JP2004243721A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2004243721A
JP2004243721A JP2003038040A JP2003038040A JP2004243721A JP 2004243721 A JP2004243721 A JP 2004243721A JP 2003038040 A JP2003038040 A JP 2003038040A JP 2003038040 A JP2003038040 A JP 2003038040A JP 2004243721 A JP2004243721 A JP 2004243721A
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Yujiro Nomura
雄二郎 野村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate optical adjustment in a tandem type image forming apparatus having a plurality of latent image carriers and to reduce the cost and the size thereof. <P>SOLUTION: One line of image data is sequentially read from an image memory, a laser light source is modulated according to the data, and a scanning light beam is formed by deflecting a light beam from the laser light source in a main scanning direction X. A line latent image is formed by selectively switching a photosensitive body irradiated with the scanning light beam from a deflecting mirror face 651 according to the reading order of the one line image data. As a result, even when the apparatus has only one laser beam light source, the line latent images can be formed on respective four photosensitive bodies 2Y, 2M, 2C, 2K by sweeping each of the scanning light beams Ly, Lm, Lc, Lk on the respective surfaces of the photosensitive bodies 2Y, 2M, 2C, 2K. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の画像形成装置としては、互いに異なる4色、例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色成分ごとに、感光体、露光ユニットおよび現像ユニットを専用的に設けたものが従来より知られている(例えば特許文献1参照)。そして、この従来装置では、各色成分の画像を次のようにして感光体上に形成している。すなわち、各色成分ごとに、該色成分の画像を示す画像データに基づき露光ユニットの光源を制御するとともに、その光源からの光ビームを露光ユニットの光走査光学系により感光体の表面で主走査方向に走査させて該色成分の画像データに対応する潜像を感光体上に形成する。
【0003】
また、別の装置として、4つの光源を設けるとともに、各光源から放出された光ビームを共通のポリゴンミラーによって偏向して主走査方向に走査する画像形成装置も従来より提案されている(例えば特許文献2参照)。この特許文献2に記載の画像形成装置では、ポリゴンミラーからの4本の走査光ビームをそれぞれ折り返しミラー群によって4つの感光体にそれぞれ導光して潜像を形成可能となっている。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−62920公報(第3−4頁、図17)
【0005】
【特許文献2】
特開2001−296492公報(第3−4頁、図1および図2)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献1に記載の画像形成装置では、各色成分ごとに露光ユニットを設ける必要があり、装置コストの増大を招くとともに、装置の小型化を図る上で大きな障害となっていた。これに対し、特許文献2に記載の装置では、ポリゴンミラーを共通化しているため、特許文献1に記載の装置に比べて装置コストおよび装置の小型化の面では有利である。しかしながら、光源については、特許文献1に記載の装置と同様に、色成分の数と同数の光源を設ける必要があり、装置の小型化などの面で改良の余地がある。
【0007】
また、特許文献2に記載の画像形成装置では、モノクロ印刷速度をカラー印刷速度よりも高くするために、光源から射出される光ビームが、互いに近接し、しかも副走査方向(光ビームの主走査方向とほぼ直交する方向)に一列となるように、構成している。また、光源とポリゴンミラーとの間に光路切替部を追加的に設け、カラー印刷時とモノクロ印刷時とで光ビームの光路を切り替えている。したがって、特許文献2の装置では、モノクロ印刷時とカラー印刷時とで印字速度を変更するために光路切替部を設けたことで装置コストが増大してしまう。さらに、4つの光源、光路切替部およびポリゴンミラーを相互に精密に調整する必要があるため、調整作業性の面で大きな問題を有していた。
【0008】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数の潜像担持体を有するタンデム方式の画像形成装置において、光学的な調整を容易に行うことができ、しかも装置の低コスト化および小型化を図ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明は、その表面上に単一の光ビームを主走査方向に走査することによってライン状の潜像が形成される潜像担持体をN個(ただしN≧2の自然数)設けた画像形成装置であって、上記目的を達成するため、単一の光ビームを射出する光源と、光源からの光ビームを偏向して主走査方向に走査するとともに、走査光ビームを主走査方向とは相違する副走査方向に導いてN個の潜像担持体のなかで走査光ビームが照射される潜像担持体を選択的に切り替える光走査手段とを備えている。
【0010】
このように構成された発明では、光源から光ビームが射出され、光走査手段に入射する。この光走査手段は光源からの光ビームを偏向して主走査方向に走査される走査光ビームを形成するとともに、その走査光ビームをN個の潜像担持体のうちの一に導光する。したがって、該一の潜像担持体の表面に走査光ビームが照射されて走査光ビームに対応するライン潜像が形成される。しかも、この発明では、光走査手段は、走査光ビームが照射される潜像担持体を選択的に切り替えるため、その切替動作に応じた潜像担持体にライン潜像が形成される。このように単一の光源でありながら、N個の潜像担持体の表面に走査光ビームを走査させて各潜像担持体にライン潜像を形成可能となっている。このため、N個の光源が必要となっていた従来装置に比べて、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。また、光学的な調整については、単一の光源と光走査手段との調整のみとなるため、調整作業性を簡素化することができる。
【0011】
ここで、光走査手段として、(1)2軸揺動ミラー方式のもの、(2)ポリゴンミラーと切替用揺動ミラーとを組み合わせたもの、(3)2つの揺動ミラーを組み合わせたもの等を用いることができる。
【0012】
(1)2軸揺動ミラー方式の光走査手段は、光源からの光ビームを反射する偏向ミラー面を有する内側可動部材と、内側可動部材を第1軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、外側可動部材を第1軸とは異なる第2軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、内側可動部材を第1軸回りに揺動駆動し、また外側可動部材を第2軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備えている。そして、ミラー駆動部は、第1軸および第2軸のうちの一方を主走査偏向軸として偏向ミラー面を揺動させて光源からの光ビームを主走査方向に走査させる一方、他方を切替軸として偏向ミラー面を揺動駆動して走査光ビームが照射される潜像担持体を選択的に切り替える。このように偏向ミラー面を第1軸および第2軸の2軸回りに揺動可能に構成することで、上記した光走査手段(2)、(3)に比べて光走査手段を小型化することができ、装置をさらに小型化することができる。
【0013】
また、内側可動部材、外側可動部材および支持部材をシリコン単結晶で構成することができる。例えばシリコン単結晶の基板を支持部材として用いるとともに、この基板に対してマイクロマシニング技術を適用することで内側可動部材および外側可動部材を形成することができる。このようにシリコン単結晶を用いて光走査手段の内側可動部材、外側可動部材および支持部材を構成すると、内側可動部材および外側可動部材を高精度に製造することができる。また、ステンレス鋼と同程度のバネ特性で内側可動部材および外側可動部材を揺動自在に支持することができ、偏向ミラー面を安定して、しかも高速で揺動することができる。
【0014】
また、ミラー駆動部により偏向ミラー面を揺動駆動するのにあたり、偏向ミラー面を共振モードで主走査偏向軸回りに揺動駆動するように構成してもよい。このように構成することで少ないエネルギーで偏向ミラー面を主走査偏向軸回りに揺動駆動することができる。また、走査光ビームの主走査周期を安定化することができる。一方、偏向ミラー面を切替軸回りに揺動位置決めするためには、偏向ミラー面を非共振モードで揺動駆動するのが望ましい。というのも、偏向ミラー面の切替軸回りの揺動駆動は走査光ビームの導光先を切り替えるため、導光先の切替を行った後に偏向ミラー面の切替軸回りの揺動を停止させる必要があるからである。したがって、揺動駆動と揺動停止とを精度良く行うためには、非共振モードで揺動駆動させるのが望ましい。
【0015】
また、偏向ミラー面を揺動駆動させるための駆動力としては、静電吸着力や電磁気力などを用いることができるが、特に偏向ミラー面を主走査偏向軸回りに揺動駆動するために静電吸着力を用いるのが望ましく、偏向ミラー面を切替軸回りに揺動駆動するために電磁気力を用いるのが望ましい。前者の理由は、コイルパターンを形成する必要がなく、光走査手段の小型化が可能となり、偏向走査をより高速化することができるからである。一方、後者の理由は、静電吸着力を発生させる場合に比べて低い駆動電圧で偏向ミラー面を揺動駆動することができ、電圧制御が容易となり、走査光ビームの位置精度や切替精度を高めることができるからである。
【0016】
また、光源と光走査手段との間に配置されて光源からの光ビームを副走査方向において収束させて偏向ミラー面上に線状結像する第1光学系と、N個の潜像担持体の各々について、該潜像担持体と光走査手段との間に配置されて光走査手段からの走査光ビームを該潜像担持体の表面に結像する第2光学系とをさらに備えるように構成してもよい。このように構成することで、いわゆる面倒れ補正を行うことができる。すなわち、各潜像担持体の表面と偏向ミラー面とが光学的に共役となり、主走査偏向軸に多少のぶれが生じたとしても光学的に補正される。また、偏向ミラー面での光ビームの形状は線状となるため、偏向ミラー面を小さくすることができ、高速走査の面で有利となる。
【0017】
ここで、走査光ビームを潜像担持体に結像するために複数のレンズを組み合わせた光学系が従来より多用されているが、次の第3光学系を用いることでレンズ枚数を1枚にすることができ、装置の小型化および低コスト化をさらに進めることができる。この第3光学系は、偏向ミラー面により主走査方向に走査される走査光ビームを、偏向ミラー面により導光される潜像担持体の表面に結像させる光学系であって、単玉レンズで構成されている。そして、その単玉レンズは、偏向ミラー面の固有の揺動特性で偏向された走査光ビームが各潜像担持体の表面上では等速で移動する歪み特性を有し、かつ、各潜像担持体の表面上の任意の位置における光ビームの子午方向の像面湾曲収差を補正するように、子午平面内の両面の形状が相互に異なる形の非円弧状に形成され、さらに、球欠方向の像面湾曲収差を補正するように、両面の少なくとも何れか一方の子午平面内での非円弧曲線に沿った位置の球欠方向の曲率が子午方向の曲率とは相関なく変化するように定められてなる。なお、以下の説明の便宜から、このように構成された単玉レンズを「単玉非球面レンズ」という。
【0018】
(2)ポリゴンミラーと切替用揺動ミラーとを組み合わせた光走査手段としては、次のように構成されたものを用いることができる。この光走査手段は、光ビームを反射する偏向ミラー面を複数個有し、主走査方向と直交する主走査偏向軸回りに回転駆動して偏向ミラー面で光ビームを主走査方向に偏向走査するポリゴンミラーと、光ビームを反射する切替用反射面を有し、副走査方向と直交する切替軸回りに揺動して光ビームが照射される潜像担持体を切り替える切替用揺動ミラーとを備えている。そして、ポリゴンミラーおよび切替用揺動ミラーのうちの一方が光源側に設けられて光源からの光ビームを反射するとともに、他方が一方のミラーからの光ビームを反射する。このように、切替用揺動ミラーによって走査光ビームが偏向されて走査光ビームの導光先がN個の潜像担持体の中から選択的に切り替える。したがって、単一の光源でありながら、N個の潜像担持体の表面に走査光ビームを走査させて各潜像担持体にライン潜像を形成可能となっており、上記作用効果が得られる。
【0019】
(3)2つの揺動ミラーを組み合わせた光走査手段としては、次のように構成されたものを用いることができる。この光走査手段は、光ビームを反射する偏向ミラー面を有し、主走査方向と直交する主走査偏向軸回りに揺動して偏向ミラー面で光ビームを主走査方向に偏向走査する主走査用揺動ミラーと、光ビームを反射する切替用反射面を有し、副走査方向と直交する切替軸回りに揺動して光ビームが照射される潜像担持体を切り替える切替用揺動ミラーとを備えている。そして、主走査用揺動ミラーおよび切替用揺動ミラーのうちの一方が光源側に設けられて光源からの光ビームを反射するとともに、他方が一方のミラーからの光ビームを反射する。このように、切替用揺動ミラーによって走査光ビームが偏向されて走査光ビームの導光先がN個の潜像担持体の中から選択的に切り替える。したがって、単一の光源でありながら、N個の潜像担持体の表面に走査光ビームを走査させて各潜像担持体にライン潜像を形成可能となっており、上記作用効果が得られる。
【0020】
ここで、光走査手段(2)や(3)を用いる場合にも、面倒れ補正光学系を構成するようにしてもよい。すなわち、光源と偏向ミラー面との間に配置されて光源からの光ビームを副走査方向において収束させて偏向ミラー面上に線状結像する第1光学系と、N個の潜像担持体の各々について、該潜像担持体と偏向ミラー面との間に配置されて偏向ミラー面からの走査光ビームを該潜像担持体の表面に結像する第2光学系とをさらに備えるように構成してもよい。このように構成することで、各潜像担持体の表面と偏向ミラー面とが光学的に共役となり、主走査偏向軸に多少のぶれが生じたとしても光学的に補正される。また、偏向ミラー面での光ビームの形状は線状となるため、偏向ミラー面を小さくすることができ、高速走査の面で有利となる。
【0021】
また、走査光ビームを潜像担持体に結像するために単玉非球面レンズを用いることで、上記発明と同様に、装置の小型化および低コスト化をさらに進めることができる。
【0022】
なお、上記のように単一の光源でありながら、N個の潜像担持体の表面に走査光ビームを走査させて各潜像担持体にライン潜像を形成する場合には、次のように構成するのが望ましい。すなわち、この発明にかかる画像形成装置は、N個の潜像担持体に対して互いに異なるN色の画像をそれぞれ形成する請求項1ないし13のいずれかに記載の画像形成装置であって、N色の画像を示すN色の画像データを記憶する記憶手段と、各色について、記憶手段に記憶されている当該色の画像データから走査光ビームの一走査に相当する1ライン画像データを読み出して該1ライン画像データに基づき走査光ビームを変調して当該色に対応する潜像担持体にライン状の潜像を形成する制御手段とを備え、制御手段は、1ライン画像データの読み出し先をN色の画像データから選択的に切り替えながら、記憶手段から1ライン画像データを1つずつシリアルに読み出し、その読み出された1ライン画像データごとに該データの色成分に対応するように光走査手段による走査光ビームの導光先を切り替えるように構成している。
【0023】
このように構成された発明では、走査光ビームを潜像担持体の表面に走査させる前に、予め各色成分の画像データを記憶手段に記憶しておき、1ライン画像データの読み出し先をN色の画像データから選択的に切り替えながら、記憶手段から1ライン画像データを1つずつシリアルに読み出している。そして、その読み出された1ライン画像データごとに該データの色成分に対応するように光走査手段による走査光ビームの導光先を切り替えてライン潜像を形成している。したがって、画像処理と走査光ビームの切替処理とをマッチングさせることができ、画像形成を良好に行うことができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
<第1実施形態>
図1は本発明にかかる画像形成装置の第1実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆるタンデム方式のカラープリンタであり、潜像担持体としてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色の感光体2Y、2M、2C、2Kを装置本体5内に並設している。そして、各感光体2Y、2M、2C、2K上のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック(K)のトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。すなわち、この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から印字指令がメインコントローラ11に与えられると、このメインコントローラ11のCPU111からの印字指令に応じてエンジンコントローラ10がエンジン部EGの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどのシートSに印字指令に対応する画像を形成する。
【0025】
このエンジン部EGでは、4つの感光体2Y、2M、2C、2Kのそれぞれに対応して帯電ユニット、現像ユニットおよびクリーニング部が設けられている。なお、これら帯電ユニット、現像ユニットおよびクリーニング部の構成はいずれの色成分についても同一であるため、ここではイエローに関する構成について説明し、その他の色成分については相当符号を付して説明を省略する。
【0026】
感光体2Yは図1の矢印方向に回転自在に設けられている。そして、この感光体2Yの周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット3Y、現像ユニット4Yおよびクリーニング部(図示省略)がそれぞれ配置されている。帯電ユニット3Yは例えばスコロトロン帯電器で構成されており、帯電制御部103からの帯電バイアス印加によって感光体2Yの外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。そして、この帯電ユニット3Yによって帯電された感光体2Yの外周面に向けて露光ユニット6から走査光ビームLyが照射される。これによって印字指令に含まれるイエロー画像データに対応する静電潜像が感光体2Y上に形成される。なお、この露光ユニット6はイエロー専用ではなく、各色成分に対して共通して設けられており、露光制御部102からの制御指令に応じて動作する。この露光ユニット6の構成および動作については後で詳述する。また、画像データに対する画像処理および該画像データに基づく潜像形成についても後で詳述する。
【0027】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット4Yによってトナー現像される。この現像ユニット4Yはイエロートナーを内蔵している。そして、現像器制御部104から現像バイアスが現像ローラ41Yに印加されると、現像ローラ41Y上に担持されたトナーが感光体2Yの表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着する。その結果、感光体2Y上の静電潜像がイエローのトナー像として顕像化される。なお、現像ローラ41Yに与える現像バイアスとしては、直流電圧、もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したもの等を用いることができるが、特に感光体2Yと現像ローラ41Yとを離間配置し、両者の間でトナーを飛翔させることでトナー現像を行う非接触現像方式の画像形成装置では、効率よくトナーを飛翔させるために直流電圧に対して正弦波、三角波、矩形波等の交流電圧を重畳した電圧波形とすることが好ましい。
