JP2005305771A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 共振型の振動ミラーを偏向器として用いる画像形成装置において、振動ミラーを種々の駆動周波数で駆動させたとしても、常に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】 感光体の回転移動速度を変更したり、画像の解像度を変更する場合には、偏向器の駆動周波数はその稼動条件に応じた駆動周波数Ｆd2に変更設定されるが、そのままの状態では共振周波数Ｆrと駆動周波数Ｆd2とが不一致となり、偏向ミラー面の振幅値は振幅θ2まで低下する。そこで、駆動周波数の変更設定に追随して偏向器の共振特性を破線（調整前）から駆動周波数側にシフトさせる。これにより、偏向器の共振周波数Ｆrが駆動周波数Ｆd2とほぼ一致して振幅値が最大振幅θ2を示すこととなる。
【選択図】 図５

Description

この発明は、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装備する画像形成装置および該装置での振動ミラーの駆動調整方法に関するものである。

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では、次のようにして画像を形成している。すなわち、画像信号に基づき変調された光ビームを露光ユニットの偏向器により偏向し、該偏向光ビームを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信号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、該トナー像を普通紙、転写紙、用紙、複写紙などのシートに転写している。

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、画像形成装置では、種々の要望を満足させるために偏向器により潜像担持体上で走査される光ビームの走査周期を切り替えることが提案されている。例えば厚紙などの厚シートにトナー像を確実に定着させるためには、普通紙などの通常シートに対応した搬送速度よりも低速で厚シートを搬送させることがある。この場合、搬送速度の低減に対応して潜像担持体の移動速度を減速させるとともに、走査周期を変更設定する必要がある。また、解像度を変更させる場合も、解像度の切換に応じて走査周期を変更設定する必要がある。さらに、いわゆる４サイクル方式の画像形成装置では、複数色のトナー像を中間転写ベルトなどの転写媒体上で重ね合わせる際の色ずれを補正する必要があるが、各トナー色に対応して走査周期を変更設定することで色ずれ補正を実行することが提案されている。このように、走査周期を必要に応じて変更設定することは画像形成装置にとって非常に有用な技術のひとつとなっている。

しかしながら、共振型の振動ミラーを偏向器として用いた画像形成装置では、次のような問題が発生することがあった。すなわち、振動ミラーは固有の共振周波数を有しているため、走査周期を変更させるために振動ミラーの駆動周波数を変更させると、駆動周波数と共振周波数とが不一致となり、振動ミラーの揺動振幅値が減少してしまうことがあった。その結果、所望の潜像を潜像担持体上に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、共振型の振動ミラーを偏向器として用いる画像形成装置において、振動ミラーを種々の駆動周波数で駆動させたとしても、常に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、所定の副走査方向に回転移動する潜像担持体と、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副走査方向とほぼ直交する主走査方向に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潜像担持体上に潜像を形成する露光手段と、駆動信号を振動ミラーに与えて駆動する駆動手段と、振動ミラーの共振周波数を調整する調整手段と、必要に応じて駆動手段を制御することで駆動信号の駆動周波数を変更設定するとともに、該駆動周波数の変更設定に応じて振動ミラーの共振周波数が駆動周波数とほぼ一致するように調整手段を制御する制御手段とを備えた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、駆動信号に基づき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上で走査させて潜像を形成する潜像形成工程と、潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像工程と、潜像形成工程に先立って、駆動信号の駆動周波数を必要に応じて変更設定するとともに、該駆動周波数の変更設定に応じて振動ミラーの共振周波数が駆動周波数とほぼ一致するように振動ミラーの共振周波数を調整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、上記したような種々の要望を満足させるために、必要に応じて駆動信号の周波数を変更設定して振動ミラーの駆動周波数を切換可能となっている。また、駆動周波数の変更に対応して振動ミラーの共振周波数が調整されて共振周波数と駆動周波数とをほぼ一致させている。したがって、必要に応じて振動ミラーの駆動周波数を変化させることで種々の稼動条件に対して柔軟に、かつ適切に対応することができるとともに、常に共振周波数と駆動周波数とがほぼ一致して振動ミラーの振幅を確実に確保することができる。その結果、種々の稼動条件においても、良好な品質で画像を形成することができる。

