JP2004279655A

JP2004279655A - Image forming device

Info

Publication number: JP2004279655A
Application number: JP2003069910A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Nomura; 雄二郎野村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device in which a high quality image is formed by easily and accurately adjusting the scanning position of an optical beam in a subscanning direction. <P>SOLUTION: With optical scanning element 65, a deflection mirror face 651 is oscillatedly driven around a first axis and a second axis which orthogonally cross with each other and independently. Further, an optical beam L is deflected and scanned in a main scanning direction by oscillating the deflection mirror face 651 around the first axis by controlling a mirror driving part which is composed of a first axis driving part and a second axis driving part. On the other hand, the position of the scanning optical beam L on a photoreceptor 2 in the subscanning direction is adjusted by oscillating the deflection mirror face 651 around the second axis. Namely, the high quality image is formed by correcting a deflection even when the scanning optical beam is deflected from a reference scanning position in the subscanning direction due to an error of components, an error of assembly or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ビームを画像データに応じて感光体などの潜像担持体上に走査することにより画像形成を行うプリンタ、複写機およびファクシミリ装置など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では、画像データに基づき変調された光ビームを光走査光学系により感光体などの潜像担持体の表面で主走査方向に走査させて画像データに対応する潜像を潜像担持体に形成する。また、その潜像をトナー像に現像した後、該トナー像を転写紙、用紙、複写紙などのシートに転写している。ここで、光走査光学系としては、ポリゴンミラーを偏向器として用いたものが従来より知られている（特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１に記載の装置では、潜像担持体たる感光体は所定方向（副走査方向）に等速度で回転移動している。そして、半導体レーザなどの光源から射出された光ビームはコリメータレンズ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、ポリゴンミラーに入射される。これにより光ビームはポリゴンミラーにより偏向されて主走査方向に走査される。また、この走査光ビームは２枚の走査レンズよりなるｆ−θレンズを介して感光体上に結像される。こうして、感光体の表面に静電潜像が形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９６５３１号公報（第３頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ポリゴンミラーや揺動ミラーなどの偏向器の形状誤差を完全に除去することはできない。例えば、ポリゴンミラーは複数の偏向ミラー面を有しており、各偏向ミラー面で光ビームを反射しているが、この偏向ミラー面がポリゴンミラーの回転中心軸に対して傾斜していると、いわゆる面倒れが発生する。その結果、感光体上での光ビームの走査位置が副走査方向において基準走査位置からずれてしまい、画像品質の劣化が生じてしまう。特許文献１に記載の発明では偏向器の形状誤差について十分な配慮がなされておらず、画像品質の改善が望まれる。なお、この基準走査位置は光ビームを走査させる位置であり、予め設計上設定されている。
【０００６】
ここで、面倒れを補正するためには、従来より周知のように偏向器の前後に副走査方向にのみパワーを有する一対のシリンドリカルレンズを配置することが有効な対策となる。すなわち、このように構成することで、副走査方向において偏向ミラー面と感光体表面とが光学的に共役な関係となり、偏向ミラー面の傾きがあったとしても感光体上での結像位置は変化しなくなる。
【０００７】
しかしながら、シリンドリカルレンズの追加により部品点数が多くなり、装置コストが増大する。また、光学部品の増大により光走査光学系の大型化は避けられず、このことが画像形成装置のコンパクト化にとって大きな障害の一つとなっている。また、光学調整が複雑となるという問題もある。
【０００８】
また、上記した面倒れ補正を施したとしても、部品誤差や組立誤差などは不可避であり、製品組立後の最終調整段階で光走査光学系を再度組立調整することなく、簡便な対応により副走査方向における光ビームの走査位置を基準走査位置に合致させることが切望されている。
【０００９】
さらに、画像形成装置の動作中においては、温度や湿度などの動作環境が変化したり、振動のよる光学部品の位置ずれが発生したり、経時変化などによって副走査方向における光ビームの走査位置が基準走査位置からずれてしまうこともある。
【００１０】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、副走査方向における光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整して高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを第１の目的とする。
【００１１】
また、この発明は、画像形成動作中において、副走査方向における光ビームの走査位置が基準走査位置からずれるのを解消し、常に高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを第２の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、副走査方向に回転移動する潜像担持体と、光ビームを射出する光源と、副走査方向とほぼ直交する主走査方向に光源からの光ビームを偏向走査するとともに、該走査光ビームを潜像担持体上に照射する光走査手段と、光源および光走査手段を制御して潜像担持体上に潜像を形成する制御手段とを備えた画像形成装置であって、上記目的を達成するため、光走査手段は、光源からの光ビームまたは走査光ビームを副走査方向に偏向する微調整機構を有し、制御手段は、微調整機構を制御することによって副走査方向における潜像担持体上での走査光ビームの位置を調整することを特徴としている。
【００１３】
このように構成された発明では、光走査手段は単に光ビームを主走査方向に偏向走査するのみならず、偏向走査する前あるいは同時に光源からの光ビームを副走査方向に偏向する、あるいは走査光ビームを副走査方向に偏向するという機能、つまり微調整機能を有している。そして、この微調整機能によって潜像担持体上での走査光ビームの位置が副走査方向に調整される。このように微調整機構により副走査方向における光ビームまたは走査光ビームの偏向を制御することで潜像担持体上での副走査方向における光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、副走査方向における走査光ビームのずれが補正されて高品質な画像を形成することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
（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、他方を微調整軸として偏向ミラー面を揺動駆動して副走査方向における潜像担持体上での走査光ビームの位置を変更する。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、偏向ミラー面を微調整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、偏向ミラー面の微調整軸回りの揺動駆動は副走査方向における潜像担持体上での走査光ビームの位置を変更した後、偏向ミラー面の微調整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。
【００１８】
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、偏向ミラー面を微調整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を高めることができるからである。
【００１９】
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結像光学系が従来より多用されているが、次の結像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。この結像光学系は、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。
【００２０】
（２）ポリゴンミラーと微調整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微調整用反射面を有し、副走査方向と直交する微調整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微調整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微調整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、微調整用揺動ミラーによって走査光ビームが偏向されて副走査方向における潜像担持体上での走査光ビームの位置が調整される。
【００２１】
（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微調整用反射面を有し、副走査方向と直交する微調整軸回りに揺動して副走査方向における潜像担持体上での走査光ビームの位置を変更する微調整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微調整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、微調整用揺動ミラーによって走査光ビームが偏向されて副走査方向における潜像担持体上での走査光ビームの位置が調整される。
【００２２】
ここで、光走査手段（２）や（３）を用いる場合にも、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。
【００２３】
ところで、この種の画像形成装置では、光ビームを走査させる予定位置、つまり基準走査位置が予め定められており、走査光ビームが基準走査位置に一致するように製品組立を行う。しかしながら、上記したように部品誤差や組立誤差などは不可避であり、製品組立後の最終調整段階で走査光ビームが基準走査位置と一致していない場合があり、従来では光走査光学系を再度組立調整する必要があった。これに対し、本発明では、副走査方向における潜像担持体上での基準走査位置に対するずれ情報が記憶手段に記憶されており、該ずれ情報に基づき微調整機構を制御することで走査光ビームが基準走査位置に一致する。このように、ずれ情報を記憶手段に記憶させることで走査光ビームを基準走査位置に一致させることができ、光走査光学系の再組立調整が不要となる。その結果、優れた作業性で画像形成装置を製造することができ、しかも、こうして得られた画像形成装置により高品質な画像を形成することができる。
【００２４】
さらに、上記したように画像形成装置の動作中に副走査方向における光ビームの走査位置が基準走査位置からずれてしまうこともある。しかしながら、副走査方向における潜像担持体上での基準走査位置に対するずれ情報を検出する検出手段をさらに設け、検出結果に基づき微調整機構によって副走査方向における走査光ビームの位置を調整することで走査光ビームを基準走査位置に一致させることができる。すなわち、装置の動作中に副走査方向における走査光ビームの位置を積極的に調整することによって、副走査方向における光ビームの走査位置が基準走査位置からずれるのを解消し、常に高品質な画像を形成することができる。
【００２５】
【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４サイクル方式のカラープリンタである。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に印字指令に対応する画像を形成する。
【００２６】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２が図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３、ロータリー現像ユニット４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３には帯電制御部１０３が電気的に接続されており、所定の帯電バイアスを印加している。このバイアス印加によって感光体２の外周面が所定の表面電位に均一に帯電される。また、これらの感光体２、帯電ユニット３およびクリーニング部は一体的に感光体カートリッジを構成しており、感光体カートリッジが一体として装置本体５に対し着脱自在となっている。
【００２７】
そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。なお、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。
【００２８】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、シアン用の現像器４Ｃ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。そして、エンジンコントローラ１０の現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４から感光体２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００２９】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ１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。転写ユニット７は、複数のローラ７２、７３等に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。
【００３０】
また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ（図示省略）、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、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。また、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。
【００３１】
そして、カラー画像をシートに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ２まで搬送されてくるシート上にカラー画像を二次転写する。
【００３２】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシート上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ２にシートを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ２の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ２に送り込まれる。
【００３３】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートは定着ユニット９および排出ローラ８２を経由して装置本体５の上面部に設けられた排出トレイ部５１に搬送される。また、シートの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートを排出ローラ８２によりスイッチバック移動させる。これによってシートは反転搬送経路ＦＲに沿って搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ２において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートの両面に画像を形成することができる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。また、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。さらに、図１０は図１の画像形成装置の動作を模式的に示す図である。
【００３６】
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。
【００３７】
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２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６７および第２走査レンズ６８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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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副走査方向Ｙにおける感光体２上での走査光ビームの位置を調整している。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。また、第２軸ＡＸ２を微調整軸とし、光走査素子６５が本発明の「微調整機構」として機能している。もちろん、第１軸ＡＸ１を微調整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。
【００４４】
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副走査方向Ｙに微調整された後、感光体２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光学系を介して感光体２に照射される。これにより、図１０に示すように、走査ビームが主走査方向Ｘと平行に走査して主走査方向Ｘに伸びるライン状の潜像が感光体２上に形成される。
【００４５】
なお、この実施形態では、図４に示すように、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。
【００４６】
以上のように、この実施形態によれば、光走査素子６５は単に光ビームを主走査方向Ｘに偏向走査するのみならず、偏向走査と同時にレーザー光源６２からの光ビームを副走査方向Ｙに偏向することによって感光体２上での走査光ビームの位置ＳＬを副走査方向Ｙに調整可能となっている。このため、感光体２上での副走査方向Ｙにおける光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、部品誤差や組立誤差などにより副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ０からずれていたとしても該ずれを補正して高品質な画像を形成することができる。なお、「基準走査位置」とは、光ビームを走査させる予定位置であり、装置の設計段階で予め定められており、走査光ビームが基準走査位置に一致するように製品組立を行う。
【００４７】
ここで、その微調整処理の一例について図１０を参照しつつ説明する。例えば、製品組立後の最終調整段階で、走査光ビームの走査位置ＳＬが同図中の破線で示す基準走査位置ＳＬ０から副走査方向Ｙにずれ量Δｙだけずれていることが発見された場合、次のように調整することができる。すなわち、ずれ量Δｙを求めて本発明の「記憶手段」として機能するＲＡＭ１０７に記憶しておけば、ＣＰＵ１０１がＲＡＭ１０７からずれ量を読出し、その値に対応して偏向ミラー面６５１を第２軸ＡＸ２回りに揺動させる。これにより、副走査方向Ｙにおける感光体２上での走査光ビームの位置が調整されて走査光ビームの走査位置ＳＬが基準走査位置ＳＬ０に一致する。このように、副走査方向Ｙにおける光ビームＬの走査位置ＳＬを簡単に、しかも高精度に基準走査位置ＳＬ０に一致させることができ、その結果、高品質な画像を形成することができる。
【００４８】
なお、この実施形態では、ずれ量を本発明の「ずれ情報」としてＲＡＭ１０７に記憶させているが、ずれ量そのものを記憶させる代わりにずれ量に関連する値やデータなどを「ずれ情報」として記憶させるようにしてもよい。また、電源を落とした場合にも、ずれ量や関連値などを記憶しておくために、不揮発性メモリを採用するのが望ましい。さらに、ずれ情報をコントローラ１１側に記憶させるようにしてもよい。
【００４９】
また、光走査素子６５を上記のように構成および動作させているため、上記した作用効果以外に、次のような作用効果も得ることができる。
【００５０】
（Ａ）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。
【００５１】