【0028】
現像ユニット4Yで現像されたイエロートナー像は、一次転写領域TRy1で転写ユニット7の中間転写ベルト71上に一次転写される。また、イエロー以外の色成分についても、イエローと全く同様に構成されており、感光体2M、2C、2K上にマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像がそれぞれ形成されるとともに、一次転写領域TRm1、TRc1、TRk1でそれぞれ中間転写ベルト71上に一次転写される。
【0029】
この転写ユニット7は、2つのローラ72、73に掛け渡された中間転写ベルト71と、ローラ72を回転駆動することで中間転写ベルト71を所定の回転方向R2に回転させるベルト駆動部(図示省略)とを備えている。また、中間転写ベルト71を挟んでローラ73と対向する位置には、該ベルト71表面に対して不図示の電磁クラッチにより当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ74が設けられている。そして、カラー画像をシートSに転写する場合には、一次転写タイミングを制御することで各トナー像を重ね合わせてカラー画像を中間転写ベルト71上に形成するとともに、カセット8から取り出されて中間転写ベルト71と二次転写ローラ74との間の二次転写領域TR2に搬送されてくるシートS上にカラー画像を二次転写する。一方、モノクロ画像をシートSに転写する場合には、ブラックトナー像のみを感光体2Kに形成するとともに、二次転写領域TR2に搬送されてくるシートS上にモノクロ画像を二次転写する。また、こうして画像の2次転写を受けたシートSは定着ユニット9を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に向けて搬送される。
【0030】
なお、中間転写ベルト71へトナー像を一次転写した後の各感光体2Y、2M、2C、2Kは、不図示の除電手段によりその表面電位がリセットされ、さらに、その表面に残留したトナーがクリーニング部により除去された後、帯電ユニット3Y、3M、3C、3Kにより次の帯電を受ける。
【0031】
また、ローラ72の近傍には、転写ベルトクリーナ75、濃度センサ76(図2)および垂直同期センサ77(図2)が配置されている。これらのうち、クリーナ75は図示を省略する電磁クラッチによってローラ72に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ72側に移動した状態でクリーナ75のブレードがローラ72に掛け渡された中間転写ベルト71の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト71の外周面に残留付着しているトナーを除去する。また、濃度センサ76は、中間転写ベルト71の表面に対向して設けられており、中間転写ベルト71の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。さらに、垂直同期センサ77は、中間転写ベルト71の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト71の副走査方向への回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Vsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色のトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Vsyncに基づいて制御される。
【0032】
なお、図2において、符号113はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース112を介して与えられた画像データを記憶するためにメインコントローラ11に設けられた画像メモリであり、符号106はCPU101が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号107はCPU101における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。
【0033】
図3は図1の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す副走査断面図である。また、図4は図1の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す主走査断面図である。また、図5は露光ユニットの光学構成を展開した副走査断面図である。また、図6ないし図8は露光ユニットの一構成要素たる光走査素子を示す図である。さらに、図9は露光ユニットおよび露光制御部の構成を示すブロック図である。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニットの構成および動作について詳述する。
【0034】
この露光ユニット6は露光筐体61を有している。そして、露光筐体61に単一のレーザー光源62が固着されており、レーザー光源62から光ビームを射出可能となっている。このレーザー光源62は、図9に示すように、露光制御部102の光源駆動部102aと電気的に接続されている。このため、画像データに応じて光源駆動部102aがレーザー光源62をON/OFF制御してレーザー光源62から画像データに対応して変調された光ビームが射出される。このように本実施形態では、レーザー光源62が本発明の「光源」に相当してる。
【0035】
また、この露光筐体61の内部には、レーザー光源62からの光ビームを感光体2Y、2M、2C、2Kの表面に走査露光するために、コリメータレンズ63、シリンドリカルレンズ64、光走査素子65、第1走査レンズ66、折り返しミラー群67および第2走査レンズ68(68Y、68M、68C、68K)が設けられている。すなわち、レーザー光源62からの光ビームは、コリメータレンズ63により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、図5に示すように副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ64に入射される。そして、このコリメート光は副走査方向にのみ収束されて光走査素子65の偏向ミラー面651付近で線状結像される。このように、本実施形態ではコリメータレンズ63およびシリンドリカルレンズ64によって本発明の「第1光学系」が構成されている。
【0036】
この光走査素子65は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、偏向ミラー面651で反射した光ビームを互いに直交する2方向、つまり主走査方向および副走査方向に光ビームを偏向可能となっている。より具体的には、光走査素子65は次のように構成されている。
【0037】
この光走査素子65では、図6に示すように、シリコンの単結晶基板(以下「シリコン基板」という)652が本発明の「支持部材」として機能し、さらに該シリコン基板652の一部を加工することで外側可動板653が設けられている。この外側可動板653は枠状に形成され、ねじりバネ654によってシリコン基板652に弾性支持されており、主走査方向Xとほぼ平行に伸びる第2軸AX2回りに揺動自在となっている。また、外側可動板653の上面には、シリコン基板652上面に形成した一対の外側電極端子(図示省略)にねじりバネ654を介して電気的に接続する平面コイル655が「第2軸駆動用コイル」として絶縁層で被膜されて設けられている。
【0038】
この外側可動板653の内側には、平板状の内側可動板656が軸支されている。すなわち、内側可動板656はねじりバネ654と軸方向が直交するねじりバネ657で外側可動板653の内側に弾性支持されており、副走査方向Yとほぼ平行に伸びる第1軸AX1回りに揺動自在となっている。そして、内側可動板656の中央部には、アルミニューム膜などが偏向ミラー面651として成膜されている。
【0039】
また、シリコン基板652の略中央部には、図7および図8に示すように、外側可動板653および内側可動板656がそれぞれ第2軸AX2および第1軸AX1回りに揺動可能となるように、凹部652aが設けられている。そして、凹部652aの内底面のうち内側可動板656の両端部に対向する位置に電極658a、658bがそれぞれ固着されている(図7参照)。これら2つの電極658a、658bは内側可動板656を第1軸AX1回りに揺動駆動するための「第1軸用電極」として機能するものである。すなわち、これらの第1軸用電極658a、658bは露光制御部102の第1駆動部102bと電気的に接続されており、電極への電圧印加によって該電極と偏向ミラー面651との間に静電吸着力が作用して偏向ミラー面651の一方端部を該電極側に引き寄せる。したがって、第1駆動部102bから所定の電圧を第1軸用電極658a、658bに交互に印加すると、ねじりバネ657を第1軸AX1として偏向ミラー面651を往復振動させることができる。そして、この往復振動の駆動周波数を偏向ミラー面651の共振周波数に設定すると、偏向ミラー面651の振れ幅は大きくなり、電極658a、658bに近接する位置まで偏向ミラー面651の端部を変位させることができる。また、偏向ミラー面651の端部が共振で電極658a、658bと近接位置に達することで、電極658a、658bも偏向ミラー面651の駆動に寄与し、端部と平面部の両電極により振動維持をより安定させることができる。
【0040】
この凹部652aの内底面には、図8に示すように、外側可動板653の両端部に外方位置に永久磁石659a、659bが互いに異なる方位関係で固着されている。また、第2軸駆動用コイル655は、露光制御部102の第2駆動部102cと電気的に接続されており、コイル655への通電によって第2軸駆動用コイル655を流れる電流の方向と永久磁石659a、659bによる磁束の方向によりローレンツ力が作用し、外側可動板653を回転するモーメントが発生する。この際に内側可動板656(偏向ミラー面651)も外側可動板653と一体にねじりバネ654を第2軸AX2として揺動する。ここで、第2軸駆動用コイル655に流す電流を交流とし連続的に反復動作すれば、ねじりバネ654を第2軸AX2として偏向ミラー面651を往復振動させることができる。
【0041】
このように光走査素子65では、偏向ミラー面651を互いに直交する第1軸AX1および第2軸AX2回りに、しかも独立して揺動駆動することが可能となっている。そこで、この実施形態では、第1軸駆動部102bと第2軸駆動部102cとからなるミラー駆動部を制御することによって偏向ミラー面651を第1軸AX1回りに揺動させることで光ビームを偏向して主走査方向Xに走査させている。一方、偏向ミラー面651を第2軸AX2回りに揺動させることで光ビームを4つの感光体2Y、2M、2C、2Kのいずれかの一に導光して感光体のなかで走査光ビームが照射される感光体を選択的に切り替えている。このように本実施形態では、第1軸AX1を主走査偏向軸として機能させるとともに、第2軸AX2を切替軸として機能させている。もちろん、第1軸AX1を主切替軸として機能させるとともに、第2軸AX2を主走査偏向軸として機能させるように構成してもよいことはいうまでもない。
【0042】
図3および図4に戻って露光ユニット6の説明を続ける。上記のように光走査素子65により走査された走査光ビームは選択された感光体に向けて光走査素子65から射出されるが、その走査光ビームは第1走査レンズ66、折り返しミラー群67および第2走査レンズ68で構成された第2光学系を介して選択された感光体に照射される。例えば、光走査素子65によりイエロー用の感光体2Yに切り替えられている際には、イエロー用の走査光ビームLyは第1走査レンズ66、折り返しミラー群67および第2走査レンズ68Yを介して感光体2Yに照射されてライン状の潜像が形成される。なお、他の色成分についてもイエローと全く同様である。
【0043】
なお、この実施形態では、光走査素子65からの走査光ビームの開始または終端を水平同期用結像レンズ69により同期センサ60に結像している。すなわち、この実施形態では、同期センサ60を、主走査方向Xにおける同期信号、つまり水平同期信号HSYNCを得るための水平同期用読取センサとして機能させている。
【0044】
図10は図1の画像形成装置での画像処理を模式的に示す図である。また図11は図1の画像形成装置のカラー画像形成動作を示す模式図である。以下、これらの図面を参照しつつ図1の画像形成装置のカラー画像形成動作(カラー印字動作)について説明する。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置よりカラー印字指令が与えられると、その印字指令に含まれる画像データDが画像メモリ113に記憶される。この画像データDは図10に示すように複数の1ラインカラーデータDLを含んでいる。そして、メインコントローラ11は色分解を実行して各色成分の1ライン画像データ群を得る。すなわち、イエローについて複数の1ライン画像データDLyが、マゼンタについて複数の1ライン画像データDLmが、シアンについて複数の1ライン画像データDLcが、さらにブラックについて複数の1ライン画像データDLkがそれぞれ得られ、画像メモリ113に記憶される。このように、この実施形態では画像メモリ113が本発明の「記憶手段」として機能している。なお、この明細書中の「1ライン画像データ」とは、当該色の走査光ビームの一走査分に相当するラインデータを意味している。したがって、1ライン画像データに基づきレーザー光源62をON/OFF制御しながらレーザー光源62からの走査光ビームを該1ライン画像データの色成分に対応する感光体2上に走査すると、該色成分で、しかも1ライン画像データで示されるライン潜像が形成される。
【0045】
また、メインコントローラ11では、画像データDの1ページ分または所定ブロック分について色分解が完了すると、各感光体2への潜像書込タイミングに応じたタイミングで画像メモリ113から1ライン画像データを順番に読み出す(図10の1点鎖線の矢印を参照)。この実施形態では、感光体2Y、2M、2C、2Kが所定間隔だけ離間して配置されていることから、Y→Y→Y→M→Y→M→Y→M→C→…の順序でシリアルに読み出されている。そして、こうして読み出された1ライン画像データDLy、DLm、DLc、DLkからなるシリアルデータに基づきレーザー光源62をパルス幅変調するためのレーザ変調データ(PWMデータ)を作成し、図示を省略するビデオIFを介してエンジンコントローラ10に出力する。例えばY→M→C→K→Y…の順序でシリアルに1ライン画像データが画像メモリ113から読み出されると、各1ライン画像データに対応したPWMデータがエンジンコントローラ10に与えられる。
【0046】
一方、このPWMデータを受け取ったエンジンコントローラ10では、各感光体2Y、2M、2C、2Kを一定速度Vで回転させながら各タイミングでPWMデータに対応する感光体のみに走査光ビームを走査させてライン潜像を形成していく。すなわち、上記PWMデータが与えられる場合には、まずタイミングt1でイエローの1ライン画像データに対応してレーザー光源62がON/OFF制御されながらレーザー光源62から光ビームが光走査素子65に射出される。また、このタイミングt1では、第2軸駆動部102cからコイル655への通電によって偏向ミラー面651を切替軸たる第2軸AX2回りに回動位置決めして光ビームを感光体2Yに導光するように設定される。そして、第2軸AX2回りの揺動を停止させた後、その設定状態のまま第1駆動部102bから所定の電圧が第1軸用電極658a、658bに交互に印加されて主走査偏向軸たる第1軸AX1回りに偏向ミラー面651を往復振動させて光ビームを偏向して主走査方向Xに走査させる。これによって、図11の「タイミングt1」の列に示すように、走査光ビームLyが感光体2Yのみに走査されてイエローの1ライン画像データDLyに対応するライン潜像Iy1が形成される。なお、図11(ならびに後で説明する図12〜図14)における2点鎖線は感光体表面の露光位置を示している。
【0047】
また、ライン潜像Iy1の形成が完了すると、次のタイミングt2でマゼンタの1ライン画像データに対応してレーザー光源62がON/OFF制御されながらレーザー光源62から光ビームが光走査素子65に射出される。また、このタイミングt2では、第2軸駆動部102cからコイル655への通電によって偏向ミラー面651を第2軸AX2回りに回動位置決めして光ビームを感光体2Mに導光するように設定される。そして、その設定状態のまま第1駆動部102bから所定の電圧が第1軸用電極658a、658bに交互に印加されて第1軸AX1回りに偏向ミラー面651を往復振動させて光ビームを偏向して主走査方向Xに走査させる。これによって、図11の「タイミングt2」の列に示すように、走査光ビームLmが感光体2Mのみに走査されてマゼンタの1ライン画像データDLmに対応するライン潜像Im1が形成される。
【0048】
さらに、上記と同様にして、各タイミングt3、t4、t5、…でシアンライン潜像Ic1、ブラックライン潜像Ik1、イエローライン潜像Iy2、…がそれぞれ対応する色成分の感光体2上に形成されていく。こうして、各感光体2Y、2M、2C、2Kに画像データDに対応する潜像が形成される。そして、これらの潜像は各現像ユニット4Y、4M、4C、4Kによって現像されて4色のトナー像が形成される。また、一次転写タイミングを制御することで各トナー像は中間転写ベルト71上で重ね合わされてカラー画像が形成される。その後、このカラー画像はシートS上に二次転写され、さらにシートSに定着される。
【0049】
図12は図1の画像形成装置のモノクロ画像形成動作の一例を示す模式図である。以下、この図面を参照しつつ図1の画像形成装置のモノクロ画像形成動作(モノクロ印字動作)について説明する。ただし、モノクロ画像を形成する場合には取り扱う色成分がブラックのみである点を除き、カラー画像を形成する場合と基本的に同様であるため、両者の相違点を中心に説明する。
【0050】
この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置よりモノクロ印字指令が与えられると、その印字指令に含まれる画像データDが画像メモリ113に記憶される。この画像データDはブラックの複数の1ライン画像データを含んでおり、メインコントローラ11では、画像データDの1ページ分または所定ブロック分の1ライン画像データをメモリ113に記憶すると、各感光体2への潜像書込タイミングに応じたタイミングで画像メモリ113から1ライン画像データを順番に読み出す。そして、こうして読み出された1ライン画像データに基づきレーザー光源62をパルス幅変調するためのレーザ変調データ(PWMデータ)を作成し、図示を省略するビデオIFを介してエンジンコントローラ10に出力する。
【0051】
一方、このPWMデータを受け取ったエンジンコントローラ10では、各感光体2Y、2M、2C、2Kを一定速度Vで回転させながら各タイミングでブラック用の感光体2Kに走査光ビームを走査させてライン潜像を形成していく。すなわち、まずタイミングt1でブラックの1ライン画像データに対応してレーザー光源62がON/OFF制御されながらレーザー光源62から光ビームが光走査素子65に射出される。また、このタイミングt1では、第2軸駆動部102cからコイル655への通電によって偏向ミラー面651を切替軸たる第2軸AX2回りに回動位置決めして光ビームを感光体2Kに導光するように設定される。そして、第2軸AX2回りの揺動を停止させた後、その設定状態のまま第1駆動部102bから所定の電圧が第1軸用電極658a、658bに交互に印加されて主走査偏向軸たる第1軸AX1回りに偏向ミラー面651を往復振動させて光ビームを偏向して主走査方向Xに走査させる。これによって、図12の「タイミングt1」の列に示すように、走査光ビームLkが感光体2Kのみに走査されてブラックの1ライン画像データに対応するライン潜像Ik1が形成される。
【0052】
また、ライン潜像Ik1の形成が完了すると、次のタイミングt2で次の1ライン画像データに対応してレーザー光源62がON/OFF制御されながらレーザー光源62から光ビームが光走査素子65に射出される。また、このタイミングt2においても、第2軸AX2回りの揺動は停止されており、光ビームを感光体2Kに導光するように設定される。そして、その設定状態のまま第1駆動部102bから所定の電圧が第1軸用電極658a、658bに交互に印加されて第1軸AX1回りに偏向ミラー面651を往復振動させて光ビームを偏向して主走査方向Xに走査させる。これによって、図12の「タイミングt2」の列に示すように、走査光ビームLkが感光体2Kに走査されて次の1ライン画像データに対応するライン潜像Ik2が形成される。
【0053】
さらに、上記と同様にして、各タイミングt3、t4、t5、…でブラックライン潜像Ik3、Ik4、Ik5、…が感光体2K上に形成されていく。こうして、ブラック用感光体2Kに画像データDに対応する潜像が形成される。そして、これらの潜像は各現像ユニット4Kによって現像されてブラックのトナー像が形成される。また、このトナー像は中間転写ベルト71上に1次転写された後、シートS上に二次転写され、さらにシートSに定着される。
