JP2004287214A

JP2004287214A - 露光装置および画像形成装置

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Publication number: JP2004287214A
Application number: JP2003080810A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Nomura; 雄二郎野村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】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露光装置を提供する。
【解決手段】露光ユニットでは、レーザー光源から光ビームがコリメータレンズおよびシリンドリカルレンズを介して光走査素子６５に入射される。この光走査素子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。そして、第１軸駆動部と第２軸駆動部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が第１軸ＡＸ１回りに揺動して光ビームを偏向して主走査方向Ｘに走査させる。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可能となっている。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、感光体などの潜像担持体の表面に光ビームを主走査方向に走査させる露光装置および該露光装置を装備する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より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が知られている。この画像形成装置の露光ユニットでは、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することができる露光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、上記露光装置を用いることにより副走査方向における光ビームの走査位置を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２の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる露光装置の一の態様は、潜像担持体の表面に光ビームを主走査方向に走査させる露光装置であって、上記第１の目的を達成するため、光ビームを射出する光源部と、偏向ミラー面を有する内側可動部材と、内側可動部材を副走査偏向軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、外側可動部材を副走査偏向軸とは異なる主走査偏向軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、内側可動部材を副走査偏向軸回りに揺動駆動し、また外側可動部材を主走査偏向軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備え、ミラー駆動部によって偏向ミラー面を主走査偏向軸回りに揺動させて光源部からの光ビームを主走査方向に走査させる一方、副走査偏向軸回りに偏向ミラー面を揺動させ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を特徴としている。
【００１３】
このように構成された発明では、偏向ミラー面により反射される光ビームを単に主走査方向に偏向走査されるのみならず、副走査方向にも偏向可能となっている。すなわち、副走査偏向軸回りに偏向ミラー面を揺動させると、その揺動動作に応じて副走査方向における走査光ビームの偏向を制御することができる。したがって、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。
【００１４】
ここで、光源部から射出される光ビームの本数は任意である。つまり、光源部から単一の光ビームを射出するように構成すると、各潜像担持体の表面にはライン状の潜像が１本ずつ形成されていく。一方、光源部から互いに平行な複数本の光ビームを射出するように構成すると、その複数本単位で各潜像担持体の表面には潜像が形成されていく。
【００１５】
また、この発明にかかる露光装置の他の態様は、潜像担持体の表面に光ビームを主走査方向に走査させる露光装置であって、上記第１の目的を達成するため、Ｍ本（Ｍ≧２の自然数）の光ビームを互いに平行に射出する光源部と、光源部からの光ビームを反射する偏向ミラー面を有するＭ個の内側可動部材と、Ｍ個の内側可動部材の各々を副走査偏向軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、外側可動部材を副走査偏向軸とは異なる主走査偏向軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、Ｍ個の内側可動部材を副走査偏向軸回りに揺動駆動し、また外側可動部材を主走査偏向軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備え、ミラー駆動部によって偏向ミラー面を主走査偏向軸回りに揺動させて光源部からのＭ本の光ビームを主走査方向に走査させる一方、副走査偏向軸回りにＭ個の偏向ミラー面を揺動させてＭ本の光ビームをそれぞれＭ個の偏向ミラー面で偏向して副走査方向におけるＭ本の走査光ビームの位置をそれぞれ調整することを特徴としている。
【００１６】
このように構成された発明においても、上記した発明と同様に、各光ビームを偏向ミラー面で主走査方向に偏向走査するとともに、該偏向ミラー面を副走査偏向軸回りに揺動させている。このため、副走査方向における走査光ビームの偏向を制御することができ、その結果、潜像担持体上での副走査方向における各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。また、副走査方向については、Ｍ本の光ビームの各々を独立して位置調整することができるため、走査光ビームの間隔（ビームピッチ）を制御可能となっている。
【００１７】
ところで、走査光ビームを主走査方向と副走査方向との２方向に偏向するためには、例えばポリゴンミラーと揺動ミラーとの組み合わせ、あるいは互いに独立した２つの揺動ミラーの組み合わせ等が考えられる。すなわち、２つのミラーの一方を主走査用として機能させるとともに、他方を副走査用として機能させることが考えられる。しかしながら、このように２つの独立したミラーを設けた場合には、装置サイズの大型化や光学調整の複雑化などは避けられない。これに対し、上記した本発明にかかる露光装置では偏向ミラー面を主走査偏向軸および副走査偏向軸回りに揺動可能に構成しているため、上記した提案構成（ポリゴンミラー＋揺動ミラー、２つの独立した揺動ミラー）に比べて小型で、しかも光学調整も簡単となっている。
