JP2005077851A - 露光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の光源からの光ビームを３色以上の色相数に対応した複数の像担持体のそれぞれに照射させることができる構成が簡易なレーザビーム走査装置を提供する。
【解決手段】画像データによって変調されたレーザビームを射出する半導体レーザ１と、レーザビームを主走査方向に等角速度偏向するポリゴンミラー４と、レーザビームを等速度偏向するｆθレンズ７と、を備えた露光ユニットＥにおいて、ポリゴンミラー４とｆθレンズ７との間に、レーザビームを変調した画像データの色相に応じてレーザビームの副走査方向の偏向角度を変える偏向部材５を設けた。副走査方向に配列した感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのうち、画像データの色相に対応した感光体ドラム１０１にその画像データで変調されたレーザビームが照射される。
【選択図】図２

Description

この発明は、互いに異なる色相についての電子写真方式の画像形成プロセスを行う複数の画像形成部のそれぞれに個別に備えられた像担持体に対して画像データによって変調したレーザビーム等の光ビームによる露光を行って潜像を形成する露光走査装置、及び、この露光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、カラーレーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成プロセスによってカラー画像を形成する画像形成装置として、単一の感光体（像担持体）で現像する色相数に対応した回数の露光と現像を繰り返し行い、順次、転写材に画像を重ね合わせてカラー画像を形成する方式を用いたものと、現像する色相数に対応した数だけ感光体を配列し、各感光体における一回の画像形成プロセスでカラー画像の形成が可能なタンデム方式を用いたものと、がある。例えば４色の現像剤（トナー）によってカラー画像を形成する場合、単一の感光体を用いる方法では、１枚のカラー画像を形成する画像形成時にモノクロ画像を４回形成する分だけ感光体が消耗し、かつ、画像形成時間もモノクロ画像を形成する場合の４倍の時間が必要となる。

そこで、近年の画像処理技術の進展及びパソコン等の画像出力装置の高機能高速化に対応するために、後者のような各感光体における一回の画像形成プロセスでカラー画像の形成が可能なタンデム方式の画像形成装置が求められている。ところが、このようなタンデム方式の画像形成装置において、各感光体に露光手段を配置することとすると、装置の大型化及びコストの上昇を招く。

このため、タンデム方式の画像形成装置において、露光手段を効率的かつ安価に使用する方法が提案されている。例えば、単数のレーザ光源からのレーザビームの偏光方向を垂直方向又は水平方向に切り替え、偏光方向により各感光体への照射光路を選択するようにした多ビーム走査装置（露光走査装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、レーザ光源からのレーザビームの偏光方向と光量を選択的に切り替えることでレーザビームを照射すべき感光体とそのレーザビームの光路とを選択するようにした画像形成装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平２−１７９６０３号公報 特開平６−２６５８０１号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に記載の構成では、単数の光源で複数の感光体を照射するため、感光体の消耗の低減化や光源のコストの低減化という目的は達成されるが、偏光方向については実質的にＰ偏光（光の振動面が入射面と平行な直線偏光）及びＳ偏光（光の振動面が入射面と垂直な直線偏光）の２通りの選択肢しかなく、単一の光源から射出された光ビームを２個の感光体にしか照射できないため、３つ以上の感光体が配置された画像形成装置においては、２以上の光源が必要になり、装置の小型化及びコストダウンを十分に達成することができない問題があった。

また、感光体を照射する光ビームのエネルギ量について、回転多面体鏡等のミラー部での減衰を無視したとしても、光源から射出された光ビームのうち選択された偏光波のみが感光体に照射されることから、感光体に対する露光エネルギが低下する問題もあった。

この発明は、単一の光源から射出された光ビームを少なくとも減法混色の３原色の各色相に対応して設けられた複数の感光体の全てに露光エネルギを低下させることなく照射させることができ、構造の簡略化による装置の小型化及びコストダウンを十分に達成することができる露光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

