(57)【要約】  【課題】製造バラツキや環境変化によらず、歪みのない画像を形成することができる画像形成装置を提供する。  【解決手段】この画像形成装置は、共振振動走査ミラー３、クロック変調装置１６、周辺温度測定装置２０、温度補正部２１および比較演算装置２２を備えている。周辺温度測定装置２０および温度補正部２１により、その温度における共振振動走査ミラー３の共振周波数が求められ、比較演算装置２２は、その共振周波数の予め定められた基本周波数からの偏差を補正値として算出する。この補正値は、クロック変調装置１６に入力される。クロック変調装置１６は、入力された補正値に基づいて、共振周波数の変動やバラツキにより、主走査方向に関する画像形成幅が所定の幅からずれないように、画像基本クロックの周期を変調する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の共振振動を生じる共振振動走査ミラーを有し、この共振振動走査ミラーによって、画像データに基づいて出力される光ビームを反射して感光体上へ走査する機構を有する画像形成装置において、
上記共振振動走査ミラー毎に個別に存在する上記共振周波数の補正値を生成する補正値生成手段と、
上記補正値生成手段が生成する補正値によって、画像データに基づく光ビームを同期出力するための画像基本クロックを変調する第１補正手段とを含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記補正値生成手段が生成する補正値によって、用紙に画像を形成するプロセス速度を補正する第２補正手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記補正値生成手段は、
周辺の温度を測定する温度測定手段と、
この温度測定手段で測定された温度を予め記憶された共振周波数の温度テーブルに当てはめて補正値を算出する手段とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記補正値生成手段は、上記共振振動走査ミラーで反射された光ビームを検知して、上記共振振動の変動またはバラツキを測定する手段と、
その測定結果に基づいて補正値を算出する算出手段とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記第１補正手段は、上記算出手段が算出した補正値を、上記画像基本クロックにフィードバックさせることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ビームを反射し、かつ共振振動を生じることによりこの光ビームを走査する共振振動走査ミラーを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームプリンタでは、感光体ドラムの周面にレーザビームを走査することにより、その周面に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって現像して可視のトナー像を形成し、このトナー像を用紙上に転写することによって出力画像が得られる。レーザビームは、感光体ドラム上を、感光体ドラムの軸方向（主走査方向）に走査される。このレーザビームの走査にあわせて、感光体ドラムがその軸まわりに回転することにより、感光体ドラムの周面に二次元的な静電潜像が形成される。
【０００３】
レーザビームを走査する手段としては、複数の反射面を有し高速で回転するポリゴンミラーが一般的である。しかしながら、ポリゴンミラーは、たとえば、６つの反射面を有していることにより、それ自体小型化が困難である。また、ポリゴンミラーを回転させるためのモータが必要であるため、このようなレーザビームプリンタは、小型化を図ることが困難である。
【０００４】
そこで、レーザビームを走査する手段として、レーザビームを反射し、かつ共振振動を生じることによりこのレーザビームを走査する共振振動走査ミラーを有するレーザビームプリンタが注目されている。共振振動走査ミラーは、反射面にほぼ平行な軸を有し、たとえば、静電気的な駆動力により共振して、その軸まわりに正弦振動する。これにより、反射面に入射されるレーザビームを走査することができる。
【０００５】
レーザビームは、レーザ発振器により、画像データに基づいて、一定周期の画像基本クロックに同期して生成される。この画像基本クロックは、共振振動走査ミラーが所定の共振周波数で振動したときに、主走査方向に関して所定幅の画像が得られるように設定されている。このため、共振振動走査ミラーの共振周波数が所定の周波数からずれると、主走査方向に関して画像形成幅が所定の幅からずれる。すなわち、主走査方向に関する倍率が所定の倍率からずれ、出力画像が歪む。
【０００６】
また、感光体ドラムは、用紙搬送速度、すなわち、画像形成（印字）速度に応じた一定の回転数（周速）でその軸まわりに回転される。感光体ドラムの回転数は、共振振動走査ミラーが所定の共振周波数で振動したときに、感光体ドラム周面上のレーザビームの走査線間隔が所定の間隔になるように設定されている。このため、共振周波数が所定の周波数からずれると、感光体ドラムの周方向である副走査方向に関して、走査線間隔が所定の間隔からずれる。これにより、副走査方向に関する倍率が所定の倍率からずれ、出力画像が歪む。