【００１８】
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。
【００１９】
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、偏向ミラー面を副走査偏向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、偏向ミラー面の副走査偏向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、偏向ミラー面の副走査偏向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。
【００２０】
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、偏向ミラー面を副走査偏向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。
【００２１】
また、光源部と偏向ミラー面との間に配置されて光源部からの光ビームを副走査方向において収束させて偏向ミラー面上に線状結像する第１光学系と、潜像担持体と偏向ミラー面との間に配置されて偏向ミラー面からの走査光ビームを潜像担持体の表面に結像する第２光学系とをさらに備えるように構成してもよい。このように構成することで、いわゆる面倒れ補正を行うことができる。すなわち、各潜像担持体の表面と偏向ミラー面とが光学的に共役となり、主走査偏向軸に多少のぶれが生じたとしても光学的に補正される。また、偏向ミラー面での光ビームの形状は線状となるため、偏向ミラー面を小さくすることができ、高速走査の面で有利となる。
【００２２】
また、この発明にかかる画像形成装置の一態様は、上記第２の目的を達成するため、潜像担持体と、請求項１ないし１１のいずれかに記載の露光装置と同一の構成を有する露光手段と、露光手段を制御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調整しながら、潜像担持体上に走査光ビームを照射して潜像を形成する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００２３】
このように構成された発明では、露光手段を用いて光ビームを偏向しているため、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。このため、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。
【００２４】
また、この発明にかかる画像形成装置の他の態様は、複数の潜像担持体と、請求項１ないし１１のいずれかに記載の露光装置と同一の構成を有する露光手段と、露光手段を制御して複数の潜像担持体のなかで走査光ビームが照射される潜像担持体を選択的に切り替えながら、各潜像担持体上に走査光ビームを照射して潜像を形成する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００２５】
このように構成された発明では、走査光ビームが照射される潜像担持体を選択的に切り替え、その切替動作に応じた潜像担持体に潜像が形成される。このように単一の光源部でありながら、複数の潜像担持体の表面に走査光ビームを走査させて各潜像担持体に潜像を形成可能となっている。このため、潜像担持体の個数だけ光源部が必要となっていた従来より周知の画像形成装置に比べて、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。また、光学的な調整については、光源部と偏向ミラー面との調整のみとなるため、調整作業性を簡素化することができる。
【００２６】
また、潜像担持体の切替選択のみならず、その選択された潜像担持体上での走査光ビームの位置を副走査方向において調整するようにしてもよい。これによって、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。
【００２７】
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露光手段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、装置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。
【００２８】
また、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第１検出手段をさらに設け、検出結果に基づき露光手段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。
【００２９】
また、潜像担持体上のトナー像を転写媒体上に重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置では、画像品質の向上を図るためにはレジストズレを補正する必要がある。本発明では、レジストズレを補正するために必要な情報に基づき露光手段を制御して各トナー像の潜像を形成する位置を副走査方向に調整している。このため、レジストズレを補正し、各トナー像の間でのレジストズレを低減することができる。しかも、上記のように構成された発明では、レジストズレを補正するために走査光ビームの走査位置を調整しているので、レジストズレを補正するために潜像担持体や転写媒体の回転速度を変更させる必要がなくなり、潜像担持体や転写媒体を安定して走行させることができる。その結果、優れた品質で画像を形成することができる。
【００３０】
なお、レジストズレを補正するために必要な補正情報を予め求めておき、該補正情報を記憶手段に記憶しておき、補正情報に基づき露光手段を制御するようにしてもよい。また、レジストズレに関する情報を検出し、その検出情報に基づき露光手段を制御するようにしてもよい。さらには、補正情報と検出情報とに基づき露光手段を制御するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
Ａ．４サイクル方式の画像形成装置
＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる露光装置の第１実施形態を装備した画像形成装置を示す図である。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、本発明にかかる露光装置（露光手段）に相当するものであり、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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により本発明の「光源部」が構成されており、この光源部から単一の光ビームが射出される。
