JP5849058B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、静電潜像の形成に用いられる光走査装置及びこれを備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、画像データに対応して変調された光ビームを生成し、この光ビームを反射、偏向させ、像担持体(例えば、感光体ドラム)に偏向された光ビームを走査することにより静電潜像を形成する。光偏向器は光ビームを反射、偏向させる機器である。光偏向器として、ポリゴンミラーの換わりに、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを用いる技術が提案されている。ＭＥＭＳミラーは走査の高速化及び低消費電力等の利点を有する。

ＭＥＭＳミラーを用いる光偏向器は、トーションバーに固定されたミラー部をミラー駆動部によって共振させることにより、ミラー部の偏向角の変動範囲を予め定められた目標変動範囲にする。この状態でミラー部に入射された光ビームを反射、偏向させて光ビームを走査する。ミラー部の共振で生じるミラー部の偏向角の変位を示す変位波は、正弦波であるが、振幅の最大値から０を通り振幅の最小値へ向かう間及び振幅の最小値から０を通り振幅の最大値へ向かう間に、ミラー部がほぼ等速に動く期間がある。この期間での光ビームの走査を有効とし、この期間以外の光ビームの走査を無効とすることで、画像の正確な再現を実現している。

ところで、ＭＥＭＳミラーが設置されている環境の温度変化、ミラー部に対する空気抵抗の変化等が原因で、ミラー部を共振させる駆動電圧が同じでも、ミラー部の偏向角の変動範囲が変化することがある。例えば、プリンター内部の温度が画像形成の動作開始時に室温であっても、連続して画像形成の動作をすれば、プリンター内部の温度が上昇する。この温度上昇が原因で、ＭＥＭＳミラーが熱膨張して変形し、ＭＥＭＳミラーの構成要素のバネ定数や慣性モーメントが変化する。これにより、ミラー部の共振周波数が変化し、その結果、ミラー部の偏向角の変動範囲が変化する。

そこで、ミラー部の偏向角の変動範囲を目標変動範囲にするために、駆動信号が補正される。しかし、この補正によってミラー部に過渡応答が生じ、目標変動範囲に到達するのに時間を要していた。

過渡応答の影響を小さくできる技術として、ミラー部を駆動させる駆動信号を補正する場合に、駆動信号に補償信号を付加するものが提案されている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００６−２７９８８８号公報

特許文献１に記載の技術は、光空間通信に使用する装置であり、ミラー部を共振させて使用するものではない。光走査装置のように、ミラー部を共振させて使用する場合、偏向角の変化に加えて、ミラー部の偏向角の変位を時間軸に沿って波形状に表した偏向角変位波(言い換えれば、ミラー部の応答波形)の位相の変化が問題となる。

偏向角変位波の位相が変化すると、画像形成装置に適用される光走査装置であれば、感光体ドラムに主走査ラインを描画するときに主走査ラインの書き出し位置にズレが生じる。この影響は、例えば、タンデム型のカラープリンターにおいて、各色のトナー画像を重ねてカラー画像を形成したときに、色ズレとして表れる。

一般に、ＭＥＭミラーは、大きい振幅を得るために、共振周波数付近の駆動周波数で駆動される。このように共振周波数と駆動周波数との差分が小さい場合には、ミラー部の共振周波数の変化により、偏向角変位波の位相が比較的大きく変化する。そのため、偏向角変位波の位相を補正する必要がある。

ところで、ＭＥＭＳミラーを用いた光走査装置を備える電子機器(例えば、プリンターのような画像形成装置、プロジェクターやバーコードリーダー等)では、Ｑ値が大きいＭＥＭＳミラーが用いられる。Ｑ値が大きいＭＥＭＳミラーは応答性が悪いため、偏向角変位波の位相を補正するとき、目標値に到達するのに時間を要するという問題があった。

本発明は、ミラー部の偏向角の変位を時間軸に沿って波形状に表した偏向角変位波の位相を目標値に補正する場合に、目標値に到達する時間を短く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を目的とする。

上記目的を達成する本発明の一局面に係る光走査装置は、光ビームを偏向するミラー部と、入力される駆動信号に応じた駆動力で前記ミラー部を駆動振動させるミラー駆動部と、前記ミラー駆動部によって振動させられている前記ミラー部の偏向角の変位を時間軸に沿って波形状に表した偏向角変位波を演算する変位波演算部と、前記偏向角変位波の位相が予め定められた目標値と異なるか否かを判定する判定部と、前記位相が前記目標値と異なると判定された場合、前記位相を前記目標値にするために、前記駆動信号となる第１のパルス信号の位相の補正値を演算する補正値演算部と、前記第１のパルス信号を予め定められた周期で、前記駆動信号として前記ミラー駆動部へ出力し、前記補正値が演算された場合、前記第１のパルス信号の位相を補正し、前記補正値により補正された位相を有する前記第１のパルス信号を前記予め定められた周期で、前記駆動信号として前記ミラー駆動部へ出力する第１のパルス信号生成部と、前記第１のパルス信号の位相が補正される場合、前記補正前に一時的に第２のパルス信号を生成する第２のパルス信号生成部と、を備え、前記第２のパルス信号生成部は、前記補正前の前記第１のパルス信号のパルス中心の位相と、前記第２のパルス信号のパルス中心の位相と、を異ならせることができるタイミングで前記第２のパルス信号を生成し、当該第２のパルス信号を前記ミラー駆動部に出力する。

ここで、「第２のパルス信号を前記ミラー駆動部に出力する」とは、第２のパルス信号を駆動信号としてミラー駆動部に出力するのみならず、第１のパルス信号と第２のパルス信号とを合成したパルス信号を駆動信号としてミラー駆動部に出力する場合も含み得る意味である。また、パルス信号をミラー駆動部に直接出力する場合のみならず、例えば、信号の増幅器を介して出力するような場合も含み得る意味である。