（Ｂ）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。
【００５２】
（Ｃ）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。
【００５３】
（Ｄ）一方、偏向ミラー面６５１を第２軸（微調整軸）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走査位置ＳＬを副走査方向Ｙに変更調整するため、変更調整後に偏向ミラー面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。
【００５４】
（Ｅ）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。
【００５５】
（Ｆ）また、偏向ミラー面６５１を第２軸（微調整軸）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を高めることができる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
図１１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。上記第１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２実施形態では偏向ミラー面６５１が感光体表面の共役点ＣＰから距離Δｚだけずれており、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２実施形態では、面倒れ誤差が発生する可能性がある。すなわち、第２実施形態では、副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ０からずれる要因は、部品誤差や組立誤差に加えて、面倒れ誤差も含まれてしまう。
【００５７】
しかしながら、上記相違点を除き、その他の構成はすべて第１実施形態と同様であり、光走査素子６５は微調整機構を有している。そのため、副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ０からずれていたとしても該ずれ（ずれ量Δｙ）を補正して高品質な画像を形成することができる。
【００５８】
＜第３実施形態＞
図１２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第１走査レンズ６６および第２走査レンズ６８を含む第２光学系により各感光体２の表面に結像される。このように、この第３実施形態では、上記第２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３実施形態においても、面倒れ誤差が発生する可能性がある。
【００５９】
しかしながら、上記相違点を除き、その他の構成はすべて第１実施形態と同様であり、光走査素子６５は微調整機構を有している。そのため、副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ０からずれていたとしても該ずれ（ずれ量Δｙ）を補正して高品質な画像を形成することができる。
【００６０】
また、この第３実施形態では、シリンドリカルレンズの配設が不要となっており、部品点数を削減することができる。そのため、装置コストを低減することができるとともに、露光ユニット６の小型化ならびに画像形成装置のコンパクト化を図ることができる。さらに、光学調整も簡単なものとなる。
【００６１】
さらに、第１ないし第３実施形態からわかるように、光走査素子６５が微調整機構を有することにより、共役型または非共役型にかかわらず、走査光ビームの位置調整を容易に、しかも高精度に行うことができる。したがって、レーザー光源６２からの光ビームを偏向走査する光走査光学系を種々の態様で構成することができ、装置の設計自由度を高めることができる。
【００６２】
＜第４ないし第６実施形態＞
図１３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。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６８とで結像光学系（第２光学系）を構成し、走査レンズ６６、６８により走査光ビームＬを感光体２に結像させている。これに対し、第４実施形態では図１３に示すように単玉非球面レンズ６６１により走査光ビームＬを感光体２に結像している。
【００６３】
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。
【００６４】
この単玉非球面レンズ６６１により本発明の「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。
【００６５】
もちろん、この第４実施形態においても、光走査素子６５が微調整機構を有しているため、第１実施形態と同様に、副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ０からずれていたとしても該ずれを補正して高品質な画像を形成することができる。
【００６６】
また第２実施形態と同様に、偏向ミラー面６５１を感光体表面の共役点ＣＰから距離Δｚだけずらした、いわゆる非共役型の光学系を構成してもよい（図１４に示す第５実施形態）。また、また第３実施形態と同様に、レーザー光源６２からの光ビームをコリメータレンズ６３によりコリメート光にビーム整形した後、このコリメート光をそのまま光走査素子６５の偏向ミラー面６５１に入射する光学系を構成してもよい（図１５に示す第６実施形態）。これらの場合も、光走査素子６５は微調整機構を有しているため、副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ０からずれていたとしても該ずれを補正して高品質な画像を形成することができる。
【００６７】
このように第４ないし第６実施形態からわかるように、光走査素子６５が微調整機構を有することにより、共役型または非共役型にかかわらず、走査光ビームの位置調整を容易に、しかも高精度に行うことができる。したがって、単玉非球面レンズ６６１により結像光学系を形成した場合であっても、レーザー光源６２からの光ビームを偏向走査する光走査光学系を種々の態様で構成することができ、装置の設計自由度を高めることができる。なお、結像光学系として単玉非球面レンズを用いてもよい点については、後の実施形態においても同様である。
【００６８】
＜第７実施形態＞
図１６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。なお、電気的構成については第１実施形態とほぼ同様であるため、図２および図９を適宜参照しながら説明する。
【００６９】
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。
【００７０】
感光体２Ｙは図１６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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
図１７は図１６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１８は図１６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。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。
【００７７】
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。なお、光走査素子６５の構成は第１実施形態のそれと同一であるため、ここでは構成説明を省略し、光走査素子６５の動作を中心に説明する。
【００７８】
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るとともに、各感光体での副走査方向Ｙにおける走査光ビームの走査位置を微調整している。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を微調整軸として機能させている。もちろん、第１軸ＡＸ１を微調整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。
【００７９】
図１７および図１８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。
【００８０】
次に、第７実施形態にかかる画像形成装置の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が画像メモリ１１３に記憶される。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。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。
【００８１】
そして、こうして読み出された１ライン画像データ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。
【００８２】
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を微調整軸たる第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１９（ａ）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ライン画像データに対応するライン潜像が形成される。
【００８３】
また、ライン潜像の形成が完了すると、次のタイミングでマゼンタの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１９（ｂ）に示すように、走査光ビームが感光体２Ｍのみに走査されてマゼンタの１ライン画像データに対応するライン潜像が形成される。
【００８４】
さらに、上記と同様にして、各タイミングでシアンライン潜像、ブラックライン潜像、イエローライン潜像、…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。
【００８５】
以上のように、この実施形態によれば、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。
【００８６】
また、光走査素子６５は偏向走査動作と同時にレーザー光源６２からの光ビームを副走査方向Ｙに偏向することによって切替動作とともに感光体２上での走査光ビームの位置ＳＬを副走査方向Ｙに調整可能となっている。このため、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上での副走査方向Ｙにおける光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、部品誤差や組立誤差などにより副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ０からずれていたとしても該ずれを補正して高品質な画像を形成することができる。
【００８７】
ここで、その微調整処理の一例について図１９を参照しつつ説明する。例えば、製品組立後の最終調整段階で、各色成分について、走査光ビームの走査位置ＳＬが同図中の破線で示す基準走査位置ＳＬ０から副走査方向Ｙにずれ量Δｙｙ、Δｙｍ、Δｙｃ、Δｙｋだけずれていることが発見された場合、次のように調整することができる。すなわち、各色成分のずれ情報を求めて本発明の「記憶手段」として機能するＲＡＭ１０７に記憶しておけば、ＣＰＵ１０１がＲＡＭ１０７からずれ量を読出し、各値に対応して偏向ミラー面６５１を第２軸ＡＸ２回りに揺動させる。これにより、いずれに色成分についても副走査方向Ｙにおける感光体２上での走査光ビームの位置が調整されて走査光ビームの走査位置ＳＬが基準走査位置ＳＬ０に一致する。このように、副走査方向Ｙにおける光ビームＬの走査位置ＳＬを簡単に、しかも高精度に基準走査位置ＳＬ０に一致させることができ、その結果、高品質な画像を形成することができる。
【００８８】
＜第８実施形態＞
図２０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実施形態が第７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と微調整用揺動ミラー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７実施形態と同じである。この第８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の微調整用反射面６０２ａに入射される。
【００８９】
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（微調整軸）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とともに、各感光体での副走査方向Ｙにおける走査光ビームの走査位置を微調整する。
【００９０】
したがって、第７実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、光走査素子６５はレーザー光源６２からの光ビームを副走査方向Ｙに偏向することによって切替動作とともに各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上での走査光ビームの位置ＳＬを副走査方向Ｙに調整可能となっている。このため、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上での副走査方向Ｙにおける光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、部品誤差や組立誤差などにより副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ０からずれていたとしても該ずれを補正して高品質な画像を形成することができる。
【００９１】
なお、この第８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、光走査素子６５の代わりにポリゴンミラー６０１と微調整用揺動ミラー６０２とを組み合わせた光走査系６００を用いることが可能な点に関しては、第１ないし第６実施形態においても全く同様である。
【００９２】
＜第９実施形態＞
図２１は本発明にかかる画像形成装置の第９実施形態を示す図である。この第９実施形態が第７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７実施形態と同じである。この第９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の微調整用反射面６０２ａに入射される。
【００９３】
この揺動ミラー６０２は第８実施形態のそれと全く同一構成を有しており、本発明の「微調整用揺動ミラー」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とともに、各感光体での副走査方向Ｙにおける走査光ビームの走査位置を微調整する。
【００９４】
したがって、第７実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、光走査素子６５はレーザー光源６２からの光ビームを副走査方向Ｙに偏向することによって切替動作とともに各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上での走査光ビームの位置ＳＬを副走査方向Ｙに調整可能となっている。このため、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上での副走査方向Ｙにおける光ビームの走査位置を簡単に、しかも高精度に調整することができる。その結果、部品誤差や組立誤差などにより副走査方向Ｙにおいて走査光ビームが基準走査位置ＳＬ０からずれていたとしても該ずれを補正して高品質な画像を形成することができる。
【００９５】
なお、この第９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。また、光走査素子６５の代わりに２つの揺動ミラー６０３、６０２を組み合わせた光走査系６００を用いることが可能な点に関しては、第１ないし第６実施形態においても全く同様である。
【００９６】
＜第１０実施形態＞
ところで、画像形成装置の動作中においては、上述したように動作環境の変化などにより副走査方向Ｙにおける走査光ビームの走査位置ＳＬが基準走査位置ＳＬ０からずれてしまうことがある。そこで、このような問題を解消して画像品質を高めるためには、例えば図２２に示す位置ずれ検出器を設けて走査位置ＳＬの位置ずれをアクティブに補正するようにすればよい。以下、図２２を参照しつつ本発明にかかる第１０実施形態について説明する。
【００９７】
図２２は本発明にかかる画像形成装置の第１０実施形態に装備された位置ずれ検出器の構成を示す図である。この位置ずれ検出器２００は、センサ基台２０１に２つのフォトセンサ２０２、２０３を主走査方向Ｘに所定距離だけ離間して取り付けたものである。これらのフォトセンサ２０２、２０３は長方形の有効センシング領域を有している。そして、その一方のフォトセンサ２０２は、有効センシング領域２０２ａの長手方向が主走査方向Ｘとほぼ直交するように配置されている。また、他方のフォトセンサ２０３は、有効センシング領域２０３ａの長手方向が主走査方向Ｘに対して角度θだけ傾斜するように配置されている。このため、同図に示すように基準走査位置ＳＬ０に対して走査位置ＳＬが副走査方向Ｙにずれると、フォトセンサ２０３でのセンシング位置が主走査方向Ｘにずれる。例えば、基準走査位置ＳＬ０ではセンシング間隔ＳＤ０であり、光ビームが基準走査位置ＳＬ０上を走査するとき、その走査時間は基準時間ｔ０である。これに対し、走査位置が副走査方向ＹにΔｙだけずれると、該走査位置ＳＬではセンシング間隔ＳＤであり、光ビームが該走査位置ＳＬ上を走査するとき、その走査時間は測定時間ｔｍとなる。したがって、その時間差（＝ｔｍ−ｔ０）に基づきずれ量Δｙを検出することができる。
【００９８】
この第１０実施形態では、フォトセンサ２０２、２０３はＣＰＵ１０１に電気的に接続されている。そして、フォトセンサ２０２、２０３からの出力信号に基づきＣＰＵ１０１は次式、つまり
Δｙ＝Ｖｓ×（ｔｍ−ｔ０）×ｔａｎθ
（ただし、Ｖｓは光ビームの走査速度）、
に基づき副走査方向Ｙにおける位置ずれ量Δｙを求める。また、走査位置の位置ずれ量Δｙに対応して微調整機構を走査光ビームの位置を調整する。
【００９９】
以上のように第１０実施形態によれば、位置ずれ検出器２００によって副走査方向Ｙにおける感光体上での基準走査位置ＳＬ０に対するずれ量Δｙを検出し、その検出結果に基づき微調整機構によって副走査方向Ｙにおける走査光ビームの位置ＳＬを調整することで走査光ビームを基準走査位置ＳＬ０に一致させることができる。すなわち、装置の動作中に副走査方向Ｙにおける走査光ビームの位置をアクティブ調整することによって、副走査方向Ｙにおける光ビームの走査位置ＳＬが基準走査位置ＳＬ０からずれるのを解消し、常に高品質な画像を形成することができる。
【０１００】
＜第１１実施形態＞
また、この種の画像形成装置では、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに基づいて潜像形成、現像処理や転写処理などを制御している。しかしながら、光ビームの走査タイミング、つまり水平同期信号ＨＳＹＮＣが垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと非同期となっているため、垂直同期信号と走査タイミングとの同期誤差が発生することがある。この場合、同期誤差の分だけ中間転写ベルト７１などの転写媒体への転写位置がずれてしまう。そのため、同期誤差が各トナー色ごとにばらつくことで、トナー色間でトナー像が相互にずれてしまう、つまりレジストズレが生じてしまい、画像品質の低下を招いていしまう。そこで、走査位置を副走査方向Ｙ調整することでレジストズレを解消することが考えられる。この場合、水平同期信号ＨＳＹＮＣと垂直同期信号Ｖｓｙｎｃとの差を本発明の「ずれ量」とし、その値に基づき微調整機構によって副走査方向Ｙにおける走査光ビームの位置ＳＬを調整することで同期誤差に基づくレジストズレを解消することができる。特に、同期誤差を解消するためには優れたレスポンス性が要求されるが、微調整機構に基づくアクティブ制御を行うことで該要求を満足させることができ、優れた品質で画像を形成することができる。なお、ここでは、垂直同期センサ７７および同期センサ６０が本発明の「検出手段」に相当する。
【０１０１】
＜その他＞
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、４色のトナーを用いたカラー画像形成装置に本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は単色あるいは複数色のトナーを用いた画像形成装置全般に対して適用可能である。
【０１０２】
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電子写真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】感光体上での走査光ビームの走査位置と基準走査位置との関係を模式的に示す図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】図１６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１８】図１６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１９】各感光体上での走査光ビームの走査位置と基準走査位置との関係を模式的に示す図である。
【図２０】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。
【図２１】本発明にかかる画像形成装置の第９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１０実施形態に装備された位置ずれ検出器の構成を示す図である。
【符号の説明】
