JP2005305770A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 共振振動する振動ミラーにより光源から射出される光ビームを偏向させるとともに該偏向光ビームを潜像担持体に走査させて該潜像担持体上に潜像を形成する露光手段を複数個有する画像形成装置において、いずれの露光手段においても振動ミラーの振幅を確実に確保して良好な品質で画像を形成する。
【解決手段】 ＣＰＵ１０１が予めメモリに記憶されている各偏向器の共振周波数を読出す。そして、ＣＰＵ１０１が共振周波数の平均値を算出し、この平均値で全ての偏向器が振動するように露光ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋのミラー駆動部１０２２に駆動指令を与える。この駆動指令を受けたミラー駆動部１０２２は駆動信号の周波数、つまり駆動周波数を平均値に設定し、偏向器を同時に振動させる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置および方法に関するものであり、特に共振振動する振動ミラーを偏向器として用いて光走査させる露光ユニットを各潜像担持体に対応して装備した装置に関するものである。

この種の画像形成装置としては、互いに異なる４色、例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色成分ごとに、感光体、露光ユニットおよび現像ユニットを専用的に設けた、いわゆるタンデム方式の画像形成装置が従来より知られている。このタンデム装置では、各色成分の画像を次のようにして感光体上に形成している。すなわち、各色成分ごとに、該色成分の画像を示す画像データに基づき露光ユニットの光源を制御するとともに、その光源からの光ビームを露光ユニットの偏向器により走査させて該色成分の画像データに対応する潜像を感光体上に形成する。そして、それらの潜像を互いに異なる色のトナーで現像して複数色のトナー像を形成するとともに、それら複数色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。

ところで、偏向器の小型化および高速化を図るべく、共振型の振動ミラーを偏向器として用いることが従来より提案されている（例えば特許文献１参照）。すなわち、この装置では、振動ミラーに与える駆動信号の周波数と振動ミラーの固有共振振動数とを一致させることによって、振動ミラーを共振振動させて比較的大きな振幅を得ている。そして、共振振動している振動ミラーに光源からの光ビームを照射して光ビームを走査させている。

特開平１−３０２３１７号公報（第２頁、第２〜４図）

ところで、共振型の振動ミラーをタンデム装置の偏向器として採用する場合には、次のような問題が発生することがあった。すなわち、タンデム装置では４つの露光ユニットを設ける必要があるが、使用環境等の外的要因や振動ミラーの個体差などに起因して、偏向器の共振周波数が相互に相違し、露光ユニットの一部において共振周波数と駆動周波数との不一致が生じて振動ミラーの揺動振幅値が大幅に減少してしまうことがあった。その結果、各露光ユニットにおいて所望の潜像を形成することができず、画像品質が劣化してしまうことがあった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、共振振動する振動ミラーにより光源から射出される光ビームを偏向させるとともに該偏向光ビームを潜像担持体に走査させて該潜像担持体上に潜像を形成する露光手段を複数個有する画像形成装置において、いずれの露光手段においても振動ミラーの振幅を確実に確保して良好な品質で画像を形成することを目的とする。

この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、複数の潜像担持体と、複数の潜像担持体の各々に対応して設けられ、共振振動する振動ミラーにより光源から射出される光ビームを偏向させるとともに該偏向光ビームを該潜像担持体に走査させて該潜像担持体上に潜像を形成する、複数の露光手段と、一の駆動周波数を有する駆動信号を複数の振動ミラーに与えて全振動ミラーを駆動周波数で駆動する駆動手段と、駆動手段を制御する制御手段とを備え、駆動手段は駆動信号の周波数を可変自在に構成され、しかも、制御手段は複数の振動ミラーの共振周波数に基づき駆動周波数の最適値を求め、駆動手段から出力される駆動信号の駆動周波数が最適値とほぼ一致するように駆動手段を制御することを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、複数の潜像担持体の各々に対して、所定の駆動周波数で振動する振動ミラーにより光源から射出される光ビームを偏向させるとともに該偏向光ビームを走査させて該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成工程と、複数の潜像を互いに異なる色のトナーで現像して複数色のトナー像を形成する現像工程と、複数色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転写工程と、潜像形成工程に先立って、複数の振動ミラーの共振周波数に基づき駆動周波数の最適値を求め、該最適値で全振動ミラーの振動を開始する調整工程とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明では、複数の露光手段の各々に共振型の振動ミラーが偏向器として設けられており、駆動手段から駆動信号が与えられて同一の駆動周波数で複数の振動ミラーが駆動される。しかしながら、上記したように各振動ミラーの共振周波数は使用環境等の外的要因や振動ミラーの個体差などに起因して変動するため、複数の振動ミラーを使用する画像形成装置では、振動ミラーの共振周波数が相互に異なってしまうことがある。そこで、この発明では、複数の振動ミラーの共振周波数に基づき駆動周波数の最適値が求められ、駆動手段から出力される駆動信号の駆動周波数が最適値とほぼ一致するように設定されている。これによって、複数の振動ミラーの間で共振周波数がばらついたとしても、駆動周波数とのズレ量が抑制される。したがって、いずれの露光手段においても、振動ミラーは同一の駆動周波数で共振振動するとともに十分な振幅値が得られる。その結果、良好な品質で画像を形成することができる。

