JP6628976B2 - 走査タイミング検出装置、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば被走査体上での光ビームの往復走査のタイミングを検出する走査タイミング検出装置、往復走査を制御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には、感光体ドラム等の被走査体を往復走査するものが知られている。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で反射されることで被走査体上を往復走査する。このような光走査装置では、周囲温度の変化等によって走査体の運動特性に変化が生じ、走査範囲等が変化することがある。走査範囲等が変化すると、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動作を制御する技術が知られている。

ＢＤセンサは２個又は３個の光検出素子を備えたもので、各光検出素子の検出値に基づいて走査体の動作を制御するようにした光走査装置が知られている（例えば、特許文献１〜５）。また、かかる光走査装置では、装置の小型化、コストダウン、消費電力・発熱・騒音の低減化、並びに１枚目の画像形成までに要する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。かかる光走査装置は電磁形のＭＥＭＳであり、巻線に双方向の電流を流すバイポーラ駆動であるため、ＭＥＭＳの駆動電圧の極性に基づいて走査方向を識別している。

特開２０１１−７８４０号公報 特開平５−３２３２２０号公報 特開平４−２４７７６１号公報 特開平５−１６７７９２号公報 特開２００５−１２３８７２号公報

しかしながら、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、走査方向を識別することができない。ＢＤセンサが走査された時の走査方向が識別できなければ、走査体の動作を正確に制御することができないことから、従来、静電形のＭＥＭＳは用いられていなかった。また、特許文献２は、フォトダイオードを３個使用したタイプであるため、コストアップとなっており、しかも走査方向に応じて検出位置が異なるためＭＥＭＳ走査の何れかの方向でＢＤ信号のジッタが相対的に悪くなってしまう問題があった。また、特許文献３〜５は、一方向の走査しか高精度に同期位置を検出することができないという問題があった。さらに、本出願人は、光ビームの走査範囲内の両側にＢＤセンサを備え、各ＢＤセンサの検出信号をインターフェースを介して制御装置側に送信し、それらの検出信号の検出回数情報から走査方向を識別するという技術を提案した（特願２０１４−２２３９３６）が、ＢＤセンサと制御装置との間にインターフェースを備えた構成である。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、より簡易な構成で、往復走査において高精度に同期タイミングを検出することができる走査タイミング検出装置、光走査装置及びこれを備える画像形成装置を提供するものである。

本発明は、往復走査する光ビームの走査タイミングを検出する走査タイミング検出装置において、前記光ビームの走査範囲内の所定位置であって走査方向に沿って互いに隣接配置され、受光量に応じたレベルの検出信号を出力する第１、第２光検出素子を有するＢＤセンサと、前記第１、第２の光検出素子によって検出された前記光ビームの検出信号がそれぞれレベル変化しながら大小関係が入れ替わるタイミングを立ち上がりエッジとするパルス信号と立ち下がりエッジとするパルス信号とを往復方向それぞれについて生成するパルス信号生成回路と、前記第１、第２の光検出素子によって検出された前記光ビームの検出信号から走査方向に対応した識別信号を作成すると共に、前記識別信号から前記立ち上がりエッジのパルス信号と立ち下がりエッジのパルス信号のうち、走査方向に対応したエッジのパルス信号を選択するパルス信号選択回路とを備えたものである。

この発明によれば、隣接配置された第１、第２光検出素子が往復走査中の光ビームで走査されると、それぞれ検出信号が出力される。第１、第２の光検出素子によって検出された検出信号は、パルス信号生成回路によって、それぞれレベル変化しながら大小関係が入れ替わるタイミングを立ち上がりエッジとするパルス信号と立ち下がりエッジとするパルス信号とが生成される。パルス信号は、往走査時、復走査時において逆のエッジを有するパルス信号として選出する必要がある。そこで、パルス信号選択回路によって、検出信号から走査方向に対応した識別信号を作成し、そして、識別信号から走査方向に対応した所定のエッジを有するパルス信号を選択するようにした。これによって、往復の各走査において、同じ検出位置での検出タイミングの信号が得られる。また、単一極性でのユニポーラ駆動のＭＥＭＳミラーにも適用可能となる。

また、前記パルス信号生成回路は、前記立ち上がりエッジのパルス信号及び立ち下がりエッジのパルス信号を、前記第１の光検出素子及び前記第２の光検出素子の検出信号のレベルが共に所定レベル以上の期間だけ出力するゲート回路を備えたことを特徴とするものである。この構成により、前記パルス信号選択回路の出力が切り換わる際に不要な信号が発生するのを防止する。

