JP4465970B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるタンデム方式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ものが従来より知られている（例えば特許文献１参照）。そして、この従来装置では、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光走査光学系により感光体の表面で主走査方向に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。
【０００３】
また、この装置では、光ビームを走査させるための偏向器としてポリゴンミラーが設けられている。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、シリンドリカルレンズに入射される。このシリンドリカルレンズは副走査方向にのみパワーを有しており、コリメート光は副走査方向において集束されてポリゴンミラーの偏向ミラー面にほぼ線像として結像される。一方、偏向ミラー面で反射偏向された走査光ビームは２枚のレンズで構成された結像光学系を介して感光体上に結像される。このように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、いわゆる面倒れ補正系が構成されている。したがって、面倒れ補正を行いながら、感光体上に画像データに対応する潜像が形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−６２９２０公報（第３−４頁、図１７、図１８）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、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。
【０００６】
また、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。
【０００７】
さらに、上記装置では、結像光学系が複数枚のレンズにより構成されている。このことが装置の大型化やコスト増大の主要因のひとつとなっていた。
【０００８】
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、小型で、かつ安価な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の一の態様は、副走査方向に回転移動しながら該表面上に光ビームが副走査方向に対してほぼ直交する主走査方向に走査されることによって潜像が形成される潜像担持体を複数個設けた画像形成装置であって、上記目的を達成するため、光ビームを射出する光源部と、光源部からの光ビームをコリメート光ビームに整形して偏向ミラー面に入射させるコリメータレンズと、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有し、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コリメート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光源部からの光ビームを揺動する偏向ミラー面により偏向して主走査方向に走査するとともに、走査光ビームを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る光走査手段と、下記のように構成されて走査光ビームを各潜像担持体の表面に結像させる結像光学系と、光源部および光走査手段を制御して各潜像担持体上に潜像を形成する制御手段とを備え、各潜像担持体と偏向ミラー面とがそれぞれ光学的に非共役な関係となるように構成され、しかも、制御手段は、偏向ミラー面の傾きにより発生する副走査方向における光ビームの走査位置の誤差に基づきミラー駆動部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。
【００１１】
また、この発明の他の態様は、副走査方向に回転移動する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、対応する潜像担持体上に副走査方向に対してほぼ直交する主走査方向に光ビームを走査させて潜像を形成する複数の露光手段と、複数の露光手段を制御して各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、露光手段の各々は、光ビームを射出する光源部と、光源部からの光ビームをコリメート光ビームに整形して偏向ミラー面に入射させるコリメータレンズと、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有し、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コリメート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光走査手段と、下記のように構成されて走査光ビームを対応する潜像担持体の表面に結像させる結像光学系とを備え、潜像担持体と偏向ミラー面とが光学的に非共役な関係となるように構成され、しかも、制御手段は、偏向ミラー面の傾きにより発生する副走査方向における光ビームの走査位置の誤差に基づきミラー駆動部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。
【００１２】
なお、結像光学系は、単玉レンズで構成され、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。この明細書では、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。
【００１３】
このように構成された画像形成装置では、結像光学系を単玉非球面レンズのみで構成しているので、結像光学系のレンズ枚数は１枚となり、装置の小型化および低コスト化を効果的に図ることができる。また、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部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。
【００１５】
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。
【００１６】
（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。
【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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。また、画像データに対する画像処理および該画像データに基づく潜像形成についても後で詳述する。
【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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。さらに、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、単玉非球面レンズ６６１からなる結像光学系６６および折り返しミラー群６７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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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結像光学系６６および折り返しミラー群６７を介して選択された感光体に結像される。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は結像光学系６６および折り返しミラー群６７を介して感光体２Ｙに結像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。また、単玉非球面レンズ６６１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。
【００４４】
なお、この実施形態では、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。
【００４５】
次に、上記のように構成された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。
【００４６】
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。
【００４７】
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１０（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。
【００４８】
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１０（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、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。
【００５３】
また、この実施形態では、結像光学系６６を単玉非球面レンズ６６１のみで構成しているので、結像光学系６６のレンズ枚数は１枚となり、装置の小型化および低コスト化を効果的に図ることができる。また、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。