【００４３】
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。このように、本実施形態ではコリメータレンズ６３およびシリンドリカルレンズ６４によって本発明の「第１光学系」が構成されている。
【００４４】
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。
【００４５】
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、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。
【００４６】
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、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。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。また、内側可動板６５６の上面周縁部には、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。
【００４７】
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１軸ＡＸ１および第２軸ＡＸ２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の内底面のうち外側可動板６５３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。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１軸ＡＸ１として揺動する。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。
【００４８】
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。
【００４９】
この凹部６５２ａの内底面には、図８に示すように、内側可動板６５６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、内側可動板６５６を回転するモーメントが発生する。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。
【００５０】
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が主走査偏向軸として機能し、第２軸ＡＸ２が副走査偏向軸として機能している。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
以上のように、この実施形態によれば、本発明の露光装置に相当する露光ユニット６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。
【００５４】
ここで、その感光体２上での副走査方向Ｙにおける光ビームの走査位置を調整する機能、つまり微調整機能について図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。
【００５５】
なお、この実施形態では、ずれ量Δｙ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。
【００５６】
また、露光ユニット６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。この作用効果については、同一構成を採用する後の実施形態においても同様である。
【００５７】
（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、上記したようにポリゴンミラーと揺動ミラーとを組み合わせた光走査光学系や２つの揺動ミラーを組み合わせた光走査光学系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。
【００５８】
（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。
【００５９】
（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。
【００６０】
（Ｄ）一方、偏向ミラー面６５１を第２軸（副走査偏向軸）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。
【００６１】
（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。また、偏向ミラー面６５１を第２軸（副走査偏向軸）ＡＸ２回りに揺動駆動するために電磁気力を用いることができる。そして、第１軸（主走査偏向軸）ＡＸ１と第２軸（副走査偏向軸）ＡＸ２との配設関係から、次のような作用効果が得られる。この実施形態では、主走査方向Ｘの偏向角は光ビームの走査範囲に相当するものであるのに対し、副走査方向Ｙの偏向角は後述するように副走査方向Ｙにおける走査光ビームの位置に相当するものである。したがって、主走査方向Ｘの偏向角は副走査方向Ｙの偏向角よりも大きい。
【００６２】
そして、光ビームを所定範囲に走査するために、主走査方向Ｘの偏向角を大きく設定するためには、偏向ミラー面６５１に作用させる駆動力を大きくするのが望ましい。つまり、静電駆動の場合には電極の面積を広げることで駆動力を増大させることができ、また電磁誘導の場合にはコイルパターンの数を増やすことで駆動力を増大させることができる。したがって、いずれの駆動方式を採用する場合であっても、駆動力を増大させるためには、に偏向ミラー面６５１を揺動させるための可動部材（内側可動板６５６＋外側可動板６５３）を大きくする必要がある。しかしながら、単純に可動部材を大型化したのでは、光走査素子６５の大型化を招いてしまう。そこで、この実施形態では、上記したように内側可動板６５６を第２軸（副走査偏向軸）ＡＸ２回りに揺動させるように構成することによって主走査方向Ｘの広偏向角を達成して光走査素子６５の小型化と高性能化の両立を図っている。
【００６３】
また、上記したように主走査方向Ｘの偏向については、共振モードを使用している。したがって、共振周波数が所定値からずれると、光ビームの走査速度が変化して潜像が主走査方向Ｘに伸縮してしまい、画像品質の低下を招いてしまう。すなわち、高精度でかつ安定した画像形成を行うためには、共振周波数を所定値に合わせ込むことが重要となる。