２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体、６０…同期センサ（検出手段）、６２…レーザー光源、６５…光走査素子（光走査手段）、７７…垂直同期センサ（検出手段）、１０１…ＣＰＵ（制御手段）、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）、１０７…ＲＡＭ（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…微調整用揺動ミラー、６０２ａ…微調整用反射面、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（結像光学系）、ＡＸ１…第１軸（主走査偏向軸）、ＡＸ２…第２軸（微調整軸）、ＡＸ３…回転軸（主走査偏向軸）、ＡＸ４…揺動軸（微調整軸）、ＡＸ５…揺動軸（主走査偏向軸）、Ｌ，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 an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile apparatus that forms an image by scanning a light beam on a latent image carrier such as a photosensitive member according to image data.
[0002]
[Prior art]
In this type of image forming apparatus, a light beam modulated based on image data is scanned in the main scanning direction on a surface of a latent image carrier such as a photoconductor by an optical scanning optical system, and a latent image corresponding to the image data is latently scanned. It is formed on an image carrier. After developing the latent image into a toner image, the toner image is transferred to a sheet such as transfer paper, paper, or copy paper. Here, as an optical scanning optical system, one using a polygon mirror as a deflector has been conventionally known (Patent Document 1).
[0003]
In the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157, the photosensitive member serving as a latent image carrier is rotationally moved at a constant speed in a predetermined direction (sub-scanning direction). The light beam emitted from a light source such as a semiconductor laser is shaped into collimated light of an appropriate size by a collimator lens, and then is incident on a polygon mirror. Thus, the light beam is deflected by the polygon mirror and scanned in the main scanning direction. This scanning light beam is imaged on the photoreceptor via an f-θ lens composed of two scanning lenses. Thus, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photoconductor.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-296531 (page 3, FIG. 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it is not possible to completely remove the shape error of the deflector such as the polygon mirror and the oscillating mirror. For example, a polygon mirror has a plurality of deflecting mirror surfaces and reflects a light beam on each deflecting mirror surface.If the deflecting mirror surface is inclined with respect to the rotation center axis of the polygon mirror, The so-called tilting occurs. As a result, the scanning position of the light beam on the photoconductor is shifted from the reference scanning position in the sub-scanning direction, and the image quality is deteriorated. In the invention described in Patent Document 1, sufficient consideration is not given to the shape error of the deflector, and improvement in image quality is desired. The reference scanning position is a position where the light beam is scanned, and is set in advance by design.
[0006]
In order to correct the surface tilt, it is effective to arrange a pair of cylindrical lenses having power only in the sub-scanning direction before and after the deflector, as is conventionally known. That is, with such a configuration, the deflecting mirror surface and the photoconductor surface have an optically conjugate relationship in the sub-scanning direction, and even if the deflecting mirror surface is tilted, the image forming position on the photoconductor is Will not change.
[0007]
However, the number of components increases due to the addition of the cylindrical lens, and the apparatus cost increases. In addition, the increase in the number of optical components inevitably increases the size of the optical scanning optical system, which is one of the major obstacles to downsizing the image forming apparatus. There is also a problem that optical adjustment becomes complicated.
[0008]
Also, even if the above-described surface tilt correction is performed, component errors and assembly errors are inevitable, and the sub-scanning can be performed by simple measures without reassembling and adjusting the optical scanning optical system at the final adjustment stage after product assembly. It is desired to match the scanning position of the light beam in the direction with the reference scanning position.
[0009]
Furthermore, during the operation of the image forming apparatus, the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction may change due to changes in the operating environment such as temperature and humidity, displacement of optical components due to vibration, and aging. The position may deviate from the reference scanning position.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides an image forming apparatus capable of easily adjusting a scanning position of a light beam in a sub-scanning direction with high accuracy to form a high-quality image. As a first object.
[0011]
Further, the present invention provides an image forming apparatus capable of eliminating a shift of a scanning position of a light beam in a sub-scanning direction from a reference scanning position during an image forming operation and constantly forming a high-quality image. As a second object.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a latent image carrier that rotates and moves in a sub-scanning direction, a light source that emits a light beam, and deflects and scans a light beam from the light source in a main scanning direction that is substantially orthogonal to the sub-scanning direction. An image forming apparatus comprising: an optical scanning unit that irradiates a beam onto a latent image carrier; and a control unit that controls a light source and an optical scanning unit to form a latent image on the latent image carrier. In order to achieve the above, the optical scanning means has a fine adjustment mechanism for deflecting the light beam from the light source or the scanning light beam in the sub-scanning direction, and the control means controls the fine adjustment mechanism to control the latent light in the sub-scanning direction. It is characterized in that the position of the scanning light beam on the image carrier is adjusted.
[0013]
In the invention configured as described above, the optical scanning means not only deflects and scans the light beam in the main scanning direction, but also deflects the light beam from the light source in the sub-scanning direction before or simultaneously with the deflecting scanning, or It has a function of deflecting the beam in the sub-scanning direction, that is, a fine adjustment function. Then, the position of the scanning light beam on the latent image carrier is adjusted in the sub-scanning direction by the fine adjustment function. By controlling the deflection of the light beam or the scanning light beam in the sub-scanning direction by the fine adjustment mechanism in this way, the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction on the latent image carrier can be easily and accurately adjusted. be able to. As a result, the displacement of the scanning light beam in the sub-scanning direction is corrected, and a high-quality image can be formed.
[0014]
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.
[0015]
(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 finely adjusts the other. The position of the scanning light beam on the latent image carrier in the sub-scanning direction is changed by swinging the deflection mirror surface as an axis. 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.
[0016]
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.
[0017]
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 oscillate and position the deflecting mirror surface around the fine adjustment axis, it is desirable to oscillate the deflecting mirror surface in a non-resonant mode. This is because the swing driving of the deflecting mirror surface about the fine adjustment axis changes the position of the scanning light beam on the latent image carrier in the sub-scanning direction, and then swings the deflection mirror surface about the fine adjustment axis. It is necessary to stop it. 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.
[0018]
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 electroadhesive force, and it is desirable to use an electromagnetic force to oscillate the deflection mirror surface about a fine adjustment 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 in the case where an electrostatic attraction force is generated, which facilitates voltage control and improves the positional accuracy of the scanning light beam. Because you can.
[0019]
Here, an imaging optical system in which a plurality of lenses are combined to form an image of a scanning light beam on a latent image carrier has been frequently used, but the number of lenses is reduced to 1 by using the following imaging optical system. It is possible to further reduce the size and cost of the apparatus. The imaging optical system is an optical system that forms an image of a scanning light beam scanned in the main scanning direction by a deflecting mirror surface on a surface of a 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”.
[0020]
(2) As the optical scanning means in which the polygon mirror and the fine adjustment oscillating 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. Fine adjustment swing that has a polygon mirror and a reflection surface for fine adjustment that reflects the light beam, and swings around a fine adjustment axis orthogonal to the sub-scanning direction to switch the latent image carrier to which the light beam is irradiated. With a mirror. One of the polygon mirror and the fine adjustment 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 fine adjustment swing mirror, and the position of the scanning light beam on the latent image carrier in the sub-scanning direction is adjusted.
[0021]
(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 and a reflecting surface for fine adjustment that reflects the light beam, and oscillates around a fine adjustment axis orthogonal to the sub-scanning direction to move the scanning light beam on the latent image carrier in the sub-scanning direction. A fine adjustment rocking mirror for changing the position. One of the polygon mirror and the fine adjustment 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 fine adjustment swing mirror, and the position of the scanning light beam on the latent image carrier in the sub-scanning direction is adjusted.
