JP2010006068A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】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た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有する装置において、各露光手段において、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】複数の潜像担持体の各々に対応して設けられ、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、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。
【選択図】図4
【解決手段】複数の潜像担持体の各々に対応して設けられ、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、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。
【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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (2)
- 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。 - 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009179243A JP2010006068A (ja) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | 画像形成装置および画像形成方法 |
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JP2004124574A Division JP2005305770A (ja) | 2004-04-20 | 2004-04-20 | 画像形成装置および画像形成方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150007923A1 (en) * | 2012-02-06 | 2015-01-08 | Michael Sickert | Method and device for joining plastic-metal hybrid components |
-
2009
- 2009-07-31 JP JP2009179243A patent/JP2010006068A/ja not_active Withdrawn
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