この発明は、上述の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えたものである。

（１）少なくとも減法混色の三原色を含む複数の色相のそれぞれに対応する複数の画像データのそれぞれによって順次変調した光ビームを射出する単一の光源と、前記光源から照射された光ビームを前記画像データ毎に異なる鏡面で反射して所定の走査面内で偏向走査させる単一の回転多面鏡と、前記回転多面鏡で偏向走査された光ビームを所定の走査方向に等速度偏向させる光路中において前記走査面に直交する平面内で前記画像データ毎に異なる方向に偏向する偏向部材と、を設けたことを特徴とする。

この構成においては、少なくとも減法混色の三原色を含む複数の色相のそれぞれに対応する画像データによって変調した光ビームを単一の光源から順次射出し、射出された各光ビームが所定の走査方向に単一の回転多面鏡の異なる鏡面で所定の走査面内で偏向走査され、偏向走査された各光ビームは所定の走査方向に等速度偏向させる光路中で偏向部材によって走査面に直交する平面内でその光ビームを変調した画像データ毎に異なる方向に偏向される。したがって、互いに異なる色相に対応した画像データによって変調された少なくとも３種類の光ビームが、単一の光源から順次照射された後に単一の回転多面鏡によって所定の走査面内で偏向走査され、さらに所定の走査方向に等速度偏向される光路中で走査面に直交する平面内で画像データ毎に異なる方向に照射される。

（２）前記偏向部材は、前記走査面に直交する互いに平行な２側面に一対の電極を設けるとともにこの２側面の間に前記回転多面鏡で偏向走査された光ビームを通過させる電気光学効果を有する偏向素子と、前記複数の画像データのそれぞれに予め設定された電圧を前記一対の電極に印加する電圧印加部であって前記光源において光ビームを変調する画像データが切り換わる毎に新たに光ビームを変調すべき画像データに設定されている電圧を前記一対の電極に印加する電圧印加部と、を含むことを特徴とする。

この構成においては、例えばＰＬＺＴプリズム等の電気光学効果を有する偏向素子において回転多面鏡により偏向走査された光ビームの走査面に直交する互いに平行な２側面の間に回転多面鏡で偏向走査された光ビームが通過する際に、その光ビームを変調した画像データのそれぞれに予め設定された電圧がその２側面に設けられた一対の電極に印加される。電気光学効果を有する偏向素子の互いに平行な（対向する）２側面に設けられた一対の電極に印加される電圧が変化すると、２側面の間を通過する光ビームの屈折率が変化する。したがって、各画像データによって変調された光ビームが、機械的動作を伴うことなく、その走査面に直交する平面内において画像データ毎に異なる方向に照射される。

（３）前記偏向部材は、前記走査方向に平行な軸を中心に揺動自在に支持されて前記回転多面鏡で偏向走査された光ビームを反射するミラーと、印加電圧に応じた長さで前記走査方向に直交する方向に伸張する圧電素子であって伸張方向の一端部が前記ミラーの一部に連繋する圧電素子と、前記複数の画像データのそれぞれに予め設定された電圧を前記圧電素子に印加する電圧印加部であって前記光源において光ビームを変調する画像データが切り換わる毎に新たに光ビームを変調すべき画像データに設定されている電圧を前記圧電素子に印加する電圧印加部と、を含むことを特徴とする。

この構成においては、回転多面鏡で偏向走査された光ビームがミラーにおいて反射される際に、その光ビームを変調した画像データのそれぞれに予め設定された電圧がミラーの一部に一端部を連繋させた圧電素子に印加される。この圧電素子は、印加される電圧に応じた長さで光ビームの走査方向に直交する方向に伸張する。圧電素子の伸張方向における一端部は回転多面鏡で偏向走査された光ビームの光路中において揺動自在に支持されたミラーの一部に連繋しているため、圧電素子に印加する電圧が変化すると光ビームの光路中におけるミラーの傾斜角度が変化してミラーにおける光ビームの反射方向が変わる。したがって、各画像データによって変調された光ビームが、その走査方向に直交する方向において画像データ毎に異なる位置に照射される。