【0054】
ここで、上記のようにして形成されたカラー画像とモノクロ画像とを対比すると、モノクロ画像の方が単位時間当たりのライン潜像の本数が多く、高細密な画像となっている。すなわち、この実施形態では、画像の解像度をカラー画像とモノクロ画像とで変更することができる。もちろん、モノクロ画像の印字速度を優先する場合には、感光体2Kの回転速度を高めればよい。また、モノクロ印字を行う際には、イエロー、シアン、マゼンタの感光体2Y、2M、2Cを回転停止するように制御してもよい。
【0055】
図13は図1の画像形成装置のモノクロ画像形成動作の他の例を示す模式図である。このモノクロ画像形成動作においては、同図に示すように、感光体2Kの回転速度は通常の4倍に設定されている。このため、感光体2Kが一定速度(4V)で移動するのに対応しながら、各タイミングt1、t2、t3、t4、t5、…でブラックライン潜像Ik1、Ik2、Ik3、Ik4、Ik5、…が感光体2K上に形成されていく。
【0056】
また図14は図1の画像形成装置のモノクロ画像形成動作の別の例を示す模式図である。このモノクロ画像形成動作においては、同図に示すように、感光体2Kの回転速度は通常の2倍に設定されるとともに、走査光ビームLkの走査間隔は2倍に設定されている。このため、感光体2Kが一定速度(2V)で移動するのに対応しながら、各タイミングt1、t3、t5、…でブラックライン潜像Ik1、Ik2、Ik3、…が感光体2K上に形成されていく。したがって、印字速度は高細密印字(図11)の2倍、また高速モノクロ印字(図13)の半分となる。
【0057】
ここで、感光体2Kの回転速度と走査タイミングとの関係は上記した高速モノクロ印字(図13)および倍速モノクロ印字(図14)に限定されるものではなく、任意である。しかしながら、高速モノクロ印字(図13)および倍速モノクロ印字(図14)では、偏向ミラー面651を共振モードで第1軸AX1回りに揺動駆動したまま印字速度を高めることができる。したがって、偏向ミラー面651の揺動動作を変更することなく、カラー印字とモノクロ印字とを切り替えることができ、安定した画像形成を行うことができる。また、偏向ミラー面651を共振モードで揺動させたまま印字速度を正確にコントロールすることができる。
【0058】
以上のように、この実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。
【0059】
(A)このように構成された画像形成装置では、各感光体2への潜像書込タイミングに応じたタイミングで画像メモリ113から1ライン画像データを順番に読み出してPWMデータを作成している。そして、このPWMデータにしたがってレーザー光源62を変調するとともに、そのレーザー光源62からの光ビームを主走査方向Xに偏向して走査光ビームを形成している。しかも、1ライン画像データの読出順序に応じて、偏向ミラー面651からの走査光ビームが照射される感光体2を選択的に切り替えるため、その切替動作に応じた感光体2にライン潜像が形成される。このようにレーザー光源62を1つしか有していないにもかかわらず、4個の感光体2Y、2M、2C、2Kの表面に走査光ビームLy、Lm、Lc、Lkをそれぞれ走査させて各感光体2Y、2M、2C、2Kにライン潜像を形成可能となっている。このため、4個の光源が必要となっていた従来装置に比べて、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。また、光学的な調整作業性を簡素化することができる。
【0060】
(B)偏向ミラー面651を第1軸AX1および第2軸AX2の2軸回りに揺動可能に構成された光走査素子65を用いているため、後述する光走査手段(ポリゴンミラー+揺動ミラー、2つの揺動ミラー)を採用した場合に比べて露光ユニット6を小型化することができ、装置の小型化の面で有利となっている。
【0061】
(C)また、シリコンの単結晶基板652に対してマイクロマシニング技術を適用することで光走査素子65の外側可動板653および内側可動板656を形成しているので、これらの光走査素子65を高精度に製造することができる。また、ステンレス鋼と同程度のバネ特性で内側可動板656および外側可動板653を揺動自在に支持することができ、偏向ミラー面651を安定して、しかも高速で揺動することができる。
【0062】
(D)また、駆動部102b、102cからなるミラー駆動部により偏向ミラー面651を揺動駆動するのにあたり、偏向ミラー面651を共振モードで第1軸(主走査偏向軸)AX1回りに揺動駆動するように構成しているので、少ないエネルギーで偏向ミラー面651を第1軸AX1回りに揺動駆動することができる。また、走査光ビームの主走査周期を安定化することができる。
【0063】
(E)一方、偏向ミラー面651を第2軸(切替軸)AX2回りに揺動位置決めするために、偏向ミラー面651を非共振モードで揺動駆動しているので、次のような作用効果がある。すなわち、偏向ミラー面651の第2軸AX2回りの揺動駆動は走査光ビームの導光先を切り替えるため、導光先の切替を行った後に偏向ミラー面651の第2軸AX2回りの揺動を停止させる必要がある。したがって、揺動駆動と揺動停止とを精度良く行うためには、非共振モードで揺動駆動させるのが望ましい。
【0064】
(F)また、偏向ミラー面651を揺動駆動させるための駆動力としては、静電吸着力や電磁気力などを用いることができるが、特に偏向ミラー面651を第1軸(主走査偏向軸)AX1回りに揺動駆動するために静電吸着力を用いているので、コイルパターンを内側可動板656に形成する必要がなく、光走査素子65の小型化が可能となり、偏向走査をより高速化することができる。
【0065】
(G)また、偏向ミラー面651を第2軸(切替軸)AX2回りに揺動駆動するために電磁気力を用いているので、静電吸着力を発生させる場合に比べて低い駆動電圧で偏向ミラー面651を揺動駆動することができ、電圧制御が容易となり、走査光ビームの位置精度や切替精度を高めることができる。
【0066】
<第2実施形態>
図15は本発明にかかる画像形成装置の第2実施形態を示す図である。この第2実施形態が第1実施形態と大きく相違する点は、本発明の「光走査手段」としてポリゴンミラー601と切替用揺動ミラー602とを組み合わせた光走査系600を用いている点であり、その他の構成は基本的に第1実施形態と同じである。この第2実施形態では、露光筐体61にポリゴンミラー601が固定されており、ポリゴンミラー601を主走査方向Xと直交する回転軸(主走査偏向軸)AX3回りに回転することで偏向ミラー面601aによりレーザー光源62からの光ビームを偏向して主走査方向Xに走査する。そして、偏向ミラー面601aからの走査光ビームが揺動ミラー602の切替用反射面602aに入射される。
【0067】
この揺動ミラー602は主走査方向Xと並行に延びる揺動軸(切替軸)AX4回りに揺動自在となっており、図示を省略する揺動位置決め機構により揺動駆動される。このため、揺動ミラー602によって走査光ビームが偏向されて4個の感光体2Y、2M、2C、2Kのいずれかの一に導光される。つまり、感光体のなかで走査光ビームが照射される感光体を選択的に切り替えることができるように構成されている。
【0068】
そして、第1実施形態と同様に、ホストコンピュータなどの外部装置よりカラー印字指令が与えられると、その印字指令に含まれる画像データDが画像メモリ113に記憶される。また、メインコントローラ11では、画像データDの1ページ分または所定ブロック分について色分解が完了すると、各感光体2への潜像書込タイミングに応じたタイミングで画像メモリ113から1ライン画像データを順番に読み出してPWMデータを作成している。そして、このPWMデータにしたがってレーザー光源62を変調するとともに、そのレーザー光源62からの光ビームをポリゴンミラー601によって主走査方向Xに偏向して走査光ビームを形成している。しかも、1ライン画像データの読出順序に応じて、揺動ミラー602によって走査光ビームの導光先(感光体2)を選択的に切り替えるため、その切替動作に応じた感光体2にライン潜像が形成される。また、モノクロ印字を行う際にも、第1実施形態と同様にして行われる。
【0069】
このようにレーザー光源62を1つしか有していないにもかかわらず、4個の感光体2Y、2M、2C、2Kの表面に走査光ビームLy、Lm、Lc、Lkをそれぞれ走査させて各感光体2Y、2M、2C、2Kにライン潜像を形成可能となっている。このため、4個の光源が必要となっていた従来装置に比べて、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。また、光学的な調整作業性を簡素化することができる。
【0070】
なお、この第2実施形態では、光走査手段を構成するポリゴンミラー601および揺動ミラー602のうち前者をレーザー光源62側に配置しているが、後者をレーザー光源62側に配置するようにしてもよい。
【0071】
<第3実施形態>
図16は本発明にかかる画像形成装置の第3実施形態を示す図である。この第3実施形態が第1実施形態と大きく相違する点は、本発明の「光走査手段」として2つの揺動ミラー603、602を組み合わせた光走査系600を用いている点であり、その他の構成は基本的に第1実施形態と同じである。この第3実施形態では、揺動ミラー603が本発明の「主走査用揺動ミラー」として機能する。すなわち、揺動ミラー603は主走査方向Xと直交する揺動軸(主走査偏向軸)AX5回りに揺動自在に設けられており、揺動ミラー603を図示を省略する揺動位置決め機構により往復揺動することで偏向ミラー面603aによりレーザー光源62からの光ビームを偏向して主走査方向Xに走査する。そして、偏向ミラー面603aからの走査光ビームが揺動ミラー602の切替用反射面602aに入射される。
【0072】
この揺動ミラー602は第2実施形態のそれと全く同一構成を有しており、本発明の「切替用揺動ミラー」として機能する。すなわち、揺動ミラー602によって走査光ビームが偏向されて4個の感光体2Y、2M、2C、2Kのいずれかの一に導光される。つまり、感光体のなかで走査光ビームが照射される感光体を選択的に切り替えることができるように構成されている。
【0073】
そして、第1実施形態と同様に、ホストコンピュータなどの外部装置よりカラー印字指令が与えられると、その印字指令に含まれる画像データDが画像メモリ113に記憶される。また、メインコントローラ11では、画像データDの1ページ分または所定ブロック分について色分解が完了すると、各感光体2への潜像書込タイミングに応じたタイミングで画像メモリ113から1ライン画像データを順番に読み出してPWMデータを作成している。そして、このPWMデータにしたがってレーザー光源62を変調するとともに、そのレーザー光源62からの光ビームを主走査用揺動ミラー603によって主走査方向Xに偏向して走査光ビームを形成している。しかも、1ライン画像データの読出順序に応じて、切替用揺動ミラー602によって走査光ビームの導光先(感光体2)を選択的に切り替えるため、その切替動作に応じた感光体2にライン潜像が形成される。また、モノクロ印字を行う際にも、第1実施形態と同様にして行われる。
【0074】
このようにレーザー光源62を1つしか有していないにもかかわらず、4個の感光体2Y、2M、2C、2Kの表面に走査光ビームLy、Lm、Lc、Lkをそれぞれ走査させて各感光体2Y、2M、2C、2Kにライン潜像を形成可能となっている。このため、4個の光源が必要となっていた従来装置に比べて、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。また、光学的な調整作業性を簡素化することができる。
【0075】
なお、この第3実施形態では、光走査手段を構成する光ビームを主走査方向Xに偏向する揺動ミラー603および光ビームを副走査方向Yに偏向する揺動ミラー602のうち前者をレーザー光源62側に配置しているが、後者をレーザー光源62側に配置するようにしてもよい。
【0076】
<第4実施形態>
図17は本発明にかかる画像形成装置の第4実施形態を示す図である。また、図18は第4実施形態における露光ユニットの光学構成を展開した副走査断面図である。この第4実施形態が第1実施形態と大きく相違する点は、偏向ミラー面651により主走査方向Xに走査される走査光ビームを感光体2に結像させる構成である。つまり、第1実施形態では第1走査レンズ66と第2走査レンズ68Y、68M、68C、68Kとで結像光学系(第2光学系)を構成し、走査レンズ66、68Yにより走査光ビームLyを感光体2Yに結像させ、走査レンズ66、68Mにより走査光ビームLmを感光体2Mに結像させ、走査レンズ66、68Cにより走査光ビームLcを感光体2Cに結像させ、走査レンズ66、68Kにより走査光ビームLkを感光体2Kに結像させている。これに対し、第4実施形態では図17に示すように単玉非球面レンズ661により走査光ビームLy、Lm、Lc、Lkをそれぞれ感光体2Y、2M、2C、2Kに結像している。
【0077】
この単玉非球面レンズ661は、偏向ミラー面651の固有の揺動特性で偏向された走査光ビームが各感光体2の表面上では等速で移動する歪み特性を有し、かつ、各感光体2の表面上の任意の位置における走査光ビームの子午方向(主走査方向X)の像面湾曲収差を補正するように、子午平面(主走査平面)内の両面の形状が相互に異なる形の非円弧状に形成され、さらに、球欠方向(感光体2の回転方向に相当する)の像面湾曲収差を補正するように、前記両面の少なくとも何れか一方の子午平面内での非円弧曲線に沿った位置の球欠方向の曲率が子午方向の曲率とは相関なく変化するように定められてなるものである。なお、単玉非球面レンズの構成および作用については、例えば特公平7−60221号公報に詳述されているため、ここではその説明を省略する。
【0078】
この単玉非球面レンズ661により本発明の「第3光学系」に相当する結像光学系を構成した場合、単玉であつてもほとんど収差がなくきわめて良好な結像スポツトが得られ、また広角偏向で光軸長の短い走査用レンズを構成することができる。したがって、露光ユニット6の小型化および低コスト化を効果的に図ることができ、如いては画像形成装置の小型化および低コスト化が可能となる。
【0079】
また、この第4実施形態においても、いわゆる面倒れ補正光学系が構成されている。すなわち図18に示すように、レーザー光源62からの光ビームがコリメータレンズ63によりコリメート光にビーム整形された後、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ64に入射される。そして、このコリメート光は副走査方向にのみ収束されて光走査素子65の偏向ミラー面651付近で線状結像される。また、偏向ミラー面651からの走査光ビームは単玉非球面レンズ661により各感光体2の表面に結像される。このため、各感光体2の表面と偏向ミラー面651とが光学的に共役となり、第1軸(主走査偏向軸)AX1に多少のぶれが生じたとしても光学的に補正される。また、偏向ミラー面651での光ビームの形状は線状となるため、偏向ミラー面651を小さくすることができ、高速走査の面で有利となる。
【0080】
なお、このように単玉非球面レンズ661を用いた画像形成装置においても、上記実施形態と同様にしてカラー印字およびモノクロ印字を行うため、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。この点に関しては、後で説明する第5ないし第8実施形態においても全く同様である。
【0081】
<第5実施形態>
図19は本発明にかかる画像形成装置の第5実施形態を示す図である。上記第4実施形態では各感光体2の表面と偏向ミラー面651とが光学的に共役な関係となるように構成しているのに対し、この第5実施形態では偏向ミラー面651が感光体表面の共役点CPからずれており、いわゆる非共役型の光学系となっている。したがって、この第5実施形態では、面倒れ誤差Δyが発生する可能性がある。
【0082】
しかしながら、偏向ミラー面651は光ビームを単に主走査方向Xに偏向するだけでなく、副走査方向Yにも偏向可能となっている。そこで、この第5実施形態では、第2軸駆動部102c(図9)からのコイル655への通電によって偏向ミラー面651を第2軸AX2回りに回動位置決めして面倒れ補正を行っている。
【0083】
<第6実施形態>
図20は本発明にかかる画像形成装置の第6実施形態を示す図である。この第6実施形態では、同図に示すように、レーザー光源62からの光ビームがコリメータレンズ63によりコリメート光にビーム整形された後、このコリメート光がそのまま光走査素子65の偏向ミラー面651に入射している。そして、偏向ミラー面651により偏向された走査光ビームは単玉非球面レンズ661により各感光体2の表面に結像される。このように、この第6実施形態では、上記第5実施形態と同様に非共役型の光学系となっている。したがって、この第6実施形態では、面倒れ誤差Δyが発生する可能性がある。
【0084】
しかしながら、偏向ミラー面651は光ビームを単に主走査方向Xに偏向するだけでなく、副走査方向Yにも偏向可能となっている。そこで、この第6実施形態においても、上記第5実施形態と同様に、第2軸駆動部102c(図9)からのコイル655への通電によって偏向ミラー面651を第2軸AX2回りに回動位置決めして面倒れ補正を行っている。
【0085】
<第7実施形態>
図21は本発明にかかる画像形成装置の第7実施形態を示す図である。この第7実施形態では、本発明の「光走査手段」としてポリゴンミラー601と揺動ミラー602とを組み合わせた光走査系600を用いている。また、単玉非球面レンズ661により走査光ビームLy、Lm、Lc、Lkをそれぞれ感光体2Y、2M、2C、2Kに結像している。なお、その他の構成は基本的に第1実施形態と同じである。
【0086】
この第7実施形態では、露光筐体61にポリゴンミラー601が固定されており、ポリゴンミラー601を主走査方向Xと直交する回転軸(主走査偏向軸)AX3回りに回転することで偏向ミラー面601aによりレーザー光源62からの光ビームを偏向して主走査方向Xに走査する。そして、偏向ミラー面601aからの走査光ビームが本発明の「第3光学系」に相当する単玉非球面レンズ661を介して揺動ミラー602の切替用反射面602aに入射される。
【0087】
この揺動ミラー602は主走査方向Xと並行に延びる揺動軸(切替軸)AX4回りに揺動自在となっており、図示を省略する揺動位置決め機構により揺動駆動される。このため、揺動ミラー602によって走査光ビームが偏向されて4個の感光体2Y、2M、2C、2Kのいずれかの一に導光され、その表面に結像される。そして、第1実施形態と同様にしてカラー印字およびモノクロ印字が実行される。
【0088】
なお、この第7実施形態では、光走査手段を構成するポリゴンミラー601および揺動ミラー602のうち前者をレーザー光源62側に配置しているが、後者をレーザー光源62側に配置するようにしてもよい。また、単玉非球面レンズ661の配設位置も本実施形態に限定されるものではなく、例えば揺動ミラー602の射出側に配置してもよい。
【0089】
<第8実施形態>
図22は本発明にかかる画像形成装置の第8実施形態を示す図である。この第8実施形態では、本発明の「光走査手段」として2つの揺動ミラー603、602を組み合わせた光走査系600を用いている。また、単玉非球面レンズ661により走査光ビームLy、Lm、Lc、Lkをそれぞれ感光体2Y、2M、2C、2Kに結像している。なお、その他の構成は基本的に第1実施形態と同じである。
【0090】
この第8実施形態では、揺動ミラー603が主走査方向Xと直交する揺動軸(主走査偏向軸)AX5回りに揺動自在に設けられており、揺動ミラー603を図示を省略する揺動位置決め機構により往復揺動することで偏向ミラー面603aによりレーザー光源62からの光ビームを偏向して主走査方向Xに走査する。そして、偏向ミラー面603aからの走査光ビームが切替用揺動ミラー602の切替用反射面602aに入射される。
【0091】
また、揺動ミラー602によって走査光ビームが副走査方向Yに偏向された後、本発明の「第3光学系」に相当する単玉非球面レンズ661を介して4個の感光体2Y、2M、2C、2Kのいずれかの一に導光され、その表面に結像される。そして、第1実施形態と同様にしてカラー印字およびモノクロ印字が実行される。
【0092】
なお、この第8実施形態では、光走査手段を構成する光ビームを主走査方向Xに偏向する主走査用揺動ミラー603および光ビームを副走査方向Yに偏向する切替用揺動ミラー602のうち前者をレーザー光源62側に配置しているが、後者をレーザー光源62側に配置するようにしてもよい。また、単玉非球面レンズ661の配設位置も本実施形態に限定されるものではなく、例えば揺動ミラー603、602の間に配置してもよい。
【0093】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では4色のトナー像をそれぞれ感光体2Y、2M、2C、2Kに形成する画像形成装置に対して本発明を適用しているが、いわゆるタンデム方式の画像形成装置全般に適用することができる。すなわち、その表面上に単一の光ビームを主走査方向に走査することによってライン状の潜像が形成される潜像担持体をN個(ただしN≧2の自然数)設けた画像形成装置全般に本発明を適用することができ、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【0094】