偏向角変位波の位相を目標値にするために、ミラー部を駆動させる駆動信号である第１のパルス信号の位相が補正される。この補正をする場合、本発明の一局面に係る光走査装置によれば、第１のパルス信号のパルス中心の位相と、第２のパルス信号のパルス中心の位相と、を同じでなく、異なるようにしている。これにより、位相の補正をした第１のパルス信号に含まれる過渡応答の原因となる成分を打ち消すことができるので、位相の補正をした第１のパルス信号に対するミラー部の応答の遅れを抑制でき、その結果、偏向角変位波の位相を目標値に到達する時間を短くすることが可能となる。

パルス中心とは、パルス信号の立ち上がり部の位置の座標と立ち下がり部の位置の座標とを加算して二で割った位置の座標をいう。

偏向角変位波の位相として、例えば、偏向角変位波と第１のパルス信号との位相差、基準となる他の信号と偏向角変位波との位相差、位相差でなく、偏向角変位波自身の位相が挙げられる。

上記構成において、前記補正前の前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号とを合成した信号を生成して、前記駆動信号として前記ミラー駆動部へ出力する信号合成部をさらに備え、前記第２のパルス信号生成部は、前記第１のパルス信号の中で前記第２のパルス信号と合成されるパルスのパルス中心の位相と、前記第２のパルス信号のパルス中心の位相と、を異ならせることができるタイミングで前記第２のパルス信号を生成する。

この構成は、第１のパルス信号と第２のパルス信号とを合成したパルス信号を駆動信号としてミラー駆動部に出力する態様である。

上記構成において、前記第２のパルス信号生成部は、前記第１のパルス信号の中で前記第２のパルス信号と合成されるパルスのパルス中心の位相と、前記第２のパルス信号のパルス中心の位相と、を９０度異ならせることができるタイミングで前記第２のパルス信号を生成する。

実施形態で説明しているように、本発明者が実行したシミュレーションによれば、第１のパルス信号の中で第２のパルス信号と合成されるパルスのパルス中心の位相と、第２のパルス信号のパルス中心の位相と、が９０度異なるようにすれば、偏向角変位波の位相を目標値に到達する時間を短くできることを確認した。

上記構成において、前記第２のパルス信号生成部は、矩形波によって構成される前記第２のパルス信号を生成する。

上記構成において、前記第２のパルス信号生成部は、前記補正前の前記第１のパルス信号で構成されるパルス列の最後に生成されたパルスと合成されるタイミングで前記第２のパルス信号を生成する。

上記構成において、前記第２のパルス信号生成部は、前記第１のパルス信号のパルス幅と同じパルス幅を有する前記第２のパルス信号を生成する。パルス幅とは、パルス信号の立ち上がり部の位置から立ち下がり部の位置までの長さ、又はパルス信号の立ち下がり部の位置から立ち上がり部の位置までの長さをいう。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、画像データに対応して変調された光ビームを照射する光源と、像担持体と、前記光源から照射された前記光ビームを前記像担持体に走査して静電潜像を形成する前記光走査装置と、前記静電潜像が形成された前記像担持体にトナーを供給してトナー画像を形成する現像部と、を備える。

本発明の他の局面に係る画像形成装置によれば、本発明の一局面に係る光走査装置を備えるので、この光走査装置と同様の作用効果を有する。

上記構成において、前記像担持体は、一方の側部と他方の側部とを有しており、前記光走査装置は、前記一方の側部から前記他方の側部へ向けて前記像担持体を、前記光ビームで主走査方向に走査する主走査を実行し、かつ前記他方の側部から前記一方の側部へ向けて前記像担持体を走査しない片側主走査を実行し、前記第１のパルス信号の位相が補正される場合、前記主走査終了後、次の前記主走査を開始する前に、前記第２のパルス信号生成部は、前記第２のパルス信号を生成し、そして前記第１のパルス信号生成部は、前記補正された前記第１のパルス信号を生成する。

一方の側部から他方の側部へ向けて像担持体を主走査する期間に、第１のパルス信号の位相を補正すると、その主走査する期間に偏向角変位波の位相が変わることにより、画像の再現性に影響を与えるおそれがある。この構成によれば、第１のパルス信号の位相が補正される場合、主走査終了後、次の主走査を開始する前に(言い換えれば、主走査終了後、次の主走査をするために、ミラー部の偏向角が変動している期間に)、第２のパルス信号を生成し、そして位相が補正された第１のパルス信号を生成する。従って、次に、一方の側部から他方の側部へ向けて像担持体を主走査するときには、偏向角変位波の位相を目標値に到達させることが可能となるので、画像の再現性が低下するのを防止できる。

上記構成において、タンデムに配置された複数の前記像担持体と、複数の前記像担持体のそれぞれに対応して設けられた複数の前記現像部と、複数の前記像担持体のそれぞれに対応して設けられた複数の前記光走査装置と、複数の前記像担持体に形成されたトナー画像が重ねて転写されることにより、カラーのトナー画像が形成される転写ベルトと、を備える。

タンデム型ではカラーを構成する複数の色(例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)に応じて、光走査装置が設けられている。これらの光走査装置において、偏向角変位波の位相が一致していないと、カラー画像に色ズレが生じる。この構成によれば、タンデム型の画像形成装置に本発明の一局面に係る光走査装置を適用しているので、複数の光走査装置のそれぞれにおいて、偏向角変位波の位相を補正する場合に、目標値に到達する時間を短くできる。