（４）少なくとも減法混色の三原色を含む複数の色相のそれぞれに対応する複数の画像形成部を所定の方向に配列して設け、各画像形成部が個別に備える複数の像担持体を介して電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置において、
前記複数の色相のそれぞれの画像データによって変調した光ビームを照射して潜像を形成する請求項１乃至３のいずれかに記載の露光走査装置であって、前記偏向部材が互いに異なる方向に偏向した画像データ毎の光ビームを前記複数の像担持体のそれぞれに照射する露光走査装置を備えたことを特徴とする。

この構成においては、少なくとも減法混色の三原色を含む複数の色相のそれぞれに対応する画像データによって変調した光ビームを単一の光源から順次射出し、射出された各光ビームが単一の回転多面鏡の異なる鏡面において所定の走査面内で偏向走査され、偏向走査された各光ビームは所定の走査方向に等速度偏向される間に偏向部材によって各光ビームを変調した画像データ毎に異なる方向に偏向され、所定の方向に配列された複数の画像形成部のそれぞれの像担持体に照射される。したがって、少なくとも減法混色の三原色を含む複数の色相のそれぞれに対応する画像データによって変調された光ビームが各画像形成部に個別に備えられた複数の像担持体のそれぞれに照射され、各像担持体には対応する色相の画像データによって潜像が形成される。

（１）少なくとも減法混色の三原色を含む複数の色相のそれぞれに対応して所定の方向に配列された複数の像担持体のそれぞれに、各色相に対応した画像データによって変調された光ビームを、単一の光源及び単一の回転多面鏡を用いて照射することができ、カラー画像を形成する画像形成装置に用いられる露光走査装置の構成を十分に簡略化してコストを著しく低減することができる。

また、光ビームを所定の走査面内に等角速度偏向する回転多面鏡と等角速度偏向された光ビームを所定の走査方向に等速度偏向させる光路中に偏向部材を配置することにより、偏向部材では光ビームの等速度偏向の走査方向（主走査方向）に直交する平面における偏向角のみが変化し、回転多面体鏡の各鏡面上で焦点を結んだ光ビームの副走査方向（主走査方向に直交する方向）の形状は偏向部材で変化することがない。

したがって、回転多面体鏡の各鏡面と像担持体の表面とは光学的に共役な関係となり、回転多面体鏡の回転軸にブレが生じても像担持体の表面において光ビームが副走査方向に変形することがないため、回転多面体鏡の回転速度は回転軸にブレを生じない範囲に制限されることなく高速化することができ、３つ以上の像担持体に対して単一の光源から射出された光ビームを時分割的に露光することによる露光速度の低下を補うことができる。

さらに、偏向部材は、光ビームを偏向するのみで従来の偏光フィルタやハーフミラーのように光ビームの光量を減衰させることがないため、露光速度の高速化を容易に実現できる。

（２）偏向部材として、例えばＰＬＺＴプリズム等の電気光学効果を有する偏向素子を用い、この偏向素子において回転多面鏡で偏向走査された光ビームの走査面に直交する互いに平行な２側面の間に光ビームが通過する際に、その光ビームを変調した画像データのそれぞれに予め設定された電圧を２側面に設けられた一対の電極に印加することにより、各画像データによって変調された光ビームを、機械的動作を伴うことなく、画像データ毎にその走査面に直交する平面内において異なる方向に静粛かつ高速に偏向させることができる。