また、複数の振動ミラーの共振周波数を記憶する記憶手段をさらに設け、記憶手段から共振周波数を読み出し、該複数の共振周波数に基づき駆動周波数の最適値を求めるようにしてもよい。また、複数の共振周波数の最大値以下かつ最小値以上の範囲（調整範囲）内で駆動周波数の最適値を決定するのがより好適であり、例えば、調整範囲の中間値を駆動周波数の最適値とすることができる。また、複数の共振周波数の平均値を駆動周波数の最適値としてもよい。さらに、複数の共振周波数のうちの一を駆動周波数の最適値としてもよい。

＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆるタンデム方式のカラープリンタであり、潜像担持体としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを装置本体５内に並設している。そして、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。すなわち、この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から印字指令がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１からの印字指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートＳに印字指令に対応する画像を形成する。

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、露光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、露光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。

感光体２Ｙは図１の矢印方向に回転自在に設けられている。そして、この感光体２Ｙの周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３Ｙ、現像ユニット４Ｙおよびクリーニング部（図示省略）がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３Ｙは例えばスコロトロン帯電器で構成されており、帯電制御部１０３からの帯電バイアス印加によって感光体２Ｙの外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。そして、この帯電ユニット３Ｙによって帯電された感光体２Ｙの外周面に向けて露光ユニット６Ｙ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。この露光ユニット６Ｙは露光制御部１０２Ｙ（図４）からの制御指令に応じて動作する。なお、露光ユニット６および露光制御部１０２の構成および動作については後で詳述する。

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。

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。

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。

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。

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。

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や後述する偏向器の共振周波数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。

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主走査断面図、図４は図１の画像形成装置の露光ユニットおよび露光制御部の構成を示す図である。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニット６および露光制御部１０２の構成および動作について詳述する。なお、露光ユニット６および露光制御部１０２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。

この露光ユニット６Ｙ（６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）は露光筐体６１を有している。そして、
そして、露光筐体６１に単一のレーザー光源６２Ｙが固着されており、レーザー光源６２Ｙ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６２Ｙは、図４に示すように、露光制御部１０２Ｙの光源駆動部１０２１と電気的に接続されている。このため、画像信号に応じて光源駆動部１０２１がレーザー光源６２ＹをＯＮ／ＯＦＦ制御してレーザー光源６２Ｙ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。

また、この露光筐体６１の内部には、レーザー光源６２Ｙからの光ビームを感光体２Ｙの表面（図示省略）に走査露光するために、コリメータレンズ６３１、シリンドリカルレンズ６３２、偏向器６５Ｙ、走査レンズ６６が設けられている。すなわち、レーザー光源６２Ｙからの光ビームは、コリメータレンズ６３１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、副走査方向Ｙにのみパワーを有するシリンドリカルレンズ６３２に入射される。そして、シリンドリカルレンズ６３２を調整することでコリメート光は副走査方向Ｙにおいて偏向器６５Ｙの偏向ミラー面６５１付近で結像される。このように、この実施形態では、コリメータレンズ６３１およびシリンドリカルレンズ６３２がレーザー光源６２Ｙからの光ビームを整形するビーム整形系６３として機能している。