本発明によれば、ミラー部の偏向角の変位を時間軸に沿って波形状に表した偏向角変位波の位相を目標値に補正する場合に、目標値に到達する時間を短くできる。

本発明の光走査装置を適用した画像形成装置の内部構造の概略図である。 図１に示す画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る光走査装置を構成する露光部に備えられる光学部品の配置関係を示す図である。 光偏向部の原理を示す図である。 図４に示す光偏向部をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 図５と同じ断面において、一方側のミラー駆動部のＰＺＴ薄膜が伸び、他方側のミラー駆動部のＰＺＴ薄膜が縮んだ状態を示す図である。 本実施形態に係る光走査装置の構成を示すブロック図である。 第１のパルス信号の一例を示すグラフである。 図８において時刻０．００１７２秒〜０．００１７８秒の区間を拡大したグラフである。 偏向角変位波の一例を示すグラフである。 第２のパルス信号の一例を示すグラフである。 第２のパルス信号と合成される第１のパルス信号の一例を示すグラフである。 第２のパルス信号が合成された第１のパルス信号の一例を示すグラフである。 第１のパルス信号の位相の補正時において、本実施形態と比較例との偏向角変位波を比較するグラフである。 第１のパルス信号の位相の補正時から０．０５秒経過後において、本実施形態と比較例との偏向角変位波を比較するグラフである。 第１のパルス信号の位相の補正時から０．１５秒経過後において、本実施形態と比較例との偏向角変位波を比較するグラフである。 本実施形態に係る光走査装置を適用した画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の光走査装置を適用した画像形成装置１の内部構造の概略図である。画像形成装置１は例えば、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリーの機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置１は装置本体１００、原稿読取部２００及び原稿給送部３００を備える。

装置本体１００の上に原稿読取部２００が配置されており、原稿読取部２００の上に原稿給送部３００が配置されている。

原稿給送部３００は自動原稿送り装置として機能し、原稿載置部３０１に置かれた複数枚の原稿を連続的に原稿読取部２００に送ることができる。

原稿読取部２００は露光ランプ等を搭載したキャリッジ、ガラス等の透明部材により構成された原稿台、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー及び原稿読取スリット(いずれも不図示)を備える。ＣＣＤセンサーは読み取った原稿を画像データとして出力する。

装置本体１００は用紙貯留部１０１、画像形成部１０３及び定着部１０５を備える。用紙貯留部１０１は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙の束を貯留することができる二つの用紙カセット１０１ａ，１０１ｂを備える。

用紙カセット１０１ａ，１０１ｂのうち、選択されたカセットに貯留された用紙の束において、最上位の用紙がピックアップローラー(不図示)の駆動により、装置本体１００の用紙搬送路１０７へ向けて送出される。用紙は用紙搬送路１０７を通って、画像形成部１０３へ搬送される。

用紙搬送路１０７は装置本体１００の一方の側面(図１において右側の側面)に沿って下方から上方に向かって略垂直方向に延設され、上方で他方の側面(図１において左側の側面)に向かうように湾曲して、原稿読取部２００の下方に沿って略水平方向に延びている。そして、その端部に排出トレイ１３１が設けられている。

画像形成部１０３は搬送されてきた用紙にトナー画像を形成する。画像形成部１０３はトナー画像を転写ベルト１１７に転写する順番に従って配置された、イエロー画像形成部１１１Ｙ、マゼンタ画像形成部１１１Ｍ、シアン画像形成部１１１Ｃ、ブラック画像形成部１１１ＢＫを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、イエロー画像形成部１１１Ｙを例にして説明する。

イエロー画像形成部１１１Ｙは感光体ドラム１１３及び露光部１１５を備える。感光体ドラム１１３の周りには帯電部１１９、現像部１２１及びクリーニング部１２３が配置されている。帯電部１１９は感光体ドラム１１３の周面を一様に帯電させる。露光部１１５は画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリー受信の画像データ等)に対応して変調された光ビームを生成し、一様に帯電された感光体ドラム１１３の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１１３の周面にはイエローの画像データに対応する静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１１３の周面に現像部１２１からイエロートナーを供給することにより、周面にはイエローの画像データに対応するトナー画像が形成される。

転写ベルト１１７は感光体ドラム１１３と１次転写ローラー１２５により挟まれた状態で反時計周りに動くことができる。イエローのトナー画像は感光体ドラム１１３から転写ベルト１１７に転写される。感光体ドラム１１３の周面に残っているイエロートナーはクリーニング部１２３によって除去される。以上がイエロー画像形成部１１１Ｙの説明である。

イエロー画像形成部１１１Ｙ、マゼンタ画像形成部１１１Ｍ、シアン画像形成部１１１Ｃ、ブラック画像形成部１１１ＢＫの上方には、対応する色のトナーを収容したコンテナー、すなわち、イエロートナーコンテナー１２７Ｙ、マゼンタトナーコンテナー１２７Ｍ、シアントナーコンテナー１２７Ｃ、ブラックトナーコンテナー１２７ＢＫが配置されている。各色の現像部１２１には、対応するコンテナーからトナーが補給される。

上述したように転写ベルト１１７にはイエローのトナー画像が転写され、このトナー画像に重ねてマゼンタのトナー画像が転写され、同様に、シアンのトナー画像、ブラックのトナー画像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１１７にカラーのトナー画像が形成される。このように各色のパターンのトナー画像を転写ベルト１１７に重畳して転写することにより、転写ベルト１１７にカラーのトナー画像が形成される。カラーのトナー画像は２次転写ローラー１２９によって、先ほど説明した用紙貯留部１０１から搬送されてきた用紙に転写される。

カラーのトナー画像が転写された用紙は、定着部１０５に送られる。定着部１０５は加熱ローラーと定着ローラーとを備える。これらのローラーによって、カラーのトナー画像が転写された用紙が挟まれる。これにより、カラーのトナー画像と用紙に熱と圧力が加えられて、カラーのトナー画像を用紙に定着させる。用紙は排紙トレイ１３１に排紙される。

図２は、図１に示す画像形成装置１の構成を示すブロック図である。画像形成装置１は装置本体１００、原稿読取部２００、原稿給送部３００、操作部４００、制御部５００及び通信部６００がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００、原稿読取部２００及び原稿給送部３００に関しては、既に説明したので、説明を省略する。