[0022]
Here, even when the optical scanning means (2) or (3) is used, a single-element aspherical lens is used to form the scanning light beam on the latent image carrier, as in the above-described embodiment. Can be further reduced in size and cost.
[0023]
By the way, in this type of image forming apparatus, the position where the light beam is to be scanned, that is, the reference scanning position is predetermined, and the product is assembled so that the scanning light beam coincides with the reference scanning position. However, as described above, component errors and assembly errors are inevitable, and the scanning light beam may not coincide with the reference scanning position at the final adjustment stage after product assembly. It needed to be adjusted. On the other hand, according to the present invention, the shift information with respect to the reference scanning position on the latent image carrier in the sub-scanning direction is stored in the storage means, and the scanning light beam is controlled by controlling the fine adjustment mechanism based on the shift information. Corresponds to the reference scanning position. Thus, by storing the shift information in the storage means, the scanning light beam can be made to coincide with the reference scanning position, and the reassembly adjustment of the optical scanning optical system becomes unnecessary. As a result, the image forming apparatus can be manufactured with excellent workability, and a high-quality image can be formed by the image forming apparatus thus obtained.
[0024]
Further, as described above, the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction may be shifted from the reference scanning position during the operation of the image forming apparatus. However, a detecting means for detecting deviation information from the reference scanning position on the latent image carrier in the sub-scanning direction is further provided, and the position of the scanning light beam in the sub-scanning direction is adjusted by a fine adjustment mechanism based on the detection result. The scanning light beam can be made to coincide with the reference scanning position. That is, by actively adjusting the position of the scanning light beam in the sub-scanning direction during the operation of the apparatus, the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction is prevented from deviating from the reference scanning position, and a high-quality image is always obtained. Can be formed.
[0025]
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 four-cycle type color printer. 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 10 responds to a print command from the CPU 111 of the main controller 11. By controlling each part of the engine unit EG, an image corresponding to a print command is formed on a sheet such as a copy sheet, a transfer sheet, a sheet, and a transparent sheet for OHP.
[0026]
In the engine unit EG, the photoconductor 2 is provided rotatably in the arrow direction (sub-scanning direction) in FIG. A charging unit 3, a rotary developing unit 4, and a cleaning unit (not shown) are arranged around the photosensitive member 2 along the rotation direction. The charging unit 103 is electrically connected to the charging unit 3 and applies a predetermined charging bias. By this bias application, the outer peripheral surface of the photoconductor 2 is uniformly charged to a predetermined surface potential. Further, the photosensitive member 2, the charging unit 3, and the cleaning unit integrally constitute a photosensitive member cartridge, and the photosensitive member cartridge is integrally detachable from the apparatus main body 5 as a unit.
[0027]
Then, the light beam L is emitted from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photoconductor 2 charged by the charging unit 3. The exposure unit 6 exposes the light beam L onto the photoreceptor 2 in accordance with an image signal provided from an external device to form an electrostatic latent image corresponding to the image signal. The configuration and operation of the exposure unit 6 will be described later in detail.
[0028]
The electrostatic latent image thus formed is developed by the developing unit 4 with toner. That is, in this embodiment, the developing unit 4 is configured as a support frame 40 that is rotatably provided around an axis, and a cartridge that is detachable from the support frame 40 and that is configured to be detachable from the support frame 40. A developing device 4Y, a developing device 4M for magenta, a developing device 4C for cyan, and a developing device 4K for black are provided. Then, based on a control command from the developing device control unit 104 of the engine controller 10, the developing unit 4 is driven to rotate, and the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K selectively contact the photoconductor 2, and Alternatively, when the photoconductor 2 is positioned at a predetermined developing position facing the photoconductor 2 with a predetermined gap therebetween, toner is applied to the surface of the photoconductor 2 from a developing roller 44 provided in the developing device and carrying a toner of a selected color. Thus, the electrostatic latent image on the photoconductor 2 is visualized in the selected toner color.
[0029]
The toner image developed by the developing unit 4 as described above is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71 of the transfer unit 7 in the primary transfer area TR1. The transfer unit 7 includes an intermediate transfer belt 71 wrapped around a plurality of rollers 72, 73 and the like, and a driving unit (not shown) for rotating the roller 73 to rotate the intermediate transfer belt 71 in a predetermined rotation direction. It has.
[0030]
A transfer belt cleaner (not shown), a density sensor 76 (FIG. 2), and a vertical synchronization sensor 77 (FIG. 2) are arranged near the roller 72. Among them, 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. The vertical synchronizing sensor 77 is a sensor for detecting the reference position of the intermediate transfer belt 71, and is a synchronizing signal output in association with the rotation driving of the intermediate transfer belt 71 in the sub-scanning direction, that is, a vertical synchronizing 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.
[0031]
When a color image is to be transferred to a sheet, the toner image of each color formed on the photoreceptor 2 is superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image, and is taken out of the cassette 8 one by one. The color image is secondarily transferred onto the sheet conveyed along the conveyance path F to the secondary transfer area TR2.
[0032]
At this time, in order to correctly transfer the image on the intermediate transfer belt 71 to a predetermined position on the sheet, the timing of feeding the sheet to the secondary transfer area TR2 is controlled. Specifically, a gate roller 81 is provided on the transport path F in front of the secondary transfer region TR2, and the sheet is rotated by the gate roller 81 in accordance with the timing of the orbital movement of the intermediate transfer belt 71. Is sent to the secondary transfer area TR2 at a predetermined timing.
[0033]
The sheet on which the color image is formed is conveyed to the discharge tray 51 provided on the upper surface of the apparatus main body 5 via the fixing unit 9 and the discharge roller 82. When images are formed on both sides of a sheet, the sheet on which an image is formed on one side as described above is moved back and forth by the discharge roller 82. Thereby, the sheet is conveyed along the reverse conveyance path FR. Then, the sheet is again put on the transport path F before the gate roller 81. At this time, in the secondary transfer area TR2, the surface of the sheet on which the image is transferred by contact with the intermediate transfer belt 71 has been transferred earlier. The opposite side to the side. In this way, images can be formed on both sides of the sheet.
[0034]
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.
[0035]
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. FIG. 10 is a diagram schematically showing the operation of the image forming apparatus of FIG.
[0036]
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.
[0037]
Further, inside the exposure housing 61, a collimator lens 63, a cylindrical lens 64, an optical scanning element 65, a first scanning lens 66 are provided for scanning and exposing a light beam from a laser light source 62 onto the surface of the photoconductor 2. , A folding mirror 67 and a second scanning lens 68 are provided. 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.
[0038]
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.
[0039]
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.
[0040]
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.
[0041]
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.
[0042]
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.
[0043]
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, the position of the scanning light beam on the photoconductor 2 in the sub-scanning direction Y is adjusted by swinging the deflection mirror surface 651 around the second axis AX2. As described above, in the present embodiment, the first axis AX1 functions as the main scanning deflection axis. Further, the second axis AX2 is used as a fine adjustment axis, and the optical scanning element 65 functions as a “fine adjustment mechanism” of the present invention. Of course, it goes without saying that the first axis AX1 may function as a fine adjustment axis and the second axis AX2 may function as a main scanning deflection axis.
[0044]