この偏向器６５Ｙ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、共振振動する振動ミラーで構成されている。すなわち、偏向器６５Ｙでは、共振振動する偏向ミラー面６５１により光ビームを主走査方向Ｘに偏向可能となっている。より具体的には、偏向ミラー面６５１は主走査方向Ｘとほぼ直交する揺動軸（ねじりバネ）周りに揺動自在に軸支されるとともに、作動部６５２から与えられる外力に応じて揺動軸周りに揺動する。この作動部６５２は露光制御部１０２Ｙのミラー駆動部１０２２からのミラー駆動信号に基づき偏向ミラー面６５１に対して静電気的、電磁気的あるいは機械的な外力を作用させて偏向ミラー面６５１をミラー駆動信号の周波数で揺動させる。なお、作動部６５２による駆動方式は静電吸着、電磁気力あるいは機械力などのいずれの方式を採用してもよく、それらの駆動方式は周知であるため、ここでは説明を省略する。

また、ミラー駆動部１０２２はミラー駆動信号の周波数や電圧などの駆動条件を変更設定することができるように構成されている。そして、後述するように偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの共振周波数より求められた最適値にミラー駆動信号の周波数を変更設定することが可能となっている。また、ミラー駆動信号の電圧を変更させることで振幅値を調整することも可能となっている。

そして、偏向器６５Ｙの偏向ミラー面６５１で偏向された光ビームは走査レンズ６６に向けて偏向される。この実施形態では、走査レンズ６６は、感光体２の表面上の有効走査領域の全域においてＦ値が略同一となるように構成されている。したがって、走査レンズ６６に向けて偏向された光ビームは、走査レンズ６６を介して感光体２Ｙの表面の有効走査領域に略同一のスポット径で結像される。これにより、光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の表面上に形成される。

また、この実施形態では、図３に示すように、走査光ビームの走査経路の開始または終端を折り返しミラー６９ａ，６９ｂにより水平同期センサ６０Ａ，６０Ｂに導いている。これらの折り返しミラー６９ａ，６９ｂおよび水平同期センサ６０Ａ，６０Ｂは、光ビームが有効走査領域を走査する際に掃引して形成される掃引面の外に配設されている。また、折り返しミラー６９ａ，６９ｂは、光ビームが有効走査領域の略中心を走査する際の光軸に対して略対称に配設されている。したがって、水平同期センサ６０Ａ，６０Ｂは光軸に対して略対称に配設されているのと同等に考えることができる。

これら水平同期センサ６０Ａ，６０Ｂによる走査光ビームの検出信号は露光制御部１０２Ｙの計測部１０２４に伝達され、該計測部において有効走査領域を光ビームが走査する走査時間が算出される。そして、この計測部１０２４において算出された走査時間がミラー駆動部１０２２に伝達され、ミラー駆動部１０２２はこの伝達された走査時間に応じて偏向ミラー面６５１を駆動するミラー駆動信号の駆動条件を変更設定可能となっている。さらに、この実施形態では、水平同期センサ６０Ａ，６０Ｂを、光ビームが有効走査領域を主走査方向Ｘに走査する際の同期信号、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。

ところで、上記のように構成された装置では、電源投入時や印字開始前などに起動処理を実行して光ビームが偏向器６５（６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋ）によって良好に走査されるように調整している。より具体的には、次のような起動処理を実行している。

図５は図１の画像形成装置で実行される起動処理を示すフローチャートである。また、図６は図５の起動処理を模式的に示す図である。この起動処理では、ＣＰＵ１０１が予めＲＯＭ１０６に記憶されている各偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkを読出す（ステップＳ１）。このように、この実施形態では、ＲＯＭ１０６が本発明の「記憶手段」として機能しているが、共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkの記憶先については、これに限定されるものではなく、例えば露光制御部１０２Ｙ、１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋの各々に、メモリを設けるとともに該メモリに共振周波数を記憶するようにしてもよい。

次に、ＣＰＵ１０１が共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkの平均値Ｆraveを本発明の「最適値」として算出し（ステップＳ２）、この平均値Ｆraveで全ての偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋが振動するように露光ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋのミラー駆動部１０２２に駆動指令を与える。この駆動指令を受けたミラー駆動部１０２２は駆動信号の周波数、つまり駆動周波数Ｆdを平均値Ｆraveに設定し（ステップＳ３）、偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋを同時に振動させる。