（３）回転多面体鏡によって偏向走査された光ビームを反射するミラーの一部に圧電素子の一端部を連繋させ、この圧電素子に光ビームを変調した画像データ毎に異なる電圧を印加することによって光ビームの主走査方向に直交する方向における圧電素子の長さを変化させることにより、ミラーが反射する光ビームを変調した画像データに応じてミラーの傾斜角度を変えて光ビームを偏向させることができ、比較的簡単な構成の偏向部材により、単一の光源及び単一の回転多面鏡を用いて３種類以上の画像データのそれぞれによって変調された光ビームを互いに異なる方向に照射することができる。

（４）少なくとも減法混色の３原色のそれぞれの色相に対応した複数の画像形成部が個別に備える像担持体のそれぞれに、各色相の画像データによって変調された光ビームを単一の光源及び単一の回転多面体鏡を介して照射することができる。

このように、単一の光源及び単一の回転多面鏡を用いて３個以上の像担持体のそれぞれを各像担持体に対応した画像データによって変調された光ビームで順次露光することができるため、画像形成装置の構成を十分に簡略化して、コストを著しく低減することができる。

以下に、この発明の最良の実施形態に係る露光走査装置及び画像形成装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、この発明の実施形態に係る露光走査装置を備えた画像形成装置の構成を示す説明図である。画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、用紙等の記録媒体に対して多色および単色の画像を形成する。このため、画像形成装置１００は、露光ユニット（本発明の露光走査装置に相当する。）Ｅ、感光体ドラム（本発明の像担持体に相当する。）１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像ユニット１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）、中間転写ベルト１１、中間転写ローラ１３（１３ａ〜１３ｄ）、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手剤支給しトレイ１７及び排紙トレイ１８等を備えている。

画像形成装置１００は、カラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）にブラック（Ｋ）を加えた４色の各色相に対応した画像データを用いて画像形成を行う。感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像ユニット１０２（１２０ａ〜１２０ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、中間転写ローラ１３（１３ａ〜１３ｄ）及びクリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）は、各色相に応じてそれぞれ４個ずつ設けられており、４つの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄを構成している。画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、中間転写ベルト１１の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。

帯電ローラ１０３は、感光体ドラム１０１の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ１０３に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、又は、帯電チャージャを用いた被接触方式の帯電器を用いることもできる。露光ユニットＥは、図示しない半導体レーザ（この発明の光源に相当する。）、ポリゴンミラー（この発明の回転多面鏡に相当する。）４及び反射ミラー８等を備えており、画像データによって変調されたレーザビーム（この発明の光ビームに相当する。）を感光体ドラム１０１に照射することにより、感光体ドラム１０１の表面に画像データに応じた潜像を形成する。感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれには、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによる潜像が形成される。

現像ユニット１０２は、潜像が形成された感光体ドラム１０１の表面に現像剤を供給し、潜像をトナー像に顕像化する。現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の現像剤を収納しており、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の潜像をブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナー像に顕像化する。

クリーニングユニット１０４は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０１上の表面に残留したトナーを除去・回収する。

感光体ドラム１０１の上方に配置されている中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂとの間に張架された無端ベルトである。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体ドラム１０１ｄ、感光体ドラム１０１ｃ、感光体ドラム１０１ｂ及び感光体ドラム１０１ａにこの順に接触する。この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置に、中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄが配置されている。中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄには、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）に形成された各色相のトナー像は中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。

但し、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体１０１のみにおいて潜像及びトナー像の形成が行われる。例えば、モノクロ画像の形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム１０１ａのみにおいて潜像の形成及びトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。

各中間転写ローラ１０３ａ〜１０３ｄは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）を素材とする軸の表面を導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト１１に均一に高電圧を印加する。中間転写ローラ１０３に代えて、ブラシ状の中間転写部材を用いることもできる。

上述のようにして、中間転写ベルト１１の外周面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、転写ローラ１４との対向位置に搬送される。転写ローラ１４は、中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されいる。給紙カセット１６又は手差し給紙トレイ１７から給紙された用紙が転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、転写ローラ１４にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト１１の外周面から用紙の表面にトナー像が転写される。