また、前記パルス信号選択回路は、前記第１、第２の光検出素子のうち、先に前記検出信号を出力した光検出素子に対応した極性の順序信号を前記識別信号として作成するものである。この構成によれば、走査方向に対応する極性の順序信号を利用することで目的のパルス信号を選出することが可能となる。

また、前記ＢＤセンサ、前記パルス信号生成回路及び前記パルス信号選択回路は、パッケージ化されていることを特徴とするものである。この構成によれば、ＢＤセンサと一体で構成されるので、インターフェース構成を不要とし、その分、構成が簡易となる。

また、前記光ビームの走査範囲には、被走査体の潜像形成領域を含み、前記ＢＤセンサは、前記潜像形成領域の少なくとも一方側の外側領域に配置されていることを特徴とするものである。この構成によれば、画像形成のための各ライン毎の光ビームの走査が精度良く行われる。なお、ＢＤセンサは往復走査方向の一方側に配置した態様でもよいが、両側に配置し、走査方向毎にパルス信号を選出するようにした態様の方が好ましい。

また、前記した走査タイミング検出装置と、選択されたパルス信号間の時間間隔から前記光ビームの走査を制御する走査制御部と備えることで、光ビームの往復走査を精度良く制御することが可能な光走査装置が提供できる。また、かかる光走査装置を備えることで、光ビームの走査を高精度で制御し、画像品質を良好に維持する画像形成装置が提供できる。

この発明によれば、簡易な構成で、往復走査において高精度に同期タイミングを検出することができる。

本発明の第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への移行シーケンスを示す図である。 ＭＥＭＳミラーの振れ角による走査位置と時間との関係を示すタイムチャートである。 光走査装置の概略構成を示すブロック図である。 ＢＤ信号生成回路の一例を示す回路図である。 （Ａ）は走査方向を示す図で、（Ｂ）は走査方向と各コンパレータの入出力信号を示す図で、（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、（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、（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、（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。 ＢＤ信号選択回路の一例を示す回路図である。 ＢＤ信号選択回路の動作を示すタイムチャートで、（Ａ）はＡ方向走査の場合、（Ｂ）はＢ方向走査の場合の図である。 画像形性装置の印刷処理を説明するためのフローチャートである。 画像形性装置の印刷処理を説明するためのフローチャートである。 ＢＤ信号選択回路の第２の実施形態を示す回路図である。 図１１のＢＤ信号選択回路の動作を示すタイムチャートで、（Ａ）はＡ方向走査の場合、（Ｂ）はＢ方向走査の場合の図である。 図７のＢＤ信号選択回路の一部をソフトウェアで実現するための制御部によって実行されるフローチャートである。 図５に示すＢＤ信号生成回路の他の実施形態を示す回路図である。 図６に対応する図で、（Ａ）は走査方向を示す図であり、（Ｂ）は走査方向とアンプとＯＲ回路の入出力信号を示す図である。（Ｂ）のうち、（ａ）はＡ方向走査時の各アンプとＯＲ回路１５８の出力信号の波形を示す図、（ｂ）はＡ方向走査時の各アンプとＯＲ回路１５９の出力信号の波形を示す図、（ｃ）はＢ方向走査時の各アンプとＯＲ回路１５８の出力信号の波形を示す図、（ｄ）はＢ方向走査時の各アンプとＯＲ回路１５９の出力信号の波形を示す図である。

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、被走査体としての感光体ドラム２、及び図示しない帯電装置、現像装置、転写装置、及び定着装置を有する像形成部３を備えている。感光体ドラム２は、所定長を有し、図略の駆動部によって軸周りに回転駆動される。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。光走査装置１０は、回転中の感光体ドラム２の周面を、画像データで光変調された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。

光走査装置１０は、光源１１、ＭＥＭＳミラー１２、ＢＤセンサ１３，１４、ＭＥＭＳ駆動部２０及び走査制御部２１を備えている。光源１１は、走査体としてのＭＥＭＳミラー１２へ向けて光ビームとしてのレーザ光を出射する。

ＭＥＭＳミラー１２は、例えば静電形のユニポーラ駆動であり、電極間に所定の極性の駆動電圧を印加することで、感光体ドラム２に対してミラー面が偏向するように振動動作を行わせ、光源１１から出射されたレーザ光をミラー面で反射して感光体ドラム２の軸方向に振る、すなわち往復走査させる。より詳細には、ＭＥＭＳミラー１２が偏向振動することで、光源１１から出射されたレーザ光の反射方向が偏向されて、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。