操作部４００は操作キー部４０１と表示部４０３を備える。表示部４０３はタッチパネル機能を有しており、ソフトキーを含む画面が表示される。ユーザーは画面を見ながらソフトキーを操作することによって、コピー等の機能の実行に必要な設定等をする。

操作キー部４０１にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的にはスタートキー、テンキー、ストップキー、リセットキー、コピー、プリンター、スキャナー及びファクシミリーを切り換えるための機能切換キー等が設けられている。

スタートキーはコピー、ファクシミリー送信等の動作を開始させるキーである。テンキーはコピー部数、ファクシミリー番号等の数字を入力するキーである。ストップキーはコピー動作等を途中で中止させるキーである。リセットキーは設定された内容を初期設定状態に戻すキーである。

機能切換キーはコピーキー及び送信キー等を備えており、コピー機能、送信機能等を相互に切り替えるキーである。コピーキーを操作すれば、コピーの初期画面が表示部４０３に表示される。送信キーを操作すれば、ファクシミリー送信及びメール送信の初期画面が表示部４０３に表示される。

制御部５００はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリー等により構成される。ＣＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、装置本体１００等の画像形成装置１の上記構成要素に対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリーは画像データ(原稿読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリー受信の画像データ等)を一時的に記憶する。

通信部６００はファクシミリー通信部６０１及びネットワークＩ／Ｆ部６０３を備える。ファクシミリー通信部６０１は相手先ファクシミリーとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ(Network Control Unit)及びファクシミリー通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリー通信部６０１は電話回線６０５に接続される。

ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ(Local Area Network)６０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部６０３はＬＡＮ６０７に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。

本実施形態に係る光走査装置３は、露光部１１５、回路(電気回路、電子回路)及びマイクロコンピューター等で構成される。図３は、露光部１１５を構成する光学部品の配置関係を示す図である。

露光部１１５は光源３１、光偏向部１０及び二つの走査レンズ３３，３５等を備える。光源３１は例えば、レーザーダイオードであり、画像データに対応して変調された光ビームＬＢを射出する。

光源３１と光偏向部１０との光路上には、コリメーターレンズ３７及びシリンドリカルレンズ３９が配置されている。コリメーターレンズ３７は光源３１から射出された光ビームＬＢを平行光にする。シリンドリカルレンズ３９は平行光にされた光ビームＬＢを線状に集光する。線状に集光された光ビームＬＢは光偏向部１０に入射される。

光偏向部１０と感光体ドラム１１３との光路上には、走査レンズ３３と走査レンズ３５が配置されている。光偏向部１０のミラー部１１に入射された光ビームＬＢは、ミラー部１１で反射、偏向されて、走査レンズ３３，３５により感光体ドラム１１３に結像される。すなわち、光ビームＬＢを感光体ドラム１１３に走査することにより、感光体ドラム１１３に静電潜像が形成される。

露光部１１５はさらに、ＢＤレンズ４１及びＢＤセンサー４３を備える。感光体ドラム１１３の一方の側部１１３ａから他方の側部１１３ｂへ向けて、光ビームＬＢが感光体ドラム１１３を走査し、有効走査範囲Ｒを超えた光ビームＬＢは、ＢＤレンズ４１で集光されてＢＤセンサー４３で受光される。ＢＤ(Beam Detect)センサー４３は感光体ドラム１１３に走査(主走査)を開始する基準となるＢＤ信号を生成する。

光偏向部１０は圧電駆動型のＭＥＭＳミラーである。但し、光偏向部１０に用いることができるＭＥＭＳミラーは、圧電駆動型に限定されない。図４は光偏向部１０の原理を示す図であり、図５は図４に示す光偏向部１０をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。光偏向部１０はミラー部１１、フレーム１３、トーションバー１５及びミラー駆動部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを備える。

フレーム１３の形状は矩形である。フレーム１３は長手方向に延びる一対の辺部１３ａ，１３ｂと、長手方向と直交する方向に延びる一対の辺部１３ｃ，１３ｄとにより構成される。フレーム１３の中心部にはミラー部１１が配置されている。ミラー部１１は、長軸方向がフレーム１３の長手方向と合致した楕円形状を有する。光ビームはミラー部１１に入射され、ミラー部１１で反射、偏向される。

トーションバー１５はミラー部１１の楕円の短軸方向に延びており、その一端が梁１９により支持され、その他端が梁２１により支持されている。トーションバー１５は、ミラー部１１と一体形成されている。梁１９，２１はそれぞれ一対の辺部１３ｃ，１３ｄにより支持されている。

梁１９上には、トーションバー１５より辺部１３ｃ側にミラー駆動部１７ａが形成され、トーションバー１５より辺部１３ｄ側にミラー駆動部１７ｂが形成されている。梁２１上には、トーションバー１５より辺部１３ｃ側にミラー駆動部１７ｃが形成され、トーションバー１５より辺部１３ｄ側にミラー駆動部１７ｄが形成されている。

ミラー駆動部１７ａは図５に示すように、下部電極２３、ＰＺＴ薄膜２５及び上部電極２７により構成される。ミラー駆動部１７ｂ，１７ｃ，１７ｄはミラー駆動部１７ａと同じ構成を有する。以下、ミラー駆動部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを区別する必要がなければ、ミラー駆動部１７と記載する。光偏向部１０では、ミラー駆動部１７に駆動信号が入力されることにより、駆動信号に応じた駆動力でミラー部１１が駆動振動する。

図６は図５と同じ断面において、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃのＰＺＴ薄膜２５が伸び、かつミラー駆動部１７ｂ，１７ｄのＰＺＴ薄膜２５が縮むように、ミラー駆動部１７に駆動電圧を印加した状態を示す図である。図６では梁１９，２１が撓んでおり、これによりトーションバー１５と一緒にミラー部１１が傾いている。