なお、転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とのニップ圧を定常的に維持するために、転写ローラ１４又は駆動ローラ１１ａの何れか一方を硬質材料（金属等）によって構成し、残る他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等々）とする。

また、感光体ドラム１０１から中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち用紙上に転写されずに中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、クリーニングユニット１２によって回収される。

トナー像を転写された用紙は、定着装置１５に導かれ、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間を通過して加熱及び加圧を受ける。これによって、トナー像が、用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ１８ａによって排紙トレイ１８上に排出される。

画像形成装置１００には、用紙カセット１６に収納されている用紙を転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間及び定着装置１５を経由して排紙トレイ１８に送るための略垂直形状の用紙搬送路Ｐ１が設けられている。用紙搬送路Ｐ１には、用紙カセット１６内の用紙を一枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ１６ａ、繰り出された用紙を上方に向けて搬送する搬送ローラｒ、搬送されてきた用紙を所定のタイミングで転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、及び、用紙を排紙トレイ１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。

また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙トレイ１７からレジストローラ１９に至る間に、ピックアップローラ１７ａ及び搬送ローラｒを配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ１８ａから用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ１９の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。

排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在にされており、用紙の片面に画像を形成する片面画像形成時に、及び、用紙の両面に画像を形成する両面画像形成時の第２面画像形成時に正転方向に駆動されて用紙を排紙トレイ１８に排出する。一方、両面画像形成時の第１面画像形成時には、排出ローラ１８ａは、用紙の後端が定着装置１５を通過するまで正転方向に駆動された後、用紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて用紙を用紙搬送路Ｐ３内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された用紙は、表裏面及び前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ１に導かれる。

レジストローラ１９は、用紙カセット１６若しくは手差し給紙トレイ１７から給紙され、又は、用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された用紙を、中間転写ベルト１１の回転に同期したタイミングで転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導く。このため、レジストローラ１９は、感光体ドラム１０１や中間転写ベルト１１の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト１１の回転に先立って給紙又は搬送された用紙は、前端をレジストローラ１９に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１９は、転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で、用紙の前端部と中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。

次に、この発明の露光走査装置の構成及び画像形成時の動作について、図２〜図５を用いて説明する。この発明の露光走査装置である露光ユニットＥは、この発明の光源である半導体レーザ１、コリメータレンズ２、シリンドリカルレンズ３、この発明の回転多面鏡であるポリゴンミラー４、この発明の偏向部材５、ｆθレンズ７、ミラー８、シリンドリカルレンズ９及びカバー９１を備えている。

半導体レーザ１は、入力された画像データによって変調したレーザビームを射出する。コリメーターレンズ２は、拡散光であるレーザビームを平行光に変換する。このとき、レーザビームは、主走査方向に３ｍｍ、副走査方向に１ｍｍの楕円状の断面を呈する。シリンドリカルレンズ３は、コリメーターレンズ２により平行光にされたレーザビーム回転多をポリゴンミラー４の各鏡面に結像させる。回転多面体鏡４は、一例として、厚さ２ｍｍの正六面体の回転体であり、一定の速度で回転することにより、レーザビームをポリゴンミラー４の回転軸方向を法線方向とする所定の単一平面内で、感光体ドラム１０１の回転軸方向である主走査方向に偏向走査させる。

半導体レーザ１を所定の期間にわたって点灯させることにより、ポリゴンミラー４の各鏡面において反射したレーザビームによって図３に示す感光体ドラム１０１のＡ点からＢ点までの間を露光することができる（図３参照）。なお、レーザビームは、主走査方向に直交する副走査方向に関して、ポリゴンミラー４の鏡面に焦点を結び、ｆθレンズ７によって等速度偏向された後、シリンドリカルレンズ９によって感光体ドラム１０１上に焦点を結ぶ（図４参照）。このとき、ポリゴンミラー４の鏡面における反射位置と感光体ドラム１０１の露光位置とは光学的共役関係にあることから、ポリゴンミラー４の回転軸のブレ等により副走査方向に対する反射角度が変化しても、感光体ドラム１０１の副走査方向の走査位置を同じとすることができる。これは、図５に示すように、レーザビームを偏向部材５によって主走査方向に直交する平面内で異なる方向に偏向し、複数（ここでは４つ）の感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに焦点を結ぶ場合にも同様である。