【００６４】
ここで、共振周波数に影響を与える因子としては可動部材（内側可動板６５６＋外側可動板６５３）の重量とねじりバネのバネ定数などがあり、共振周波数を安定化するためには可動部材の形状精度を高める不可欠である。この点、内側可動板６５６および外側可動板６５３をマイクロマシニング技術によって製造する場合、可動部材の大きさが大きくなるにしたがって製造精度を高めることができ、共振周波数を安定化させる上で有利に作用する。しかしながら、上記したように可動部材の大型化により光走査素子６５の大型化を招いてしまう。そこで、この実施形態では、副走査偏向軸を内側の第２軸ＡＸ２とすることで、可動部材全体の大きさを変化させることなく、共振モードで駆動される外側可動板６５３を大きくすることができる。その結果、光走査素子６５の小型化と高精度化とが両立している。
【００６５】
（Ｆ）さらに、レーザー光源６２からの光ビームは第１光学系によって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ので、偏向ミラー面６５１を小さくすることができ、高速走査の面で有利となる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
図１１は本発明にかかる露光装置の第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。
【００６７】
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、露光ユニット６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。
【００６８】
＜第３実施形態＞
図１２は本発明にかかる露光装置の第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。
【００６９】
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、露光ユニット６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。
【００７０】
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。
【００７１】
さらに、第１ないし第３実施形態からわかるように、露光ユニット６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、光源部（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、この点に関しては、後の実施形態にかかる露光装置においても全く同様である。
【００７２】
＜第４ないし第６実施形態＞
図１３は本発明にかかる露光装置の第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。
【００７３】
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、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。
【００７４】
この単玉非球面レンズ６６１により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。
【００７５】
もちろん、この第４実施形態においても、露光ユニット６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。
【００７６】
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。
【００７７】
このように第４ないし第６実施形態からわかるように、露光ユニット６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。
【００７８】
なお、上記第１ないし第６実施形態では、本発明にかかる露光ユニット６をカラー画像形成装置に適用しているが、モノクロの画像形成装置に対しても第１ないし第６実施形態にかかる発明を適用することができる。
【００７９】
また、上記第１ないし第６実施形態では、露光ユニット６の微調整機能によって基準走査位置ＳＬ０に対する走査光ビームのずれを補正しているが、露光ユニット６の微調整機能によってレジストズレを補正することも可能である。すなわち、レジストズレを補正するために必要な補正情報、例えばレジスト制御量に基づき走査光ビームの位置を調整することでレジストズレを低減することができる。
【００８０】
ここで、そのレジスト補正処理の一例について図１６を参照しつつ説明する。レジストズレを補正するために必要な補正情報、例えば同図中のレジスト制御量ΔＲｙ、ΔＲｍ、ΔＲｃ、ΔＲｋは実際にカラー画像を形成する前、例えば電源投入時などに求められ、ＲＡＭ１０７などの記憶手段に記憶される。そして、印字指令が与えられてカラー画像を形成する場合には、各色の潜像形成位置をレジスト制御量ΔＲｙ、ΔＲｍ、ΔＲｃ、ΔＲｋに基づいて副走査方向Ｙに調整している。すなわち、まず第１色目のブラックのトナー像を示す画像データに基づきレーザー光源６２が駆動されて感光体２上に潜像が形成される。このとき、ＣＰＵ１０１がＲＡＭ１０７からブラックのレジスト制御量ΔＲｋを読出し、その値に対応して偏向ミラー面６５１を第２軸（副走査偏向軸）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ＳＬｋはレジスト基準位置ＳＬ００からΔＲｋだけ副走査方向Ｙにシフトした位置となる（同図（ａ））。これによって、ブラックのトナー像は副走査方向ＹにΔＲｋだけ移動し、中間転写ベルト７１上に転写される。なお、この「レジスト基準位置ＳＬ００」とは発明内容の理解のために仮想的に設定した位置であり、レジスト制御量がゼロであるときの光ビームの走査位置を意味している。
【００８１】
また、２色目以降についても、ブラックと同様にして潜像形成、トナー像形成および転写動作が行われて中間転写ベルト７１上で重ね合わされる。すなわち、シアンについては、感光体２上での走査光ビームの位置ＳＬｃはレジスト基準位置ＳＬ００からΔＲｃだけ副走査方向Ｙにシフトした位置となる（同図（ｂ））。これによって、シアンのトナー像は副走査方向ＹにΔＲｃだけ移動し、中間転写ベルト７１上に転写される。マゼンタについては、感光体２上での走査光ビームの位置ＳＬｍはレジスト基準位置ＳＬ００からΔＲｍだけ副走査方向Ｙにシフトした位置となる（同図（ｃ））。これによって、マゼンタのトナー像は副走査方向ＹにΔＲｍだけ移動し、中間転写ベルト７１上に転写される。イエローについては、感光体２上での走査光ビームの位置ＳＬｙはレジスト基準位置ＳＬ００からΔＲｙだけ副走査方向Ｙにシフトした位置となる（同図（ｄ））。これによって、イエローのトナー像は副走査方向ＹにΔＲｙだけ移動し、中間転写ベルト７１上に転写される。したがって、各色のトナー像は中間転写ベルト７１上でレジスト制御量ΔＲｙ、ΔＲｍ、ΔＲｃ、ΔＲｋだけ基準位置に対して副走査方向Ｙにシフトして重ね合わされ、レジストズレが効果的に低減される。