以下、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃのＰＺＴ薄膜２５が伸び、かつミラー駆動部１７ｂ，１７ｄのＰＺＴ薄膜２５が縮む動作を第１の動作とし、ミラー駆動部１７ａ，１７ｃのＰＺＴ薄膜２５が縮み、かつミラー駆動部１７ｂ，１７ｄのＰＺＴ薄膜２５が伸びる動作を第２の動作として説明する。第１の動作と第２の動作とが交互に繰り返されるようにミラー駆動部１７に対し駆動電圧を印加して梁１９，２１を撓ませることにより、ミラー部１１がトーションバー１５を軸にして振動し、偏向角θが変動する。尚、図４に示す符号ＮＬはミラー部１１が振動していないときのミラー部１１の法線を示している。

駆動電圧の周波数(以下、駆動周波数ともいう)をミラー部１１の共振周波数と一致させると、ミラー部１１が共振し、偏向角θの最大値を大きくすることができる。従って、駆動周波数を共振周波数に略一致させた状態でミラー部１１を駆動させ、ミラー部１１で光ビームを反射、偏向させることにより、光ビームを感光体ドラム１１３に走査する。

図７は、本実施形態に係る光走査装置３の構成を示すブロック図である。光走査装置３は光源３１、光偏向部１０、変位波演算部５１、最大偏向角決定部５３、補正値演算部５５、位相差判定部５７、補正値演算部５９、第１のパルス信号生成部６１、第２のパルス信号生成部６３、信号合成部６５及び増幅部６７を備える。

光偏向部１０において、ミラー駆動部１７は入力される駆動信号に応じた駆動力でミラー部１１を駆動振動させる。

変位波演算部５１はＢＤセンサー４３(図３)が光ビームＬＢを受光して出力したＢＤ信号を利用して、ミラー駆動部１７によって振動させられているミラー部１１の偏向角の変位を時間軸に沿って波形状に表した偏向角変位波を演算する。

最大偏向角決定部５３は変位波演算部５１によって演算された偏向角変位波から、ミラー部１１の偏向角の最大値(言い換えれば、偏向角の変動範囲)を決定する。

補正値演算部５５は最大偏向角決定部５３によって決定された偏向角の最大値が予め定められた目標値と異なる場合、偏向角の最大値を目標値にするために、第１のパルス信号の最大値の補正値を演算する。

駆動信号である第１のパルス信号によってミラー駆動部１７にミラー部１１を駆動させて、ミラー部１１を振動させる。第１のパルス信号と偏向角変位波とには位相差がある。この位相差は、ＭＥＭＳミラーの共振周波数によって決まる。位相差判定部５７(判定部の一例)は、第１のパルス信号と偏向角変位波との位相差が予め定められた目標値と異なるか否かを判定する。

補正値演算部５９は位相差判定部５７によって位相差が目標値と異なると判定された場合、位相差を目標値にするために、第１のパルス信号の位相の補正値を演算する。

第１のパルス信号生成部６１は駆動信号となる第１のパルス信号を予め定められた周期でミラー駆動部１７へ出力する。本実施形態において、第１のパルス信号は矩形波である。しかしながら、第１のパルス信号はパルス状であればよく、矩形波に限定されない。第１のパルス信号生成部６１は補正値演算部５５によって第１のパルス信号の最大値の補正値が演算された場合、第１のパルス信号の最大値を補正し、その補正値により補正された最大値を有する第１のパルス信号を予め定められた周期で駆動信号としてミラー駆動部１７へ出力する。また、第１のパルス信号生成部６１は補正値演算部５９によって第１のパルス信号の位相の補正値が演算された場合、第１のパルス信号の位相を補正し、その補正値により補正された位相を有する第１のパルス信号を予め定められた周期で駆動信号としてミラー駆動部１７へ出力する。

第２のパルス信号生成部６３は第１のパルス信号の位相が補正される場合、この補正がされる前に一時的に第２のパルス信号を生成する。詳しくは、第２のパルス信号生成部６３は、第１のパルス信号の中で第２のパルス信号と合成されるパルスのパルス中心の位相と、第２のパルス信号のパルス中心の位相と、が異なる(例えば、９０度異なる)タイミングで第２のパルス信号を生成する。これについては後で説明する。

本実施形態において、第２のパルス信号は一個の矩形波によって構成され、第２のパルス信号のパルス幅は第１のパルス信号のパルス幅と同じにされている。しかしながら、第２のパルス信号はパルス状であればよく、矩形波に限定されない。第２のパルス信号のパルスの数は、一個に限定されない。第２のパルス信号のパルス幅は、第１のパルス信号のパルス幅と異なっていてもよい。

尚、ミラー駆動部１７が電圧で動作する場合、第１のパルス信号及び第２のパルス信号は電圧信号であり、ミラー駆動部１７が電流で動作する場合、第１のパルス信号及び第２のパルス信号は電流信号となる。

信号合成部６５には第１のパルス信号及び第２のパルス信号が入力される。信号合成部６５は第２のパルス信号生成部６３によって第２のパルス信号が生成された場合(すなわち、第１のパルス信号の位相が補正される場合)、第１のパルス信号と第２のパルス信号とを合成した信号を生成して駆動信号として出力する。信号合成部６５は第２のパルス信号生成部６３によって第２のパルス信号が生成されない場合(すなわち、第１のパルス信号の位相が補正されない場合)、第１のパルス信号を駆動信号として出力する。

増幅部６７は信号合成部６５から出力された駆動信号を増幅する。増幅された駆動信号がミラー駆動部１７に入力される。

位相差判定部５７が、第１のパルス信号と偏向角変位波との位相差が予め定められた目標値と異なっていると判定した場合における第１のパルス信号の位相の補正について説明する。図８は、第１のパルス信号の一例を示すグラフである。縦軸が第１のパルス信号の値(Ｖ)を示し、横軸が時間(秒)を示している。第１のパルス信号は連続して生成される矩形波であり、最大値が１．０Ｖ、最小値が−１．０Ｖ、周期が０．００１秒である。