ここで、稼動条件としては、例えば(1)いわゆる４サイクルの画像形成装置において色ずれを補正するために各トナー色ごとに駆動周波数を変更設定する、(2)トナー像の解像度に応じて駆動周波数を変更設定する、(3)潜像担持体の移動速度に応じて駆動周波数を変更設定する、等があるが、いずれの稼動条件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ができる。

＜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。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２（本発明の「潜像担持体」に相当）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。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。

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は画像信号に応じて光ビームＬを感光体２の表面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の具体的な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、４Ｍ、４Ｃ、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。

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。

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と後で説明する水平同期センサ（図３、図４）に基づいて制御される。

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。

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。

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が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。

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。

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。

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４に示すように、露光制御部１０２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。

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（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６５、走査レンズ６６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６５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６２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、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６５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１０２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。

このようにして駆動される偏向器６５には、例えば特開平９−１９７３３４号公報に記載されたような共振周波数調整部６５３が設けられており、偏向器６５の共振周波数を変化させることが可能となっている。すなわち、この共振周波数調整部６５３では偏向器６５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１０２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６５の共振周波数を変更させることができる。そこで、この実施形態では、後述するように共振周波数がミラー駆動信号の周波数（駆動周波数）と不一致である場合には、共振周波数調整部６５３により偏向器６５の共振周波数を変動させて駆動周波数とほぼ一致させている。なお、偏向器６５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、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。したがって、必要に応じて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６５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２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１０２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共振周波数調整部６５３に伝達され、共振周波数調整部６５３は偏向器６５の共振周波数の調整を行う。また、走査時間はミラー駆動部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。

このように構成された画像形成装置では、装置の高機能化を図るために次のような稼動条件が設定されている。すなわち、厚紙などの厚シートＳに二次転写されたトナー像を定着ユニット９により確実に定着させるために、普通紙などの通常シートＳに対応した搬送速度よりも低速で厚シートＳを搬送させる。そして、搬送速度の低減に対応して感光体２の回転移動速度を減速させる（速度変更）。また、画像の解像度を多段階に変更設定可能としている（解像度変更）。このような稼動条件に対応するためには、速度変更や解像度変更に応じて走査周期を変更設定する必要がある。そこで、この実施形態では、図５に示すように、走査周期を変更させるために偏向器６５の駆動周波数を変更設定するとともに、偏向器６５の共振周波数を追随変更している。以下、図５を参照しつつ共振周波数の追随変更処理について説明する。

図５は図１の画像形成装置の動作を示す模式図である。図１の画像形成装置では、通常シートＳに基準解像度で画像を形成する場合には、同図(a)に示すように、ミラー駆動部１０２２から出力される駆動信号の周波数は偏向器６５の共振周波数Ｆr1と一致する駆動周波数Ｆd1に設定されており、これを受けた偏向器６５は駆動周波数Ｆd1で振動する。このように共振周波数Ｆr1とほぼ一致するように駆動周波数Ｆd1は設定され、その結果、偏向器６５の偏向ミラー面６５１は十分な振幅θ1で振動して良好な画質で画像形成が行われる。

ここで、速度変更や解像度変更などが生じた場合、その稼動条件に応じた駆動周波数Ｆd2に変更設定されるが、そのままの状態では同図(b)に示すように、共振周波数Ｆr1と駆動周波数Ｆd2とが不一致となり、偏向ミラー面６５１の振幅値は振幅θ2まで低下し、光ビームはセンサ６０Ａ，６０Ｂの配設位置（同図のセンサ位置Ａ，Ｂ）すら通過せず、水平同期信号Ｈsyncの出力が得られなくなる。そこで、この実施形態では、同図(c)に示すように、駆動周波数の変更設定に追随して共振周波数を変更設定している。より具体的には、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６５のねじりバネの温度を変化させて偏向器６５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、偏向器６５の共振周波数Ｆr2が駆動周波数Ｆd2とほぼ一致して振幅値が最大振幅θ2を示すこととなる。このように、速度変更や解像度変更を行った場合であっても、偏向器６５の偏向ミラー面６５１は十分な振幅θ2で振動して良好な画質で画像形成が行われる。

