の検出値に基づく信号の入力時から起算して、左側のＢＤセンサ１３の検出値に基づく信号の入力回数に応じて、走査方向が識別される。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、具体的には、走査方向識別部２４は、２個の１ｂｉｔのカウンタ回路で構成されている。

図７（Ａ）に示すように、１ｂｉｔのカウンタ回路において、第２ＢＤ信号出力部２３から出力されたＢＤ信号がリセット端子に入力され、第１ＢＤ信号出力部２２から出力されたＢＤ信号が入力端子に入力される。なお、走査方向を識別する際には、第１ＢＤ信号出力部２２及び第２ＢＤ信号出力部２３は、第１信号生成部３１及び第２信号生成部３２のうち予め設定されたいずれかから出力された信号が選択されて走査方向識別部２４へ出力される。

右側のＢＤセンサ１４の検出値に基づく信号が入力した後に、左側のＢＤセンサ１３の検出値に基づく最初の信号が入力したとき、右側のＢＤセンサ１４から左側のＢＤセンサ１３へ向かうＢ方向に走査されたと識別され、左側のＢＤセンサ１３の検出値に基づく２度目の信号が入力したとき、左側のＢＤセンサ１３から右側のＢＤセンサ１４へ向かうＡ方向に走査されたと識別される。

図７（Ｂ）に示すように、他の１ｂｉｔのカウンタ回路において、第１ＢＤ信号出力部２２から出力されたＢＤ信号がリセット端子に入力され、第２ＢＤ信号出力部２３から出力されたＢＤ信号が入力端子に入力される。左側のＢＤセンサ１３の検出値に基づく信号が入力した後に、右側のＢＤセンサ１４の検出値に基づく最初の信号が入力したとき、Ａ方向に走査されたと識別され、右側のＢＤセンサ１４の検出値に基づく２度目の信号が入力したとき、Ｂ方向に走査されたと識別される。

このように、左側のＢＤセンサ１３と右側のＢＤセンサ１４との検出順序に基づいて、走査方向の識別を、簡単な処理で行うことができる。

走査方向識別部２４が識別した走査方向は、選択部３３，３６へ出力される。上述のように、選択部３３は、フォトダイオード１３１の検出値、フォトダイオード１３２の検出値、及び走査方向識別部２４が識別した走査方向に基づいて、ＢＤ信号を出力する。選択部３６についても同様である。選択部３３，３６から出力されたＢＤ信号は、計時部２６に入力する。

計時部２６は、入力したＢＤ信号の時間間隔を計測し、計測結果を比較部２７へ出力する。

比較部２７は、予め設定されている基準時間間隔を記憶部２８から読み出す。比較部２７は、計時部２６から入力した時間間隔を、予め設定されている基準時間間隔と比較し、ＭＥＭＳミラーの走査運動の範囲が予め設定された基準範囲となるように補正値を算出し、補正値をＰＷＭ制御部２９へ出力する。

ＰＷＭ制御部２９は、記憶部２８に格納されているルックアップテーブルを参照し、比較部２７から入力した補正値に応じて、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整するＰＷＭ制御値を取得する。ＰＷＭ制御部２９は、ＰＷＭ制御値をメモリ２９Ｍに一時的に記憶させる。ＰＷＭ制御部２９は、図示しない本体制御部から制御信号を受け取ると、メモリ２９ＭからＰＷＭ制御値を読み出して、デューティ比を調整してＰＷＭ信号を出力する。

これによって、走査範囲Ｅ２の走査角度が所定角度に一定化するように補正される。

光走査装置１０によれば、走査方向の識別にＭＥＭＳミラー１１の駆動電圧の極性を利用していないので、電磁形及び静電形のいずれのＭＥＭＳを用いた場合でも、走査方向を識別でき、ＭＥＭＳミラー１１の走査運動の範囲を正確に制御することができる。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ)に示すように、第２実施形態に係る光走査装置１０Ａでは、左側のＢＤセンサ１３のＢＤ信号及び右側のＢＤセンサ１４のＢＤ信号のそれぞれの走査方向の識別のために、２個のｎビットのカウンタ回路が用いられ、ＢＤセンサ１３，１４のそれぞれが走査されたタイミングの時間間隔即ちＢＤ信号が出力される時間間隔に基づいて走査方向が識別される。ｎは２以上の正の整数である。