この例では、時刻０．００１５秒において、第１のパルス信号の位相を２μ秒遅らせる補正が開始される。これによる第１のパルス信号の位相の変化を図９で示す。図９は、図８において時刻０．００１７２秒〜０．００１７８秒の区間を拡大したグラフである。縦軸が第１のパルス信号の値(Ｖ)を示し、横軸が時間(秒)を示している。第１のパルス信号の位相を補正した場合、時刻０．００１７５秒の近傍で、第１のパルス信号の位相を補正しない場合と比べて、第１のパルス信号の立ち上がりが２μ秒遅れている。

偏向角変位波について説明する。図１０は、偏向角変位波の一例を示すグラフである。縦軸がミラー部１１の偏向角(ｒａｄ)を示し、横軸が時間(秒)を示している。偏向角変位波は正弦波であり、最大値が約１ｒａｄ、最小値が約−１ｒａｄ、周期が０．００１秒である。

次に、第１のパルス信号と第２のパルス信号との合成について説明する。図１１は、第２のパルス信号の一例を示すグラフである。図１２は、第２のパルス信号と合成される第１のパルス信号の一例を示すグラフである。図１３は、第２のパルス信号が合成された第１のパルス信号の一例を示すグラフである。図１１〜図１３の縦軸と横軸は、図８の縦軸と横軸と同じである。

図１１を参照して、第２のパルス信号は一個の孤立パルスであり、最大値が０．１Ｖであり、最小値が０Ｖである。第２のパルス信号は第１のパルス信号の位相の補正前の０．００１０秒から補正開始の０．００１５秒までの期間に生成されている。

図１１及び図１２を参照して、第２のパルス信号生成部６３は第１のパルス信号の位相の補正がされる前の第１のパルス信号で構成されるパルス列の最後に生成されたパルスと合成されるタイミングで第２のパルス信号を生成する。第２のパルス信号と合成されるパルスは、位相補正前の第１のパルス信号のパルスであればよく、最後に生成されたパルスに限定されない。第２のパルス信号生成部６３は第１のパルス信号のパルス幅と同じパルス幅を有する第２のパルス信号を生成する。パルス幅とは、パルス信号の立ち上がり部の位置から立ち下がり部の位置までの長さ、又はパルス信号の立ち下がり部の位置から立ち上がり部の位置までの長さをいう。

第２のパルス信号生成部６３は位相補正前の第１のパルス信号を構成するパルス列の最後に生成されたパルスのパルス中心の位相と、第２のパルス信号のパルス中心の位相とが、９０度異なるタイミングで第２のパルス信号を生成する。パルス中心とは、パルス信号の立ち上がり部の位置の座標と立ち下がり部の位置の座標とを加算して二で割った位置の座標をいう。第２のパルス信号の場合、時刻０．００１２５秒の箇所の座標がパルス中心となる。第１のパルス信号の最後のパルスの場合、時刻０．００１０秒の箇所の座標がパルス中心となる。

図１３を参照して、第１のパルス信号の中で第２のパルス信号と合成された箇所は、最大値が１．０Ｖから１．１Ｖに上がり、最小値が−１．０Ｖから−０．９Ｖに上がっている。

本実施形態では、ミラー部１１の偏向角変位波の位相を目標値にするために、第１のパルス信号の位相を補正する場合、この補正前に、第２のパルス信号を生成して、補正前の第１のパルス信号と第２のパルス信号とを合成した信号を駆動信号としてミラー駆動部１７へ出力している。これにより、偏向角変位波の位相を目標値に到達する時間を短くできる。これについて説明する。

時刻０．００１５００秒において、第１のパルス信号の位相を２μ秒遅らせる補正が開始されている。これによる偏向角変位波を図１４〜図１６で示す。図１４は、補正時刻(０．００１５００秒)での偏向角変位波を示すグラフである。図１５は、補正時刻から０．０５秒経過後の偏向角変位波を示すグラフである。図１６は、補正時刻から０．１５秒経過後の偏向角変位波を示すグラフである。

図１４〜図１６において、縦軸がミラー部１１の偏向角(ｒａｄ)を示し、横軸が時間(秒)を示している。図１４では時刻０．００１４８０秒〜０．００１５２０秒の区間が示される。図１５では０．０５秒経過後の時刻０．０５１４８０秒〜０．０５１５２０秒の区間が示される。図１６では０．１５秒経過後の時刻０．１５１４８０秒〜０．１５１５２０秒の区間が示される。

グラフの実線は、本実施形態の場合、すなわち第２のパルス信号を生成した後、第１のパルス信号の位相を補正した場合を示している。グラフの点線は、比較例の場合、すなわち、第２のパルス信号を生成しないで、第１のパルス信号の位相を補正した場合を示している。グラフの一点鎖線は、第１のパルス信号の位相を補正しない場合を示している。

図１４を参照して、本実施形態の場合、第１のパルス信号の位相の補正を開始した直後に、偏向角変位波の位相を２μ秒遅らせることができる。これに対して、図１４〜図１６を参照して、比較例の場合、第１のパルス信号の位相の補正の開始後、０．１５秒経過しても、偏向角変位波の位相を２μ秒遅らせることができない。すなわち、比較例では、位相を補正した第１のパルス信号がミラー駆動部１７に入力しても、ミラー部１１は即座に応答せず、遅れて応答している。

以上説明したように本実施形態によれば、ミラー部１１を駆動させる駆動信号である第１のパルス信号の位相を補正する場合、第１のパルス信号の中で第２のパルス信号と合成されるパルスのパルス中心の位相と、第２のパルス信号のパルス中心の位相と、を同じでなく、異なるようにしている。これにより、位相の補正をした第１のパルス信号に含まれる過渡応答の原因となる成分を打ち消すことができるので、位相の補正をした第１のパルス信号に対するミラー部１１の応答の遅れを抑制でき、その結果、偏向角変位波の位相を目標値に到達する時間を短くすることが可能となる。実施形態で説明したように、本発明者が実行したシミュレーションによれば、第１のパルス信号の中で第２のパルス信号と合成されるパルスのパルス中心の位相と、第２のパルス信号のパルス中心の位相と、が９０度異なるようにすれば、偏向角変位波の位相を目標値に到達する時間を短くできることを確認した。

