JP2007199143A - 光走査装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 補正レンズを通過後の光ビームを折り返しミラーによって反射することによって生じるカラー画像の色ズレを低減できるようにした光走査装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色に対応する４つの光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙのうち、最も明度が低く視認性の高いブラックの画像に対応する光ビーム２１Ｋの光路に配置される最終折り返しミラー２５ａの反射面の角度が最も垂直に近くなるように構成され、最も明度が高く視認性の低いイエローの画像に対応する光ビーム２１Ｙの光路に配置される最終折り返しミラー２８ａの反射面の角度が最も水平に近くなるように構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の画像形成装置に用いられる光ビームを走査して画像を書き込み形成する光走査装置に関するものであり、特にカラーレーザプリンタ及びデジタルカラー複写機等のカラー画像形成装置に好適に用いられる光走査装置、及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いる画像形成装置では、帯電手段によって均一に帯電された感光体ドラムの表面に、入力された画像データに基づいて変調した光ビームを走査させる光走査装置が備えられており、この光走査装置によって形成された静電潜像が、現像手段によってトナー像に現像され、そして、このトナー像を記録用紙等に転写することによって画像形成が行われている。

ところで、カラー画像形成装置の高速化に伴い、例えば、４つの感光体ドラムを記録紙の搬送方向に配列し、これらの各感光体ドラムに対応した複数の光走査装置で同時に露光して静電潜像をつくり、これらの静電潜像をブラック、マゼンタ、シアン、イエロー等の各々異なる色の現像剤を使用する現像手段で現像した後、これらのトナー像を同一の記録用紙に順次重ね合わせて転写し、カラー画像を得るデジタル複写機やレーザープリンタが実用化されている（所謂、４ドラムタンデム方式）。

このような４ドラムタンデム方式では、カラーもモノクロも同じ速度で出力できるため、高速プリントに有利であるが、その反面、４つの感光体ドラムに対応して、４つの光走査装置を有し、露光をするため装置が大型化する傾向があった。しかし、近年、画像形成装置の小型化の要請により各色ごとに設けられた光源から射出された複数の光ビームを、１つの偏向器で偏向させ、それぞれを異なる感光体に導いて露光走査することにより、小型化を図った光走査装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）

しかし、特許文献１に提案されているような光走査装置では、偏向された複数の光ビームの光路分離を容易にするために、光ビームが偏向器に対して副走査方向にそれぞれ異なる角度で入射するように構成されている。そのため、偏向器により偏向された光ビームには、それぞれ異なる量のボウが発生してしまい、ボウの量が各光ビームで異なるためカラー画像に色ズレが発生してしまう。

そこで、特許文献２には、異なる色の現像剤に対応した複数の光ビームのうち、視認性の高い、明度の低い現像剤に対応した光ビームの偏向器への入射角を小さく設定し、視認性の低い、明度の高い現像剤に対応した光ビームの偏向器への入射角を大きく設定することにより、光ビームに発生したボウに起因する、カラー画像における色ずれや像湾曲が認識され難くした光走査装置が提案されている。
特開２０００−１８０７５０号公報 特開２００５−２８８８２５号広報

しかしながら、特許文献２に提案されているような光走査装置では、それぞれの感光体に光ビームを導くために光走査装置内に反射手段として複数の折り返しミラーを配置する必要がある。この折り返しミラーは光ビームの光路を妨げることがないように、その両端部を保持されて光走査装置内に配置されているが、両端部のみで保持されているため折り返しミラーには自重による撓みが生じ、反射面が湾曲してしまうため、撓みが生じた折り返しミラーによって反射された光ビームは走査線が湾曲することとなる。

また、光走査装置内に設置される複数の折り返しミラーは、光ビームの光路設定の都合上各々異なる角度をとるように設置されるが、この設置される角度によって折り返しミラーに生じる撓みの大きさは異なり、反射面の設置角度が水平に近いものほど大きく、垂直に近いものほど小さくなる。よって、異なる角度で設置された折り返しミラーによって反射される光ビームの走査線には、それぞれ異なる大きさの湾曲が生じることとなる。

ここで、一般的に光ビームの各光路途中には面倒れ補正機能等を有する補正レンズが配設されており、この補正レンズを通過することによって、上記したような光ビームの走査線の湾曲も補正されるが、補正レンズ通過後に上述のような折り返しミラーの設置角度の違いによって、各光ビームの走査線にそれぞれ異なる大きさの湾曲が生じた場合には、この湾曲は補正されずに感光体ドラムを走査するため、形成されるカラー画像には走査線のズレに起因する色ズレが生じるという問題があった。