左側のＢＤセンサ１３のＢＤ信号について、Ｂ方向にＢＤセンサ１３を走査したタイミングから、走査方向を折り返してＡ方向にＢＤセンサ１３を走査するタイミングまでの時間よりも、Ａ方向にＢＤセンサ１３を走査したタイミングから、Ｂ方向にＢＤセンサ１３を走査するタイミングまでの時間の方が、間に潜像形成領域があるので、非常に長くなる。

このため、ＢＤセンサ１３のＢＤ信号が入力したタイミングの間隔に基づいて、間隔が短い２つのＢＤ信号の組み合わせを特定することができる。これによって、間隔が短い一組のＢＤ信号のうち、先に検出されたＢＤ信号のタイミングを、Ｂ方向にＢＤセンサ１３が走査されたタイミングであると特定し、後で検出されたＢＤ信号のタイミングを、Ａ方向にＢＤセンサ１３が走査されたタイミングであると特定できる。ＢＤセンサ１４についても同様である。具体的には、つぎのように構成される。

図８（Ａ）に示すように、ｎビットのカウンタ回路において、左側のＢＤセンサ１３のＢＤ信号をリセット端子に入力させ、クロック信号を入力端子に入力させて、最上位ビットを出力させることで、つぎに左側のＢＤセンサ１３のＢＤ信号が入力するまでの時間間隔を計る。これによって、出力が０のときは、時間間隔が短く、ＢＤ信号はＡ方向のスタート位置で検出されたＢＤ信号であると識別され、出力が１のときは、時間間隔が長く、ＢＤ信号はＢ方向のエンド位置で検出されたＢＤ信号であると識別される。

図８（Ｂ）に示すように、他のｎビットのカウンタ回路において、右側のＢＤセンサ１４のＢＤ信号をリセット端子に入力させ、クロック信号を入力端子に入力させて、最上位ビットを出力させることで、つぎに右側のＢＤセンサ１４のＢＤ信号が入力するまでの時間間隔を計る。これによって、出力が０のときは、時間間隔が短く、ＢＤ信号はＢ方向のスタート位置で検出されたＢＤ信号であると識別され、出力が１のときは、時間間隔が長く、ＢＤ信号はＡ方向のエンド位置で検出された検出信号であると識別される。

このような構成によっても、Ａ方向のスタート位置及びエンド位置の走査タイミング、並びに、Ｂ方向のスタート位置及びエンド位置の走査タイミングが検出され、これらのタイミングに基づいて、ＭＥＭＳ駆動部１５の駆動電圧が制御され、ＭＥＭＳミラー１１の走査運動の範囲が補正される。

上述の実施形態のそれぞれの技術的特徴を互いに組み合わせることで、新たな実施形態を構成することが考えられる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
２ 感光体ドラム（被走査体）
１０，１０Ａ 光走査装置
１１ ＭＥＭＳミラー（走査体）
１２ 光源
１３，１４ ＢＤセンサ
１３１，１３２，１４１，１４２ フォトダイオード（光検出素子）
１５ ＭＥＭＳ駆動部
１６ 走査制御部
２２ 第１ＢＤ信号出力部
２３ 第２ＢＤ信号出力部
３１，３４ 第１信号生成部
３２，３５ 第２信号生成部
３３，３６ 選択部

Claims (8)