本実施形態では偏向角変位波の位相として、偏向角変位波と第１のパルス信号との位相差を例に説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば、基準となる他の信号と偏向角変位波との位相差でもよいし、位相差でなく偏向角変位波自身の位相でもよい。

また、本実施形態では、補正前の第１のパルス信号と第２のパルス信号とを合成するように構成したが、これに限られず、例えば、第２のパルス信号生成部を、前記した合成後に相当するパルス信号を生成するように構成すると共に、該第２のパルス信号生成部と第１のパルス信号生成部６１とを切り替える信号切替部を光走査装置３に設けてもよい。そして、補正直前に前記信号切替部により第１のパルス信号生成部から第２のパルス信号生成部に切り替えて図１３に示すようなパルス信号を生成してもよい。

次に、本実施形態に係る光走査装置３を適用した画像形成装置１について説明する。図３を参照して、光源３１から射出された光ビームＬＢを感光体ドラム１１３(像担持体の一例)に走査して静電潜像を形成する。本実施形態に係る光走査装置３(図７)は、片側主走査を実行して静電潜像を形成する。片側主走査とは、一方の側部１１３ａから他方の側部１１３ｂへ向けて感光体ドラム１１３を、光ビームＬＢで主走査方向に走査する主走査を実行し、他方の側部１１３ｂから一方の側部１１３ａへ向けて感光体ドラム１１３を走査しないことをいう。片側主走査によれば、両側主走査に比べて、画像の形成速度は劣るが、画像の再現性を向上させることができる。

第１のパルス信号の位相が補正される場合、主走査終了後、次の主走査を開始する前に(言い換えれば、主走査終了後、次の主走査をするために、ミラー部１１の偏向角が変動している期間に)、第２のパルス信号生成部６３は第２のパルス信号を生成し、そして、第１のパルス信号生成部６１は位相の補正がされた第１のパルス信号を生成する。

本実施形態に係る光走査装置３を適用した画像形成装置１の動作を主に、図３、図７及び図１７を用いて説明する。図１７はその動作を説明するフローチャートである。画像形成装置１が画像形成動作を開始する(ステップＳ１)。画像形成動作とはコピージョブやプリンタージョブ等を実行する動作をいう。この動作には、光ビームＬＢを感光体ドラム１１３に走査する以下の動作が含まれる。第１のパルス信号生成部６１は第１のパルス信号を生成し、第１のパルス信号がミラー駆動部１７に入力される。これにより、ミラー駆動部１７がミラー部１１を駆動して、ミラー部１１を共振させる。ミラー部１１が共振した状態で、光源３１は画像データに対応して変調された光ビームＬＢを照射する。光ビームＬＢはミラー部１１で反射、偏向されて、回転する感光体ドラム１１３を走査する。

位相差判定部５７が、第１のパルス信号と偏向角変位波との位相差が目標値と異なるか否かを判定する(ステップＳ２)。位相差判定部５７が、位相差が目標値と異なると判定した場合(ステップＳ２でＹｅｓ)、補正値演算部５９は位相差を目標値にするために、第１のパルス信号の位相の補正値を演算する。そして、制御部５００は主走査終了後(すなわち、画像データに応じた光ビームＬＢの出力終了後)、次の主走査を開始する前(すなわち、次の画像データに応じた光ビームＬＢの出力を開始する前)の期間か否かを判断する(ステップＳ３)。

制御部５００が主走査終了後、次の主走査を開始する前の期間と判断しない場合(ステップＳ３でＮｏ)、言い換えれば、主走査の期間中と判断した場合、ステップＳ３を繰り返す。

制御部５００が主走査終了後、次の主走査を開始する前の期間と判断した場合(ステップＳ３でＹｅｓ)、第２のパルス信号生成部６３は１パルスの第２のパルス信号の出力を開始し、第１のパルス信号生成部６１は位相の補正をした第１のパルス信号の出力を開始する(ステップＳ４)。これにより、位相差が目標値に調整される。

制御部５００は画像の印刷を終了したか判断する(ステップＳ５)。制御部５００は画像の印刷を終了したと判断した場合(ステップＳ５でＹｅｓ)、制御部５００は画像形成動作を終了させる。制御部５００が画像の印刷を終了したと判断しない場合(ステップＳ５でＮｏ)、ステップＳ２に戻る。

位相差判定部５７が、位相差が目標値と異なると判定しない場合(ステップＳ２でＮｏ)、言い換えれば、位相差が目標値と一致している場合、ステップＳ５へ進む。

本実施形態に係る光走査装置３を適用した画像形成装置１は、以下の効果を有する。一方の側部１１３ａから他方の側部１１３ｂへ向けて感光体ドラム１１３を主走査する期間(すなわち、画像データに応じた光ビームＬＢの出力する期間)に、第１のパルス信号の位相を補正すると、その主走査する期間に偏向角変位波の位相が変わることにより、画像の再現性が低下するおそれがある。この画像形成装置１によれば、第１のパルス信号の位相が補正される場合、主走査終了後、次の主走査を開始する前に(言い換えれば、主走査終了後、次の主走査をするために、ミラー部１１の偏向角が変動している期間に)、第２のパルス信号を生成し、そして位相が補正された第１のパルス信号を生成する。従って、次に、一方の側部１１３ａから他方の側部１１３ｂへ向けて感光体ドラム１１３を主走査するときには、位相差を目標値に調整することが可能となるので、画像の再現性が低下するのを防止できる。