ＢＤセンサ１３，１４は、各々チップ化され、図４に示すように各基板１３Ａ，１４Ａに搭載されたもので、感光体ドラム２の潜像形成領域Ｅ１の外側で、かつ走査範囲Ｅ２内の適所に配置されている。ＭＥＭＳミラー１２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の左端部に配置され、右側のＢＤセンサ１４は、走査範囲Ｅ２の右端部に配置されている。基板１３Ａには、ＢＤ信号生成回路１５、ＢＤ信号選択回路１６が搭載され、基板１４Ａには、ＢＤ信号生成回路１７、ＢＤ信号選択回路１８が搭載されている。ＢＤ信号生成回路１５とＢＤ信号生成回路１７、またＢＤ信号選択回路１６とＢＤ信号選択回路１８とは、それぞれ同一の回路構成である。詳細な回路構成は後述する。なお、基板１３Ａ，１４Ａは、それぞれパッケージ化された機能部品とされたものでもよい。これによれば、ＢＤセンサとの信号の授受のためのインターフェース構成が不要となり、その分、構成が簡易となる。また、説明の便宜上、ＢＤセンサ１３からＢＤセンサ１４へ向かう走査方向をＡ方向と呼び、ＢＤセンサ１４からＢＤセンサ１３へ向かう走査方向をＢ方向と呼ぶ。

ＢＤセンサ１３は、フォトダイオード（ＰＤ）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、走査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、走査方向に沿って互いに隣接配置され、Ｂ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レベルの検出信号を出力する光検出素子である。

ＭＥＭＳ駆動部２０は、ＭＥＭＳミラー１２の偏向動作を制御する。走査制御部２１は、ＭＥＭＳ駆動部２０を含む光走査装置１０の各部機器を統括的に制御する。走査制御部２１は、ＢＤセンサ１３，１４からの検出信号に基づいて、後述するように走査範囲Ｅ２の振り角が所定角度となるようにＰＷＭ信号を生成し、ＭＥＭＳ駆動部２０へ出力する。ＭＥＭＳ駆動部２０は、ＰＷＭ信号に基づいてＭＥＭＳミラー１２の偏向動作を制御する。

図２に示すように、光走査装置１０が駆動すると、定常ＡＰＣ（Automatic Power Control）への移行シーケンスにおいて、光源１１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、レーザ光が検出されるようになると、定常ＡＰＣへ移行し、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１１が発光する。そして、ＢＤセンサ１３，１４によってレーザ光が検出される毎に、光源１１は消灯される。

ＭＥＭＳミラー１２の振れ角による走査位置と時間との関係は、図３に示すように、往復走査において、走査範囲Ｅ２内の左端部のＢＤセンサ１３でＢ方向の走査が検出され、次いで、光ビームの走査方向がＡ方向に切り替わった後、ＢＤセンサ１３でＡ方向の走査が検出される。次いで、右端部のＢＤセンサ１４でＡ方向の走査が検出され、さらに、光ビームの走査方向がＢ方向に切り替わった後、ＢＤセンサ１４でＢ方向の走査が検出される。走査制御部２１は、ＭＥＭＳミラー１２に対して、かかる光ビームの往復走査動作を繰り返し行わせる。

図４において、光走査装置１０は、基板１３Ａ，１４Ａと信号線で接続された走査制御部２１を備えている。走査制御部２１は、計時部２２、比較部２３、記憶部２４及びＰＭＷ制御部２５を備えている。ＰＭＷ制御部２５は、メモリ２５１を有している。

基板１３Ａは、ＢＤセンサ１３、ＢＤ信号生成回路１５及びＢＤ信号選択回路１６によって、走査方向に応じたＢＤ信号を出力する。同様に、基板１４Ａは、ＢＤセンサ１４、ＢＤ信号生成回路１７及びＢＤ信号選択回路１８によって、走査方向に応じたＢＤ信号を出力する。走査制御部２１は、ＢＤ信号選択回路１６，１８からの各ＢＤ信号が出力されたタイミングに基づいてＭＥＭＳミラー１２の偏向動作を制御する。