1. 被走査体の潜像形成領域を含む走査範囲を光ビームで往復走査する光走査装置であって、
   光ビームを出射する光源と、
   前記光源から出射された光ビームを反射して前記走査範囲を走査するように走査運動する走査体と、
   前記潜像形成領域外かつ前記走査範囲内の第１端部及び第２端部に配置された第１ＢＤセンサ及び第２ＢＤセンサであって走査方向に沿って互いに隣接配置されて検出した光ビームの光量に応じた検出値を出力する第１光検出素子及び第２光検出素子をそれぞれ有する第１ＢＤセンサ及び第２ＢＤセンサと、
   前記第１ＢＤセンサ及び前記第２ＢＤセンサのそれぞれが走査されたときの走査方向を識別する走査方向識別部と、
   前記第１ＢＤセンサ及び前記第２ＢＤセンサのそれぞれについて、前記第１光検出素子の検出値、前記第２光検出素子の検出値、及び前記走査方向識別部が識別した前記走査方向に基づいてＢＤ信号を出力する第１ＢＤ信号出力部及び第２ＢＤ信号出力部と、
   前記ＢＤ信号が出力されたタイミングに基づいて前記走査運動を制御する制御部と、を備え、
   前記走査方向識別部は、前記第１ＢＤセンサが走査されたタイミング及び前記第２ＢＤセンサが走査されたタイミングに基づいて前記走査方向を識別する光走査装置。
2. 前記走査方向識別部は、前記第１ＢＤセンサと前記第２ＢＤセンサとの検出順序に基づいて前記走査方向を識別する、請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記走査方向識別部は、前記第１ＢＤセンサ及び前記第２ＢＤセンサのそれぞれが走査されたタイミングの時間間隔に基づいて前記走査方向を識別する、請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記第１ＢＤ信号出力部及び前記第２ＢＤ信号出力部のそれぞれは、
   前記第１光検出素子の検出値を電圧値に変換する第１電圧変換部、前記第２光検出素子の検出値を電圧値に変換する第２電圧変換部、前記第１電圧変換部が出力した電圧値に所定のバイアス電圧を加える第１バイアス部、及び前記第１バイアス部が出力した電圧値と前記第２電圧変換部が出力した電圧値とを比較して比較結果に応じた信号を出力する第１比較部を含む第１信号生成部と、
   前記第１光検出素子の検出値を電圧値に変換する第３電圧変換部、前記第２光検出素子の検出値を電圧値に変換する第４電圧変換部、前記第４電圧変換部が出力した電圧値に所定のバイアス電圧を加える第２バイアス部、及び前記第３電圧変換部が出力した電圧値と前記第２バイアス部が出力した電圧値とを比較して比較結果に応じた信号を出力する第２比較部を含む第２信号生成部と、
   前記第１信号生成部の出力信号又は前記第２信号生成部の出力信号のいずれかを前記走査方向識別部が識別した前記走査方向に基づいて選択し、選択した方の出力信号に基づいてＢＤ信号を出力する選択部と、を有する、請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置。
5. 前記走査方向識別部は、
   前記第１ＢＤセンサの検出値に基づく信号が入力した後に、前記第２ＢＤセンサの検出値に基づく最初の信号が入力したとき、前記第１ＢＤセンサから前記第２ＢＤセンサへ向かう第１走査方向に走査されたと識別し、前記第２ＢＤセンサの検出値に基づく２度目の信号が入力したとき、前記第２ＢＤセンサから前記第１ＢＤセンサへ向かう第２走査方向に走査されたと識別する、請求項１から４のいずれかに記載の光走査装置。
6. 前記走査方向識別部は、
   前記第２ＢＤセンサの検出値に基づく信号が入力した後に、前記第１ＢＤセンサの検出値に基づく最初の信号が入力したとき、前記第２ＢＤセンサから前記第１ＢＤセンサへ向かう第２走査方向に走査されたと識別し、前記第１ＢＤセンサの検出値に基づく２度目の信号が入力したとき、前記第１ＢＤセンサから前記第２ＢＤセンサへ向かう第１走査方向に走査されたと識別する、請求項１から５のいずれかに記載の光走査装置。
7. 前記走査方向識別部は、カウンタ回路で構成される、請求項１から６のいずれかに記載の光走査装置。
8. 被走査体と、
   請求項１から７のいずれかに記載の光走査装置とを備える、画像形成装置。

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