また、上記実施形態では、ホストコンピュータなどの外部装置より与えられた印字指令に基づき該印字指令に含まれる画像を転写紙、複写紙などのシートSに印字するプリンタを用いて説明しているが、本発明はこれに限られず、複写機やファクシミリ装置などを含むタンデム方式の画像形成装置全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる画像形成装置の第1実施形態を示す図である。
【図2】図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】図1の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す副走査断面図である。
【図4】図1の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す主走査断面図である。
【図5】露光ユニットの光学構成を展開した副走査断面図である。
【図6】露光ユニットの一構成要素たる光走査素子を示す斜視図である。
【図7】図6の光走査素子の第1軸に沿った断面図である。
【図8】図6の光走査素子の第2軸に沿った断面図である。
【図9】露光ユニットおよび露光制御部の構成を示すブロック図である。
【図10】図1の画像形成装置での画像処理を模式的に示す図である。
【図11】図1の画像形成装置のカラー画像形成動作を示す模式図である。
【図12】図1の画像形成装置のモノクロ画像形成動作の一例を示す模式図である。
【図13】図1の画像形成装置のモノクロ画像形成動作の他の例を示す模式図である。
【図14】図1の画像形成装置のモノクロ画像形成動作の別の例を示す模式図である。
【図15】本発明にかかる画像形成装置の第2実施形態を示す図である。
【図16】本発明にかかる画像形成装置の第3実施形態を示す図である。
【図17】本発明にかかる画像形成装置の第4実施形態を示す図である。
【図18】第4実施形態における露光ユニットの光学構成を展開した副走査断面図である。
【図19】本発明にかかる画像形成装置の第5実施形態を示す図である。
【図20】本発明にかかる画像形成装置の第6実施形態を示す図である。
【図21】本発明にかかる画像形成装置の第7実施形態を示す図である。
【図22】本発明にかかる画像形成装置の第8実施形態を示す図である。
【符号の説明】
2Y,2M,2C,2K…感光体、 6…露光ユニット、 10…エンジンコントローラ(制御手段)、 11…メインコントローラ(制御手段)、 62…レーザー光源、 63…コリメータレンズ(第1光学系)、 64…シリンドリカルレンズ(第1光学系)、 65…光走査素子(光走査手段)、 66,68Y,68M,68C,68K…走査レンズ(第2光学系)、 102b…第1軸駆動部(ミラー駆動部)、 102c…第2軸駆動部(ミラー駆動部)、 113…画像メモリ(記憶手段)、 600…光走査系(光走査手段)、 601…ポリゴンミラー、 601a,603a,651…偏向ミラー面、 602…切替用揺動ミラー、 602a…切替用反射面、 603…主走査用揺動ミラー、652…シリコン基板、 653…外側可動板、 656…内側可動板、 661…単玉非球面レンズ(第3光学系)、 AX1…第1軸(主走査偏向軸)、AX2…第2軸(切替軸)、 AX3…回転軸(主走査偏向軸)、 AX4…揺動軸(切替軸)、 AX5…揺動軸(主走査偏向軸)、 D…画像データ、 Iy1,Iy2,Im1,Ic1,Ik1〜Ik5…ライン潜像、 Ly,Lm,Lc,Lk…走査光ビーム、 X…主走査方向、 Y…副走査方向
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a so-called tandem type image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
As an image forming apparatus of this type, an image forming apparatus in which a photoconductor, an exposure unit, and a developing unit are exclusively provided for each of four different colors, for example, yellow, magenta, cyan, and black, is known. (See, for example, Patent Document 1). In this conventional apparatus, an image of each color component is formed on a photoconductor as follows. That is, for each color component, the light source of the exposure unit is controlled based on the image data indicating the image of the color component, and the light beam from the light source is scanned in the main scanning direction on the surface of the photoconductor by the optical scanning optical system of the exposure unit. To form a latent image corresponding to the image data of the color component on the photoreceptor.
[0003]
Further, as another apparatus, an image forming apparatus which includes four light sources and deflects a light beam emitted from each light source by a common polygon mirror to scan in a main scanning direction has been conventionally proposed (for example, see Patent Reference 2). In the image forming apparatus described in Patent Literature 2, four scanning light beams from a polygon mirror are respectively guided to four photoconductors by return mirror groups to form a latent image.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-62920 (page 3-4, FIG. 17)
[0005]
[Patent Document 2]
JP 2001-296492 A (Page 3-4, FIGS. 1 and 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the image forming apparatus described in Patent Document 1, it is necessary to provide an exposure unit for each color component, which causes an increase in the cost of the apparatus and a major obstacle to downsizing the apparatus. On the other hand, in the device described in Patent Document 2, since the polygon mirror is shared, the device described in Patent Document 1 is advantageous in terms of device cost and size reduction as compared with the device described in Patent Document 1. However, as for the light source, similarly to the device described in Patent Document 1, it is necessary to provide the same number of light sources as the number of color components, and there is room for improvement in terms of miniaturization of the device.
[0007]
Further, in the image forming apparatus described in Patent Literature 2, in order to make the monochrome printing speed higher than the color printing speed, the light beams emitted from the light sources are close to each other and in the sub-scanning direction (main scanning of the light beam). (A direction substantially perpendicular to the direction). Further, an optical path switching unit is additionally provided between the light source and the polygon mirror to switch the optical path of the light beam between color printing and monochrome printing. Therefore, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157300, since the optical path switching unit is provided to change the printing speed between monochrome printing and color printing, the apparatus cost increases. Further, since it is necessary to precisely adjust the four light sources, the optical path switching unit, and the polygon mirror, there is a large problem in terms of adjustment workability.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and in a tandem-type image forming apparatus having a plurality of latent image carriers, optical adjustment can be easily performed, and further, the cost and size of the apparatus can be reduced. The purpose is to plan.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided an image forming apparatus provided with N (where N ≧ 2 is a natural number) latent image carriers on which a line-shaped latent image is formed by scanning a single light beam in a main scanning direction. A light source that emits a single light beam, deflects the light beam from the light source and scans the light beam in the main scanning direction, and the scanning light beam is different from the main scanning direction. Optical scanning means for selectively switching the latent image carrier to be irradiated with the scanning light beam among the N latent image carriers guided in the sub-scanning direction.
[0010]
In the invention configured as described above, the light beam is emitted from the light source and enters the optical scanning unit. The optical scanning unit deflects the light beam from the light source to form a scanning light beam that is scanned in the main scanning direction, and guides the scanning light beam to one of the N latent image carriers. Therefore, the surface of the one latent image carrier is irradiated with the scanning light beam, and a line latent image corresponding to the scanning light beam is formed. In addition, according to the present invention, since the optical scanning means selectively switches the latent image carrier irradiated with the scanning light beam, a line latent image is formed on the latent image carrier according to the switching operation. In this way, a line light image can be formed on each latent image carrier by scanning the surface of the N latent image carriers with the scanning light beam while using a single light source. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the device as compared with a conventional device that requires N light sources. In addition, the optical adjustment involves only the adjustment of a single light source and the light scanning means, so that the adjustment workability can be simplified.
[0011]
Here, as the optical scanning means, (1) a two-axis oscillating mirror system, (2) a combination of a polygon mirror and a switching oscillating mirror, (3) a combination of two oscillating mirrors, etc. Can be used.
[0012]
(1) An optical scanning means of a two-axis oscillating mirror system includes an inner movable member having a deflecting mirror surface for reflecting a light beam from a light source, and an outer movable member for supporting the inner movable member so as to swing about a first axis. A member, a support member that supports the outer movable member so as to swing about a second axis different from the first axis, an inner movable member that swings around the first axis, and an outer movable member that swings around the second axis. And a mirror drive unit that swings around. The mirror driving unit swings the deflecting mirror surface using one of the first axis and the second axis as the main scanning deflection axis to scan the light beam from the light source in the main scanning direction, and switches the other axis to the switching axis. And the latent image carrier to be irradiated with the scanning light beam is selectively switched by swinging the deflection mirror surface. By configuring the deflecting mirror surface to be swingable about the two axes of the first axis and the second axis in this manner, the size of the optical scanning unit can be reduced as compared with the above-described optical scanning units (2) and (3). The device can be further miniaturized.
[0013]
Further, the inner movable member, the outer movable member, and the support member can be made of single crystal silicon. For example, an inner movable member and an outer movable member can be formed by using a silicon single crystal substrate as a support member and applying micromachining technology to the substrate. When the inner movable member, the outer movable member, and the support member of the optical scanning means are formed using the silicon single crystal in this way, the inner movable member and the outer movable member can be manufactured with high accuracy. Further, the inner movable member and the outer movable member can be swingably supported with the same spring characteristics as stainless steel, and the deflecting mirror surface can be swung stably and at high speed.