そして、イエロー色の露光ユニット６Ｙでは、駆動周波数Ｆd（＝Ｆrave）を有するミラー駆動信号を受けて偏向器６５Ｙの偏向ミラー面６５１が駆動周波数Ｆdで振動する（ステップＳ４Ｙ）。また、偏向器６５Ｙの振動開始後、所定時間が経過するのを待って、光源駆動部１０２１からの光源駆動信号をレーザー光源６２Ｙに出力してレーザー光源６２Ｙを点灯する（ステップＳ５Ｙ）。このとき、すでに偏向器６５は共振振動しているので、感光体２Ｙの表面を光ビームが走査することとなり、感光体２Ｙの一部に光ビームが集中的に照射されるのを防止することができる。また、光ビームの走査と同時に水平同期センサ６０Ａ，６０Ｂから水平同期信号Ｈsyncが出力される。そして、次のステップＳ６Ｙでは、センサ出力に基づきミラー駆動部１０２２から偏向器６５に与えるミラー駆動信号の駆動電圧を制御して偏向器６５Ｙの振幅値を調整することによって走査光ビームＬyの速度を調整する。これにより走査光ビームＬyを安定して走査させることができる。さらに、走査速度の安定化が完了すると、レーザー光源６２を消灯するとともに、ステップＳ７ＹでReady信号をＣＰＵ１０１に出力してイエローの露光ユニット６Ｙに関する起動処理を完了させる。

また、イエロー以外のトナー色についても上記と同様の処理が実行される。すなわち、マゼンタ色について一連の処理（ステップＳ４Ｍ〜Ｓ７Ｍ）が実行されて駆動周波数Ｆd（＝Ｆrave）で偏向器６５Ｍを振動させるとともに、走査光ビームＬmの速度を調整した後、Ready信号をＣＰＵ１０１に出力してマゼンタの露光ユニット６Ｍに関する起動処理を完了させる。また、シアン色について一連の処理（ステップＳ４Ｃ〜Ｓ７Ｃ）が実行されて駆動周波数Ｆd（＝Ｆrave）で偏向器６５Ｃを振動させるとともに、走査光ビームＬcの速度を調整した後、Ready信号をＣＰＵ１０１に出力してシアンの露光ユニット６Ｃに関する起動処理を完了させる。さらに、ブラック色について一連の処理（ステップＳ４Ｋ〜Ｓ７Ｋ）が実行されて駆動周波数Ｆd（＝Ｆrave）で偏向器６５Ｋを振動させるとともに、走査光ビームＬkの速度を調整した後、Ready信号をＣＰＵ１０１に出力してブラックの露光ユニット６Ｋに関する起動処理を完了させる。このように、この実施形態では、全トナー色の起動処理を並行して行っている。そして、全トナー色について起動処理が完了して全色のReady信号を受けたＣＰＵ１０１はカラー印字指令に応じてカラー印字処理を実行する。

以上のように、この実施形態によれば、例えば図６に示すように各トナー色の偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkが相互に異なっていたとしても、それらの平均値Ｆraveで駆動するように構成しているので、駆動周波数Ｆd（＝Ｆrave）と各共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkとのズレ量は抑制される。そのため、いずれの露光ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにおいても、偏向器６５の偏向ミラー面６５１を同一の駆動周波数Ｆdで共振振動させることができ、しかも各偏向ミラー面６５１の振幅値も十分に確保することができる。その結果、良好な品質で画像を形成することができる。

なお、上記実施形態では、図６に示すように、共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkの平均値Ｆraveを本発明の「最適値」とし、駆動周波数Ｆdを平均値Ｆraveに設定しているが、これらの共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkのうち最大値以下かつ最小値以上の範囲を調整範囲とし、その調整範囲内で駆動周波数の最適値を決定するようにしてもよい。例えば図６に示すように、共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkが次の大小関係、
Ｆry＜Ｆrm＜Ｆrc＜Ｆrk
を有する場合、最大値は共振周波数Ｆrkであり、最小値は共振周波数Ｆryである。したがって、調整範囲（Ｆry〜Ｆrk）のうちの任意の値、例えば中間値、
（中間値）＝（Ｆry＋Ｆrk）／２
を「最適値」に設定してもよい。また、重み付け平均を「最適値」としてもよい。また、共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkのひとつを「最適値」としてもよいが、中間値に最も近い値を採用するのが望ましい（第２実施形態）。以下、図７および図８を参照しつつ第２実施形態について説明する。