図５に示すように、ＢＤ信号生成回路１５は、フォトダイオード１３１に接続されたアンプ１５１と、フォトダイオード１３２に接続されたアンプ１５２と、アンプ１５１の出力側に接続された下限クランプ回路１５３と、アンプ１５２の出力側に接続された下限クランプ回路１５４とを備えている。また、ＢＤ信号生成回路１５は、＋入力端子が下限クランプ回路１５３に接続され、−入力端子がアンプ１５２に接続されたコンパレータ１５５と、−入力端子がアンプ１５１に接続され、＋入力端子が下限クランプ回路１５４に接続されたコンパレータ１５６とを備えている。さらに、ＢＤ信号生成回路１５は、入力端子がアンプ１５１，１５２の出力側に接続され、出力端子がコンパレータ１５５，１５６のゲート端子に接続されたＡＮＤ回路１５７を備えている。

アンプ１５１，１５２は、フォトダイオード１３１，１３２からの検出信号を増幅して電気信号Ｖ１，Ｖ２として出力する。下限クランプ回路１５３，１５４は、入力される検出信号Ｖ１，Ｖ２に所定の基準バイアス電圧ＶＳを重畳して出力する。

コンパレータ１５５は、検出信号Ｖ１に基準バイアス電圧ＶＳが重畳されたレベルが検出信号Ｖ２のレベルより高い間、Ｈｉｇｈ信号を出力する。また、コンパレータ１５５は、検出信号Ｖ１に基準バイアス電圧ＶＳが重畳されたレベルが検出信号Ｖ２のレベルより低い間、Ｌｏｗ信号を出力する。コンパレータ１５６は、検出信号Ｖ２に基準バイアス電圧ＶＳが重畳されたレベルが検出信号Ｖ１のレベルより高い間、Ｈｉｇｈ信号を出力する。また、コンパレータ１５６は、検出信号Ｖ２に基準バイアス電圧ＶＳが重畳されたレベルが検出信号Ｖ１のレベルより低い間、Ｌｏｗ信号を出力する。ＡＮＤ回路１５７は、アンプ１５１，１５２の検出信号がレベルＶｇ（図６（Ｂ）の（ａ）参照）以上の間、Ｈｉｇｈ信号をコンパレータ１５５，１５６のゲート端子に出力する。コンパレータ１５５，１５６は、ゲート端子にＨｉｇｈ信号が出力される期間Ｔｇ（図６（Ｂ）の（ａ）参照）、動作する。

図６（Ｂ）の（ａ）〜（ｄ）に示すように、コンパレータ１５５，１５６への入力電圧信号が縦軸に、時間が横軸に示されている。

図６（Ｂ）の（ａ）（ｂ）に示すように、Ａ方向走査時には、フォトダイオード１３１の検出信号Ｖ１がフォトダイオード１３２の検出信号Ｖ２よりも先に入力され、一旦上昇した後に低下している。検出信号Ｖ２も、検出信号Ｖ１に遅れて同様の波形を表している。コンパレータ１５５は、検出信号Ｖ１＋Ｖｓが検出信号Ｖ２より高い間、Ｈｉｇｈ信号を出力し、低いときにＬｏｗ信号を出力する。コンパレータ１５６は、検出信号Ｖ２＋Ｖｓが検出信号Ｖ１より高い間、Ｈｉｇｈ信号を出力し、低いときにＬｏｗ信号を出力する。

コンパレータ１５５，１５６で検出したいタイミングは、コンパレータ１５５の入力信号とコンパレータ１５６の入力信号とが共にレベル変化しながら、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６（Ｂ）の（ａ）では交点Ｃ１で示され、図６（Ｂ）の（ｂ）では交点Ｃ２で示されている。同様に、図６（Ｂ）の（ｃ）では交点Ｃ３で示され、図６（Ｂ）の（ｄ）では交点Ｃ４で示されている。

コンパレータ１５５の入力信号とコンパレータ１５６の入力信号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つの入力信号が共にレベル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、以下の通りである。すなわち、図６（Ｂ)の（ａ）の交点Ｃ５、図６（Ｂ)の（ｂ）の交点Ｃ６、図６（Ｂ）の（ｃ）の交点Ｃ７、図６（Ｂ）の（ｄ）の交点Ｃ８のように、検出信号Ｖ１，Ｖ２のいずれかのレベルが変化せずに大小関係が入れ替わるタイミングでは、検出信号Ｖ１の波形及び検出信号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検出信号Ｖ１の波形及び検出信号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、コンパレータ１５５，１５６の入力信号が共にレベル変化しながら、２つの入力信号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。