[0014]
Further, when the deflecting mirror surface is oscillated by the mirror driving unit, the deflecting mirror surface may be oscillated around the main scanning deflection axis in the resonance mode. With this configuration, the deflecting mirror surface can be driven to swing around the main scanning deflection axis with a small amount of energy. Further, the main scanning cycle of the scanning light beam can be stabilized. On the other hand, in order to swing and position the deflecting mirror surface around the switching axis, it is desirable that the deflecting mirror surface be oscillated in a non-resonant mode. Because the swing drive of the deflecting mirror surface around the switching axis switches the light guide destination of the scanning light beam, it is necessary to stop the swing of the deflecting mirror surface around the switching axis after switching the light guide destination. Because there is. Therefore, in order to accurately perform the swing drive and the swing stop, it is desirable to perform the swing drive in the non-resonant mode.
[0015]
In addition, as a driving force for swinging the deflecting mirror surface, an electrostatic attraction force, an electromagnetic force, or the like can be used. In particular, the driving force for swinging the deflecting mirror surface around the main scanning deflection axis is static. It is desirable to use an electro-adsorption force, and it is desirable to use an electromagnetic force to swing the deflection mirror surface around the switching axis. The former reason is that there is no need to form a coil pattern, the size of the optical scanning means can be reduced, and the speed of deflection scanning can be further increased. On the other hand, the latter reason is that the deflecting mirror surface can be oscillated with a lower driving voltage than when electrostatic attraction force is generated, voltage control becomes easy, and the position accuracy and switching accuracy of the scanning light beam are reduced. This is because it can be increased.
[0016]
A first optical system disposed between the light source and the optical scanning means for converging the light beam from the light source in the sub-scanning direction and forming a linear image on the deflection mirror surface; and N latent image carriers And a second optical system disposed between the latent image carrier and the optical scanning means for imaging a scanning light beam from the optical scanning means on the surface of the latent image carrier. You may comprise. With this configuration, so-called tilting correction can be performed. That is, the surface of each latent image carrier and the deflecting mirror surface are optically conjugate, and even if the main scanning deflection axis is slightly blurred, it is optically corrected. Further, since the shape of the light beam on the deflecting mirror surface is linear, the size of the deflecting mirror surface can be reduced, which is advantageous in terms of high-speed scanning.
[0017]
Here, an optical system in which a plurality of lenses are combined to form a scanning light beam on a latent image carrier has been frequently used, but the number of lenses is reduced to one by using the following third optical system. It is possible to further reduce the size and cost of the device. The third optical system is an optical system that forms a scanning light beam scanned in the main scanning direction by the deflecting mirror surface on the surface of the latent image carrier guided by the deflecting mirror surface, and is a single lens. It is composed of The single lens has a distortion characteristic in which the scanning light beam deflected by the inherent swing characteristic of the deflecting mirror surface moves at a constant speed on the surface of each latent image carrier, and In order to correct the curvature of field in the meridian direction of the light beam at an arbitrary position on the surface of the carrier, the shape of both surfaces in the meridian plane is formed in a non-arc shape different from each other, In order to correct the field curvature aberration in the direction, the curvature in the missing direction at a position along the non-arc curve in at least one of the meridional planes on both surfaces changes so as to have no correlation with the curvature in the meridional direction. It is determined. In addition, for convenience of the following description, the single lens thus configured is referred to as a “single aspherical lens”.
[0018]
(2) As the optical scanning means in which the polygon mirror and the switching rocking mirror are combined, the one configured as follows can be used. The optical scanning means has a plurality of deflecting mirror surfaces for reflecting the light beam, and is driven to rotate about a main scanning deflection axis orthogonal to the main scanning direction to deflect and scan the light beam in the main scanning direction on the deflecting mirror surface. A polygon mirror, and a switching oscillating mirror that has a switching reflecting surface that reflects the light beam and that switches a latent image carrier irradiated with the light beam by oscillating around a switching axis orthogonal to the sub-scanning direction. Have. One of the polygon mirror and the switching swing mirror is provided on the light source side to reflect a light beam from the light source, and the other reflects a light beam from one mirror. As described above, the scanning light beam is deflected by the switching oscillating mirror, and the light guide destination of the scanning light beam is selectively switched from among the N latent image carriers. Therefore, even though the light source is a single light source, a line latent image can be formed on each latent image carrier by scanning the surface of the N latent image carriers with the scanning light beam, and the above-described effects can be obtained. .
[0019]
(3) As the optical scanning means combining two oscillating mirrors, the one configured as follows can be used. The light scanning means has a deflecting mirror surface for reflecting the light beam, and swings around a main scanning deflection axis orthogonal to the main scanning direction to deflect and scan the light beam in the main scanning direction on the deflecting mirror surface. Oscillating mirror for switching a latent image carrier to irradiate a light beam by oscillating around a switching axis perpendicular to the sub-scanning direction, having a switching oscillating mirror for reflecting light beams. And One of the main scanning oscillating mirror and the switching oscillating mirror is provided on the light source side to reflect the light beam from the light source, and the other reflects the light beam from one mirror. As described above, the scanning light beam is deflected by the switching oscillating mirror, and the light guide destination of the scanning light beam is selectively switched from among the N latent image carriers. Therefore, even though the light source is a single light source, a line latent image can be formed on each latent image carrier by scanning the surface of the N latent image carriers with the scanning light beam, and the above-described effects can be obtained. .
[0020]
Here, even when the optical scanning means (2) or (3) is used, a surface tilt correction optical system may be configured. That is, a first optical system disposed between a light source and a deflecting mirror surface to converge a light beam from the light source in the sub-scanning direction to form a linear image on the deflecting mirror surface, and N latent image carriers And a second optical system disposed between the latent image carrier and the deflecting mirror surface to form a scanning light beam from the deflecting mirror surface on the surface of the latent image carrier. You may comprise. With this configuration, the surface of each latent image carrier and the deflecting mirror surface are optically conjugate to each other, and even if the main scanning deflection axis slightly shifts, it is optically corrected. Further, since the shape of the light beam on the deflecting mirror surface is linear, the size of the deflecting mirror surface can be reduced, which is advantageous in terms of high-speed scanning.
[0021]
Further, by using a single aspherical lens to form the scanning light beam on the latent image carrier, it is possible to further reduce the size and cost of the apparatus as in the above-described invention.
[0022]
In the case of forming a line latent image on each latent image carrier by scanning the surface of the N latent image carriers with a scanning light beam while using a single light source as described above, the following is performed. It is desirable to configure. That is, the image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein N different images are formed on N latent image carriers, respectively. A storage unit for storing N-color image data indicating a color image; and for each color, one-line image data corresponding to one scan of a scanning light beam is read out from the image data of the color stored in the storage unit. Control means for modulating the scanning light beam based on the one-line image data to form a line-shaped latent image on the latent image carrier corresponding to the color, wherein the control means sets the reading destination of the one-line image data to N While selectively switching from color image data, one line image data is serially read out one by one from the storage means, and each read one line image data corresponds to a color component of the data. It is configured to switch the light guide destination of the scanning light beam by the scanning means to.
[0023]
In the invention configured as described above, before the scanning light beam is scanned on the surface of the latent image carrier, the image data of each color component is stored in the storage unit in advance, and the reading destination of the one-line image data is set to N colors. While selectively switching the image data, the one-line image data is read serially one by one from the storage means. Then, a line latent image is formed by switching the light guide destination of the scanning light beam by the optical scanning means so as to correspond to the color component of the read one-line image data. Therefore, the image processing and the switching processing of the scanning light beam can be matched, and image formation can be performed satisfactorily.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This image forming apparatus is a so-called tandem type color printer, and has four color photoconductors 2Y, 2M, 2C of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) as latent image carriers. , 2K are juxtaposed in the apparatus main body 5. The image forming apparatus forms a full-color image by superimposing the toner images on the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K, and forms a monochrome image using only the black (K) toner image. That is, in this image forming apparatus, when a print command is given to the main controller 11 from an external device such as a host computer in response to an image formation request from a user, the engine controller responds to the print command from the CPU 111 of the main controller 11. Reference numeral 10 controls each unit of the engine unit EG to form an image corresponding to a print command on a sheet S such as copy paper, transfer paper, paper, and a transparent sheet for OHP.
[0025]
In the engine unit EG, a charging unit, a developing unit, and a cleaning unit are provided for each of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K. Since the configurations of the charging unit, the developing unit, and the cleaning unit are the same for all color components, the configuration related to yellow will be described here, and the other color components will be assigned the same reference numerals and description thereof will be omitted. .
[0026]
The photoreceptor 2Y is provided rotatably in the direction of the arrow in FIG. A charging unit 3Y, a developing unit 4Y, and a cleaning unit (not shown) are arranged around the photoreceptor 2Y along the rotation direction. The charging unit 3Y is formed of, for example, a scorotron charger, and uniformly charges the outer peripheral surface of the photoconductor 2Y to a predetermined surface potential by applying a charging bias from the charging control unit 103. Then, a scanning light beam Ly is emitted from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photoconductor 2Y charged by the charging unit 3Y. As a result, an electrostatic latent image corresponding to the yellow image data included in the print command is formed on the photoconductor 2Y. The exposure unit 6 is provided not only for yellow but also for each color component, and operates in response to a control command from the exposure control unit 102. The configuration and operation of the exposure unit 6 will be described later in detail. Further, image processing for image data and formation of a latent image based on the image data will be described later in detail.
[0027]
The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing unit 4Y. The developing unit 4Y contains a yellow toner. Then, when a developing bias is applied to the developing roller 41Y from the developing device controller 104, the toner carried on the developing roller 41Y partially adheres to each part of the surface of the photoconductor 2Y according to the surface potential. As a result, the electrostatic latent image on the photoconductor 2Y is visualized as a yellow toner image. As the developing bias applied to the developing roller 41Y, a DC voltage or a DC voltage with an AC voltage superimposed thereon can be used. In particular, the photosensitive member 2Y and the developing roller 41Y are separated from each other, and In a non-contact development type image forming apparatus that performs toner development by causing toner to fly, a voltage waveform obtained by superimposing an AC voltage such as a sine wave, a triangular wave, or a rectangular wave on a DC voltage in order to efficiently fly the toner. It is preferable that
[0028]
The yellow toner image developed by the developing unit 4Y is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71 of the transfer unit 7 in the primary transfer area TRy1. The color components other than yellow are configured in exactly the same way as yellow, and a magenta toner image, a cyan toner image, and a black toner image are respectively formed on the photoconductors 2M, 2C, and 2K, and the primary transfer area is formed. The primary transfer is performed on the intermediate transfer belt 71 by TRm1, TRc1, and TRk1, respectively.
[0029]
The transfer unit 7 includes an intermediate transfer belt 71 stretched over two rollers 72 and 73, and a belt driving unit (not shown) that rotates the roller 72 to rotate the intermediate transfer belt 71 in a predetermined rotation direction R2. ). At a position facing the roller 73 with the intermediate transfer belt 71 interposed therebetween, a secondary transfer roller 74 configured to be able to contact and separate from the surface of the belt 71 by an electromagnetic clutch (not shown) is provided. I have. When the color image is transferred to the sheet S, the primary transfer timing is controlled to superimpose the respective toner images to form a color image on the intermediate transfer belt 71, and is taken out of the cassette 8 and transferred to the intermediate transfer belt 71. The color image is secondarily transferred onto the sheet S conveyed to the secondary transfer area TR2 between the belt 71 and the secondary transfer roller 74. On the other hand, when the monochrome image is transferred to the sheet S, only the black toner image is formed on the photoconductor 2K, and the monochrome image is secondarily transferred onto the sheet S conveyed to the secondary transfer area TR2. Further, the sheet S on which the secondary transfer of the image has been performed is conveyed via the fixing unit 9 to a discharge tray section provided on the upper surface of the apparatus main body.
[0030]
After the primary transfer of the toner image to the intermediate transfer belt 71, the surface potential of each of the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K is reset by an unillustrated discharging unit, and the toner remaining on the surface is cleaned. After being removed by the charging unit, the charging units 3Y, 3M, 3C, and 3K receive the next charging.
[0031]
In the vicinity of the roller 72, a transfer belt cleaner 75, a density sensor 76 (FIG. 2) and a vertical synchronization sensor 77 (FIG. 2) are arranged. Of these, the cleaner 75 can be moved toward and away from the roller 72 by an electromagnetic clutch (not shown). Then, the blade of the cleaner 75 contacts the surface of the intermediate transfer belt 71 wrapped around the roller 72 while moving to the roller 72 side, and the toner remaining on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 after the secondary transfer. Is removed. The density sensor 76 is provided to face the surface of the intermediate transfer belt 71, and measures the optical density of a patch image formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71. Further, the vertical synchronization sensor 77 is a sensor for detecting a reference position of the intermediate transfer belt 71, and is a synchronization signal output in association with the rotation driving of the intermediate transfer belt 71 in the sub-scanning direction, that is, a vertical synchronization signal. It functions as a vertical synchronization sensor for obtaining Vsync. In this apparatus, the operation of each unit is controlled based on the vertical synchronization signal Vsync so that the operation timing of each unit is aligned and the toner images of each color are superimposed accurately.
[0032]
In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing image data given from an external device such as a host computer via the interface 112, and reference numeral 106 denotes a program executed by the CPU 101. A ROM for storing a calculation program, control data for controlling the engine unit EG, and the like, and a reference numeral 107 is a RAM for temporarily storing a calculation result and other data in the CPU 101.
[0033]
FIG. 3 is a sub-scan sectional view showing a configuration of an exposure unit provided in the image forming apparatus of FIG. FIG. 4 is a main scanning sectional view showing the configuration of an exposure unit provided in the image forming apparatus of FIG. FIG. 5 is a sub-scan sectional view in which the optical configuration of the exposure unit is developed. FIGS. 6 to 8 are views showing an optical scanning element which is one component of the exposure unit. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an exposure unit and an exposure control unit. Hereinafter, the configuration and operation of the exposure unit will be described in detail with reference to these drawings.
[0034]
The exposure unit 6 has an exposure housing 61. A single laser light source 62 is fixed to the exposure housing 61, and a light beam can be emitted from the laser light source 62. The laser light source 62 is electrically connected to a light source driving unit 102a of the exposure control unit 102, as shown in FIG. Therefore, the light source drive unit 102a controls the laser light source 62 to be turned on / off in accordance with the image data, and the laser light source 62 emits a light beam modulated in accordance with the image data. Thus, in the present embodiment, the laser light source 62 corresponds to the “light source” of the present invention.
[0035]
A collimator lens 63, a cylindrical lens 64, and an optical scanning element 65 are provided inside the exposure housing 61 for scanning and exposing a light beam from a laser light source 62 to the surfaces of the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K. , A first scanning lens 66, a folding mirror group 67, and a second scanning lens 68 (68Y, 68M, 68C, 68K). That is, the light beam from the laser light source 62 is shaped into a collimated light beam of an appropriate size by the collimator lens 63, and then is incident on the cylindrical lens 64 having power only in the sub-scanning direction as shown in FIG. . Then, this collimated light is converged only in the sub-scanning direction and is linearly imaged near the deflection mirror surface 651 of the optical scanning element 65. Thus, in the present embodiment, the “first optical system” of the present invention is constituted by the collimator lens 63 and the cylindrical lens 64.
[0036]
The optical scanning element 65 is formed by using a micro-machining technique in which a micro-machine is integrally formed on a semiconductor substrate by applying a semiconductor manufacturing technique, and converts the light beams reflected by the deflecting mirror surface 651 into two orthogonal to each other. The light beam can be deflected in the direction, that is, the main scanning direction and the sub-scanning direction. More specifically, the optical scanning element 65 is configured as follows.
[0037]
In this optical scanning element 65, as shown in FIG. 6, a silicon single crystal substrate (hereinafter referred to as “silicon substrate”) 652 functions as a “support member” of the present invention, and a part of the silicon substrate 652 is processed. Thus, an outer movable plate 653 is provided. The outer movable plate 653 is formed in a frame shape, is elastically supported on the silicon substrate 652 by a torsion spring 654, and is swingable about a second axis AX2 extending substantially parallel to the main scanning direction X. On the upper surface of the outer movable plate 653, a planar coil 655 that is electrically connected via a torsion spring 654 to a pair of outer electrode terminals (not shown) formed on the upper surface of the silicon substrate 652 is referred to as a “second shaft driving coil”. "Is provided by being coated with an insulating layer.