＜第２実施形態＞
図７は本発明にかかる画像形成装置の第２実施形態を示すフローチャートである。また、図８は第２実施形態の動作を示す模式図である。この実施形態では、ＲＯＭ１０６に記憶されている各偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkを読出す（ステップＳ１）。そして、これらの共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkのうち中間値に最も近いマゼンタの偏向器６５Ｍの共振周波数Ｆrmを本発明の「最適値」として選択する。そして、駆動周波数Ｆdを共振周波数Ｆrmに設定し（ステップＳ３）、偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋを同時に振動させる。ここで、マゼンタについては駆動周波数Ｆdが共振周波数Ｆrmと一致しており、十分な振幅が確保される。

一方、マゼンタ以外のトナー色の露光ユニット６Ｙ，６Ｃ，６Ｋについては第１実施形態と同様の処理を実行する。すなわち、イエロー色について一連の処理（ステップＳ４Ｙ〜Ｓ７Ｙ）が実行されて駆動周波数Ｆd（＝Ｆrm）で偏向器６５Ｙを振動させるとともに、走査光ビームＬyの速度を調整した後、Ready信号をＣＰＵ１０１に出力してイエローの露光ユニット６Ｙに関する起動処理を完了させる。また、シアン色について一連の処理（ステップＳ４Ｃ〜Ｓ７Ｃ）が実行されて駆動周波数Ｆd（＝Ｆrave）で偏向器６５Ｃを振動させるとともに、走査光ビームＬcの速度を調整した後、Ready信号をＣＰＵ１０１に出力してシアンの露光ユニット６Ｃに関する起動処理を完了させる。さらに、ブラック色について一連の処理（ステップＳ４Ｋ〜Ｓ７Ｋ）が実行されて駆動周波数Ｆd（＝Ｆrave）で偏向器６５Ｋを振動させるとともに、走査光ビームＬkの速度を調整した後、Ready信号をＣＰＵ１０１に出力してブラックの露光ユニット６Ｋに関する起動処理を完了させる。このように、この実施形態では、全トナー色の起動処理を並行して行っている。そして、これらの起動処理が完了して全色のReady信号を受けたＣＰＵ１０１はカラー印字指令に応じてカラー印字処理を実行する。

以上のように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、いずれの露光ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにおいても、偏向器６５の偏向ミラー面６５１を同一の駆動周波数Ｆdで共振振動させることができ、しかも各偏向ミラー面６５１の振幅値も十分に確保することができる。その結果、良好な品質で画像を形成することができる。また、駆動周波数Ｆdをマゼンタの偏向器６５Ｍの共振周波数Ｆrmと一致させているので、残りの３色について振幅調整による光ビームの速度調整を行えばよく、起動処理を効率的に行うことができる。

なお、この第２実施形態では、駆動周波数Ｆdをマゼンタ偏向器６５Ｍの共振周波数Ｆrmに設定しているが、他のトナー色の偏向器６５の共振周波数に設定してもよいことはいうまでもない。

＜第３実施形態＞
ところで、上記第１および第２実施形態では、駆動周波数Ｆdを最適値に設定したものの、最適値と各共振周波数との間のズレを完全に解消することはできず、偏向器の調整にも一定の限界が生じることがある。そこで、各トナー色の露光ユニット６において駆動周波数Ｆdとほぼ一致するように共振周波数を変化させるように構成してもよい。以下、図９ないし図１１を参照しつつ第３実施形態について説明する。

図９は本発明にかかる画像形成装置の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は各偏向器６Ｙ、６Ｍ，６Ｃ，６Ｋに共振周波数調整部６５３を設けるとともに、周波数制御部１０２３により共振周波数調整部６５３を制御して駆動周波数Ｆdとほぼ一致するように共振周波数を変化させている点である。なお、その他の構成は基本的に同一であるため、相違点を中心に説明する一方、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

イエローの露光ユニット６Ｙでは、図９に示すように、偏向器６５Ｙの共振周波数を変化させる共振周波数調整部６５３が設けられている。この共振周波数調整部６５３としては、例えば特開平９−１９７３３４号公報に記載されたような構成を採用することができる。すなわち、この共振周波数調整部６５３では偏向器６５Ｙのねじりバネ（図示省略）に電気抵抗素子が形成されるとともに、該電気抵抗素子が露光制御部１０２Ｙの周波数制御部１０２３と電気的に接続されている。そして、周波数制御部１０２３による電気抵抗素子への通電制御によりねじりバネの温度が変化する。これによって、ねじりバネのバネ定数が変化し、偏向器６５Ｙの共振周波数Ｆryを変更させることができる。また、計測部１０２４において算出された走査時間は周波数制御部１０２３に伝達され、周波数制御部１０２３が共振周波数調整部６５３への通電を制御して偏向器６５Ｙの共振周波数を変動させて駆動周波数Ｆdとほぼ一致させている。なお、偏向器６５Ｙの共振周波数を変化させる具体的な構成はこれに限定されるものではなく、従来より周知の構成を採用することができる。また、他のトナー色についても同様に構成されている。