特に、タンデム型の画像形成装置に対して本実施形態は有効である。タンデム型とは、図１に示すような画像形成装置１を指す。画像形成装置１はタンデムに配置された四つの感光体ドラム１１３を備える。四つの感光体ドラム１１３とはイエロー画像形成部１１１Ｙの感光体ドラム１１３、マゼンタ画像形成部１１１Ｍの感光体ドラム１１３、シアン画像形成部１１１Ｃの感光体ドラム１１３、ブラック画像形成部１１１ＢＫの感光体ドラム１１３をいう。画像形成装置１は、さらに、四つの感光体ドラム１１３のそれぞれに対応して設けられた四つの現像部１２１と、四つの感光体ドラム１１３のそれぞれに対応して設けられた四つの露光部１１５(光走査装置３)と、四つの感光体ドラム１１３に形成されたトナー画像が重ねて転写されることにより、カラーのトナー画像が形成される転写ベルト１１７と、を備える。

タンデム型ではカラーを構成する複数の色(例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)に応じて、光走査装置３が設けられている。これらの光走査装置３において、偏向角変位波の位相が一致していないと、カラー画像に色ズレが生じる。タンデム型の画像形成装置１に本実施形態に係る光走査装置３を適用しているので、四つの光走査装置３のそれぞれにおいて、偏向角変位波の位相を補正する場合に、目標値に到達する時間を短くできる。

尚、上記実施形態では、本発明を画像形成装置に適用した場合について説明したが、本発明は、画像形成装置に限られず、プロジェクター、バーコードリーダー、レーザー顕微鏡等の光走査装置に適用することもできる。

１ 画像形成装置
３ 光走査装置
１０ 光偏向部
１１ ミラー部
１７(１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ) ミラー駆動部
３１ 光源
５７ 位相差判定部(判定部の一例)
１１３ 感光体ドラム(像担持体の一例)
１１５ 露光部
１１７ 転写ベルト
ＬＢ 光ビーム

Claims (9)

1. 光ビームを偏向するミラー部と、
   入力される駆動信号に応じた駆動力で前記ミラー部を駆動振動させるミラー駆動部と、
   前記ミラー駆動部によって振動させられている前記ミラー部の偏向角の変位を時間軸に沿って波形状に表した偏向角変位波を演算する変位波演算部と、
   前記偏向角変位波の位相が予め定められた目標値と異なるか否かを判定する判定部と、
   前記位相が前記目標値と異なると判定された場合、前記位相を前記目標値にするために、前記駆動信号となる第１のパルス信号の位相の補正値を演算する補正値演算部と、
   前記第１のパルス信号を予め定められた周期で、前記駆動信号として前記ミラー駆動部へ出力し、前記補正値が演算された場合、前記第１のパルス信号の位相を補正し、前記補正値により補正された位相を有する前記第１のパルス信号を前記予め定められた周期で、前記駆動信号として前記ミラー駆動部へ出力する第１のパルス信号生成部と、
   前記第１のパルス信号の位相が補正される場合、前記補正前に一時的に第２のパルス信号を生成する第２のパルス信号生成部と、を備え、
   前記第２のパルス信号生成部は、前記補正前の前記第１のパルス信号のパルス中心の位相と、前記第２のパルス信号のパルス中心の位相と、を異ならせることができるタイミングで前記第２のパルス信号を生成し、当該第２のパルス信号を前記ミラー駆動部に出力する光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記補正前の前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号とを合成した信号を生成して、前記駆動信号として前記ミラー駆動部へ出力する信号合成部をさらに備え、
   前記第２のパルス信号生成部は、前記第１のパルス信号の中で前記第２のパルス信号と合成されるパルスのパルス中心の位相と、前記第２のパルス信号のパルス中心の位相と、を異ならせることができるタイミングで前記第２のパルス信号を生成する光走査装置。
3. 前記第２のパルス信号生成部は、前記第１のパルス信号の中で前記第２のパルス信号と合成されるパルスのパルス中心の位相と、前記第２のパルス信号のパルス中心の位相と、を９０度異ならせることができるタイミングで前記第２のパルス信号を生成する請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記第２のパルス信号生成部は、矩形波によって構成される前記第２のパルス信号を生成する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記第２のパルス信号生成部は、前記補正前の前記第１のパルス信号で構成されるパルス列の最後に生成されたパルスと合成されるタイミングで前記第２のパルス信号を生成する請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記第２のパルス信号生成部は、前記第１のパルス信号のパルス幅と同じパルス幅を有する前記第２のパルス信号を生成する請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 画像データに対応して変調された光ビームを射出する光源と、
   像担持体と、
   前記光源から射出された前記光ビームを前記像担持体に走査して静電潜像を形成する請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置と、
   前記静電潜像が形成された前記像担持体にトナーを供給してトナー画像を形成する現像部と、を備える画像形成装置。
8. 前記像担持体は、一方の側部と他方の側部とを有しており、
   前記光走査装置は、前記一方の側部から前記他方の側部へ向けて前記像担持体を、前記光ビームで主走査方向に走査する主走査を実行し、かつ前記他方の側部から前記一方の側部へ向けて前記像担持体を走査しない片側主走査を実行し、
   前記第１のパルス信号の位相が補正される場合、前記主走査終了後、次の前記主走査を開始する前に、前記第２のパルス信号生成部は、前記第２のパルス信号を生成し、そして前記第１のパルス信号生成部は、前記補正された前記第１のパルス信号を生成する請求項７に記載の画像形成装置。
9. タンデムに配置された複数の前記像担持体と、
   複数の前記像担持体のそれぞれに対応して設けられた複数の前記現像部と、
   複数の前記像担持体のそれぞれに対応して設けられた複数の前記光走査装置と、
   複数の前記像担持体に形成されたトナー画像が重ねて転写されることにより、カラーのトナー画像が形成される転写ベルトと、を備える請求項７又は８に記載の画像形成装置。

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