[0038]
Inside the outer movable plate 653, a flat inner movable plate 656 is pivotally supported. That is, the inner movable plate 656 is elastically supported inside the outer movable plate 653 by a torsion spring 657 whose axial direction is orthogonal to the torsion spring 654, and swings around the first axis AX1 extending substantially parallel to the sub-scanning direction Y. It is free. In the center of the inner movable plate 656, an aluminum film or the like is formed as a deflecting mirror surface 651.
[0039]
7 and 8, the outer movable plate 653 and the inner movable plate 656 can swing around the second axis AX2 and the first axis AX1, respectively, at a substantially central portion of the silicon substrate 652. Is provided with a concave portion 652a. Then, electrodes 658a and 658b are fixed to the inner bottom surface of the concave portion 652a at positions facing both ends of the inner movable plate 656 (see FIG. 7). These two electrodes 658a and 658b function as "first axis electrodes" for driving the inner movable plate 656 to swing around the first axis AX1. In other words, these first axis electrodes 658a and 658b are electrically connected to the first drive unit 102b of the exposure control unit 102, and a voltage is applied between the electrodes and the deflecting mirror surface 651 by applying a voltage to the electrodes. The one end of the deflecting mirror surface 651 is attracted to the electrode side by the action of electro-adsorption. Therefore, when a predetermined voltage is alternately applied to the first axis electrodes 658a and 658b from the first driving unit 102b, the deflection mirror surface 651 can reciprocate and vibrate using the torsion spring 657 as the first axis AX1. When the driving frequency of the reciprocating vibration is set to the resonance frequency of the deflecting mirror surface 651, the deflection width of the deflecting mirror surface 651 increases, and the end of the deflecting mirror surface 651 is displaced to a position close to the electrodes 658a and 658b. be able to. When the end of the deflecting mirror surface 651 reaches a position close to the electrodes 658a and 658b by resonance, the electrodes 658a and 658b also contribute to driving of the deflecting mirror surface 651, and vibration is maintained by both the end and the flat surface electrodes. Can be made more stable.
[0040]
As shown in FIG. 8, permanent magnets 659a and 659b are fixed to the inner bottom surface of the concave portion 652a at both ends of the outer movable plate 653 at outer positions in different orientations. Further, the second axis driving coil 655 is electrically connected to the second driving section 102c of the exposure control section 102, so that the current flowing through the second axis driving coil 655 is Lorentz force acts according to the direction of the magnetic flux by the magnets 659a and 659b, and a moment for rotating the outer movable plate 653 is generated. At this time, the inner movable plate 656 (deflection mirror surface 651) also swings integrally with the outer movable plate 653 using the torsion spring 654 as the second axis AX2. Here, if the current flowing through the second axis driving coil 655 is set to be an alternating current and the operation is continuously repeated, the torsion spring 654 can be used as the second axis AX2 to reciprocate the deflecting mirror surface 651.
[0041]
As described above, in the optical scanning element 65, the deflecting mirror surface 651 can be swingably driven around the first axis AX1 and the second axis AX2 orthogonal to each other and independently. Therefore, in this embodiment, by controlling the mirror driving unit composed of the first axis driving unit 102b and the second axis driving unit 102c, the light beam is swung around the first axis AX1 to deflect the light beam. It is deflected to scan in the main scanning direction X. On the other hand, by swinging the deflecting mirror surface 651 around the second axis AX2, the light beam is guided to any one of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K, and the scanning light beam is scanned in the photoconductor. Are selectively switched to the photoreceptor to be irradiated. As described above, in the present embodiment, the first axis AX1 functions as the main scanning deflection axis, and the second axis AX2 functions as the switching axis. Of course, it is needless to say that the first axis AX1 may function as the main switching axis and the second axis AX2 may function as the main scanning deflection axis.
[0042]
Returning to FIGS. 3 and 4, the description of the exposure unit 6 will be continued. The scanning light beam scanned by the optical scanning element 65 as described above is emitted from the optical scanning element 65 toward the selected photoconductor, and the scanning light beam is emitted by the first scanning lens 66, the folding mirror group 67, The selected photoconductor is irradiated via a second optical system constituted by a second scanning lens 68. For example, when switching to the yellow photoconductor 2Y by the optical scanning element 65, the yellow scanning light beam Ly is exposed through the first scanning lens 66, the folding mirror group 67, and the second scanning lens 68Y. Irradiation is performed on the body 2Y to form a line-shaped latent image. The other color components are exactly the same as yellow.
[0043]
In this embodiment, the start or end of the scanning light beam from the optical scanning element 65 is imaged on the synchronization sensor 60 by the imaging lens 69 for horizontal synchronization. That is, in this embodiment, the synchronization sensor 60 functions as a horizontal synchronization reading sensor for obtaining a synchronization signal in the main scanning direction X, that is, a horizontal synchronization signal HSYNC.
[0044]
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating image processing in the image forming apparatus of FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing a color image forming operation of the image forming apparatus of FIG. Hereinafter, the color image forming operation (color printing operation) of the image forming apparatus of FIG. 1 will be described with reference to these drawings. In this image forming apparatus, when a color print command is given from an external device such as a host computer, image data D included in the print command is stored in the image memory 113. This image data D includes a plurality of one-line color data DL as shown in FIG. Then, the main controller 11 executes color separation to obtain a one-line image data group of each color component. That is, a plurality of one-line image data DLy for yellow, a plurality of one-line image data DLm for magenta, a plurality of one-line image data DLc for cyan, and a plurality of one-line image data DLk for black are obtained, respectively. It is stored in the image memory 113. Thus, in this embodiment, the image memory 113 functions as the “storage unit” of the present invention. It should be noted that "one line image data" in this specification means line data corresponding to one scanning light beam of the color. Therefore, when the scanning light beam from the laser light source 62 is scanned on the photosensitive member 2 corresponding to the color component of the one-line image data while controlling the laser light source 62 to be ON / OFF based on the one-line image data, In addition, a line latent image represented by one-line image data is formed.
[0045]
When the color separation for one page or a predetermined block of the image data D is completed, the main controller 11 outputs one-line image data from the image memory 113 at a timing corresponding to the timing of writing the latent image to each photoconductor 2. The data is read out in order (see the dashed line arrow in FIG. 10). In this embodiment, since the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K are spaced apart from each other by a predetermined distance, the order of Y → Y → Y → M → Y → M → Y → M → C →. It is read serially. Then, laser modulation data (PWM data) for pulse width modulation of the laser light source 62 is created based on the serial data consisting of the one-line image data DLy, DLm, DLc, and DLk read out in this manner, and a video not shown is shown. Output to the engine controller 10 via the IF. For example, when one-line image data is serially read from the image memory 113 in the order of Y → M → C → K → Y..., PWM data corresponding to each one-line image data is supplied to the engine controller 10.
[0046]
On the other hand, the engine controller 10 receiving the PWM data causes the scanning light beam to scan only the photoconductor corresponding to the PWM data at each timing while rotating each of the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K at a constant speed V. A line latent image is formed. That is, when the PWM data is given, first, at the timing t1, a laser beam is emitted from the laser light source 62 to the optical scanning element 65 while the laser light source 62 is ON / OFF controlled corresponding to the one-line image data of yellow. You. Also, at this timing t1, the current is supplied from the second axis drive unit 102c to the coil 655 to rotate and position the deflection mirror surface 651 around the second axis AX2, which is the switching axis, so as to guide the light beam to the photoconductor 2Y. Is set to Then, after the swing about the second axis AX2 is stopped, a predetermined voltage is alternately applied to the first axis electrodes 658a and 658b from the first drive unit 102b in the set state, and the main scanning deflection axis is set. The light beam is deflected by reciprocating oscillation of the deflecting mirror surface 651 about the first axis AX1 to scan in the main scanning direction X. As a result, as shown in the column of “timing t1” in FIG. 11, the scanning light beam Ly is scanned only on the photoconductor 2Y, and a line latent image Iy1 corresponding to the one-line image data DLy of yellow is formed. Note that a two-dot chain line in FIG. 11 (and FIGS. 12 to 14 described later) indicates an exposure position on the surface of the photoconductor.
[0047]
When the formation of the line latent image Iy1 is completed, the light beam is emitted from the laser light source 62 to the optical scanning element 65 at the next timing t2 while the laser light source 62 is ON / OFF controlled in accordance with the magenta one-line image data. Is done. Also, at this timing t2, it is set so that the current is supplied from the second axis driving unit 102c to the coil 655 to position the deflecting mirror surface 651 around the second axis AX2 and guide the light beam to the photoconductor 2M. You. A predetermined voltage is alternately applied to the first axis electrodes 658a and 658b from the first driving unit 102b in the set state, and the light beam is deflected by reciprocatingly oscillating the deflection mirror surface 651 around the first axis AX1. To scan in the main scanning direction X. As a result, as shown in the column of “timing t2” in FIG. 11, the scanning light beam Lm is scanned only on the photoconductor 2M, and the line latent image Im1 corresponding to the magenta one-line image data DLm is formed.
[0048]
Further, in the same manner as above, the cyan line latent image Ic1, the black line latent image Ik1, the yellow line latent image Iy2,... Are formed on the photosensitive member 2 of the corresponding color components at the respective timings t3, t4, t5,. Will be done. Thus, a latent image corresponding to the image data D is formed on each of the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K. Then, these latent images are developed by the developing units 4Y, 4M, 4C, and 4K to form toner images of four colors. Further, by controlling the primary transfer timing, the toner images are superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image. Thereafter, this color image is secondarily transferred onto the sheet S, and further fixed on the sheet S.
[0049]
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a monochrome image forming operation of the image forming apparatus of FIG. Hereinafter, the monochrome image forming operation (monochrome printing operation) of the image forming apparatus of FIG. 1 will be described with reference to this drawing. However, the case where a monochrome image is formed is basically the same as the case where a color image is formed, except that only the color component to be handled is black. Therefore, the difference between the two will be mainly described.
[0050]
In this image forming apparatus, when a monochrome print command is given from an external device such as a host computer, image data D included in the print command is stored in the image memory 113. This image data D includes a plurality of black one-line image data. In the main controller 11, when one-line image data for one page or a predetermined block of the image data D is stored in the memory 113, each photoconductor 2 One line image data is sequentially read from the image memory 113 at a timing corresponding to the timing of writing the latent image to the memory. Then, laser modulation data (PWM data) for pulse width modulation of the laser light source 62 is created based on the one-line image data thus read out, and is output to the engine controller 10 via a video IF (not shown).
[0051]
On the other hand, the engine controller 10 having received the PWM data scans the black photoconductor 2K with a scanning light beam at each timing while rotating the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K at a constant speed V, and scans the line latent image. Form an image. That is, first, at timing t <b> 1, a light beam is emitted from the laser light source 62 to the optical scanning element 65 while the laser light source 62 is ON / OFF controlled corresponding to the black one-line image data. Further, at this timing t1, the current is supplied from the second axis driving unit 102c to the coil 655 to rotate and position the deflection mirror surface 651 around the second axis AX2, which is the switching axis, so as to guide the light beam to the photoconductor 2K. Is set to Then, after the swing about the second axis AX2 is stopped, a predetermined voltage is alternately applied to the first axis electrodes 658a and 658b from the first drive unit 102b in the set state, and the main scanning deflection axis is set. The light beam is deflected by reciprocating oscillation of the deflecting mirror surface 651 about the first axis AX1 to scan in the main scanning direction X. Thus, as shown in the column of “timing t1” in FIG. 12, the scanning light beam Lk is scanned only on the photoconductor 2K, and a line latent image Ik1 corresponding to one-line black image data is formed.
[0052]
When the formation of the line latent image Ik1 is completed, a light beam is emitted from the laser light source 62 to the optical scanning element 65 at the next timing t2 while the laser light source 62 is ON / OFF controlled in accordance with the next one-line image data. Is done. Also at this timing t2, the swing around the second axis AX2 is stopped, and the light beam is set to be guided to the photoconductor 2K. A predetermined voltage is alternately applied to the first axis electrodes 658a and 658b from the first driving unit 102b in the set state, and the light beam is deflected by reciprocatingly oscillating the deflection mirror surface 651 around the first axis AX1. To scan in the main scanning direction X. Thus, as shown in the column of “timing t2” in FIG. 12, the scanning light beam Lk is scanned on the photoconductor 2K, and a line latent image Ik2 corresponding to the next one-line image data is formed.
[0053]
Further, black line latent images Ik3, Ik4, Ik5,... Are formed on the photoconductor 2K at the respective timings t3, t4, t5,. Thus, a latent image corresponding to the image data D is formed on the black photoconductor 2K. These latent images are developed by the respective developing units 4K to form black toner images. After the toner image is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71, the toner image is secondarily transferred onto the sheet S, and is further fixed on the sheet S.
[0054]
Here, comparing the color image and the monochrome image formed as described above, the monochrome image has a larger number of line latent images per unit time and is a high-resolution image. That is, in this embodiment, the resolution of an image can be changed between a color image and a monochrome image. Of course, when giving priority to the printing speed of the monochrome image, the rotation speed of the photoconductor 2K may be increased. When performing monochrome printing, control may be performed such that the rotation of the photoconductors 2Y, 2M, and 2C for yellow, cyan, and magenta is stopped.
[0055]
FIG. 13 is a schematic diagram showing another example of the monochrome image forming operation of the image forming apparatus of FIG. In this monochrome image forming operation, as shown in the figure, the rotation speed of the photoconductor 2K is set to four times the normal speed. Therefore, the black line latent images Ik1, Ik2, Ik3, Ik4, Ik5,... At each of the timings t1, t2, t3, t4, t5,... While the photoconductor 2K moves at a constant speed (4 V). Are formed on the photoconductor 2K.
[0056]
FIG. 14 is a schematic diagram showing another example of the monochrome image forming operation of the image forming apparatus of FIG. In this monochrome image forming operation, as shown in the figure, the rotation speed of the photoconductor 2K is set to twice the normal speed, and the scanning interval of the scanning light beam Lk is set to twice. Therefore, black line latent images Ik1, Ik2, Ik3,... Are formed on the photoconductor 2K at the respective timings t1, t3, t5,... While the photoconductor 2K moves at a constant speed (2V). To go. Accordingly, the printing speed is twice that of high-resolution printing (FIG. 11) and half that of high-speed monochrome printing (FIG. 13).
[0057]
Here, the relationship between the rotation speed of the photoconductor 2K and the scanning timing is not limited to the above-described high-speed monochrome printing (FIG. 13) and double-speed monochrome printing (FIG. 14), but is arbitrary. However, in high-speed monochrome printing (FIG. 13) and double-speed monochrome printing (FIG. 14), the printing speed can be increased while the deflecting mirror surface 651 is driven to swing around the first axis AX1 in the resonance mode. Therefore, color printing and monochrome printing can be switched without changing the swinging operation of the deflecting mirror surface 651, and stable image formation can be performed. Further, the printing speed can be accurately controlled while the deflection mirror surface 651 is swung in the resonance mode.
[0058]
As described above, according to this embodiment, the following operational effects can be obtained.
[0059]
(A) In the image forming apparatus configured as described above, one-line image data is sequentially read from the image memory 113 at a timing corresponding to a timing of writing a latent image to each photoconductor 2 to generate PWM data. . The laser light source 62 is modulated according to the PWM data, and the light beam from the laser light source 62 is deflected in the main scanning direction X to form a scanning light beam. Moreover, since the photosensitive member 2 to be irradiated with the scanning light beam from the deflecting mirror surface 651 is selectively switched in accordance with the reading order of one-line image data, a line latent image is formed on the photosensitive member 2 according to the switching operation. It is formed. Thus, despite having only one laser light source 62, the surfaces of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K are scanned by the scanning light beams Ly, Lm, Lc, and Lk, respectively. Line latent images can be formed on the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K. Therefore, the size and cost of the device can be reduced as compared with the conventional device that requires four light sources. Further, the optical adjustment workability can be simplified.