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 finely adjusted in the sub-scanning direction Y, and then emitted from the optical scanning element 65 toward the photosensitive member 2. The light is irradiated to the photoreceptor 2 via a second optical system including a scanning lens 66, a reflection mirror 67, and a second scanning lens 68. Thereby, as shown in FIG. 10, the scanning beam scans in parallel with the main scanning direction X, and a line-shaped latent image extending in the main scanning direction X is formed on the photoconductor 2.
[0045]
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the start or end of the scanning light beam from the optical scanning element 65 is imaged on the synchronization sensor 60 by the horizontal synchronization imaging lens 69. 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.
[0046]
As described above, according to this embodiment, the optical scanning element 65 not only deflects and scans the light beam in the main scanning direction X but also simultaneously deflects and scans the light beam from the laser light source 62 in the sub-scanning direction Y. By deflecting, the position SL of the scanning light beam on the photoconductor 2 can be adjusted in the sub-scanning direction Y. For this reason, the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction Y on the photosensitive member 2 can be easily adjusted with high accuracy. As a result, even if the scanning light beam is shifted from the reference scanning position SL0 in the sub-scanning direction Y due to a component error, an assembly error, or the like, the shift can be corrected and a high-quality image can be formed. The “reference scanning position” is a position where the light beam is to be scanned, and is predetermined in the design stage of the apparatus, and the product is assembled so that the scanning light beam matches the reference scanning position.
[0047]
Here, an example of the fine adjustment processing will be described with reference to FIG. For example, when it is discovered that the scanning position SL of the scanning light beam is displaced from the reference scanning position SL0 indicated by a broken line in FIG. It can be adjusted as follows. That is, if the deviation amount Δy is obtained and stored in the RAM 107 functioning as the “storage unit” of the present invention, the CPU 101 reads the deviation amount from the RAM 107 and moves the deflection mirror surface 651 to the second axis AX2 in accordance with the value. Rock around. Thereby, the position of the scanning light beam on the photoconductor 2 in the sub-scanning direction Y is adjusted, and the scanning position SL of the scanning light beam coincides with the reference scanning position SL0. As described above, the scanning position SL of the light beam L in the sub-scanning direction Y can be easily and accurately matched with the reference scanning position SL0, and as a result, a high-quality image can be formed.
[0048]
In this embodiment, the displacement amount is stored in the RAM 107 as “displacement information” of the present invention. Instead of storing the displacement amount itself, values and data related to the displacement amount are stored as “displacement information”. You may make it do. In addition, even when the power is turned off, it is desirable to use a non-volatile memory in order to store the shift amount, the related value, and the like. Further, the shift information may be stored in the controller 11 side.
[0049]
Further, since the optical scanning element 65 is configured and operated as described above, the following operation and effect can be obtained in addition to the above operation and effect.
[0050]
(A) 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 + swing 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.
[0051]
(B) 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.
[0052]
(C) 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.
[0053]
(D) On the other hand, since the deflecting mirror surface 651 is oscillatingly driven in the non-resonance mode in order to oscillate and position the deflecting mirror surface 651 around the second axis (fine adjustment axis) AX2, the following operation is performed. effective. That is, the swing driving of the deflecting mirror surface 651 about the second axis AX2 changes and adjusts the scanning position SL of the scanning light beam in the sub-scanning direction Y. Therefore, the swing driving of the deflecting mirror surface 651 about the second axis AX2 after the change adjustment. It is necessary to stop the movement. 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.
[0054]
(E) In addition, as a driving force for swinging the deflection mirror surface 651, an electrostatic attraction force, an electromagnetic force, or the like can be used. In particular, the deflection mirror surface 651 is connected to the first axis (main scanning deflection 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
[0055]
(F) In addition, since the electromagnetic force is used to swing and drive the deflecting mirror surface 651 around the second axis (fine adjustment axis) AX2, a driving voltage lower than that in the case of generating the electrostatic attraction force is used. The deflection mirror surface 651 can be driven to swing, voltage control becomes easy, and the positional accuracy of the scanning light beam can be increased.
[0056]
<Second embodiment>
FIG. 11 is a diagram showing a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. In the first embodiment, the surface of each photoconductor 2 and the deflecting mirror surface 651 are configured to have an optically conjugate relationship, whereas in the second embodiment, the deflecting mirror surface 651 is It is shifted from the conjugate point CP on the surface by the distance Δz, and is a so-called non-conjugate type optical system. Therefore, in the second embodiment, there is a possibility that a tilt error occurs. That is, in the second embodiment, the cause of the deviation of the scanning light beam from the reference scanning position SL0 in the sub-scanning direction Y includes not only a component error and an assembly error but also a surface tilt error.
[0057]
However, except for the above difference, all other configurations are the same as those of the first embodiment, and the optical scanning element 65 has a fine adjustment mechanism. Therefore, even if the scanning light beam is shifted from the reference scanning position SL0 in the sub-scanning direction Y, the shift (shift amount Δy) can be corrected to form a high-quality image.
[0058]
<Third embodiment>
FIG. 12 is a diagram showing a third embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. In the third 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, the 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 photoconductor 2 by the second optical system including the first scanning lens 66 and the second scanning lens 68. As described above, in the third embodiment, a non-conjugated optical system is provided as in the second embodiment. Therefore, also in the third embodiment, there is a possibility that an error may occur.
[0059]
However, except for the above difference, all other configurations are the same as those of the first embodiment, and the optical scanning element 65 has a fine adjustment mechanism. Therefore, even if the scanning light beam is shifted from the reference scanning position SL0 in the sub-scanning direction Y, the shift (shift amount Δy) can be corrected to form a high-quality image.
[0060]
In the third embodiment, the arrangement of the cylindrical lens is not required, and the number of components can be reduced. Therefore, the apparatus cost can be reduced, and the size of the exposure unit 6 and the size of the image forming apparatus can be reduced. Further, the optical adjustment becomes simple.
[0061]
Further, as can be understood from the first to third embodiments, the optical scanning element 65 has a fine adjustment mechanism, so that the position of the scanning light beam can be easily adjusted regardless of whether it is a conjugate type or a non-conjugate type, and has high precision. Can be done. Therefore, the optical scanning optical system for deflecting and scanning the light beam from the laser light source 62 can be configured in various modes, and the degree of freedom in designing the apparatus can be increased.
[0062]
<Fourth to sixth embodiments>
FIG. 13 is a diagram showing a fourth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. 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 lens 68 form an imaging optical system (second optical system), and the scanning lenses 66 and 68 form the scanning light beam L on the photosensitive member 2. I have an image. On the other hand, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 13, the scanning light beam L is imaged on the photosensitive member 2 by the single aspherical lens 661.
[0063]
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.
[0064]
When the "imaging 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, and the optical axis length is increased by wide-angle deflection. Short scanning lenses can be configured. 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.
[0065]
Of course, also in the fourth embodiment, since the optical scanning element 65 has a fine adjustment mechanism, the scanning light beam is shifted from the reference scanning position SL0 in the sub-scanning direction Y, as in the first embodiment. In this case, the shift can be corrected to form a high-quality image.
[0066]
Further, similarly to the second embodiment, a so-called non-conjugate type optical system in which the deflecting mirror surface 651 is shifted from the conjugate point CP on the photoconductor surface by the distance Δz may be configured (the fifth embodiment shown in FIG. 14). ). Further, similarly to the third embodiment, after the light beam from the laser light source 62 is shaped into collimated light by the collimator lens 63, the collimated light is directly incident on the deflection mirror surface 651 of the optical scanning element 65. (Sixth embodiment shown in FIG. 15). Also in these cases, since the optical scanning element 65 has a fine adjustment mechanism, even if the scanning light beam is shifted from the reference scanning position SL0 in the sub-scanning direction Y, the shift is corrected and a high-quality image is obtained. Can be formed.