コンパレータ１５５，１５６の出力信号は、２つの入力信号のレベルの大小関係が入れ替わるときに、ＨｉｇｈからＬｏｗ、または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１５５，１５６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１５５，１５６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６（Ｂ）の（ａ），（ｄ）の交点Ｃ１、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。また、アンプ１５１，１５２からの検出信号Ｖ１，Ｖ２がＡＮＤ回路１５７の閾値Ｖｇを超える間、図６（Ｂ）の（ａ）に示すようにゲート期間Ｔｇが生成され、この間に、ｎＢＤ１信号とｎＢＤ２信号とが出力信号として生成される。

ＢＤ信号選択回路１６は、図７に示すように、フォトダイオード１３１に接続されたアンプ１６１と、フォトダイオード１３２に接続されたアンプ１６２とを備えると共に、アンプ１６１の出力を入力する入力端子とアンプ１６２の出力を反転して入力する入力端子とを有するＡＮＤ回路１６３と、アンプ１６１の出力を反転して入力する入力端子とアンプ１６２の出力を入力する入力端子とを有するＡＮＤ回路１６４とを備えている。ＡＮＤ回路１６３，１６４はラッチ用信号を生成する回路として機能する。

また、ＢＤ信号選択回路１６は、ＲＳ−ＦＦ回路１６５，１６６を有する。ＲＳ−ＦＦ回路１６５は、ＡＮＤ回路１６３の出力側がセットＳ端子に、ＡＮＤ回路１６４の出力側がリセットＲ端子に接続され、Ｑバーを出力する。ＲＳ−ＦＦ回路１６６は、ＡＮＤ回路１６３の出力側がリセットＲ端子に、ＡＮＤ回路１６４の出力側がセットＳ端子に接続され、Ｑバーを出力する。さらに、ＢＤ信号選択回路１６は、ＲＳ−ＦＦ回路１６５のＱバー出力とｎＢＤ１信号とが入力されるＯＲ回路１６７と、ＲＳ−ＦＦ回路１６６のＱバー出力とｎＢＤ２信号とが入力されるＯＲ回路１６８と、ＯＲ回路１６７，１６８の出力が入力されるＡＮＤ回路１６９とを備えている。

図８のタイムチャートに示すように、Ａ方向走査の場合と、Ｂ方向走査の場合とで選択されるＢＤ信号が異なる。まず、図８（ａ）に示すように、光ビームがＡ方向走査中にＢＤセンサ１３を走査した場合、まずＡＮＤ回路１６３が検出信号Ｖ１のＬＡＴＣＨ＿Ａ信号を出力し、次いで、ＡＮＤ回路１６４が検出信号Ｖ２のＬＡＴＣＨ＿Ｂ信号を出力する。かかるＬＡＴＣＨ＿Ａ信号とＬＡＴＣＨ＿Ｂ信号とから、ＲＳ−ＦＦ回路１６５，１６６からＬレベルのＳＥＬ＿Ａ信号と、ＨレベルのＳＥＬ＿Ｂ信号とが出力される。次いで、ｎＢＤ１，ｎＢＤ２の入力タイミングで、ＳＥＬ＿Ａ信号、ＳＥＬ＿Ｂ信号と論理和が取られて、ｎＢＤ＿Ａが抽出され、ＡＮＤ回路１６９で選択されて出力される。

一方、図８（ｂ）に示すように、光ビームがＢ方向走査中にＢＤセンサ１３を走査した場合、まずＡＮＤ回路１６４が検出信号Ｖ２のＬＡＴＣＨ＿Ｂ信号を出力し、次いで、ＡＮＤ回路１６３が検出信号Ｖ２のＬＡＴＣＨ＿Ａ信号を出力する。かかるＬＡＴＣＨ＿Ｂ信号とＬＡＴＣＨ＿Ａ信号とから、ＲＳ−ＦＦ回路１６５，１６６からＨレベルのＳＥＬ＿Ａ信号と、ＬレベルのＳＥＬ＿Ｂ信号とが出力される。次いで、ｎＢＤ１，ｎＢＤ２の入力タイミングで、ＳＥＬ＿Ａ信号、ＳＥＬ＿Ｂ信号と論理和が取られて、ｎＢＤ＿Ｂが抽出され、ＡＮＤ回路１６９で選択されて出力される。ＢＤ信号選択回路１６を採用することで、検出信号の順序が識別でき、この順序から走査方向が判断され、それに対応してｎＢＤ１信号かｎＢＤ２信号かが選択される。ＢＤ信号選択回路１６から出力されたＢＤ信号は、計時部２２に入力される。なお、ＢＤセンサ１４に対応するＢＤ信号生成回路１７、ＢＤ信号選択回路１８からも選択されたＢＤ信号が計時部２２に出力される。