【００８２】
しかも、上記したように走査光ビームの走査位置ＳＬｋ、ＳＬｃ、ＳＬｍ、ＳＬｙを調整することによってレジストズレを補正しているので、レジストズレを補正するために感光体２や中間転写ベルト７１の回転速度を変更させる必要はなくなり、感光体２および中間転写ベルト７１を安定して走行させることができる。その結果、優れた品質で画像を形成することができる。
【００８３】
なお、この実施形態では、レジスト制御量を本発明の「補正情報」としてＲＡＭ１０７に記憶させているが、レジスト制御量そのものを記憶させる代わりにレジスト制御量に関連する値やデータなどを「補正情報」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、レジスト制御量や関連値などの補正情報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、補正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。これらの点に関しては、後で説明する実施形態においても全く同様である。
【００８４】
Ｂ．タンデム方式の画像形成装置
＜第７実施形態＞
図１７は本発明にかかる露光装置の第７実施形態を装備した画像形成装置を示す図である。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。
【００８５】
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。
【００８６】
感光体２Ｙは図１７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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
図１８は図１７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１９は図１７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により本発明の「光源部」が構成されており、この光源部から単一の光ビームが射出される。
【００９３】
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。
【００９４】
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を副走査偏向軸として機能させている。
【００９５】
図１８および図１９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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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を副走査偏向軸たる第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２０（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。
【００９９】
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２０（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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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副走査方向Ｙにおける走査光ビームの位置を調整することで感光体の切替選択を行っているが、また同時に感光体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。
【０１０３】
ここで、その微調整処理の一例について図２０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（副走査偏向軸）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。
【０１０４】
なお、上記第７実施形態では、露光ユニット６の微調整機能によって基準走査位置ＳＬ０に対する走査光ビームのずれを補正しているが、露光ユニット６の微調整機能によってレジストズレを補正することも可能である。すなわち、レジストズレを補正するために必要な補正情報、例えばレジスト制御量に基づき走査光ビームの位置を調整することでレジストズレを低減することができる。
【０１０５】
ここで、タンデム方式の画像形成装置におけるレジスト補正処理の一例について図２１を参照しつつ説明する。レジストズレを補正するために必要な補正情報、例えば同図中のレジスト制御量ΔＲｙ、ΔＲｍ、ΔＲｃ、ΔＲｋは実際にカラー画像を形成する前、例えば電源投入時などに求められ、ＲＡＭ１０７などの記憶手段に記憶される。そして、印字指令が与えられてカラー画像を形成する場合には、各色の潜像形成位置をレジスト制御量ΔＲｙ、ΔＲｍ、ΔＲｃ、ΔＲｋに基づいて副走査方向Ｙに調整している。すなわち、ブラックについては、そのトナー像を示す画像データに基づきレーザー光源６２が駆動されて感光体２上に潜像が形成される。このとき、ＣＰＵ１０１がＲＡＭ１０７からブラックのレジスト制御量ΔＲｋを読出し、その値に対応して偏向ミラー面６５１を第２軸（副走査偏向軸）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ＳＬｋはレジスト基準位置ＳＬ００からΔＲｋだけ副走査方向Ｙにシフトした位置となる。これによって、ブラックのトナー像は副走査方向ＹにΔＲｋだけ移動し、中間転写ベルト７１上に転写される。
【０１０６】