[0067]
As can be understood from the fourth to sixth embodiments, since the optical scanning element 65 has the fine adjustment mechanism, the position of the scanning light beam can be easily adjusted irrespective of the conjugate type or the non-conjugate type. Can be done with precision. Therefore, even when the imaging optical system is formed by the single lens aspherical lens 661, the optical scanning optical system that deflects and scans the light beam from the laser light source 62 can be configured in various modes. The degree of freedom in design can be increased. It should be noted that a single lens aspherical lens may be used as the imaging optical system in the following embodiments.
[0068]
<Seventh embodiment>
FIG. 16 is a diagram showing a seventh embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. 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. Since the electrical configuration is almost the same as that of the first embodiment, the description will be given with reference to FIGS. 2 and 9 as appropriate.
[0069]
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. .
[0070]
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.
[0071]
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
[0072]
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.
[0073]
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.
[0074]
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.
[0075]
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.
[0076]
FIG. 17 is a sub-scan sectional view showing a configuration of an exposure unit provided in the image forming apparatus of FIG. FIG. 18 is a main scanning sectional view showing the configuration of an exposure unit provided in the image forming apparatus of FIG. 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.
[0077]
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. Since the configuration of the optical scanning element 65 is the same as that of the first embodiment, the description of the configuration is omitted here, and the operation of the optical scanning element 65 will be mainly described.
[0078]
In this embodiment, the light beam is deflected by swinging the deflecting mirror surface 651 around the first axis AX1 by controlling the mirror driving unit including the first axis driving unit 102b and the second axis driving unit 102c. Scanning 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. Is selectively switched, and the scanning position of the scanning light beam in the sub-scanning direction Y on each photosensitive member is finely adjusted. As described above, in the present embodiment, the first axis AX1 functions as a main scanning deflection axis, and the second axis AX2 functions as a fine adjustment axis. Of course, it goes without saying that the first axis AX1 may function as a fine adjustment axis and the second axis AX2 may function as a main scanning deflection axis.
[0079]
Returning to FIGS. 17 and 18, 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.
[0080]
Next, an operation of the image forming apparatus according to the seventh embodiment will be described. In this image forming apparatus, when a color print command is given from an external device such as a host computer, image data included in the print command is stored in the image memory 113. Then, the main controller 11 executes color separation to obtain a one-line image data group of each color component. 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. Read in order.
[0081]
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 thus read out, and the engine controller 10 is connected to the engine controller 10 via a video IF (not shown). Output to 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.
[0082]
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, 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 one-line image data of yellow. Also, at this timing, the deflection mirror surface 651 is rotated and positioned around the second axis AX2, which is a fine adjustment axis, by energizing the coil 655 from the second axis drive unit 102c 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 FIG. 19A, the scanning light beam Ly is scanned only on the photoreceptor 2Y to form a line latent image corresponding to one-line image data of yellow.
[0083]
When the formation of the line latent image is completed, 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 in accordance with the magenta one-line image data at the next timing. . Further, at this timing, the current is supplied from the second axis driving unit 102c to the coil 655, so that the deflection mirror surface 651 is rotated and positioned around the second axis AX2 to guide the light beam to the photoconductor 2M. . 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 FIG. 19B, the scanning light beam is scanned only on the photoconductor 2M to form a line latent image corresponding to magenta one-line image data.
[0084]
Further, in the same manner as described above, a cyan line latent image, a black line latent image, a yellow line latent image,... Are formed on the photoconductor 2 of the corresponding color components at each timing. Thus, a latent image corresponding to the image data 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.
[0085]
As described above, according to this embodiment, one line image data is sequentially read from the image memory 113 at a timing corresponding to the timing of writing a latent image to each photoconductor 2, and PWM data is created. 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.
[0086]
Further, the light scanning element 65 deflects the light beam from the laser light source 62 in the sub-scanning direction Y simultaneously with the deflection scanning operation, thereby switching the scanning light beam position SL on the photoconductor 2 in the sub-scanning direction Y with the switching operation. It is adjustable. For this reason, the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction Y on each of the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K can be easily and accurately adjusted. As a result, even if the scanning light beam is shifted from the reference scanning position SL0 in the sub-scanning direction Y due to a component error, an assembly error, or the like, the shift can be corrected and a high-quality image can be formed.
[0087]
Here, an example of the fine adjustment processing will be described with reference to FIG. For example, in the final adjustment stage after product assembly, for each color component, the scanning position SL of the scanning light beam is shifted from the reference scanning position SL0 indicated by the broken line in the figure in the sub-scanning direction Y by the amount of deviation Δyy, Δym, Δyc, Δyk. If it is found to be off, it can be adjusted as follows. That is, if the shift information of each color component is obtained and stored in the RAM 107 functioning as a “storage unit” of the present invention, the CPU 101 reads out the shift amount from the RAM 107 and sets the deflecting mirror surface 651 to the second position in accordance with each value. Swing about axis AX2. As a result, the position of the scanning light beam on the photoconductor 2 in the sub-scanning direction Y is adjusted for any of the color components, and the scanning position SL of the scanning light beam coincides with the reference scanning position SL0. As described above, the scanning position SL of the light beam L in the sub-scanning direction Y can be easily and accurately matched with the reference scanning position SL0, and as a result, a high-quality image can be formed.
[0088]
<Eighth embodiment>
FIG. 20 is a diagram showing an eighth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. The eighth embodiment is greatly different from the seventh embodiment in that an optical scanning system 600 in which a polygon mirror 601 and a fine adjustment oscillating mirror 602 are combined is used as the “optical scanning means” of the present invention. The other configuration is basically the same as that of the seventh embodiment. In the eighth 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, so that a deflecting mirror surface is formed. 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 fine adjustment reflection surface 602a of the oscillating mirror 602.
[0089]
The swing mirror 602 is swingable around a swing axis (fine adjustment 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 guided to any one of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K, and the scanning in the sub-scanning direction Y by each photoconductor is performed. Fine adjustment of the scanning position of the light beam.
[0090]
Therefore, the same operation and effect as in the seventh embodiment can be obtained. That is, the light scanning element 65 deflects the light beam from the laser light source 62 in the sub-scanning direction Y, and at the same time, switches the position SL of the scanning light beam on each of the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K in the sub-scanning direction. Y can be adjusted. For this reason, the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction Y on each of the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K can be easily and accurately adjusted. As a result, even if the scanning light beam is shifted from the reference scanning position SL0 in the sub-scanning direction Y due to a component error, an assembly error, or the like, the shift can be corrected and a high-quality image can be formed.
[0091]
In the eighth 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 point that the optical scanning system 600 in which the polygon mirror 601 and the fine adjustment swinging mirror 602 are combined in place of the optical scanning element 65 can be used is exactly the same in the first to sixth embodiments. is there.
[0092]
<Ninth embodiment>