【００５４】
また、この実施形態では、結像光学系６６を構成する単玉レンズ６６１に、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２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの表面上では等速で移動する歪み特性を付与するように構成しているので、各感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上に結像される結像スポットを主走査方向Ｘに等速で走査させることができ、良好な画像を形成することができる。ここで、結像スポットの等速走査性を実現するためには、単玉レンズ６６１に対して上記歪み特性を与える代わりに、レーザー光源６２の発光タイミングを制御するようにしてもよい。すなわち、この実施形態では、ＰＷＭ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から光ビームが主走査方向Ｘに走査される。したがって、走査光ビームの走査特性が予め既知であれば、その走査特性に対応してＰＷＭデータを補正しておくことができる。そして、その補正されたＰＷＭデータに基づきレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御することで各感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上のドット形成タイミングが制御されて等速走査性を達成させることができる。このように電気的にドットのタイミングを制御するによって結像スポットを主走査方向Ｘに等速で走査させることができ、単玉レンズ６６１の加工精度を緩和させることができる。
【００５５】
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。
【００５６】
（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。
【００５７】
（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。
【００５８】
（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。
【００５９】
（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。
【００６０】
（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。
【００６１】
（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。
【００６２】
＜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Δｙ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。
【００６３】
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。
【００６４】
＜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Δｙが発生する可能性がある。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
＜第４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、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１実施形態と同じである。この第４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。
【００６９】
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。
【００７０】
したがって、第１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。
【００７１】
なお、この第４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。
【００７２】
＜第５実施形態＞
図１４は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。この第５実施形態が第１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１実施形態と同じである。この第５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。
【００７３】
この揺動ミラー６０２は第４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。
【００７４】
したがって、第１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。
【００７５】
なお、この第５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。
【００７６】
＜第６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６実施形態について説明する。
【００７７】
図１５は本発明にかかる画像形成装置の第６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。
【００７８】
この第６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。
【００７９】
以上のように第６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。
【００８０】
＜第７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技術が従来より数多く提案されている。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。
【００８１】
＜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、本発明は特許文献１に記載の装置を含め、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。
【００８２】
また、上記実施形態では、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。
【００８３】
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】
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体、 ６０…同期センサ（検出手段）、 ６２…レーザー光源（光源部）、 ６５…光走査素子（光走査手段）、 ６６…結像光学系、 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）、Ｌy，Ｌm，Ｌc，Ｌk…走査光ビーム、 Ｘ…主走査方向、 Ｙ…副走査方向
【発明の属する技術分野】
この発明は、いわゆるタンデム方式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ものが従来より知られている（例えば特許文献１参照）。そして、この従来装置では、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光走査光学系により感光体の表面で主走査方向に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。
【０００３】
また、この装置では、光ビームを走査させるための偏向器としてポリゴンミラーが設けられている。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、シリンドリカルレンズに入射される。このシリンドリカルレンズは副走査方向にのみパワーを有しており、コリメート光は副走査方向において集束されてポリゴンミラーの偏向ミラー面にほぼ線像として結像される。一方、偏向ミラー面で反射偏向された走査光ビームは２枚のレンズで構成された結像光学系を介して感光体上に結像される。このように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、いわゆる面倒れ補正系が構成されている。したがって、面倒れ補正を行いながら、感光体上に画像データに対応する潜像が形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−６２９２０公報（第３−４頁、図１７、図１８）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、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。
【０００６】
また、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。
【０００７】
さらに、上記装置では、結像光学系が複数枚のレンズにより構成されている。このことが装置の大型化やコスト増大の主要因のひとつとなっていた。
【０００８】