計時部２２は、入力されたＢＤ信号間の時間間隔を計測し、計測結果を比較部２３へ出力する。比較部２３は、予め設定されている基準時間間隔を記憶部２４から読み出す。比較部２３は、計時部２２で計測された時間間隔を、予め設定されている基準時間間隔と比較し、ＭＥＭＳミラー１２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２５へ出力する。

ＰＷＭ制御部２５は、メモリ２５１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２３から入力された補正値に応じて、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２５は、ＰＷＭ制御値をメモリ２５１に一時的に記憶する。ＰＷＭ制御部２５は、コンピュータで構成される制御部９（図４参照）から制御信号を受け取ると、メモリ２５１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。

本光走査装置１０では、走査方向の識別にＭＥＭＳミラー１２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１２の走査運動の範囲を正確に制御することができる。

次に、印刷中における画像形成装置１における光走査装置１０の制御処理を説明する。図９に示すように、画像形成装置１では、図４に示す制御部９が、操作部（図示せず）で受け付けた印刷指示を検出すると、光走査装置１０に制御信号を出力して、次の走査方向がＡ走査方向か否かを確認する（ステップＳ１）。制御部９は、次の走査方向がＡ走査方向の場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合には、図１０のステップＳ２７に移行する。ステップＳ３では、制御部９は、ＰＷＭ制御部２５へ制御信号を出力してＰＷＭ制御を開始する。すなわち、ＰＷＭ制御部２５は、直前に得たＰＷＭ制御値に応じたデューティ比のクロックをＭＥＭＳ駆動部２０に出力する。

次いで、左側のＢＤセンサ１３が走査されたか否かが判断され（ステップＳ５）、ＢＤセンサ１３が走査されたと判断されると、指標時間の計測が開始される（ステップＳ７）。すなわち、計時部２２は、ＢＤセンサ１３のフォトダイオード１３１，１３２で光ビームを検知してＢＤ信号選択回路１６から出力されたｎＢＤ信号を検出して計時動作を開始する。なお、この計時動作は、ステップＳ１７のように、右側のＢＤセンサ１４のフォトダイオード１４１，１４２で光ビームが検知されると、ＢＤ信号選択回路１８から出力されるｎＢＤ信号を検出して計測を完了する（ステップＳ１９）。

一方、制御部９は、ステップＳ５のタイミングで画像の書き出しタイミングを設定し、ステップＳ９で書き出しタイミングになると、画像データに対応する光ビームを射出し、感光体ドラム２上に１ライン分の画像の書き出しを開始する（ステップＳ１１）。次いで、１ラインの画像の書き出しが終了すると（ステップＳ１３）、制御部９は、画像の書き出しを終了する（ステップＳ１５）。

次いで、前述の指標時間の計測完了（ステップＳ１９）を受けて、Ａ方向走査側のＰＷＭ制御値の算出と記憶が行われる（ステップＳ２１）。そして、Ａ方向走査が終了するのを待って（ステップＳ２３）、１ページ分の印刷および印刷ジョブが終了したか否かが判断される（ステップＳ２５）。制御部９は、印刷および印刷ジョブが終了していなければ、図１０のステップＳ２７に移行する。一方、制御部９は、印刷および印刷ジョブが終了していれば、印刷処理を終了する。

ステップＳ２７では、制御部９は、ＰＷＭ制御部２５へ制御信号を出力して、Ｂ走査方向でのＰＷＭ制御を開始する。すなわち、ＰＷＭ制御部２５は、直前に得たＰＷＭ制御値に応じたデューティ比のクロックをＭＥＭＳ駆動部２０に出力する。

次いで、右側のＢＤセンサ１４が走査されたか否かが判断され（ステップＳ２９）、ＢＤセンサ１４が走査されたと判断されると、指標時間の計測が開始される（ステップＳ３１）。すなわち、計時部２２は、ＢＤセンサ１４のフォトダイオード１４１，１４２で光ビームを検知してＢＤ信号選択回路１８から出力されたｎＢＤ信号を検出して計時動作を開始する。なお、この計時動作は、ステップＳ４１のように、左側のＢＤセンサ１３のフォトダイオード１３１，１３２で光ビームが検知されると、ＢＤ信号選択回路１６から出力されるｎＢＤ信号を検出して計測を完了する（ステップＳ４３）。