FIG. 21 is a diagram showing a ninth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. The ninth embodiment is largely different from the seventh embodiment in that an optical scanning system 600 combining two oscillating mirrors 603 and 602 is used as “optical scanning means” of the present invention. Is basically the same as that of the seventh embodiment. In the ninth 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 fine adjustment reflection surface 602a of the oscillating mirror 602.
[0093]
This oscillating mirror 602 has exactly the same configuration as that of the eighth embodiment, and functions as a “fine adjustment oscillating mirror” of the present invention. That is, the scanning light beam is deflected by the oscillating mirror 602 and guided to any one of the four photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K, and the scanning light in the sub-scanning direction Y at each photoconductor. Fine adjustment of the beam scanning position.
[0094]
Therefore, the same operation and effect as in the seventh embodiment can be obtained. That is, the light scanning element 65 deflects the light beam from the laser light source 62 in the sub-scanning direction Y, and at the same time, switches the position SL of the scanning light beam on each of the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K in the sub-scanning direction. Y can be adjusted. For this reason, the scanning position of the light beam in the sub-scanning direction Y on each of the photoconductors 2Y, 2M, 2C, and 2K can be easily and accurately adjusted. As a result, even if the scanning light beam is shifted from the reference scanning position SL0 in the sub-scanning direction Y due to a component error, an assembly error, or the like, the shift can be corrected and a high-quality image can be formed.
[0095]
In the ninth 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. Further, the point that the optical scanning system 600 combining the two oscillating mirrors 603 and 602 can be used instead of the optical scanning element 65 is exactly the same in the first to sixth embodiments.
[0096]
<Tenth embodiment>
By the way, during the operation of the image forming apparatus, the scanning position SL of the scanning light beam in the sub-scanning direction Y may be shifted from the reference scanning position SL0 due to a change in the operating environment as described above. Therefore, in order to solve such a problem and improve the image quality, for example, a position shift detector shown in FIG. 22 may be provided to actively correct the position shift of the scanning position SL. Hereinafter, a tenth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0097]
FIG. 22 is a diagram showing the configuration of a position shift detector provided in the tenth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. In this position shift detector 200, two photosensors 202 and 203 are mounted on a sensor base 201 at a predetermined distance in the main scanning direction X. These photosensors 202 and 203 have a rectangular effective sensing area. One of the photo sensors 202 is arranged such that the longitudinal direction of the effective sensing area 202a is substantially orthogonal to the main scanning direction X. The other photo sensor 203 is arranged such that the longitudinal direction of the effective sensing area 203a is inclined by an angle θ with respect to the main scanning direction X. Therefore, when the scanning position SL is shifted in the sub-scanning direction Y with respect to the reference scanning position SL0 as shown in the drawing, the sensing position of the photo sensor 203 is shifted in the main scanning direction X. For example, at the reference scanning position SL0, the sensing interval is SD0, and when the light beam scans on the reference scanning position SL0, the scanning time is the reference time t0. On the other hand, if the scanning position is shifted by Δy in the sub-scanning direction Y, the scanning interval SL is the sensing interval SD, and when the light beam scans on the scanning position SL, the scanning time is the measurement time tm. . Therefore, the shift amount Δy can be detected based on the time difference (= tm−t0).
[0098]
In the tenth embodiment, the photo sensors 202 and 203 are electrically connected to the CPU 101. Then, based on the output signals from the photo sensors 202 and 203, the CPU 101
Δy = Vs × (tm−t0) × tan θ
(Where Vs is the scanning speed of the light beam),
Then, the positional deviation amount Δy in the sub-scanning direction Y is obtained based on Further, the fine adjustment mechanism adjusts the position of the scanning light beam in accordance with the positional deviation amount Δy of the scanning position.
[0099]
As described above, according to the tenth embodiment, the displacement amount Δy with respect to the reference scanning position SL0 on the photoconductor in the sub-scanning direction Y is detected by the displacement detector 200, and the sub-adjustment mechanism is used based on the detection result. By adjusting the position SL of the scanning light beam in the scanning direction Y, it is possible to make the scanning light beam coincide with the reference scanning position SL0. That is, by actively adjusting the position of the scanning light beam in the sub-scanning direction Y during the operation of the apparatus, the deviation of the scanning position SL of the light beam in the sub-scanning direction Y from the reference scanning position SL0 is eliminated, and high quality is always achieved. Image can be formed.
[0100]
<Eleventh embodiment>
In this type of image forming apparatus, latent image formation, development processing, transfer processing, and the like are controlled based on the vertical synchronization signal Vsync. However, since the scanning timing of the light beam, that is, the horizontal synchronization signal HSYNC is asynchronous with the vertical synchronization signal Vsync, a synchronization error between the vertical synchronization signal and the scanning timing may occur. In this case, the transfer position on the transfer medium such as the intermediate transfer belt 71 is shifted by the synchronization error. For this reason, when the synchronization error varies for each toner color, the toner images are shifted from each other between the toner colors, that is, a registration shift occurs, and the image quality is reduced. Therefore, it is conceivable to eliminate registration deviation by adjusting the scanning position in the sub-scanning direction Y. In this case, the difference between the horizontal synchronizing signal HSYNC and the vertical synchronizing signal Vsync is defined as the “shift amount” of the present invention, and the fine adjustment mechanism adjusts the position SL of the scanning light beam in the sub-scanning direction Y based on the value. The registration deviation based on the error can be eliminated. In particular, excellent responsiveness is required to eliminate the synchronization error, but by performing active control based on the fine adjustment mechanism, the request can be satisfied, and an image with excellent quality can be formed. it can. Note that, here, the vertical synchronization sensor 77 and the synchronization sensor 60 correspond to “detection means” of the present invention.
[0101]
<Others>
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, the present invention is applied to a color image forming apparatus using four color toners, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention is applicable to all image forming apparatuses using a single color or a plurality of color toners.
[0102]
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 electrophotographic 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 a relationship between a scanning position of a scanning light beam on a photosensitive member and a reference scanning position.
FIG. 11 is a diagram showing a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating a third embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a fourth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a fifth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating a sixth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a seventh embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 17 is a sub-scan sectional view showing a configuration of an exposure unit provided in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 18 is a main scanning cross-sectional view illustrating a configuration of an exposure unit provided in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 19 is a diagram schematically illustrating a relationship between a scanning position of a scanning light beam on each photoconductor and a reference scanning position.
FIG. 20 is a diagram showing an eighth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing a ninth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of a misregistration detector provided in a tenth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2, 2Y, 2M, 2C, 2K: photoreceptor, 60: synchronous sensor (detecting means), 62: laser light source, 65: optical scanning element (optical scanning means), 77: vertical synchronous sensor (detecting means), 101: CPU (control means), 102b: first axis drive section (mirror drive section), 102c: second axis drive section (mirror drive section), 107: RAM (storage means), 600: optical scanning system (optical scanning means) 601: polygon mirror, 601a, 603a, 651: deflecting mirror surface, 602: fine adjustment oscillating mirror, 602a: fine adjustment reflection surface, 603: main scanning oscillating mirror, 652: silicon substrate, 653: outside Movable plate, 656: Inside movable plate, 661: Single lens aspherical lens (imaging optical system), AX1: First axis (main scanning deflection axis), AX2: Second axis (fine adjustment axis), AX3: Rotation axis (Main scan AX4: swing axis (fine adjustment axis), AX5: swing axis (main scanning deflection axis), L, Ly, Lm, Lc, Lk: scanning light beam, X: main scanning direction, Y: sub-axis Scan direction