【０００７】
よって、共振振動走査ミラーは規則正しく振動しなければならない。
ところで、共振振動走査ミラーの共振周波数は、その軸まわりの質量分布（モーメント）、たとえば、共振振動走査ミラーの大きさ（厚さを含む。）により変化する。共振振動走査ミラーは、微細かつ高精度に加工されているが、製造バラツキにより、軸まわりの質量分布が所定の分布からずれ、共振振動走査ミラーが所定の共振周波数を有しないことがある。このような共振振動走査ミラーを有する画像形成装置では、出力画像が歪む。
【０００８】
そこで、下記特許文献１では、切除可能な質量調整部を有し、この質量調整部を切除することにより共振周波数を調整することができる共振振動走査ミラーが提案されている。
【特許文献１】特開平８−７５４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、質量調整部を切除することによっては、共振周波数を微調整することはできず、また、質量調整部の切断精度や切断時に生じるバリなどにより、高い再現性で共振周波数を調整できない。また、このような調整をすることにより、共振振動走査ミラーのコストは高くなる。
さらに、共振周波数は、共振振動走査ミラーの軸まわりの質量分布だけでなく、雰囲気温度の変化などの環境変化によっても変動する。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、製造バラツキや環境変化によらず、歪みのない画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、所定の共振振動を生じる共振振動走査ミラーを有し、この共振振動走査ミラーによって、画像データに基づいて出力される光ビームを反射して感光体上へ走査する機構を有する画像形成装置において、上記共振振動走査ミラー毎に個別に存在する上記共振周波数の補正値を生成する補正値生成手段と、上記補正値生成手段が生成する補正値によって、画像データに基づく光ビームを同期出力するための画像基本クロックを変調する第１補正手段とを含むことを特徴とする画像形成装置である。
【００１２】
この発明によれば、補正値生成手段により、製造バラツキや環境変化により共振振動走査ミラー毎に個別に存在する補正値を生成できる。そして、この補正値に基づいて、画像基本クロックの周期を変調（補正）して、共振周波数の変動やバラツキにより、主走査方向に関する画像形成幅が所定の幅からずれないようにすることができる。すなわち、出力画像（用紙に形成された画像）における主走査方向の倍率を所定の倍率にすることができる。
【００１３】
したがって、この画像形成装置は、製造バラツキや環境変化によらず、歪み（主走査方向に関する倍率のずれ）のない画像を形成することができる。
請求項２記載の発明は、上記補正値生成手段が生成する補正値によって、用紙に画像を形成するプロセス速度を補正する第２補正手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
【００１４】
プロセス速度としては、たとえば、感光体の副走査方向の移動速度（たとえば、感光体ドラムの周速）や、用紙搬送速度を挙げることができる。
第２補正手段により、補正値に基づいて、感光体の副走査方向の移動速度を補正して、共振周波数の変動やバラツキにより、副走査方向に関する走査線間隔が所定の間隔からずれないようにすることができる。また、第２補正手段により、補正値に基づいて、用紙搬送速度を感光体の副走査方向の移動速度に合わせるように補正することができる。
【００１５】
これにより、出力画像における副走査方向の倍率を所定の倍率にすることができる。したがって、製造バラツキや環境変化によらず、歪み（主走査方向および副走査方向に関する倍率のずれ）のない画像を形成することができる。
請求項３記載の発明は、上記補正値生成手段は、周辺の温度を測定する温度測定手段と、この温度測定手段で測定された温度を予め記憶された共振周波数の温度テーブルに当てはめて補正値を算出する手段とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置である。
【００１６】
この発明によれば、共振周波数の変動のうち、環境変化として雰囲気温度の変化によるものを補正することができる。
この画像形成装置は、その画像形成装置に搭載された共振振動走査ミラーの所定温度で実測された共振周波数が記憶された記憶装置をさらに含んでいてもよく、この場合、温度テーブルは、所定温度における共振周波数毎に、温度と共振周波数とが対応付けられたものであってもよい。
【００１７】
この場合、温度測定手段で測定された温度と、記憶装置に記憶された共振周波数の実測値とを温度テーブルに当てはめ、補正値を求めることができる。これにより、製造バラツキによる共振周波数のバラツキが考慮された補正値を得ることができる。