本発明においては上述の事情に鑑み、補正レンズを通過後の光ビームを折り返しミラーによって反射することによって生じるカラー画像の色ズレを低減できるようにした光走査装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、複数の独立した光源と、該複数の光源から射出された異なる明度の現像剤の画像に対応した光ビームを、同一の反射面に副走査方向に異なる入射角で入射させ偏向する偏光器と、該偏光器により偏向された複数の光ビームを補正する補正手段と、該補正手段によって補正された光ビームを折り返す最終反射手段を含み、各光ビームを折り返して各々異なる感光体の表面へと配光する複数の反射手段とを備えた光走査装置において、各光ビームの光路の最後に設置される前記反射手段のうち、最も明度の低い現像剤の画像に対応した光ビームの光路に設置される該最終反射手段の反射面の設置角度が、最も垂直に近くなるように設置されることを特徴としている。

また本発明は、複数の独立した光源と、該複数の光源から射出された異なる明度の現像剤の画像に対応した光ビームを、同一の反射面に副走査方向に異なる入射角で入射させ偏向する偏光器と、該偏光器により偏向された複数の光ビームを補正する補正手段と、該補正手段によって補正された光ビームを折り返す最終反射手段を含み、各光ビームを折り返して各々異なる感光体の表面へと配光する複数の反射手段とを備えた光走査装置において、各光ビームの光路の最後に設置される前記反射手段のうち、最も明度の高い現像剤の画像に対応した光ビームの光路に設置される該最終反射手段の反射面の設置角度が、最も水平に近くなるように設置されることを特徴としている。

また本発明は、カラー画像形成装置において、上記第１又は第２の構成の光走査装置を備えたことを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、最も明度が低い現像剤の画像は、視認性の高く画像のズレが目立つこととなるが、この現像剤の画像に対応した光ビームの光路に設置される最終折り返しミラーの反射面の角度を、最も垂直に近くなるように構成することで、反射面の湾曲が最も小さくなり、走査線の湾曲も小さくすることができるため、形成される画像のズレが小さくなり、カラー画像における色ズレが認識され難くなる。

また、本発明の第２の構成によれば、反射面が最も水平に近く設置され、最も反射面の湾曲が大きくなる光路では、光ビームの走査線の湾曲も最も大きくなり、形成される画像に生じるズレも最も大きなものとなるが、これを視認性の低い現像剤の画像に対応する光ビームとすることにより、カラー画像における色ズレが認識され難くなる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の光走査装置をカラー画像形成装置に用いることにより、折り返しミラーによる光ビームの折り返しによって生じるカラー画像の色ズレが認識され難くなる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成図であり、ここでは４ドラムタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。

カラー画像形成装置１の下部には、積載された用紙束を収容する給紙カセット等の給紙部２が設けられている。この給紙部２の一端部には、積載された用紙Ｐを最上位紙から１枚ずつ給紙するための分離給送手段３が設けられている。そして分離給送手段３の上部には、上方へ延びて本体上面に形成された排出トレイ４に至る用紙搬送路５が形成されている。この用紙搬送路５に沿って、用紙搬送方向上流から順に、分離給送手段３、搬送ローラ対６、レジストローラ対７、転写ローラ８、定着ローラ対９及び排紙ローラ対１０が配置されている。

転写ローラ８の右側には、中間転写ベルト１１が回転自在に配設されている。中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２と従動ローラ１３とに掛け渡されており、駆動ローラ１２が回転駆動することにより、時計回りに回転されるようになっている。また、駆動ローラ１２は中間転写ベルト１１を介して上記転写ローラ８と当接している。なお、中間転写ベルト１１には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが好適に用いられる。

中間転写ベルト１１の下方には、回転方向に沿って、図１においては右側から順に、４つの画像形成部１４Ｋ，１４Ｃ，１４Ｍ及び１４Ｙが配設されている。これらの画像形成部１４Ｋ〜１４Ｙは、異なる４色（ブラック、シアン、マゼンタ及びイエロー）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの画像を順次形成する。

これら画像形成部１４Ｋ〜１４Ｙには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１５Ｋ，１５Ｃ，１５Ｍ及び１５Ｙが配設されており、回転自在に配設された各感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙの周囲には、感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙを帯電させる帯電器１６と、感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙ上にトナー像を形成する現像ユニット１７と、感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙ上に残留した現像剤を除去するクリーニング部１８と、中間転写ベルト１１を介して感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙと当接する中間転写ローラ１９がそれぞれ配置されており、更に感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙの下方には各感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙに画像情報を露光する光走査装置２０が配置されている。