また、このように構成された画像形成装置では、中間転写ベルト７１上でのトナー像の色ずれを解消するために、例えば図６に示すように基準色であるシアンの駆動周波数Ｆdc（＝Ｆr）に対して他のトナー色の駆動周波数を
１色目のイエロー：補正値Δｙ
２色目のマゼンタ：補正値Δｍ
４色目のブラック：補正値Δｋ
だけシフトさせている。このように各トナー色ごとに駆動周波数を変更設定することによってトナー像を副走査方向に伸縮させて色ずれを補正している。

ここでも、単に駆動周波数を変更設定したのみでは、同図(a)に示すように、変更したトナー色、つまりイエロー、マゼンタおよびブラックについては共振周波数Ｆrと駆動周波数Ｆdy，Ｆdm，Ｆdkとが不一致となり、偏向ミラー面６５１の振幅値は振幅θ(y)，θ(m)およびθ(k)まで低下してしまう。そこで、この実施形態では、同図(b)に示すように、駆動周波数の変更を行ったトナー色について駆動周波数の変更設定に追随して共振周波数を調整している。そのため、いずれのトナー色についても、偏向器６５の共振周波数と駆動周波数とがほぼ一致して偏向ミラー面６５１の振幅値は最大振幅を示すこととなる。このように、駆動周波数の変更設定による色ずれ補正を行う場合であっても、偏向器６５の偏向ミラー面６５１は十分な振幅で振動して良好な画質で画像形成が行われる。

以上のように、この実施形態によれば、必要に応じて駆動信号の周波数を変更設定して偏向器６５の駆動周波数を変化させているが、その駆動周波数の変更に対応して偏向器６５の共振周波数を調整して共振周波数と駆動周波数とをほぼ一致させている。したがって、必要に応じて偏向器６５の駆動周波数を変化させたとしても、常に共振周波数と駆動周波数とがほぼ一致して偏向器６５の振幅を確実に確保することができる。その結果、種々の稼動条件においても、良好な品質で画像を形成することができる。

＜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実施形態を示す図である。また、図８は図７の装置に装備された露光ユニットおよび露光制御部を示す図である。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を適宜参照しながら説明する。

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７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および露光制御部１０２Ｙはそれぞれ第１実施形態の露光ユニット６（図３）および露光制御部１０２（図４）と基本的に同一構成を有している。そして、露光ユニット６Ｙは露光制御部１０２Ｙ（図８）からの制御指令に応じて動作する。すなわち、偏向器６５Ｙには、共振周波数調整部６５３が設けられており、露光制御部１０２Ｙの周波数制御部１０２３による電気抵抗素子への通電制御により、偏向器６５の共振周波数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が周波数制御部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。

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。

このように構成された画像形成装置においても、第１実施形態と同様に、装置の高機能化を図るために速度変更や解像度変更が行われ、速度変更や解像度変更に応じて走査周期を変更設定する必要がある。そこで、この実施形態では、図９に示すように、走査周期を変更させるために偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの駆動周波数を変更設定するとともに、偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの共振周波数を追随変更している。以下、図９を参照しつつ共振周波数の追随変更処理について説明する。

図９は図７の画像形成装置の動作を示す模式図である。図７の画像形成装置では、通常シートＳに基準解像度で画像を形成する場合には、同図(a)に示すように、ミラー駆動部１０２２から出力される駆動信号の周波数は偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの共振周波数Ｆr1と一致する第１駆動周波数Ｆd1に設定されており、これを受けた偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋは駆動周波数Ｆd1で振動する。このように、いずれの露光ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにおいても、共振周波数Ｆr1とほぼ一致するように駆動周波数Ｆd1は設定され、その結果、偏向ミラー面６５１は十分な振幅θr（＝θ(y)＝θ(m)＝θ(c)＝θ(k)）で振動して良好な画質で画像形成が行われる。

ここで、速度変更や解像度変更を行った場合、その稼動条件に応じた第２駆動周波数Ｆd2に変更設定されるが、そのままの状態では、共振周波数Ｆr1と駆動周波数Ｆd2とが不一致となり、偏向ミラー面６５１の振幅値は低下してしまう。そこで、この実施形態では、同図(b)に示すように、駆動周波数の変更設定に追随して共振周波数を変更設定している。より具体的には、各露光ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにおいて、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偏向器６５のねじりバネの温度を変化させて偏向器６５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、偏向器６５の共振周波数Ｆr2が駆動周波数Ｆd2とほぼ一致して振幅値が元の振幅θrを示すこととなる。このように、速度変更や解像度変更を行った場合であっても、偏向ミラー面６５１は十分な振幅θrで振動して良好な画質で画像形成が行われる。