[0060]
(B) Since the optical scanning element 65 configured to swing the deflecting mirror surface 651 around two axes of the first axis AX1 and the second axis AX2 is used, an optical scanning means (polygon mirror + oscillation) to be described later is used. The size of the exposure unit 6 can be reduced as compared with the case where a mirror and two swinging mirrors are employed, which is advantageous in terms of downsizing of the apparatus.
[0061]
(C) Since the outer movable plate 653 and the inner movable plate 656 of the optical scanning element 65 are formed by applying micromachining technology to the silicon single crystal substrate 652, these optical scanning elements 65 It can be manufactured with high precision. Further, the inner movable plate 656 and the outer movable plate 653 can be swingably supported with the same spring characteristics as stainless steel, and the deflection mirror surface 651 can be swinged stably and at high speed.
[0062]
(D) When the deflecting mirror surface 651 is oscillated by the mirror driving unit including the driving units 102b and 102c, the deflecting mirror surface 651 is oscillated around the first axis (main scanning deflecting axis) AX1 in the resonance mode. Since it is configured to be driven, the deflecting mirror surface 651 can be driven to swing around the first axis AX1 with a small amount of energy. Further, the main scanning cycle of the scanning light beam can be stabilized.
[0063]
(E) On the other hand, since the deflecting mirror surface 651 is oscillatingly driven in the non-resonant mode in order to oscillate and position the deflecting mirror surface 651 around the second axis (switching axis) AX2, the following operational effects are obtained. There is. That is, the swing driving of the deflecting mirror surface 651 about the second axis AX2 switches the light guide destination of the scanning light beam, and therefore, the swing of the deflecting mirror surface 651 about the second axis AX2 after switching the light guide destination. Need to be stopped. Therefore, in order to accurately perform the swing drive and the swing stop, it is desirable to perform the swing drive in the non-resonant mode.
[0064]
(F) Further, as a driving force for swinging the deflecting mirror surface 651, an electrostatic attraction force, an electromagnetic force, or the like can be used. In particular, the deflecting mirror surface 651 is moved along the first axis (main scanning deflecting axis). ) Since the electrostatic attraction force is used for the swing driving around AX1, it is not necessary to form the coil pattern on the inner movable plate 656, and the optical scanning element 65 can be downsized, and the deflection scanning can be performed at higher speed. Can be
[0065]
(G) In addition, since the electromagnetic force is used to swing the deflection mirror surface 651 around the second axis (switching axis) AX2, the deflection mirror surface 651 is deflected with a lower driving voltage than in the case where an electrostatic attraction force is generated. The mirror surface 651 can be driven to swing, voltage control becomes easy, and the position accuracy and switching accuracy of the scanning light beam can be improved.
[0066]
<Second embodiment>
FIG. 15 is a diagram showing a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. The second embodiment is significantly different from the first embodiment in that an optical scanning system 600 in which a polygon mirror 601 and a switching oscillating mirror 602 are combined is used as “optical scanning means” of the present invention. The other configuration is basically the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, a polygon mirror 601 is fixed to the exposure housing 61, and the polygon mirror 601 is rotated around a rotation axis (main scanning deflection axis) AX3 orthogonal to the main scanning direction X, thereby forming a deflecting mirror surface. The light beam from the laser light source 62 is deflected by 601a to scan in the main scanning direction X. Then, the scanning light beam from the deflecting mirror surface 601a is incident on the switching reflecting surface 602a of the oscillating mirror 602.
[0067]
The swing mirror 602 is swingable about a swing axis (switching axis) AX4 extending in parallel with the main scanning direction X, and is swingably driven by a swing positioning mechanism (not shown). Therefore, the scanning light beam is deflected by the oscillating mirror 602 and is guided to one of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K. That is, the configuration is such that the photosensitive member to be irradiated with the scanning light beam among the photosensitive members can be selectively switched.
[0068]
Then, similarly to the first embodiment, when a color print command is given from an external device such as a host computer, the image data D included in the print command is stored in the image memory 113. When the color separation for one page or a predetermined block of the image data D is completed, the main controller 11 outputs one-line image data from the image memory 113 at a timing corresponding to the timing of writing the latent image to each photoconductor 2. The PWM data is created by sequentially reading the data. The laser light source 62 is modulated according to the PWM data, and the light beam from the laser light source 62 is deflected in the main scanning direction X by the polygon mirror 601 to form a scanning light beam. In addition, since the light guide destination (photoconductor 2) of the scanning light beam is selectively switched by the oscillating mirror 602 in accordance with the reading order of one-line image data, a line latent image is formed on the photoconductor 2 according to the switching operation. Is formed. Also, when performing monochrome printing, the printing is performed in the same manner as in the first embodiment.
[0069]
Thus, despite having only one laser light source 62, the surfaces of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K are scanned by the scanning light beams Ly, Lm, Lc, and Lk, respectively. Line latent images can be formed on the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K. Therefore, the size and cost of the device can be reduced as compared with the conventional device that requires four light sources. Further, the optical adjustment workability can be simplified.
[0070]
In the second embodiment, of the polygon mirror 601 and the oscillating mirror 602 constituting the optical scanning means, the former is arranged on the laser light source 62 side, but the latter is arranged on the laser light source 62 side. Is also good.
[0071]
<Third embodiment>
FIG. 16 is a diagram illustrating a third embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. The third embodiment is significantly different from the first embodiment in that an optical scanning system 600 combining two oscillating mirrors 603 and 602 is used as an “optical scanning unit” of the present invention. Is basically the same as that of the first embodiment. In the third embodiment, the swing mirror 603 functions as the “main scanning swing mirror” of the present invention. That is, the swing mirror 603 is provided so as to be swingable around a swing axis (main scanning deflection axis) AX5 orthogonal to the main scanning direction X, and the swing mirror 603 is reciprocated by a swing positioning mechanism (not shown). By swinging, the light beam from the laser light source 62 is deflected by the deflecting mirror surface 603a to scan in the main scanning direction X. Then, the scanning light beam from the deflecting mirror surface 603a is incident on the switching reflecting surface 602a of the oscillating mirror 602.
[0072]
This oscillating mirror 602 has exactly the same configuration as that of the second embodiment, and functions as a “switching oscillating mirror” of the present invention. That is, the scanning light beam is deflected by the oscillating mirror 602 and is guided to any one of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K. That is, the configuration is such that the photosensitive member to be irradiated with the scanning light beam among the photosensitive members can be selectively switched.
[0073]
Then, similarly to the first embodiment, when a color print command is given from an external device such as a host computer, the image data D included in the print command is stored in the image memory 113. When the color separation for one page or a predetermined block of the image data D is completed, the main controller 11 outputs one-line image data from the image memory 113 at a timing corresponding to the timing of writing the latent image to each photoconductor 2. The PWM data is created by sequentially reading the data. The laser light source 62 is modulated according to the PWM data, and the light beam from the laser light source 62 is deflected in the main scanning direction X by the main scanning swing mirror 603 to form a scanning light beam. In addition, since the light guide destination (photoconductor 2) of the scanning light beam is selectively switched by the switching oscillating mirror 602 in accordance with the reading order of the one-line image data, the line is transferred to the photoconductor 2 according to the switching operation. A latent image is formed. Also, when performing monochrome printing, the printing is performed in the same manner as in the first embodiment.
[0074]
Thus, despite having only one laser light source 62, the surfaces of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K are scanned by the scanning light beams Ly, Lm, Lc, and Lk, respectively. Line latent images can be formed on the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K. Therefore, the size and cost of the device can be reduced as compared with the conventional device that requires four light sources. Further, the optical adjustment workability can be simplified.
[0075]
In the third embodiment, of the oscillating mirror 603 for deflecting the light beam in the main scanning direction X and the oscillating mirror 602 for deflecting the light beam in the sub-scanning direction Y, the former is a laser light source. Although arranged on the 62 side, the latter may be arranged on the laser light source 62 side.
[0076]
<Fourth embodiment>
FIG. 17 is a view showing a fourth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. FIG. 18 is a sub-scanning sectional view in which the optical configuration of the exposure unit in the fourth embodiment is developed. The fourth embodiment is significantly different from the first embodiment in that the scanning light beam scanned in the main scanning direction X by the deflecting mirror surface 651 forms an image on the photosensitive member 2. That is, in the first embodiment, the first scanning lens 66 and the second scanning lenses 68Y, 68M, 68C, 68K constitute an imaging optical system (second optical system), and the scanning light beams Ly are formed by the scanning lenses 66, 68Y. Is formed on the photoconductor 2Y, the scanning light beam Lm is formed on the photoconductor 2M by the scanning lenses 66 and 68M, and the scanning light beam Lc is formed on the photoconductor 2C by the scanning lenses 66 and 68C. , 68K to form an image of the scanning light beam Lk on the photoconductor 2K. On the other hand, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 17, the scanning light beams Ly, Lm, Lc, and Lk are imaged on the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K by a single aspherical lens 661, respectively.
[0077]
The single-lens aspheric lens 661 has a distortion characteristic in which the scanning light beam deflected by the inherent swing characteristic of the deflecting mirror surface 651 moves on the surface of each photoconductor 2 at a constant speed. Shapes of both surfaces in a meridional plane (main scanning plane) are different from each other so as to correct the curvature of field of the scanning light beam at an arbitrary position on the surface of the body 2 in the meridional direction (main scanning direction X). And a non-arc in at least one of the meridional planes of the two surfaces so as to correct the curvature of field in the missing direction (corresponding to the rotation direction of the photoconductor 2). The curvature in the missing direction at the position along the curve is determined so as to change without correlation with the curvature in the meridian direction. The configuration and operation of the single-lens aspherical lens are described in, for example, Japanese Patent Publication No. 7-60221, and the description thereof is omitted here.
[0078]
When an imaging optical system corresponding to the "third optical system" of the present invention is constituted by the single lens aspherical lens 661, an extremely good imaging spot with little aberration is obtained even with a single lens. A scanning lens with a short optical axis length can be configured by wide-angle deflection. Therefore, the size and cost of the exposure unit 6 can be effectively reduced, and thus the size and cost of the image forming apparatus can be reduced.
[0079]
Also in the fourth embodiment, a so-called surface tilt correction optical system is configured. That is, as shown in FIG. 18, after a light beam from a laser light source 62 is shaped into collimated light by a collimator lens 63, the light beam is incident on a cylindrical lens 64 having power only in the sub-scanning direction. Then, this collimated light is converged only in the sub-scanning direction and is linearly imaged near the deflection mirror surface 651 of the optical scanning element 65. The scanning light beam from the deflecting mirror surface 651 is imaged on the surface of each photoconductor 2 by a single aspherical lens 661. Therefore, the surface of each photoconductor 2 and the deflecting mirror surface 651 are optically conjugate, and even if the first axis (main scanning deflecting axis) AX1 is slightly blurred, it is optically corrected. Further, since the shape of the light beam on the deflecting mirror surface 651 is linear, the deflecting mirror surface 651 can be made smaller, which is advantageous in terms of high-speed scanning.
[0080]
In the image forming apparatus using the single-lens aspherical lens 661 as described above, color printing and monochrome printing are performed in the same manner as in the above-described embodiment. Therefore, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. This is exactly the same in the fifth to eighth embodiments described later.
[0081]
<Fifth embodiment>
FIG. 19 is a diagram showing a fifth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. In the fourth embodiment, the surface of each photoconductor 2 and the deflecting mirror surface 651 are configured to have an optically conjugate relationship, whereas in the fifth embodiment, the deflecting mirror surface 651 is It deviates from the conjugate point CP on the surface, and is a so-called non-conjugated optical system. Therefore, in the fifth embodiment, there is a possibility that the surface tilt error Δy occurs.
[0082]
However, the deflecting mirror surface 651 can deflect the light beam not only in the main scanning direction X but also in the sub-scanning direction Y. Thus, in the fifth embodiment, the deflection of the deflecting mirror surface 651 is rotated and positioned around the second axis AX2 by energizing the coil 655 from the second axis driving unit 102c (FIG. 9) to perform the surface tilt correction. .
[0083]
<Sixth embodiment>
FIG. 20 is a diagram showing a sixth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. In the sixth embodiment, as shown in the figure, after a light beam from a laser light source 62 is shaped into collimated light by a collimator lens 63, this collimated light is directly applied to a deflecting mirror surface 651 of an optical scanning element 65. It is incident. The scanning light beam deflected by the deflecting mirror surface 651 is imaged on the surface of each photoreceptor 2 by a single aspherical lens 661. As described above, in the sixth embodiment, a non-conjugated optical system is provided as in the fifth embodiment. Therefore, in the sixth embodiment, there is a possibility that the tilt error Δy occurs.
[0084]
However, the deflecting mirror surface 651 can deflect the light beam not only in the main scanning direction X but also in the sub-scanning direction Y. Therefore, in the sixth embodiment, similarly to the fifth embodiment, the deflecting mirror surface 651 is rotated around the second axis AX2 by energizing the coil 655 from the second axis driving unit 102c (FIG. 9). Positioning is performed to correct surface tilt.
[0085]
<Seventh embodiment>
FIG. 21 is a view showing an image forming apparatus according to a seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, an optical scanning system 600 in which a polygon mirror 601 and a swinging mirror 602 are combined is used as the “optical scanning means” of the present invention. Further, the scanning light beams Ly, Lm, Lc, and Lk are imaged on the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K, respectively, by a single aspherical lens 661. Other configurations are basically the same as those of the first embodiment.
[0086]
In the seventh embodiment, a polygon mirror 601 is fixed to the exposure housing 61, and the polygon mirror 601 is rotated around a rotation axis (main scanning deflection axis) AX3 orthogonal to the main scanning direction X, thereby forming a deflecting mirror surface. The light beam from the laser light source 62 is deflected by 601a to scan in the main scanning direction X. Then, the scanning light beam from the deflecting mirror surface 601a is incident on the switching reflecting surface 602a of the oscillating mirror 602 via the single aspherical lens 661 corresponding to the "third optical system" of the present invention.
[0087]
The swing mirror 602 is swingable about a swing axis (switching axis) AX4 extending in parallel with the main scanning direction X, and is swingably driven by a swing positioning mechanism (not shown). Therefore, the scanning light beam is deflected by the oscillating mirror 602, guided to one of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K, and is imaged on the surface thereof. Then, color printing and monochrome printing are executed in the same manner as in the first embodiment.
[0088]
In the seventh embodiment, of the polygon mirror 601 and the oscillating mirror 602 constituting the optical scanning means, the former is arranged on the laser light source 62 side, but the latter is arranged on the laser light source 62 side. Is also good. Further, the arrangement position of the single lens aspherical lens 661 is not limited to the present embodiment, and may be arranged, for example, on the exit side of the swing mirror 602.
[0089]
<Eighth embodiment>
FIG. 22 is a view showing an eighth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. In the eighth embodiment, an optical scanning system 600 combining two oscillating mirrors 603 and 602 is used as the “optical scanning means” of the present invention. Further, the scanning light beams Ly, Lm, Lc, and Lk are imaged on the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K, respectively, by a single aspherical lens 661. Other configurations are basically the same as those of the first embodiment.
[0090]
In the eighth embodiment, the swing mirror 603 is provided so as to be swingable about a swing axis (main scanning deflection axis) AX5 orthogonal to the main scanning direction X, and the swing mirror 603 is not shown. The light beam from the laser light source 62 is deflected by the deflecting mirror surface 603a by reciprocating swinging by the dynamic positioning mechanism, and scans in the main scanning direction X. Then, the scanning light beam from the deflecting mirror surface 603a is incident on the switching reflecting surface 602a of the switching oscillating mirror 602.
[0091]
After the scanning light beam is deflected in the sub-scanning direction Y by the oscillating mirror 602, the four photoconductors 2Y and 2M are passed through a single lens aspheric lens 661 corresponding to the "third optical system" of the present invention. , 2C, and 2K, and is imaged on the surface. Then, color printing and monochrome printing are executed in the same manner as in the first embodiment.