ポリゴンミラー４とｆθレンズ７との間に配置された偏向部材５は、ポリゴンミラー４の鏡面で反射したレーザビームを、そのレーザビームを変調した画像データの色相に応じて、ポリゴンミラー４による偏向走査の走査面に直交する平面内で異なる角度に偏向する。偏向部材５によって偏向されたレーザビームは、ｆθレンズ７を経て、それぞれの光路に対応した位置に設けられたミラー８、シリンドリカルレンズ９、カバーガラス９１を通過して対応する色相の感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれを露光する（図２参照）。

なお、図３に示すように、露光ユニットＥには、レンズ４１及びフォトセンサ４２が配置されている。フォトセンサ４２は、ポリゴンミラー４の鏡面で偏向走査された後に偏向部材５及びｆθレンズ７を通過したレーザビームのうち、感光体ドラム１０１の表面に達しない範囲のレーザビームを受光し、ポリゴンミラー４においてレーザビームを反射する鏡面が切り換わったタイミングを検出する。

図６は、この発明の第１の実施形態に係る露光走査装置の偏向部材の構成を示す図である。偏向部材５は、電気光学効果を有する偏向素子であるＰＬＺＴの直方体における互いに対向する２側面に、一対の直角三角形のプリズム電極５１ａ，５１ｂを設けて構成されている。この２側面は、ＰＬＺＴの直方体において、ポリゴンミラー４によるレーザビームの偏向走査の走査面に直交する互いに平行な面である。一対のプリズム電極５１ａ，５１ｂには、この発明の電圧印加部である電源回路６により、レーザビームを変調する色相毎の画像データのそれぞれに予め設定された電圧を印加する。

ポリゴンミラー４において反射したレーザビーム（反射ビーム）Ｂｉｎは、プリズム電極５１ａ，５１ｂが設けられた２側面に直交する側面から偏向部材５に入射し、プリズム電極５１ａ，５１ｂが設けられた２側面の間を通過する。プリズム電極５１ａ，５１ｂは、レーザビームの方向に沿って副走査方向（図６中の上下方向）の長さが短くなる形状を呈している。このため、プリズム電極５１ａ，５１ｂに電圧が印加されると、偏向部材５内でレーザビームを上向きに屈折させるレンズ効果が生じる。このときの屈折率は、プリズム電極５１ａ，５１ｂに印加される電圧値に応じて変化する。したがって、偏向部材５に入射した反射ビームＢｉｎは、プリズム電極５１ａ，５１ｂに印加される電圧の電圧値に応じた角度で上向きに偏向されて出射ビームＢｏｕｔとして射出される。

このような偏向部材５をポリゴンミラー４とｆθレンズ７との間に設け、レーザビームを変調した画像データの色相に応じた電圧をプリズム電極５１ａ，５１ｂに印加することにより、単一のレーザ光源１から出射されたレーザビームをレーザビームを変調した画像データの色相毎に異なる角度で偏向させることができる。これにより、ｆθレンズ出射後のそれぞれのビームに対応した光路に配設した光学系（ミラー等）８，９，９１を介して、各色相の感光体ドラム１０１にレーザビームを露光させることができる。

したがって、単一の半導体レーザ１において各色相の画像データで順次変調してレーザビームを出射することにより、４つの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄを順次露光できるため、光源およびコリメータレンズ等の光学部品に要するコストを低減することができ、装置を安価に提供することができる。