Claims

A latent image carrier that rotates in the sub-scanning direction, a light source that emits a light beam, and deflects and scans the light beam from the light source in a main scanning direction that is substantially orthogonal to the sub-scanning direction; An image forming apparatus comprising: an optical scanning unit that irradiates the latent image carrier; and a control unit that controls the light source and the optical scanning unit to form a latent image on the latent image carrier.
The optical scanning means has a fine adjustment mechanism for deflecting a light beam or a scanning light beam from the light source in the sub-scanning direction,
The image forming apparatus, wherein the control unit adjusts a position of the scanning light beam on the latent image carrier in the sub-scanning direction by controlling the fine adjustment mechanism.

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 position of the scanning light beam on the latent image carrier in the sub-scanning direction is changed by swinging and driving the deflection mirror surface using the other as a fine adjustment axis.

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.

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.

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.

The image forming apparatus according to claim 2, wherein the mirror driving unit swingably positions the deflection mirror surface around the fine adjustment axis in a non-resonant mode.

The image forming apparatus according to claim 2, wherein the mirror driving unit swings and positions the deflection mirror surface around the fine adjustment axis by an electromagnetic force.

The image forming apparatus further includes an imaging optical system that forms a scanning light beam scanned in the main scanning direction by the deflection mirror surface on the surface of the latent image carrier,
The imaging 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. In order to correct the field curvature aberration in the spherical missing direction, the curvature in the spherical missing direction at the position along the non-arc curve in at least one of the meridional planes is the curvature in the meridional direction so as to correct the curvature of field in the spherical missing direction. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the image forming apparatus is determined so as to change without correlation.

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 reflecting surface for fine adjustment that reflects the light beam, and swings around a fine adjustment axis orthogonal to the sub-scanning direction to change the position of the scanning light beam on the latent image carrier in the sub-scanning direction. With a fine adjustment swinging mirror to change,
2. The one of the polygon mirror and the oscillating mirror for fine adjustment 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. 3. The image forming apparatus as described in the above.

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 reflecting surface for fine adjustment that reflects the light beam, and swings around a fine adjustment axis orthogonal to the sub-scanning direction to change the position of the scanning light beam on the latent image carrier in the sub-scanning direction. With a fine adjustment swinging mirror to change,
One of the main scanning oscillating mirror and the fine adjustment 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.

The image forming apparatus further includes an imaging optical system that forms a scanning light beam scanned in the main scanning direction by the deflection mirror surface on the surface of the latent image carrier,
The imaging 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. In order to correct the field curvature aberration in the spherical missing direction, the curvature in the spherical missing direction at the position along the non-arc curve in at least one of the meridional planes is the curvature in the meridional direction so as to correct the curvature of field in the spherical missing direction. The image forming apparatus according to claim 9, wherein the image forming apparatus is determined to change without correlation.

A storage unit configured to store shift information with respect to a reference scanning position on the latent image carrier in the sub-scanning direction,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the fine adjustment mechanism based on the shift information stored in the storage unit.

A detection unit that detects an amount of deviation from a reference scanning position on the latent image carrier in the sub-scanning direction,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the fine adjustment mechanism based on the shift amount detected by the detection unit.