また、他のトナー色についても、ブラックと同様にして潜像形成、トナー像形成および転写動作が行われて中間転写ベルト７１上で重ね合わされる。すなわち、シアンについては、感光体２上での走査光ビームの位置ＳＬｃはレジスト基準位置ＳＬ００からΔＲｃだけ副走査方向Ｙにシフトした位置となる。これによって、シアンのトナー像は副走査方向ＹにΔＲｃだけ移動し、中間転写ベルト７１上に転写される。マゼンタについては、感光体２上での走査光ビームの位置ＳＬｍはレジスト基準位置ＳＬ００からΔＲｍだけ副走査方向Ｙにシフトした位置となる。これによって、マゼンタのトナー像は副走査方向ＹにΔＲｍだけ移動し、中間転写ベルト７１上に転写される。イエローについては、感光体２上での走査光ビームの位置ＳＬｙはレジスト基準位置ＳＬ００からΔＲｙだけ副走査方向Ｙにシフトした位置となる。これによって、イエローのトナー像は副走査方向ＹにΔＲｙだけ移動し、中間転写ベルト７１上に転写される。したがって、各色のトナー像は中間転写ベルト７１上でレジスト制御量ΔＲｙ、ΔＲｍ、ΔＲｃ、ΔＲｋだけ基準位置に対して副走査方向Ｙにシフトして重ね合わされ、レジストズレが効果的に低減される。
【０１０７】
しかも、上記したように走査光ビームの走査位置ＳＬｋ、ＳＬｃ、ＳＬｍ、ＳＬｙを調整することによってレジストズレを補正しているので、レジストズレを補正するために各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋや中間転写ベルト７１の回転速度を変更させる必要はなく、感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋおよび中間転写ベルト７１を安定して走行させることができる。その結果、優れた品質で画像を形成することができる。
【０１０８】
なお、上記第７実施形態では、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、複数色のトナーを用いたタンデム方式の画像形成装置全般に対して適用可能である。
【０１０９】
Ｃ．その他
＜第８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８実施形態について説明する。
【０１１０】
図２２は本発明にかかる画像形成装置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。このように位置ずれ検出器２００が本発明の「第１検出手段」として機能する。
【０１１１】
この第８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。
【０１１２】
以上のように第８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。
【０１１３】
＜第９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最大１走査分のレジストズレが生じる。したがって、同期誤差に起因するレジストズレについても考慮するのが望ましい。
【０１１４】
そこで、この第９実施形態では、水平同期信号ＨＳＹＮＣと垂直同期信号Ｖｓｙｎｃとの差を、本発明の「レジストズレに関する情報」として検出し、その検出結果をＲＡＭ１０７などの記憶手段から読み出した補正情報に加えてレジストズレの補正を行っている。したがって、レジストズレをさらに低減することができ、画像品質を高めることができる。また、同期誤差に起因するレジストズレ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「第２検出手段」に相当する。
【０１１５】
＜第１０実施形態＞
図２３は本発明にかかる露光装置の光走査素子を示す斜視図である。また、図２４および図２５はそれぞれ図２３の光走査素子の主走査断面図および副走査断面図である。さらに、図２６は図２３の露光装置を装備する画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。ここで、第１０実施形態が第１ないし第９実施形態と大きく相違している点は、２つのレーザー光源６２１、６２２からなる光源部を有し、この光源部から２本の光ビームＬ１、Ｌ２が射出されている点と、光ビームＬ１、Ｌ２を偏向ミラー面６５１ａ、６５１ｂでそれぞれ偏向している点である。なお、その他の構成は第１実施形態と同一であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【０１１６】
この第１０実施形態では、２つの偏向ミラー面６５１ａ、６５１ｂを有する光走査素子６５０が設けられている。これらの偏向ミラー面６５１ａ、６５１ｂは、主走査偏向軸たる第１軸ＡＸ１回りに一体的に揺動自在となっている一方、副走査偏向軸たる第２軸ＡＸ２および第３軸ＡＸ３回りにそれぞれ独立して揺動自在となっている。
【０１１７】
この光走査素子６５０も、上記した光走査素子６５と同様に、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る。この光走査素子６５０では、図２３に示すように、シリコン基板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、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。
【０１１８】
この外側可動板６５３の内側には、２枚の内側可動板６５６ａ、６５６ｂがそれぞれ独立して軸支されている。すなわち、内側可動板６５６ａはねじりバネ６５４と軸方向が直交するねじりバネ６５７ａで外側可動板６５３の内側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。そして、内側可動板６５６ａの上面周縁部には、平面コイル６５５ａ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。また、その内側可動板６５６ａの上面中央部には、アルミニューム膜などが偏向ミラー面６５１ａとして成膜されている。
【０１１９】
一方の内側可動板６５６ｂも内側可動板６５６ａと同様に構成されている。すなわち、内側可動板６５６ｂはねじりバネ６５７ｂで外側可動板６５３の内側に弾性支持され、主走査方向Ｘとほぼ平行に伸びる第３軸ＡＸ３回りに揺動自在となっている。また、内側可動板６５６ｂの上面には、「第３軸駆動用コイル」としての平面コイル６５５ｂと偏向ミラー面６５１ｂとが設けられている。
【０１２０】
また、シリコン基板６５２の略中央部には、図２４および図２５に示すように、外側可動板６５３および内側可動板６５６ａ、６５６ｂがそれぞれ第１軸ＡＸ１、第２軸ＡＸ２および第３軸ＡＸ３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の内底面のうち外側可動板６５３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２４参照）。これら２つの電極６５８ａ、６５８ｂは外側可動板６５３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いる。そして、第１駆動部１０２ｂから所定の電圧を第１軸用電極６５８ａ、６５８ｂに交互に印加することによって外側可動板６５３が第１軸ＡＸ１回りに振動し、これによって両偏向ミラー面６５１ａ、６５１ｂ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外側可動板の共振周波数に設定すると、外側可動板６５３の振れ幅は大きくなり、電極６５８ａ、６５８ｂに近接する位置まで外側可動板６５３の端部を変位させることができる。