[0092]
In the eighth embodiment, a main scanning oscillating mirror 603 for deflecting the light beam constituting the optical scanning means in the main scanning direction X and a switching oscillating mirror 602 for deflecting the light beam in the sub-scanning direction Y are provided. The former is disposed on the laser light source 62 side, but the latter may be disposed on the laser light source 62 side. Further, the disposition position of the single lens aspherical lens 661 is not limited to the present embodiment, and may be disposed, for example, between the oscillating mirrors 603 and 602.
[0093]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes other than those described above can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the present invention is applied to an image forming apparatus that forms toner images of four colors on the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K, respectively. However, the present invention is applied to all tandem-type image forming apparatuses. can do. That is, a general image forming apparatus provided with N (where N ≧ 2 is a natural number) latent image carriers on which a single light beam is scanned in the main scanning direction to form a line-shaped latent image. The present invention can be applied to the present invention, and the same operation and effect as the above embodiment can be obtained.
[0094]
Further, in the above-described embodiment, a printer that prints an image included in the print command on a sheet S such as transfer paper or copy paper based on a print command given from an external device such as a host computer has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to all tandem-type image forming apparatuses including a copying machine and a facsimile machine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a sub-scan sectional view showing a configuration of an exposure unit provided in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 4 is a main scanning sectional view showing a configuration of an exposure unit provided in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 5 is a sub-scanning sectional view in which the optical configuration of the exposure unit is developed.
FIG. 6 is a perspective view showing an optical scanning element as one component of the exposure unit.
FIG. 7 is a sectional view taken along a first axis of the optical scanning element of FIG. 6;
FIG. 8 is a sectional view taken along a second axis of the optical scanning element of FIG. 6;
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an exposure unit and an exposure control unit.
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating image processing in the image forming apparatus of FIG. 1;
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a color image forming operation of the image forming apparatus of FIG. 1;
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a monochrome image forming operation of the image forming apparatus of FIG. 1;
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating another example of the monochrome image forming operation of the image forming apparatus of FIG. 1;
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating another example of a monochrome image forming operation of the image forming apparatus of FIG. 1;
FIG. 15 is a view showing a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 16 is a view showing a third embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 17 is a diagram illustrating a fourth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 18 is a sub-scanning sectional view in which an optical configuration of an exposure unit according to a fourth embodiment is developed.
FIG. 19 is a diagram illustrating a fifth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 20 is a diagram illustrating a sixth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 21 is a diagram illustrating a seventh embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing an eighth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2Y, 2M, 2C, 2K: photoreceptor, 6: exposure unit, 10: engine controller (control means), 11: main controller (control means), 62: laser light source, 63: collimator lens (first optical system), 64: a cylindrical lens (first optical system); 65: an optical scanning element (optical scanning means); 66, 68Y, 68M, 68C, 68K: a scanning lens (second optical system); 102b: a first axis driving unit (mirror) Driving unit), 102c second axis driving unit (mirror driving unit), 113 image memory (storage unit), 600 optical scanning system (optical scanning unit), 601 polygon mirror, 601a, 603a, 651 deflection mirror Surface 602: Switching oscillating mirror 602a: Switching reflecting surface 603: Main scanning oscillating mirror 652: Silicon substrate 653: Outside movable plate 656: inside movable plate, 661: single lens aspheric lens (third optical system), AX1: first axis (main scanning deflection axis), AX2: second axis (switching axis), AX3: rotation axis (main scanning deflection) AX4: Swing axis (switching axis), AX5: Swing axis (main scanning deflection axis), D: Image data, Iy1, Iy2, Im1, Ic1, Ik1 to Ik5: Line latent image, Ly, Lm, Lc, Lk: scanning light beam, X: main scanning direction, Y: sub-scanning direction

Claims (14)

その表面上に単一の光ビームを主走査方向に走査することによってライン状の潜像が形成される潜像担持体をN個(ただしN≧2の自然数)設けた画像形成装置において、
単一の光ビームを射出する光源と、
前記光源からの光ビームを偏向して前記主走査方向に走査するとともに、前記走査光ビームを前記主走査方向とは相違する副走査方向に導いて前記N個の潜像担持体のなかで前記走査光ビームが照射される潜像担持体を選択的に切り替える光走査手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus provided with N (where N ≧ 2 is a natural number) latent image carriers on which a single light beam is scanned in the main scanning direction to form a line-shaped latent image,
A light source that emits a single light beam,
While deflecting the light beam from the light source and scanning in the main scanning direction, the scanning light beam is guided in a sub-scanning direction different from the main scanning direction, and the scanning light beam is set in the N latent image carriers. An image forming apparatus comprising: a light scanning unit that selectively switches a latent image carrier to be irradiated with a scanning light beam.
前記光走査手段は、
前記光源からの光ビームを反射する偏向ミラー面を有する内側可動部材と、
前記内側可動部材を第1軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、
前記外側可動部材を前記第1軸とは異なる第2軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、
前記内側可動部材を前記第1軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記第2軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備え、
前記ミラー駆動部は、前記第1軸および前記第2軸のうちの一方を主走査偏向軸として前記偏向ミラー面を揺動させて前記光源からの光ビームを前記主走査方向に走査させる一方、他方を切替軸として前記偏向ミラー面を揺動駆動して前記走査光ビームが照射される潜像担持体を選択的に切り替える請求項1記載の画像形成装置。
The optical scanning means,
An inner movable member having a deflecting mirror surface for reflecting a light beam from the light source,
An outer movable member that supports the inner movable member so as to swing about a first axis;
A support member for swingably supporting the outer movable member about a second axis different from the first axis;
A mirror drive unit configured to drive the inner movable member to swing around the first axis, and to drive the outer movable member to swing around the second axis.
The mirror driving unit swings the deflecting mirror surface with one of the first axis and the second axis as a main scanning deflection axis to scan a light beam from the light source in the main scanning direction. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the deflecting mirror surface is oscillated by using the other as a switching axis to selectively switch a latent image carrier to which the scanning light beam is irradiated.
前記内側可動部材、前記外側可動部材および前記支持部材はシリコン単結晶で構成されている請求項2記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2, wherein the inner movable member, the outer movable member, and the support member are made of silicon single crystal. 前記ミラー駆動部は、前記偏向ミラー面を共振モードで前記主走査偏向軸回りに揺動駆動する請求項2または3記載の画像形成装置。4. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the mirror driving unit drives the deflection mirror surface to swing around the main scanning deflection axis in a resonance mode. 5. 前記ミラー駆動部は、静電吸着力により前記偏向ミラー面を前記主走査偏向軸回りに揺動駆動する請求項2ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2, wherein the mirror driving unit drives the deflection mirror surface to swing around the main scanning deflection axis by an electrostatic attraction force. 前記ミラー駆動部は、前記偏向ミラー面を非共振モードで前記切替軸回りに揺動位置決めする請求項2ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2, wherein the mirror driving unit swingably positions the deflection mirror surface around the switching axis in a non-resonant mode. 前記ミラー駆動部は、電磁気力により前記偏向ミラー面を前記切替軸回りに揺動位置決めする請求項2ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2, wherein the mirror driving unit swings and positions the deflecting mirror surface around the switching axis by an electromagnetic force. 前記光源と前記光走査手段との間に配置されて前記光源からの光ビームを前記副走査方向において収束させて前記偏向ミラー面上に線状結像する第1光学系と、
前記N個の潜像担持体の各々について、該潜像担持体と前記光走査手段との間に配置されて前記光走査手段からの走査光ビームを該潜像担持体の表面に結像する第2光学系と
をさらに備える請求項2ないし7のいずれかに記載の画像形成装置。
A first optical system that is arranged between the light source and the light scanning unit and converges a light beam from the light source in the sub-scanning direction to form a linear image on the deflection mirror surface;
For each of the N latent image carriers, a scanning light beam from the optical scanning unit is arranged between the latent image carrier and the optical scanning unit to form an image on the surface of the latent image carrier. The image forming apparatus according to claim 2, further comprising a second optical system.
前記偏向ミラー面により前記主走査方向に走査される走査光ビームを、前記偏向ミラー面により導光される潜像担持体の表面に結像させる第3光学系をさらに備え、
前記第3光学系は、単玉レンズで構成され、前記偏向ミラー面の固有の揺動特性で偏向された走査光ビームが各潜像担持体の表面上では等速で移動する歪み特性を有し、かつ、各潜像担持体の表面上の任意の位置における光ビームの子午方向の像面湾曲収差を補正するように、子午平面内の両面の形状が相互に異なる形の非円弧状に形成され、さらに、球欠方向の像面湾曲収差を補正するように、前記両面の少なくとも何れか一方の子午平面内での非円弧曲線に沿った位置の球欠方向の曲率が子午方向の曲率とは相関なく変化するように定められてなる請求項2ないし7のいずれかに記載の画像形成装置。
A third optical system that forms a scanning light beam scanned in the main scanning direction by the deflecting mirror surface on a surface of a latent image carrier guided by the deflecting mirror surface;
The third optical system is composed of a single lens, and has a distortion characteristic in which the scanning light beam deflected by the inherent swing characteristic of the deflecting mirror surface moves at a constant speed on the surface of each latent image carrier. And, in order to correct the meridional field curvature aberration of the light beam at an arbitrary position on the surface of each latent image carrier, the shape of both surfaces in the meridional plane is formed into a non-arc shape different from each other. The curvature in the missing direction at the position along the non-arc curve in at least one of the meridional planes of the both surfaces is further formed so as to correct the curvature of field in the missing direction. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the image forming apparatus is determined so as to change without correlation.
前記光走査手段は、
光ビームを反射する偏向ミラー面を複数個有し、前記主走査方向と直交する主走査偏向軸回りに回転駆動して前記偏向ミラー面で光ビームを前記主走査方向に偏向走査するポリゴンミラーと、
光ビームを反射する切替用反射面を有し、前記副走査方向と直交する切替軸回りに揺動して光ビームが照射される潜像担持体を切り替える切替用揺動ミラーとを備え、
前記ポリゴンミラーおよび前記切替用揺動ミラーのうちの一方が前記光源側に設けられて前記光源からの光ビームを反射するとともに、他方が前記一方のミラーからの光ビームを反射する請求項1記載の画像形成装置。
The optical scanning means,
A polygon mirror having a plurality of deflecting mirror surfaces for reflecting the light beam, rotating the mirror around a main scanning deflection axis orthogonal to the main scanning direction, and deflecting and scanning the light beam on the deflecting mirror surface in the main scanning direction; ,
It has a switching reflecting surface for reflecting the light beam, and includes a switching swing mirror for switching the latent image carrier irradiated with the light beam by swinging around a switching axis orthogonal to the sub-scanning direction,
2. The one of the polygon mirror and the switching oscillating mirror provided on the light source side to reflect a light beam from the light source, and the other reflects a light beam from the one mirror. 3. Image forming apparatus.
前記光走査手段は、
光ビームを反射する偏向ミラー面を有し、前記主走査方向と直交する主走査偏向軸回りに揺動して前記偏向ミラー面で光ビームを前記主走査方向に偏向走査する主走査用揺動ミラーと、
光ビームを反射する切替用反射面を有し、前記副走査方向と直交する切替軸回りに揺動して光ビームが照射される潜像担持体を切り替える切替用揺動ミラーとを備え、
前記主走査用揺動ミラーおよび前記切替用揺動ミラーのうちの一方が前記光源側に設けられて前記光源からの光ビームを反射するとともに、他方が前記一方のミラーからの光ビームを反射する請求項1記載の画像形成装置。
The optical scanning means,
A main scanning swing, which has a deflecting mirror surface for reflecting a light beam and oscillates about a main scanning deflection axis orthogonal to the main scanning direction to deflect and scan the light beam in the main scanning direction on the deflecting mirror surface; A mirror,
It has a switching reflecting surface for reflecting the light beam, and includes a switching swing mirror for switching the latent image carrier irradiated with the light beam by swinging around a switching axis orthogonal to the sub-scanning direction,
One of the main scanning oscillating mirror and the switching oscillating mirror is provided on the light source side to reflect a light beam from the light source, and the other reflects a light beam from the one mirror. The image forming apparatus according to claim 1.
前記光源と前記偏向ミラー面との間に配置されて前記光源からの光ビームを前記副走査方向において収束させて前記偏向ミラー面上に線状結像する第1光学系と、
前記N個の潜像担持体の各々について、該潜像担持体と前記偏向ミラー面との間に配置されて前記偏向ミラー面からの走査光ビームを該潜像担持体の表面に結像する第2光学系と
をさらに備える請求項10または11記載の画像形成装置。
A first optical system that is arranged between the light source and the deflecting mirror surface and converges a light beam from the light source in the sub-scanning direction to form a linear image on the deflecting mirror surface;
For each of the N latent image carriers, a scanning light beam from the deflecting mirror surface is arranged between the latent image carrier and the deflecting mirror surface to form an image on the surface of the latent image carrier. The image forming apparatus according to claim 10, further comprising a second optical system.
前記偏向ミラー面により前記主走査方向に走査される走査光ビームを、前記切替用反射面により導光される潜像担持体の表面に結像させる第3光学系をさらに備え、
前記第3光学系は、単玉レンズで構成され、前記偏向ミラー面の固有の揺動特性で偏向された走査光ビームが各潜像担持体の表面上では等速で移動する歪み特性を有し、かつ、各潜像担持体の表面上の任意の位置における光ビームの子午方向の像面湾曲収差を補正するように、子午平面内の両面の形状が相互に異なる形の非円弧状に形成され、さらに、球欠方向の像面湾曲収差を補正するように、前記両面の少なくとも何れか一方の子午平面内での非円弧曲線に沿った位置の球欠方向の曲率が子午方向の曲率とは相関なく変化するように定められてなる請求項10または11記載の画像形成装置。
A scanning optical beam that is scanned in the main scanning direction by the deflection mirror surface; and a third optical system that forms an image on a surface of the latent image carrier guided by the switching reflection surface;
The third optical system is constituted by a single lens, and has a distortion characteristic in which the scanning light beam deflected by the inherent swing characteristic of the deflecting mirror surface moves at a constant speed on the surface of each latent image carrier. And, in order to correct the meridional field curvature aberration of the light beam at an arbitrary position on the surface of each latent image carrier, the shape of both surfaces in the meridional plane is formed into a non-arc shape different from each other. The curvature in the missing direction at the position along the non-arc curve in at least one of the meridional planes of the both surfaces is further formed so as to correct the curvature of field in the missing direction. The image forming apparatus according to claim 10, wherein the image forming apparatus is determined to change without correlation.
前記N個の潜像担持体に対して互いに異なるN色の画像をそれぞれ形成する請求項1ないし13のいずれかに記載の画像形成装置であって、
前記N色の画像を示すN色の画像データを記憶する記憶手段と、
各色について、前記記憶手段に記憶されている当該色の画像データから走査光ビームの一走査に相当する1ライン画像データを読み出して該1ライン画像データに基づき前記走査光ビームを変調して当該色に対応する潜像担持体にライン状の潜像を形成する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記1ライン画像データの読み出し先を前記N色の画像データから選択的に切り替えながら、前記記憶手段から1ライン画像データを1つずつシリアルに読み出し、その読み出された1ライン画像データごとに該データの色成分に対応するように前記光走査手段による走査光ビームの導光先を切り替える画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein N different images are formed on the N latent image carriers, respectively.
Storage means for storing N-color image data indicating the N-color image;
For each color, one-line image data corresponding to one scan of the scanning light beam is read out from the image data of the color stored in the storage means, and the scanning light beam is modulated based on the one-line image data to perform color scanning. Control means for forming a line-shaped latent image on the latent image carrier corresponding to,
The control means serially reads out the one-line image data one by one from the storage means while selectively switching the reading destination of the one-line image data from the N-color image data. An image forming apparatus that switches a light guide destination of a scanning light beam by the optical scanning unit so as to correspond to a color component of the image data for each image data.
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