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、小型で、かつ安価な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の一の態様は、副走査方向に回転移動しながら該表面上に光ビームが副走査方向に対してほぼ直交する主走査方向に走査されることによって潜像が形成される潜像担持体を複数個設けた画像形成装置であって、上記目的を達成するため、光ビームを射出する光源部と、光源部からの光ビームをコリメート光ビームに整形して偏向ミラー面に入射させるコリメータレンズと、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有し、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コリメート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光源部からの光ビームを揺動する偏向ミラー面により偏向して主走査方向に走査するとともに、走査光ビームを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る光走査手段と、下記のように構成されて走査光ビームを各潜像担持体の表面に結像させる結像光学系と、光源部および光走査手段を制御して各潜像担持体上に潜像を形成する制御手段とを備え、各潜像担持体と偏向ミラー面とがそれぞれ光学的に非共役な関係となるように構成され、しかも、制御手段は、偏向ミラー面の傾きにより発生する副走査方向における光ビームの走査位置の誤差に基づきミラー駆動部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。
【００１１】
また、この発明の他の態様は、副走査方向に回転移動する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、対応する潜像担持体上に副走査方向に対してほぼ直交する主走査方向に光ビームを走査させて潜像を形成する複数の露光手段と、複数の露光手段を制御して各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、露光手段の各々は、光ビームを射出する光源部と、光源部からの光ビームをコリメート光ビームに整形して偏向ミラー面に入射させるコリメータレンズと、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有し、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コリメート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光走査手段と、下記のように構成されて走査光ビームを対応する潜像担持体の表面に結像させる結像光学系とを備え、潜像担持体と偏向ミラー面とが光学的に非共役な関係となるように構成され、しかも、制御手段は、偏向ミラー面の傾きにより発生する副走査方向における光ビームの走査位置の誤差に基づきミラー駆動部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。
【００１２】
なお、結像光学系は、単玉レンズで構成され、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。この明細書では、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。
【００１３】
このように構成された画像形成装置では、結像光学系を単玉非球面レンズのみで構成しているので、結像光学系のレンズ枚数は１枚となり、装置の小型化および低コスト化を効果的に図ることができる。また、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部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。
【００１５】
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。
【００１６】
（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。
【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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。また、画像データに対する画像処理および該画像データに基づく潜像形成についても後で詳述する。
【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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。さらに、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、単玉非球面レンズ６６１からなる結像光学系６６および折り返しミラー群６７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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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結像光学系６６および折り返しミラー群６７を介して選択された感光体に結像される。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は結像光学系６６および折り返しミラー群６７を介して感光体２Ｙに結像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。また、単玉非球面レンズ６６１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。
【００４４】
なお、この実施形態では、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。
【００４５】
次に、上記のように構成された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。
【００４６】
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。
【００４７】
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１０（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。
【００４８】
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１０（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、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。
【００５３】
また、この実施形態では、結像光学系６６を単玉非球面レンズ６６１のみで構成しているので、結像光学系６６のレンズ枚数は１枚となり、装置の小型化および低コスト化を効果的に図ることができる。また、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。
【００５４】
また、この実施形態では、結像光学系６６を構成する単玉レンズ６６１に、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２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの表面上では等速で移動する歪み特性を付与するように構成しているので、各感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上に結像される結像スポットを主走査方向Ｘに等速で走査させることができ、良好な画像を形成することができる。ここで、結像スポットの等速走査性を実現するためには、単玉レンズ６６１に対して上記歪み特性を与える代わりに、レーザー光源６２の発光タイミングを制御するようにしてもよい。すなわち、この実施形態では、ＰＷＭ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から光ビームが主走査方向Ｘに走査される。したがって、走査光ビームの走査特性が予め既知であれば、その走査特性に対応してＰＷＭデータを補正しておくことができる。そして、その補正されたＰＷＭデータに基づきレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御することで各感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上のドット形成タイミングが制御されて等速走査性を達成させることができる。このように電気的にドットのタイミングを制御するによって結像スポットを主走査方向Ｘに等速で走査させることができ、単玉レンズ６６１の加工精度を緩和させることができる。
【００５５】
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。
【００５６】
（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。
【００５７】
（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。
【００５８】