一方、制御部９は、ステップＳ２９のタイミングで画像の書き出しタイミングを設定し、ステップＳ３３で書き出しタイミングになると、画像データに対応する光ビームを射出し、感光体ドラム２上に１ライン分の画像の書き出しを開始する（ステップＳ３５）。次いで、１ラインの画像の書き出しが終了すると（ステップＳ３７）、制御部９は、画像の書き出しを終了する（ステップＳ３９）。

次いで、前述の指標時間の計測完了（ステップＳ４３）を受けて、Ｂ方向走査側のＰＷＭ制御値の算出と記憶が行われる（ステップＳ４５）。そして、Ｂ方向走査が終了するのを待って（ステップＳ４７）、１ページ分の印刷および印刷ジョブが終了したか否かが判断される（ステップＳ４９）。制御部９は、印刷および印刷ジョブが終了していなければ、図９のステップＳ３に移行する。一方、制御部９は、印刷および印刷ジョブが終了していれば、印刷処理を終了する。

次に、図１１、図１２を用いて、図７、図８に示したＢＤ信号選択回路１６の第２実施形態を説明する。図１１は、ＢＤ信号選択回路１６ａがＲＳ−ＦＦ回路１６５ａ，１６６ａで構成されている点で図７と異なる。ＲＳ−ＦＦ回路１６５ａ，１６６ａは、同期型ＲＳフリップフロップで、ＣＬＫの立ち上がりタイミングの時のＲ，Ｓの入力状態によってＱバーが決まる。ＢＤ信号選択回路１６ａでは、図１２のタイムチャートに示すように、ＣＬＫのタイミングでＱバーの状態（ＳＥＬ＿Ａ、ＳＥＬ＿Ｂ）が設定されるので、信号の出力タイミングが安定化する。

次に、図１３を用いてＢＤ信号選択回路の第３実施形態を説明する。第３実施形態では、図７、図８に示すアンプ１６１，１６２、ＡＮＤ回路１６３，１６４の回路部を利用すると共に、ＡＮＤ回路１６３，１６４の出力状態から、例えば制御部９によってソフトウェア的にｎＢＤ信号の設定を行うものである。図１３において、まず、ＬＡＴＣＨ＿ＡがＨレベルか否かが判断される（ステップＳ１０１）。ＬＡＴＣＨ＿ＡがＨレベルであれば、ｎＢＤ１信号がｎＢＤ信号として設定される（ステップＳ１０３）。一方、ステップＳ１０１で、ＬＡＴＣＨ＿ＡがＨレベルでなく、ＬＡＴＣＨ＿ＢがＨレベルであれば（ステップＳ１０５）、ｎＢＤ２信号がｎＢＤ信号として設定される（ステップＳ１０７）。

また、ＬＡＴＣＨ＿Ａ及びＬＡＴＣＨ＿ＢのいずれもＨレベルでなければ、印字終了か否かが判断される、印字終了であれば、本フローを終了する。一方、印字終了でなければ、ステップＳ１０１に戻る。

図１４は、図５に示すＢＤ信号生成回路１５の他の実施形態を示すＢＤ信号生成回路１５ａである。ＢＤ信号生成回路１５ａは、図５と相違する構成として、下限クランプ回路１５３，１５４を備えず、アンプ１５１，１５２の出力を直接、コンパレータ１５５，１５６に入力すると共に、コンパレータ１５５，１５６の各出力とＮＡＮＤ回路１５７ａの出力との論理和を得るＯＲ回路１５８，１５９を備えている。

コンパレータ１５５は、検出信号Ｖ１が検出信号Ｖ２のレベルより高い間、Ｈｉｇｈ信号を出力する。また、コンパレータ１５５は、検出信号Ｖ１が検出信号Ｖ２のレベルより低い間、Ｌｏｗ信号を出力する。コンパレータ１５６は、検出信号Ｖ２が検出信号Ｖ１のレベルより高い間、Ｈｉｇｈ信号を出力する。また、コンパレータ１５６は、検出信号Ｖ２が検出信号Ｖ１のレベルより低い間、Ｌｏｗ信号を出力する。コンパレータ１５５，１５６の出力は、ＯＲ回路１５８，１５９の一方入力端に出力される。さらに、ＮＡＮＤ回路１５７ａは、アンプ１５１，１５２の検出信号がレベルＶｇ（図１５（Ｂ）の（ａ）参照）以上の期間Ｔｇ（図１５（Ｂ）の（ａ）参照）、ＬＯＷ信号をゲート信号としてＯＲ回路１５８，１５９の他方入力端に出力する。