請求項４記載の発明は、上記補正値生成手段は、上記共振振動走査ミラーで反射された光ビームを検知して、上記共振振動の変動またはバラツキを測定する手段と、その測定結果に基づいて補正値を算出する算出手段とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置である。
【００１８】
この発明によれば、共振振動走査ミラーで反射された光ビームを検知することにより、共振振動走査ミラーの実際の共振周波数（以下、「実測共振周波数」という。）を、直接求めることができる。したがって、算出手段では、製造バラツキや環境変化など、共振周波数のバラツキまたは変動のすべての要因が反映された補正値を得ることができる。
算出手段は、基準となる周波数からの実測共振周波数の偏差を補正値として算出するものであってもよく、この場合、基準となる周波数は、たとえば、予め定められた一定の共振周波数であってもよく、直近の所定回数（たとえば５０回）の実測共振周波数の平均値であってもよい。
【００１９】
この画像形成装置は、主走査方向に関する光ビームの出力タイミングを制御するために用いられる受光センサを含んでいてもよく、この場合、共振周波数の変動またはバラツキを測定する手段は、受光センサにおいて、光ビームが検出される時間間隔から実測共振周波数を求めるものであってもよい。
請求項５記載の発明は、上記第１補正手段は、上記算出手段が算出した補正値を、上記画像基本クロックにフィードバックさせることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置である。
【００２０】
この発明によれば、補正値は、画像基本クロックにフィードバックされるので、たとえば、雰囲気温度などの共振振動走査ミラー周辺の環境が、画像形成装置の動作中に変化して、共振振動走査ミラーの共振周波数が変化しても、光ビームを、変化後の共振周波数に基づく画像基本クロックと同期出力させることにより、歪みのない画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す斜視図である。
この画像形成装置１は、画像データに基づいてレーザビームＬを出力するレーザ発振器２と、このレーザ発振器２から出力されるレーザビームＬを反射し、かつ共振振動を生じることによりこのレーザビームＬを走査する共振振動走査ミラー３と、この共振振動走査ミラー３により走査されるレーザビームＬが照射されることによりその周面に静電潜像が形成される感光体ドラム４とを有している。
【００２２】
レーザ発振器２は、レーザダイオード（ＬＤ）を備えている。
共振振動走査ミラー３は、レーザビームＬを反射する反射面Ｍを有している。反射面Ｍで反射されたレーザビームＬは、折り返しミラー６で反射されて、感光体ドラム４の周面に導かれるようになっている。
共振振動走査ミラー３は、反射平面Ｍにほぼ平行な軸Ａを有しており、静電気的な駆動力が与えられることにより、たとえば、ねじれモードで共振して、軸Ａまわりに正弦振動する。これにより、反射平面Ｍに入射されたレーザビームＬは、軸Ａに垂直な平面内で走査され、感光体ドラム４上におけるレーザビームＬの到達位置が、感光体ドラム４の軸Ｂに沿う方向（主走査方向；図１に両矢印Ｈで示す。）に移動する。折り返しミラー６は、走査されたレーザビームＬを、感光体ドラム４の周面に設定された画像形成領域の全域に導くことができるように、レーザビームＬの走査方向に長手形状を有している。
【００２３】
レーザ発振器２と共振振動走査ミラー３との間のレーザビームＬの光路上には、整形光学系５が配置されている。整形光学系５（たとえば、アパーチャ、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズ等）により、レーザ発振器２から出力されたレーザビームＬの断面形状が整形される。
共振振動走査ミラー３と折り返しミラー６との間のレーザビームＬの光路上には、集光レンズ７が配置されている。集光レンズ７を通過することにより、レーザビームＬは感光体ドラム４上を等速度で走査するようにされる。
【００２４】
画像形成の際は、感光体ドラム４がその軸Ｂまわりに回転（回転方向を図１に矢印Ｖで示す。）され、感光体ドラム４の周面において、レーザビームＬの照射位置の上流側の部分が一様に帯電される。そして、この帯電された周面がレーザビームＬにより主走査方向に繰り返し走査されることにより、感光体ドラム４の周面に二次元的な静電潜像が形成される。この静電潜像がトナーによって現像されて可視のトナー像が形成され、このトナー像が用紙上に転写されることによって出力画像が得られる。感光体ドラム４の軸Ｂまわりの回転は、画像形成プロセス制御装置１０により制御される。
【００２５】
共振振動走査ミラー３の正弦振動によるレーザビームＬの走査範囲内で、集光レンズ７と折り返しミラー６との間において、走査方向の一方の端部付近には、受光センサ８が設けられている。レーザビームＬを受光すると、受光センサ８は、主走査のタイミングを制御するためのタイミング信号を出力する。