さらに、ポリゴンミラー４とｆθレンズ７との間に偏向部材５を設けることで、レーザビームの副走査方向の偏向角のみが変わり、ポリゴンミラー４の鏡面で焦点を結んだ副走査方向の光軸に対するビーム形状の関係は、偏向部材５で変化することなくｆθレンズ７に入射する。このため、ポリゴンミラー４の鏡面と感光体ドラム１０１の表面とは光学的に共役な関係となり、ポリゴンミラー４の回転軸にブレが生じても感光体ドラム１０１上の副走査方向に対するブレを防止することができ、ポリゴンミラー４の回転速度を高速化でき、４つの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに時分割的に露光を行うことによる画像形成速度の低下を補うことができる。

また、従来の偏向フィルタやハーフミラーを用いた場合に比較して、偏向部材５及び光学系（ミラー等）８，９，９１での光量の減少を少なくできる。即ち、従来の偏向フィルタやハーフミラーを用いてビームを分離する場合、５０％の透過光又は反射光しか得ることができない。これに対して、本発明のように偏向手段でビームを選択的に分離すると、光の損失は偏向手段を通過する際の損失及びミラーの反射効率で決まり、この実施形態では透過及び反射においてやく９０％の光ビームを通過させることができる。この結果、この実施形態によれば、ポリゴンミラー４の回転速度を高速化しても、露光エネルギの著しい低下を招くことがなく、感光体ドラムへの露光時間が短い場合においても十分な光量の光を照射することができる。

なお、電極５１ａ，５１ｂはＴｉＯ₂ のような透明電極材料を用いて電極間距離を短くしたブロックを重ね合わせることによって形成することができる。

また、ポリゴンミラー４の各鏡面における主走査方向のレーザビームの走査範囲は、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄにおける画像形成範囲（図３に示すＡ点からＢ点までの範囲）であり、一例として主走査方向の１ライン毎に感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄを順次露光する。したがって、半導体レーザ１においてレーザビームを変調する画像データの色相が切り換わる毎に、ポリゴンミラー４においてレーザビームを反射する鏡面が切り換わる。したがって、電源回路６は、ポリゴンミラー４においてレーザビームを反射する鏡面が切り換わる毎に、偏向部材５の電極５１ａ，５１ｂに印加する電圧値を変える。

この電源回路６における電圧値の変更は、半導体レーザ１においてレーザビームを変調する画像データの色相が変わる毎に変調後のレーザビームを各色相に対応した感光体ドラム１０１に照射する目的で行われる。このため、副走査方向における感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの配列順序にしたがって、電源回路６から電極５１ａ，５１ｂに印加する電圧値が切り換えられる。

図７は、この発明の第２の実施形態に係る露光走査装置の偏向部材の構成を示す図である。偏向部材５は、感光体ドラム１０１の表面におけるレーザビームの走査方向に平行な軸５２ａを中心に揺動自在に支持されたミラー５２と、ミラー５２の裏面の一部に一端部を連繋させた圧電素子５３と、を備えている。圧電素子５３の他端部は、露光走査装置である露光ユニットＥの一部に固定されている。偏向部材５のミラー５２の鏡面は、ポリゴンミラー４により偏向走査されたレーザビームの光路中に配置されている。ポリゴンミラー４の鏡面で反射したレーザビーム（反射ビーム）Ｂｉｎは、ミラー５２によって照射ビームＢｏｕｔとして偏向される。圧電素子５３には、半導体レーザ１においてレーザビームを変調する画像データの色相に応じた電圧が電源回路６から印加される。

圧電素子５３は、印加電圧に応じた長さで感光体ドラム１０１の表面におけるレーザビームの走査方向に伸張する。ミラー５２は、圧電素子５３の伸張量に応じて軸５２ａを中心に矢印Ｄ１又はＤ２方向に揺動する。したがって、圧電素子５３に対する印加電圧を変化させることにより、ミラー５２の傾斜角度が変わり、ミラー５２の鏡面におけるレーザビームの反射方向が変わる。