次に、上記のように構成されたカラー画像形成装置１による画像形成動作について説明する。ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、各感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙが回転駆動されることにより、帯電器１６によって感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙの表面が一様に帯電される。次いで入力された画像信号に基づいて光走査装置２０によって光ビームが照射され、各感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙ上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。

そして、現像ユニット１７に図示しない補給装置から充填されたブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色の現像剤が、感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙに供給され、静電潜像に応じたトナー像が形成される。中間転写ベルト１１に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ１９によって、感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙ上のブラック、シアン、マゼンタ及びイエローのトナー像が中間転写ベルト１１上に転写される。

これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙの表面に残留した現像剤はクリーニング部１８により除去される。

また、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１２の回転に伴い中間転写ベルト１１が時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ対７から所定のタイミングで中間転写ベルト１１に隣接して設けられた転写ローラ８へ搬送され、フルカラー画像が用紙Ｐへ転写される。そして、トナー像が転写された用紙Ｐは定着ローラ対９へと搬送され、定着ローラ対９により加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、排出ローラ対１０によって排出トレイ４に排出される。

図２を参照して、光走査装置２０についてさらに説明する。図２は光走査装置の構成を示す概略構成図であり、説明の便宜上、各画像形成部に配設された感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙを図示している。光走査装置２０は、画像信号に基づいて変調した光ビーム２１を射出する光源（図示せず）、ポリゴンミラー２２、ｆθレンズ２３、補正レンズ２４及び各光路に設置された折り返しミラー２５，２６，２７及び２８とを備えている。

光走査装置２０には光源（図示せず）が４つ備えられており、それぞれブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの画像信号に基づいて変調した光ビーム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ及び２１Ｙを射出するものである。ポリゴンミラー２２は、光ビームの偏向手段であって、光走査装置２０内に回転自在に配設されており、回転軸２２ａを中心に回転することによって、反射面に入射された光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙを等角速度偏向させることができる。

ｆθレンズ２３は、各感光体ドラム１５の表面を走査する光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙが、主走査方向に等速度で走査するように、ポリゴンミラー２２によって等角速度偏向された光ビーム２１を等速度偏向させるものである。補正レンズ２４は光ビーム２１の補正手段であり、ポリゴンミラー２２によって偏向される光ビーム２１が、ポリゴンミラー２２の反射面が回転軸２２ａに対して倒れる面倒れによって生じる誤差を補正する面倒れ補正機能を備えている。

折り返しミラー２５，２６，２７及び２８は、各光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙの光路に設置される反射手段であって、薄板状のミラーから構成され、その両端部を保持されて光走査装置２０内に配置されている。なお、各光路に配置される折り返しミラー２５〜２８の枚数及び反射面の設置角度は適宜変更される。

ここで、光走査装置２０内に配置されている折り返しミラー２５〜２８は、両端部のみで保持されているため、自重による撓みが生じ反射面が湾曲しており、反射された光ビーム２１は走査線が湾曲することとなる。そのため、補正レンズ２４は、補正後の光ビーム２１が折り返しミラー２５〜２８を介さずに感光体ドラム１５に入射されるように配設されることが好ましいが、レイアウトの都合上、図２に示すように、全ての光路において、補正レンズ２４の通過後に最終折り返しミラー２５ａ，２６ａ，２７ａ及び２８ａが１枚配置されている。

上記のように構成された光走査装置２０による光ビーム走査動作について説明する。まず、図示しない４つの光源から光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙがポリゴンミラー２２の反射面へと入射される。この時、ポリゴンミラー２２によって偏向された４つの光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙの光路分離を容易にするために、これらの光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙはポリゴンミラー２２に対して副走査方向にそれぞれ異なる角度で入射するように構成されている。

ポリゴンミラー２２に入射された光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙは、ポリゴンミラー２２によって等角速度偏向された後、ｆθレンズ２３によって等速度偏向される。そして、等速度偏向された光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙは、それぞれの光路に配置された反射手段である折り返しミラー２５〜２８によって所定回数折り返され、補正レンズ２４を通過することよって面倒れ補正がされた後、光路の最後に設けられた最終折り返しミラー２５ａ〜２８ａによって折り返され、各感光体ドラム１５Ｋ〜１５Ｙの表面へと配光されることとなる。