以上のように、この第２実施形態によれば、必要に応じて駆動信号の周波数を変更設定して偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの駆動周波数を変化させているが、その駆動周波数の変更に対応して偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの共振周波数を調整して共振周波数と駆動周波数とをほぼ一致させている。したがって、必要に応じて偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの駆動周波数を変化させたとしても、常に共振周波数と駆動周波数とがほぼ一致して偏向器６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋの振幅を確実に確保することができる。その結果、種々の稼動条件においても、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に基づき偏向器の共振周波数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の画像形成装置における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の画像形成装置の動作を示す模式図。 図１の画像形成装置の動作を示す模式図。 本発明にかかる画像形成装置の第２実施形態を示す図。 図７の装置に装備された露光ユニットおよび露光制御部を示す図。 図７の画像形成装置の動作を示す模式図。

符号の説明

２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体（潜像担持体）、 ４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…現像ユニット（現像器）、 ６，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ…露光ユニット（露光手段）、 ６２…レーザー光源、 ６５，６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋ…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）、 Ｆd1，Ｆd2，Ｆdy，Ｆdm，Ｆdc，Ｆdk…駆動周波数、 Ｆr，Ｆr1，Ｆr2，Ｆry，Ｆrm，Ｆrc，Ｆrk…共振周波数、 Ｌy，Ｌm，Ｌc，Ｌk…走査光ビーム

Claims (6)

1. 所定の副走査方向に回転移動する潜像担持体と、
   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前記副走査方向とほぼ直交する主走査方向に偏向させるとともに該偏向光ビームを前記潜像担持体に走査させて前記潜像担持体上に潜像を形成する露光手段と、
   駆動信号を前記振動ミラーに与えて駆動する駆動手段と、
   前記振動ミラーの共振周波数を調整する調整手段と、
   必要に応じて前記駆動手段を制御することで前記駆動信号の駆動周波数を変更設定するとともに、該駆動周波数の変更設定に応じて前記振動ミラーの共振周波数が前記駆動周波数とほぼ一致するように前記調整手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 互いに異なる色のトナーを用いて潜像を現像してトナー像を形成する複数の現像器をさらに備え、前記潜像担持体に形成される潜像に応じて前記複数の現像器のうちの一を選択的に現像位置に位置決めするとともに該選択現像器により形成されたトナー像を転写媒体に転写する処理を、前記複数色について繰り返し、前記複数のトナー像を前記転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を形成する請求項１記載の画像形成装置であって、
   前記制御手段は、各トナー色について前記処理を行う際に前記駆動周波数を該トナー色に対応した周波数に変更設定して前記複数色のトナー像の間での色ずれを補正する画像形成装置。
3. 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、
   駆動信号を前記振動ミラーに与えて駆動する駆動手段と、
   前記振動ミラーの共振周波数を調整する調整手段と、
   必要に応じて前記駆動手段を制御することで前記駆動信号の駆動周波数を変更設定するとともに、該駆動周波数の変更設定に応じて前記複数の振動ミラーの共振周波数が前記駆動周波数とほぼ一致するように前記調整手段を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 潜像を現像してトナー像を形成する現像器をさらに備え、前記副走査方向におけるトナー像の解像度を多段階に調整可能な請求項１または３記載の画像形成装置であって、
   前記制御手段は、前記トナー像の解像度に応じて前記駆動周波数を変更設定する画像形成装置。
5. 前記潜像担持体の移動速度を多段階に調整可能な請求項１または３記載の画像形成装置であって、
   前記制御手段は、前記潜像担持体の移動速度に応じて前記駆動周波数を変更設定する画像形成装置。
6. 駆動信号に基づき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上で走査させて潜像を形成する潜像形成工程と、
   前記潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像工程と、
   前記潜像形成工程に先立って、前記駆動信号の駆動周波数を必要に応じて変更設定するとともに、該駆動周波数の変更設定に応じて前記振動ミラーの共振周波数が前記駆動周波数とほぼ一致するように前記振動ミラーの共振周波数を調整する調整工程と
   を備えたことを特徴とする画像形成方法。

Images