そこで、半導体レーザ１においてレーザビームを変調する画像データの色相が変化する毎に、即ち、ポリゴンミラー４においてレーザビームを反射する鏡面が切り換わる毎に、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの副走査方向における配列順序にしたがって、電源回路６から圧電素子５３に印加する電圧値を切り換えることにより、レーザビームを各色相に対応した感光体ドラム１０１に順次照射させることができる。

以上、中間転写ベルトを用いた中間転写方式のカラー画像形成装置にて実施の形態の説明を行ったが、中間転写ベルトの代わりに転写搬送ベルトを用い該転写搬送ベルトにシートを吸着させて搬送し、複数の感光体に形成された画像を順次シートに直接転写させてカラー画像を形成するカラー画像形成装置も実施可能であることは言うまでもない。また、偏向手段を正六角形の回転多面体鏡で説明しているがこれに限定されることなく、その他の多角形（例えば、正八角形等）であってもよい。

この発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す略図である。 同画像形成装置の露光ユニットにおけるレーザビームの光路を説明する図である。 同露光ユニットの要部の構成を示す図である。 同露光ユニットにおけるレーザビームの光路を説明する図である。 同露光ユニットにおけるレーザビームの光路を説明する図である。 この発明の第１の実施形態に係る露光ユニットにおける偏向部材の構成を示す図である。 この発明の第２の実施形態に係る露光ユニットにおける偏向部材の構成を示す図である。

符号の説明

１−半導体レーザ
４−ポリゴンミラー
５−偏向部材
６−電源回路
１０１−感光体ドラム
Ｅ−露光ユニット

Claims (4)

1. 少なくとも減法混色の三原色を含む複数の色相のそれぞれに対応する複数の画像データのそれぞれによって順次変調した光ビームを射出する単一の光源と、前記光源から照射された光ビームを前記画像データ毎に異なる鏡面で反射して所定の走査面内で偏向走査させる単一の回転多面鏡と、前記回転多面鏡で偏向走査された光ビームを所定の走査方向に等速度偏向させる光路中において前記走査面に直交する平面内で前記画像データ毎に異なる方向に偏向する偏向部材と、を設けたことを特徴とする露光走査装置。
2. 前記偏向部材は、前記走査面に直交する互いに平行な２側面に一対の電極を設けるとともにこの２側面の間に前記回転多面鏡で偏向走査された光ビームを通過させる電気光学効果を有する偏向素子と、前記複数の画像データのそれぞれに予め設定された電圧を前記一対の電極に印加する電圧印加部であって前記光源において光ビームを変調する画像データが切り換わる毎に新たに光ビームを変調すべき画像データに設定されている電圧を前記一対の電極に印加する電圧印加部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光走査装置。
3. 前記偏向部材は、前記走査方向に平行な軸を中心に揺動自在に支持されて前記回転多面鏡で偏向走査された光ビームを反射するミラーと、印加電圧に応じた長さで前記走査方向に直交する方向に伸張する圧電素子であって伸張方向の一端部が前記ミラーの一部に連繋する圧電素子と、前記複数の画像データのそれぞれに予め設定された電圧を前記圧電素子に印加する電圧印加部であって前記光源において光ビームを変調する画像データが切り換わる毎に新たに光ビームを変調すべき画像データに設定されている電圧を前記圧電素子に印加する電圧印加部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光走査装置。
4. 少なくとも減法混色の三原色を含む複数の色相のそれぞれに対応する複数の画像形成部を所定の方向に配列して設け、各画像形成部が個別に備える複数の像担持体を介して電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置において、
   前記複数の色相のそれぞれの画像データによって変調した光ビームを照射して潜像を形成する請求項１乃至３のいずれかに記載の露光走査装置であって、前記偏向部材が互いに異なる方向に偏向した画像データ毎の光ビームを前記複数の像担持体のそれぞれに照射する露光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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