【０１２１】
この凹部６５２ａの内底面には、図２５に示すように、内側可動板６５６ａ、６５６ｂの端部に外方位置に永久磁石６５９ａ〜６５９ｃ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６５５ａ、６５５ｂは露光制御部１０２の第２駆動部１０２ｃおよび第３駆動部１０２ｄとそれぞれ電気的に接続されている。このため、コイル６５５ａへの通電によって内側可動板６５６ａ（偏向ミラー面６５１ａ）がねじりバネ６５７ａを第２軸ＡＸ２として揺動する。また、コイル６５５ｂへの通電によって内側可動板６５６ｂ（偏向ミラー面６５１ｂ）がねじりバネ６５７ｂを第３軸ＡＸ３として揺動する。ここで、第２軸駆動用コイル６５５ａおよび第３軸駆動用コイル６５５ｂ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６５７ａを第２軸ＡＸ２として偏向ミラー面６５１ａを往復振動させ、またねじりバネ６５７ｂを第３軸ＡＸ３として偏向ミラー面６５１ｂを往復振動させることができる。このように、本実施形態では両偏向ミラー面６５１ａ、６５１ｂをそれぞれ独立して制御することができる。
【０１２２】
このように光走査素子６５０では、偏向ミラー面６５１ａを互いに直交する第１軸ＡＸ１および第２軸ＡＸ２回りに、また偏向ミラー面６５１ｂを互いに直交する第１軸ＡＸ１および第３軸ＡＸ３回りに、しかもそれらを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、第２軸駆動部１０２ｃおよび第３軸駆動部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６５１ａ、６５１ｂを第１軸ＡＸ１回りに揺動させることで２本の光ビームＬ１、Ｌ２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６５１ａを第２軸ＡＸ２回りに揺動させることで光ビームＬ１を、また偏向ミラー面６５１ｂを第３軸ＡＸ３回りに揺動させることで光ビームＬ２を、副走査方向Ｙに変更して副走査方向Ｙでの各走査光ビームの位置を調整可能となっている。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および第３軸ＡＸ３を副走査偏向軸として機能させている。しかも、この実施形態では、内側可動部材６５６ａ、６５６ｂをそれぞれ独立して副走査偏向軸ＡＸ２、ＡＸ３回りに揺動駆動することによって２本の走査光ビームの間隔（ビームピッチＰ）を制御可能となっている。
【０１２３】
以上のように、この第１０実施形態においても、第１ないし第９実施形態と同様の作用効果が得られる。また、上記したように２本の走査光ビームの間隔を制御可能となっているため、必要に応じて走査光ビームの間隔を調整して画像品質の向上を図ることができる。
【０１２４】
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、単一のレーザー光源６２により本発明の「光源部」を構成しているが、光源部に複数の光源を設けて該光源部から互いに平行な複数本の光ビームを射出するように構成するようにしてもよい。
【０１２５】
また、上記実施形態では、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、本発明は複数色のトナー像を転写ベルト、転写シートや転写ドラムなどの転写媒体上に重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置全般に対して適用可能である。
【０１２６】
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】本発明にかかる露光装置の第１実施形態を装備した画像形成装置を示す図である。
【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】本発明にかかる露光装置の第２実施形態を示す図である。
【図１２】本発明にかかる露光装置の第３実施形態を示す図である。
【図１３】本発明にかかる露光装置の第４実施形態を示す図である。
【図１４】本発明にかかる露光装置の第５実施形態を示す図である。
【図１５】本発明にかかる露光装置の第６実施形態を示す図である。
【図１６】感光体上での走査光ビームの走査位置とレジスト基準位置との関係を模式的に示す図である。
【図１７】本発明にかかる露光装置の第７実施形態を装備した画像形成装置を示す図である。
【図１８】図１７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】図１７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２０】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２１】感光体上での走査光ビームの走査位置とレジスト基準位置との関係を模式的に示す図である。
【図２２】本発明にかかる画像形成装置に装備された位置ずれ検出器の構成を示す図である。
【図２３】本発明にかかる露光装置の光走査素子を示す斜視図である。
【図２４】図２３の光走査素子の主走査断面図である。
【図２５】図２３の光走査素子の副走査断面図である。
【図２６】図２３の露光装置を装備する画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体、４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像ユニット、６…露光ユニット（露光手段、露光装置）、７…転写ユニット（転写手段）、６０…同期センサ（第２検出手段）、６２…レーザー光源、６５…光走査素子（光走査手段）、７１…中間転写ベルト、７７…垂直同期センサ（第２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）、２００…位置ずれ検出器（第１検出手段）、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（副走査偏向軸）、ＡＸ３．．．第３軸（副走査偏向軸）、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌｙ，Ｌｙ１，Ｌｙ２，Ｌｍ，Ｌｍ１，Ｌｍ２，Ｌｃ，Ｌｃ１，Ｌｃ２，Ｌｋ，Ｌｋ１，Ｌｋ２．．．走査光ビーム、Ｐ…ビームピッチ（走査光ビームの間隔）、Ｘ…主走査方向、Ｙ…副走査方向