ここで、図２に示すように、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色に対応する４つの光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙのうち、最も明度が低く視認性の高いブラックの画像に対応する光ビーム２１Ｋの光路に設置される最終折り返しミラー２５ａの反射面の角度が、他の光路に設置される最終折り返しミラー２６ａ，２７ａ及び２８ａよりも、反射面が垂直に近くなるように構成されている。

これにより、補正レンズ２４の通過後に設置されている最終折り返しミラー２５ａ〜２８ａによって生じた走査線の湾曲は補正されないため、そのまま形成されるカラー画像に反映されることとなるが、視認性の高いブラックの画像に対応した光ビーム２１Ｋの光路に設置される最終折り返しミラー２８ａの反射面の湾曲が最も小さくなるため、走査線の湾曲をも小さくすることができ、形成されるブラックの画像のズレが小さくなり、カラー画像における色ズレが認識され難くなる。

更に、図２に示すように、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色に対応する４つの光ビーム２１Ｋ〜２１Ｙのうち、最も明度が高く視認性の低いイエローの画像に対応する光ビーム２１Ｙの光路に設置される最終折り返しミラー２８ａの反射面の角度が、他の光路に設置される最終折り返しミラー２５ａ，２６ａ及び２７ａよりも反射面が水平に近くなるように構成されている。

これにより、反射面が最も水平に近く設置され、最も反射面の湾曲が大きな光路では、光ビームの走査線の湾曲も最も大きくなり、形成される画像に生じるズレも最も大きなものとなるが、これを視認性の低いイエローの画像に対応する光ビーム２１Ｙとすることにより、カラー画像における色ズレが認識され難くなる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、中間転写ベルトを用いた画像形成装置を用いて説明しているが、転写ベルトに用紙を担持させて複数の感光体ドラムに形成された画像を直接用紙に重ねて転写することによりカラー画像形成を行う画像形成装置にも利用することができ、また、フルカラー画像を得るためにイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色の現像剤を用いた画像形成装置について説明を行ったが、別の色相の色材を備えた画像形成装置や、色数が異なる画像形成装置にも利用することができる。

また、ここでは１つのポリゴンミラー２２を備えた光走査装置内についてのみ説明したが、例えば装置内に２つのポリゴンミラー２２を備え、一方のポリゴンミラーでシアン及びマゼンタの光ビーム２１Ｃ、２１Ｍを偏向し、他方のポリゴンミラーでイエロー及びブラックの光ビーム２１Ｙ、２１Ｋを偏向する構成の光走査装置についても全く同様に適用できる。

本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の画像形成装置に備えられる光ビームを走査して画像を書き込み形成する光走査装置に利用することができ、特にカラーレーザプリンタ及びデジタルカラー複写機等のカラー画像形成装置に備えられる光走査装置に好適に利用することができる。

は、本発明の光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。 は、光走査装置の構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１ カラー画像形成装置
１５Ｋ，１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙ 感光体ドラム
２０ 光走査装置
２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙ 光ビーム
２２ ポリゴンミラー
２２ａ 回転軸
２３ ｆθレンズ
２４ 補正レンズ
２５，２６，２７，２８ 折り返しミラー
２５ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａ 最終折り返しミラー

Claims (3)

1. 複数の独立した光源と、該複数の光源から射出された異なる明度の現像剤の画像に対応した光ビームを、同一の反射面に副走査方向に異なる入射角で入射させ偏向する偏光器と、該偏光器により偏向された複数の光ビームを補正する補正手段と、該補正手段によって補正された光ビームを折り返す最終反射手段を含み、各光ビームを折り返して各々異なる感光体の表面へと配光する複数の反射手段とを備えた光走査装置において、
   各光ビームの光路の最後に設置される前記反射手段のうち、最も明度の低い現像剤の画像に対応した光ビームの光路に設置される該最終反射手段の反射面の設置角度が、最も垂直に近くなるように設置されることを特徴とする光走査装置。
2. 複数の独立した光源と、該複数の光源から射出された異なる明度の現像剤の画像に対応した光ビームを、同一の反射面に副走査方向に異なる入射角で入射させ偏向する偏光器と、該偏光器により偏向された複数の光ビームを補正する補正手段と、該補正手段によって補正された光ビームを折り返す最終反射手段を含み、各光ビームを折り返して各々異なる感光体の表面へと配光する複数の反射手段とを備えた光走査装置において、
   各光ビームの光路の最後に設置される前記反射手段のうち、最も明度の高い現像剤の画像に対応した光ビームの光路に設置される該最終反射手段の反射面の設置角度が、最も水平に近くなるように設置されることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の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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