図１５（Ｂ）の（ａ）（ｂ）に示すように、Ａ方向走査時には、コンパレータ１５５は、検出信号Ｖ１が検出信号Ｖ２より低く、かつゲート信号がＬＯＷ信号を出力しているときにＬＯＷ信号を出力し、それ以外のときにＨＩＧＨ信号を出力する。コンパレータ１５６は、検出信号Ｖ２が検出信号Ｖ１より低く、かつゲート信号がＬＯＷ信号を出力しているときにＬＯＷ信号を出力し、それ以外のときにＨＩＧＨ信号を出力する。

前述したように、コンパレータ１５５，１５６で検出したいタイミングは、コンパレータ１５５の入力信号とコンパレータ１５６の入力信号とが共にレベル変化しながら、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、前述した理由により、コンパレータ１５５，１５６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１５（Ｂ）の（ａ），（ｄ）の交点Ｃ１、交点Ｃ４を出力信号が立ち下がるタイミングとすることでジッタが小さくなる。そこで、ＯＲ回路１５８，１５９によって、図１５（Ｂ）の（ａ），（ｄ）に示すようにｎＢＤ１信号とｎＢＤ２信号とを出力信号として取り出すようにした。

なお、本実施形態では、ＲＳ−ＦＦを使用したが、これに限らず、２個の入力を受けて出力状態が決まるフリップフロップ乃至は論理回路を採用してもよい。また、図７、図１１では、最終段にＡＮＤ回路１６９を採用したが、ｎＢＤ１，ｎＢＤ２信号がＨレベルで出力される態様では、選択処理としてＯＲ回路が採用される。また、本実施形態では、ＢＤセンサ１３，１４を往復走査方向の両端側に配置したが、一方端にのみ配置し、この一方端側での検出内容から他方への走査を制御する態様としてもよい。

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 光走査装置
１２ ＭＥＭＳミラー（走査体）
１３，１４ ＢＤセンサ
１３１，１３２，１４１，１４２ フォトダイオード（光検出素子）
１５，１５ａ，１７ ＢＤ信号生成回路（パルス信号生成回路）
１６，１８ ＢＤ信号選択回路（パルス信号選択回路）
２１ 走査制御部
１５７ ＡＮＤ回路（ゲート回路）
１５７ａ ＮＡＮＤ回路（ゲート回路）

Claims (6)

1. 往復走査する光ビームの走査タイミングを検出する走査タイミング検出装置において、
   前記光ビームの走査範囲内の所定位置であって走査方向に沿って互いに隣接配置され、受光量に応じたレベルの検出信号を出力する第１、第２光検出素子を有するＢＤセンサと、
   前記第１、第２の光検出素子によって検出された前記光ビームの検出信号がそれぞれレベル変化しながら大小関係が入れ替わるタイミングを立ち上がりエッジとするパルス信号と立ち下がりエッジとするパルス信号とを往復方向それぞれについて生成するパルス信号生成回路と、
   前記第１、第２の光検出素子によって検出された前記光ビームの検出信号のそれぞれから走査方向に対応して互いに極性の異なる識別信号を作成すると共に、前記識別信号から前記立ち上がりエッジのパルス信号と立ち下がりエッジのパルス信号のうち、走査方向に関わらず前記立ち下がりエッジのパルス信号を選択するパルス信号選択回路とを備え、
   前記互いに極性の異なる識別信号は、前記第１、第２の光検出素子によって検出された両検出信号の検出期間内で、かつ同一期間を有するパルス信号であることを特徴とする走査タイミング検出装置。
2. 前記パルス信号生成回路は、前記立ち上がりエッジのパルス信号及び立ち下がりエッジのパルス信号を、前記第１の光検出素子及び前記第２の光検出素子の検出信号のレベルが共に所定レベル以上の期間だけ出力するゲート回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の走査タイミング検出装置。
3. 前記ＢＤセンサ、前記パルス信号生成回路及び前記パルス信号選択回路は、パッケージ化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査タイミング検出装置。
4. 前記光ビームの走査範囲には、被走査体の潜像形成領域を含み、
   前記ＢＤセンサは、前記潜像形成領域の少なくとも一方側の外側領域に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の走査タイミング検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の走査タイミング検出装置と、選択されたパルス信号間の時間間隔から前記光ビームの走査を制御する走査制御部とを備えた光走査装置。
6. 請求項５に記載の光走査装置を備えた画像形成装置。

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