受光センサ８から出力されるタイミング信号は、制御部１１に入力される。制御部１１は、このタイミング信号に基づき、レーザ発振器２のレーザビームＬの出力タイミングを制御する。また、制御部１１では、画像基本クロックが生成されるようになっており、レーザ発振器２は、この画像基本クロックに同期して、画像データに基づくレーザビームＬを出力するようになっている。
【００２６】
図２は、画像基本クロック、レーザビームＬの出力、およびタイミング信号のタイミングチャートである。
図１および図２を参照して、受光センサ８がレーザビームＬを受光してタイミング信号を出力し、このタイミング信号が制御部１１に入力されると、制御部１１により、所定数の画像基本クロックがカウントされる。この間に、レーザビームＬの走査により、感光体ドラム４上のレーザビームＬの照射位置は、画像形成領域（印字領域）に入る。
【００２７】
続いて、画像基本クロックと同期して、画像データに基づくレーザビームＬの出力が開始される。レーザビームＬの出力は、画像基本クロックに基づいて、レーザビームＬの照射位置が画像形成領域の一端から他端まで移動する時間継続された後、停止される。この間のレーザビームＬの出力は、感光体ドラム４上の画像形成領域（印字領域）内の１本の走査線に対応している。
【００２８】
続いて、所定数の画像基本クロックがカウントされ、走査されるレーザビームＬが受光センサ８を指向するようになると、レーザ発振器２は、制御部１１により、画像形成とは無関係な出力（強制点灯）を行うように制御される。この強制点灯によるレーザビームＬが受光センサ８で受光されてタイミング信号が出力され、制御部１１で所定数の画像基本クロックがカウントされた後、次の走査線に対応するレーザビームＬの出力が開始される。
【００２９】
図３は、画像形成装置１の制御系統のブロック図である。
制御部１１は、画像基本クロック発生装置１５、クロック変調装置１６、画像データ転送装置１７およびレーザダイオード（ＬＤ）発振・制御装置１８を備えている。
画像基本クロック発生装置１５は、一定周期の画像基本クロックを発生して、クロック変調装置１６へと出力する。画像基本クロックは、クロック変調装置１６により、所定の周期を有するように変調される。画像基本クロック発生装置１５で発生される画像基本クロックは、共振振動走査ミラー３が所定の共振周波数で共振振動しているときに、主走査方向に関して所定幅の出力画像が得られるように設定されている。
【００３０】
クロック変調装置１６により変調された画像基本クロックは、画像データ転送装置１７に入力される。また、画像データ転送装置１７には、図示しない画像データ入力部（たとえば、原稿読取部）から出力された画像データが入力され、保存されるようになっている。画像データ転送装置１７は、クロック変調装置１６により変調された画像基本クロックと同期して、画像データをＬＤ発振・制御装置１８へと出力（転送）する。
【００３１】
ＬＤ発振・制御装置１８は、画像データ転送装置１７から入力された画像データに対応するレーザビームＬを出力するようにレーザ発振器２を制御する。
レーザ発振器２から出力されたレーザビームＬは、共振振動走査ミラー３で反射され、走査される。所定の角度方向に反射されたレーザビームＬは、同期検知装置としての受光センサ８で受光される。受光センサ８は、レーザビームＬを受光すると、タイミング信号を画像データ転送装置１７へと出力する。画像データ転送装置１７は、このタイミング信号に基づいて、１走査線分毎の画像データの転送の開始タイミングを制御する（図２参照）。
【００３２】
この画像形成装置１は、その内部（好ましくは、共振振動走査ミラー３の近傍）の温度を測定する周辺温度測定装置２０を有している。
制御部１１は、温度補正部２１および比較演算装置２２を備えている。温度補正部２１は、共振周波数の温度テーブル２１Ｔのデータが記憶された記憶装置を備えている。共振周波数の温度テーブル２１には、温度とその温度における共振振動走査ミラー３の共振周波数とが対応付けられている。
【００３３】
温度補正部２１には、周辺温度測定装置２０から測定された温度のデータが与えられるようになっている。温度補正部２１は、その温度を、共振周波数の温度テーブル２１に当てはめて、その温度における共振振動走査ミラー３の共振周波数を求め、その共振周波数のデータを比較演算装置２２へと出力する。比較演算装置２２は、その共振周波数の予め定められた基本周波数からの偏差を、共振振動走査ミラー３毎に個別に存在する補正値として算出する。
【００３４】
比較演算装置２２により算出された補正値は、クロック変調装置１６に入力される。クロック変調装置１６は、入力された補正値に基づいて、共振周波数の変動やバラツキにより、主走査方向に関する画像形成幅が所定の幅からずれないように、画像基本クロックの周期を変調する。これにより、出力画像における主走査方向の倍率を、所定の倍率にすることができる。
【００３５】
また、比較演算装置２２により算出された補正値は、画像形成プロセス制御装置１０に入力される。画像形成プロセス制御装置１０は、補正値が入力されると、入力された補正値に基づいて、共振周波数の変動やバラツキにより、副走査方向に関する走査線間隔が所定の間隔からずれないように、感光体ドラム４の軸Ｂまわりの回転数（周速）を制御する。これにより、感光体ドラム４の周面に形成される静電潜像およびトナー像の副走査方向に関する倍率を、所定の倍率にすることができる。