（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。
【００５９】
（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。
【００６０】
（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。
【００６１】
（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。
【００６２】
＜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Δｙ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。
【００６３】
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。
【００６４】
＜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Δｙが発生する可能性がある。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
＜第４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、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１実施形態と同じである。この第４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。
【００６９】
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。
【００７０】
したがって、第１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。
【００７１】
なお、この第４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。
【００７２】
＜第５実施形態＞
図１４は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。この第５実施形態が第１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１実施形態と同じである。この第５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。
【００７３】
この揺動ミラー６０２は第４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。
【００７４】
したがって、第１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。
【００７５】
なお、この第５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。
【００７６】
＜第６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６実施形態について説明する。
【００７７】
図１５は本発明にかかる画像形成装置の第６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。
【００７８】
この第６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。
【００７９】
以上のように第６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。
【００８０】
＜第７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技術が従来より数多く提案されている。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。
【００８１】
＜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、本発明は特許文献１に記載の装置を含め、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。
【００８２】
また、上記実施形態では、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。
【００８３】
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】
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体、 ６０…同期センサ（検出手段）、 ６２…レーザー光源（光源部）、 ６５…光走査素子（光走査手段）、 ６６…結像光学系、 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）、Ｌy，Ｌm，Ｌc，Ｌk…走査光ビーム、 Ｘ…主走査方向、 Ｙ…副走査方向
Claims (2)
- 副走査方向に回転移動しながら該表面上に光ビームが前記副走査方向に対してほぼ直交する主走査方向に走査されることによって潜像が形成される潜像担持体を複数個設けた画像形成装置において、
光ビームを射出する光源部と、
前記光源部からの光ビームをコリメート光ビームに整形して偏向ミラー面に入射させるコリメータレンズと、
前記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第１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、前記内側可動部材を前記第１軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記第２軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを有し、前記ミラー駆動部は、前記第１軸および前記第２軸のうちの一方を主走査偏向軸として前記偏向ミラー面を揺動させて前記コリメート光ビームを前記主走査方向に走査させる一方、他方を微調整軸として前記偏向ミラー面を揺動駆動して前記副走査方向における前記潜像担持体上での前記走査光ビームの位置を変更するとともに、前記走査光ビームを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る光走査手段と、
下記のように構成されて前記走査光ビームを各潜像担持体の表面に結像させる結像光学系と、
前記光源部および前記光走査手段を制御して各潜像担持体上に潜像を形成する制御手段とを備え、
前記各潜像担持体と前記偏向ミラー面とがそれぞれ光学的に非共役な関係となるように構成され、しかも、
前記制御手段は、前記偏向ミラー面の傾きにより発生する前記副走査方向における光ビームの走査位置の誤差に基づき前記ミラー駆動部を制御することによって前記副走査方向における前記潜像担持体上での前記走査光ビームの位置を調整することを特徴とする画像形成装置。
前記結像光学系は、単玉レンズで構成され、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、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。 - 副走査方向に回転移動する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、対応する潜像担持体上に前記副走査方向に対してほぼ直交する主走査方向に光ビームを走査させて潜像を形成する複数の露光手段と、前記複数の露光手段を制御して各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において、
前記露光手段の各々は、
光ビームを射出する光源部と、
前記光源部からの光ビームをコリメート光ビームに整形して偏向ミラー面に入射させるコリメータレンズと、
前記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第１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、前記内側可動部材を前記第１軸回りに揺動駆動し、また前記外側可動部材を前記第２軸回りに揺動駆動するミラー駆動部とを有し、前記ミラー駆動部は、前記第１軸および前記第２軸のうちの一方を主走査偏向軸として前記偏向ミラー面を揺動させて前記コリメート光ビームを前記主走査方向に走査させる一方、他方を微調整軸として前記偏向ミラー面を揺動駆動して前記副走査方向における前記潜像担持体上での前記走査光ビームの位置を変更する光走査手段と、
下記のように構成されて前記走査光ビームを対応する潜像担持体の表面に結像させる結像光学系とを備え、
前記潜像担持体と前記偏向ミラー面とが光学的に非共役な関係となるように構成され、しかも、
前記制御手段は、前記偏向ミラー面の傾きにより発生する前記副走査方向における光ビームの走査位置の誤差に基づき前記ミラー駆動部を制御することによって前記副走査方向における前記潜像担持体上での前記走査光ビームの位置を調整することを特徴とする画像形成装置。
前記結像光学系は、単玉レンズで構成され、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、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。
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