Claims

潜像担持体の表面に光ビームを主走査方向に走査させる露光装置において、
光ビームを射出する光源部と、
偏向ミラー面を有する内側可動部材と、
前記内側可動部材を副走査偏向軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、
前記外側可動部材を前記副走査偏向軸とは異なる主走査偏向軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、
前記内側可動部材を前記副走査偏向軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記主走査偏向軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備え、
前記ミラー駆動部によって前記偏向ミラー面を前記主走査偏向軸回りに揺動させて前記光源部からの光ビームを前記主走査方向に走査させる一方、前記副走査偏向軸回りに前記偏向ミラー面を揺動させて前記副走査方向における前記走査光ビームの位置を調整することを特徴とする露光装置。
前記光源部は単一の光ビームを射出する請求項１記載の露光装置。
前記光源部は互いに平行な複数本の光ビームを射出する請求項１記載の露光装置。
潜像担持体の表面に光ビームを主走査方向に走査させる露光装置において、
Ｍ本（Ｍ≧２の自然数）の光ビームを互いに平行に射出する光源部と、
前記光源部からの光ビームを反射する偏向ミラー面を有するＭ個の内側可動部材と、
前記Ｍ個の内側可動部材の各々を副走査偏向軸回りに揺動自在に支持する外側可動部材と、
前記外側可動部材を前記副走査偏向軸とは異なる主走査偏向軸回りに揺動自在に支持する支持部材と、
前記Ｍ個の内側可動部材を前記副走査偏向軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記主走査偏向軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを備え、
前記ミラー駆動部によって前記偏向ミラー面を前記主走査偏向軸回りに揺動させて前記光源部からのＭ本の光ビームを前記主走査方向に走査させる一方、前記副走査偏向軸回りに前記Ｍ個の偏向ミラー面を揺動させて前記Ｍ本の光ビームをそれぞれ前記Ｍ個の偏向ミラー面で偏向して前記副走査方向における前記Ｍ本の走査光ビームの位置をそれぞれ調整することを特徴とする露光装置。
前記ミラー駆動部は、前記Ｍ個の内側可動部材をそれぞれ独立して前記副走査偏向軸回りに揺動駆動して前記Ｍ本の走査光ビームの間隔を制御可能となっている請求項４記載の露光装置。
前記内側可動部材、前記外側可動部材および前記支持部材はシリコン単結晶で構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の露光装置。
前記ミラー駆動部は、前記偏向ミラー面を共振モードで前記主走査偏向軸回りに揺動駆動する請求項１ないし６のいずれかに記載の露光装置。
前記ミラー駆動部は、静電吸着力により前記偏向ミラー面を前記主走査偏向軸回りに揺動駆動する請求項１ないし７のいずれかに記載の露光装置。
前記ミラー駆動部は、前記偏向ミラー面を非共振モードで前記副走査偏向軸回りに揺動位置決めする請求項１ないし８のいずれかに記載の露光装置。
前記ミラー駆動部は、電磁気力により前記偏向ミラー面を前記副走査偏向軸回りに揺動位置決めする請求項１ないし９のいずれかに記載の露光装置。
前記光源部と前記偏向ミラー面との間に配置されて前記光源部からの光ビームを前記副走査方向において収束させて前記偏向ミラー面上に線状結像する第１光学系と、
前記潜像担持体と前記偏向ミラー面との間に配置されて前記偏向ミラー面からの走査光ビームを前記潜像担持体の表面に結像する第２光学系と
をさらに備える請求項１ないし１０のいずれかに記載の露光装置。
潜像担持体と、
請求項１ないし１１のいずれかに記載の露光装置と同一の構成を有する露光手段と、
前記露光手段を制御して前記副走査方向における前記潜像担持体上での走査光ビームの位置を調整しながら、前記潜像担持体上に走査光ビームを照射して潜像を形成する制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
複数の潜像担持体と、
請求項１ないし１１のいずれかに記載の露光装置と同一の構成を有する露光手段と、
前記露光手段を制御して前記複数の潜像担持体のなかで前記走査光ビームが照射される潜像担持体を選択的に切り替えながら、各潜像担持体上に走査光ビームを照射して潜像を形成する制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記露光手段を制御して潜像担持体の切替選択を行うとともに、その選択された潜像担持体上での前記走査光ビームの位置を前記副走査方向において調整する請求項１３記載の画像形成装置。
前記副走査方向における前記潜像担持体上での基準走査位置に対するずれ情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御手段は前記記憶手段に記憶された前記ずれ情報に基づき前記露光手段を制御する請求項１２ないし１４のいずれかに記載の画像形成装置。
前記副走査方向における前記潜像担持体上での基準走査位置に対するずれ量を検出する第１検出手段をさらに備え、
前記制御手段は前記第１検出手段により検出された前記ずれ量に基づき前記露光手段を制御する請求項１２ないし１４のいずれかに記載の画像形成装置。
前記潜像担持体上に形成される潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、
前記潜像担持体上に形成されるトナー像を転写媒体上に重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段と、
レジストズレを補正するために必要な補正情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御手段は前記記憶手段に記憶された前記補正情報に基づき前記露光手段を制御する請求項１２ないし１６のいずれかに記載の画像形成装置。
前記潜像担持体上に形成される潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、
前記潜像担持体上に形成されるトナー像を転写媒体上に重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段と、
レジストズレに関する情報を検出する第２検出手段をさらに備え、
前記制御手段は前記第２検出手段により検出された前記検出情報に基づき前記露光手段を制御する請求項１２ないし１７のいずれかに記載の画像形成装置。