【００３６】
この画像形成装置１は、さらに、感光体ドラム４に形成されたトナー像を転写するための用紙を搬送する用紙搬送装置２５、および用紙搬送装置２５の動作（たとえば、用紙の搬送速度）を制御する用紙搬送制御装置２６を有している。比較演算装置２２で算出された補正値は、用紙搬送制御装置２６にも入力される。用紙搬送制御装置２６は、入力された補正値に基づいて、感光体ドラム４の周速に合わせて用紙を搬送するように用紙搬送装置２５を制御する。これにより、出力画像における副走査方向の倍率を、所定の倍率にすることができる。
【００３７】
以上のように、この画像形成装置１は、主走査方向および副走査方向に関して所定倍率を有する歪みのない出力画像を得ることができる。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の制御系統のブロック図である。図４において、図３に示す各部に対応する部分には、図３と同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００３８】
この画像形成装置の制御部３１は、共振周波数検出装置３３および比較演算装置３４を備えている。
受光センサ８からのタイミング信号は、画像データ転送装置１７に加え、共振周波数検出装置３３へも出力される。共振周波数検出装置３３は、タイミング信号が入力される時間間隔から、共振振動走査ミラー３の実際の共振周波数（以下、「実測共振周波数」という。）を求める。
【００３９】
この実測共振周波数のデータは、比較演算装置３４に入力される。比較演算装置３４は、基準となる周波数からの実測共振周波数の偏差を補正値として算出する。基準となる周波数は、予め定められた一定の共振周波数であってもよく、直近の所定回数（たとえば５０回）の実測共振周波数の平均値であってもよい。
補正値は、第１の実施形態（図３参照）の場合と同様に、比較演算装置３４から、クロック変調装置１６、画像形成プロセス制御装置１０および用紙搬送制御装置２６に出力される。これにより、それぞれ、画像基本クロックの変調、感光体ドラム４の周速の制御および用紙搬送速度の制御がされて、用紙に形成される出力画像における主走査方向および副走査方向の倍率が所定の倍率にされる。すなわち、歪みのない画像を形成することができる。
【００４０】
この画像形成装置では、実測共振周波数が求められることにより、製造バラツキや環境変化など、共振周波数のバラツキまたは変動のすべての要因が反映された補正値を得ることができる。
また、比較演算装置３４により算出された補正値は、定期的にクロック変調装置１６に入力（フィードバック）されるようになっている。このため、たとえば、雰囲気温度などの共振振動走査ミラー３周辺の環境が、画像形成装置の動作中に変化して、共振振動走査ミラー３の共振周波数が変化しても、レーザビームＬを、変化後の共振周波数に基づく画像基本クロックと同期出力させることにより、歪みのない画像を形成することができる。
【００４１】
以上は、本発明の実施形態の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、第１の実施形態に係る画像形成装置１は、その画像形成装置１に搭載された共振振動走査ミラー３の所定温度で実測された共振周波数（実測値）が記憶された記憶装置をさらに備えていてもよい。この場合、温度テーブル２１は、所定温度における共振周波数毎に、温度と共振周波数とが対応付けられたものであってもよい。
【００４２】
この場合、周辺温度測定装置２０で測定された温度と、記憶装置に記憶された共振周波数の実測値とを温度テーブルに当てはめ、補正値を求めることができる。これにより、製造バラツキによる共振周波数のバラツキが考慮された補正値を得ることができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す斜視図である。
【図２】画像基本クロック、レーザビームの出力、およびタイミング信号のタイミングチャートである。
【図３】図１に示す画像形成装置の制御系統のブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の制御系統のブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    画像形成装置
３    共振振動走査ミラー
１０    画像形成プロセス制御装置
１１，３１    制御部
１６    クロック変調装置
２０    周辺温度測定装置
２１    共振周波数の温度テーブル
２２，３４    比較演算手段
２６    用紙搬送制御装置
Ｌ    レーザビーム
【図１】
2006145772.tif 000003
【図２】
2006145772.tif 000004
【図３】
2006145772.tif 000005
【図４】
2006145772.tif 000006