次に、第３実施形態における起動処理について図１０および図１１を参照しつつ説明する。図１０は図９の画像形成装置で実行される起動処理を示すフローチャートである。また、図１１は図１０の起動処理を模式的に示す図である。この起動処理では、第１実施形態と同様に、ＣＰＵ１０１が予めＲＯＭ１０６に記憶されている各偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkに基づき平均値Ｆraveを算出し、該平均値Ｆraveを駆動周波数Ｆdに設定して全偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋを振動させる。この段階では、例えば図１１の破線で示すように共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkのすべてを駆動周波数Ｆd（＝Ｆrave）に一致させることは困難である。そこで、すべてのトナー色について偏向器６５の調整処理を実行する。

まず、図１０に示すように、イエロー色について一連の処理（ステップＳ４Ｙ〜Ｓ８Ｙ）が実行される。すなわち、偏向器６５Ｙの振動開始（ステップＳ４Ｙ）後、所定時間が経過するのを待って、光源駆動部１０２１からの光源駆動信号をレーザー光源６２Ｙに出力してレーザー光源６２Ｙを点灯する（ステップＳ５Ｙ）。これにより、光ビームの走査と同時に水平同期センサ６０Ａ，６０Ｂから水平同期信号Ｈsyncが出力される。そして、次のステップＳ８Ｙでは、センサ出力に基づき周波数制御部１０２３による電気抵抗素子への通電制御により偏向器６５Ｙのねじりバネの温度を変化させて図１１の最上段に示すように偏向器６５Ｙの共振特性を破線（調整前）から駆動周波数側にシフトさせる。これにより、同図の実線に示すように偏向器６５Ｙの共振周波数Ｆryが駆動周波数Ｆdとほぼ一致して振幅値θ(y)が最大振幅を示すこととなる。

次に、共振周波数Ｆryの調整後に、センサ出力に基づきミラー駆動部１０２２から偏向器６５Ｙに与えるミラー駆動信号の駆動電圧を制御して偏向器６５Ｙの最大振幅値を調整することによって走査光ビームＬyの速度を調整する（ステップＳ６Ｙ）。これにより走査光ビームＬyを安定して走査させることができる。さらに、走査速度の安定化が完了すると、レーザー光源６２を消灯するとともに、ステップＳ７ＹでReady信号をＣＰＵ１０１に出力してイエローの露光ユニット６Ｙに関する起動処理を完了させる。

また、イエロー以外のトナー色についても上記と同様の処理が実行される。すなわち、マゼンタ色について一連の処理（ステップＳ４Ｍ〜Ｓ８Ｍ）が実行されて偏向器６５Ｍの共振周波数Ｆrmを駆動周波数Ｆdとほぼ一致させるとともに、走査光ビームＬmの速度を調整した後、Ready信号をＣＰＵ１０１に出力してマゼンタの露光ユニット６Ｍに関する起動処理を完了させる。また、シアン色について一連の処理（ステップＳ４Ｃ〜Ｓ８Ｃ）が実行されて偏向器６５Ｃの共振周波数Ｆrcを駆動周波数Ｆdとほぼ一致させるとともに、走査光ビームＬcの速度を調整した後、Ready信号をＣＰＵ１０１に出力してシアンの露光ユニット６Ｃに関する起動処理を完了させる。さらに、ブラック色について一連の処理（ステップＳ４Ｋ〜Ｓ８Ｋ）が実行されて偏向器６５Ｋの共振周波数Ｆrkを駆動周波数Ｆdとほぼ一致させるとともに、走査光ビームＬkの速度を調整した後、Ready信号をＣＰＵ１０１に出力してブラックの露光ユニット６Ｋに関する起動処理を完了させる。

以上のように、第３実施形態によれば、駆動周波数Ｆdを最適値に設定するのみならず、さらに各トナー色について周波数制御部１０２３により共振周波数調整部６５３を制御することにより各偏向器６５の共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkを最適な駆動周波数Ｆdとほぼ一致するように共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkの調整を行っている。そのため、いずれの偏向器６５においても、偏向器６５は所定の駆動周波数Ｆdで、しかも最大振幅で共振振動する。その結果、良好な品質で画像を形成することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記第３実施形態では、水平同期センサ６０Ａ，６０Ｂからの水平同期信号Ｈsyncに基づき偏向器６５（６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋ）の共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkの調整を行っているが、共振周波数の調整のために用いることができる情報としては、水平同期信号Ｈsyncに限定されるものではなく、共振周波数に関連する情報であれば任意である。例えば特開平７−２１８８５７号公報に記載されたような変位検出センサを偏向器６５に設け、偏向ミラー面６５１の変位量を検出するとともに、該検出値に基づき偏向器６５の共振周波数Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrkの調整を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、温度変化に基づくバネ定数の変化を利用した共振周波数調整部６５３を採用しているが、共振周波数調整部６５３の構成はこれに限定されるものではなく、従来より周知の方法により共振周波数を調整することができる。

さらに、上記実施形態では、振動ミラーとしてマイクロマシニング技術を用いて形成された偏向器６５を採用しているが、共振振動する振動ミラーを用いて光ビームを偏向して潜像担持体上に光ビームを走査させる画像形成装置全般に本発明を適用することができる。

本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 図１の画像形成装置の露光ユニットの構成を示す主走査断面図。 図１の画像形成装置の露光ユニットおよび露光制御部の構成を示す図。 図１の画像形成装置で実行される起動処理を示すフローチャート。 図５の起動処理を模式的に示す図。 本発明にかかる画像形成装置の第２実施形態を示すフローチャート。 第２実施形態の動作を示す模式図。 本発明にかかる画像形成装置の第３実施形態を示す図。 図９の画像形成装置で実行される起動処理を示すフローチャート。 図１０の起動処理を模式的に示す図。

符号の説明

２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体（潜像担持体）、 ４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像ユニット（現像器）、 ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ…露光ユニット（露光手段）、 ６２…レーザー光源、 ６５…偏向器（振動ミラー）、 ７１…中間転写ベルト（転写媒体）、１０１…ＣＰＵ（制御手段）、 １０２、１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ…露光制御部、 １０２２…ミラー駆動部（駆動手段）、 ６５３…共振周波数調整部（調整手段）、 Ｆd…駆動周波数、 Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrk…共振周波数、 Ｌy，Ｌm，Ｌc，Ｌk…走査光ビーム

Claims (7)

1. 複数の潜像担持体と、
   前記複数の潜像担持体の各々に対応して設けられ、共振振動する振動ミラーにより光源から射出される光ビームを偏向させるとともに該偏向光ビームを該潜像担持体に走査させて該潜像担持体上に潜像を形成する、複数の露光手段と、
   一の駆動周波数を有する駆動信号を前記複数の振動ミラーに与えて全振動ミラーを前記駆動周波数で駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、
   前記駆動手段は前記駆動信号の周波数を可変自在に構成され、しかも、
   前記制御手段は前記複数の振動ミラーの共振周波数に基づき前記駆動周波数の最適値を求め、前記駆動手段から出力される駆動信号の駆動周波数が前記最適値とほぼ一致するように前記駆動手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の振動ミラーの共振周波数を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記記憶手段から共振周波数を読み出し、該複数の共振周波数に基づき前記駆動周波数の最適値を求める請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数の共振周波数の最大値以下かつ最小値以上の範囲を調整範囲とし、
   前記制御手段は前記調整範囲内で前記駆動周波数の最適値を決定する請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記調整範囲の中間値を前記駆動周波数の最適値とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記複数の共振周波数の平均値を前記駆動周波数の最適値とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記複数の共振周波数のうちの一を前記駆動周波数の最適値とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 複数の潜像担持体の各々に対して、所定の駆動周波数で振動する振動ミラーにより光源から射出される光ビームを偏向させるとともに該偏向光ビームを走査させて該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成工程と、
   前記複数の潜像を互いに異なる色のトナーで現像して複数色のトナー像を形成する現像工程と、
   前記複数色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転写工程と、
   前記潜像形成工程に先立って、前記複数の振動ミラーの共振周波数に基づき前記駆動周波数の最適値を求め、該最適値で全振動ミラーの振動を開始する調整工程と
   を備えたことを特徴とする画像形成方法。

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