JP2008216745A - 画像書込み装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構成で装置を小型化する。
【解決手段】画像書込み装置は、レーザ出射部から出射してポリゴンミラー３０２に入射し、ポリゴンミラー３０２で反射したレーザ光のうち、少なくとも第１のレーザ光を第１の方向に折り返す第１の折り返しミラーと、ポリゴンミラー３０２で反射したレーザ光のうち、第２のレーザを第２の方向に折り返す第２の折返しミラーとを備えている。そして上記第１の方向は、各ミラーからの反射光の光軸がそのミラーへの入射光の光軸に対して上側または下側になる方向であって、また上記第２の方向は、上記の上側または下側の方向のうち第１の方向とは異なる方向である。第１の折返しミラーはここではＹ用第１ミラー３０４であり、第２の折返しミラーはＭ用第１ミラー３０６である。このような構成により、光路設定を効率化し省スペース化を実現することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像書込み装置に関し、より詳細には、デジタル複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に適用可能な画像書込み装置と、該画像書込み装置を備えた画像形成装置に関する。

デジタル複写機、レーザプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置が普及している。このような画像形成装置では、レーザ光を走査して感光体に画像を書込む画像書込み装置が用いられる。画像形成装置で画像形成する場合は、感光体を帯電装置で帯電した後、画像書込み装置によって画像情報に応じた書込みを行って、感光体に静電潜像を形成する。そして現像装置から供給されるトナーによって、感光体上の静電潜像を顕像化する。そして感光体上で顕像化されたトナー像を転写装置によって記録用紙に転写し、さらに定着装置によって記録用紙に定着することで、所望の画像が得られるようになっている。

またデジタル複写機やレーザプリンタなどのカラー画像形成装置では、その高速化に伴って複数の感光体をタンデム配列したタンデム方式の装置が実用化されている。ここでは、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走査光学系によってこれら感光体を同時に露光して潜像をつくり、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で顕像化する。そしてこれら顕像化されたトナー像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写することにより、カラー画像を得るようにしている。

画像書込み装置に関し、例えば、特許文献１には、色ずれのないカラー画像を低コストで提供することを目的とした装置が開示されている。この装置は光を所定の方向に偏向する光偏向装置と、複数のレーザ素子と、ガラスレンズおよびプラスチックレンズを含み、それぞれのレーザ素子からの出射光の断面形状を所定の形状に変換する偏向前光学系と、光偏向装置により偏向されたそれぞれ光を、所定像面に等速で走査するよう結像する２枚のレンズを含む偏向後光学系とを有している。そして特許文献１の装置は、１つのポリゴンミラー（回転多面鏡）で４つのレーザ光を走査する構成において、光路中の折り返しミラーにより同一方向にレーザ光を折り返す構成を有している。つまりここでは各折返しミラーで反射する反射光の光軸が、その折返しミラーに入射する入射光の光軸に対して同じ側となる構成となっている。
特開２００２−９０６７５号公報

複数の感光体に同時露光するタンデム方式は、１つの感光体で順次各色の画像形成を行う方式に対して、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。その反面で、複数の感光体に対応する走査光学系を必要とする。このような走査光学系を構成するために、画像書込み装置には、レンズやミラー等の多数の光学要素がそれぞれ最適な位置に配置されている。これらの光学要素は、レーザダイオードによる発光素子から発光したレーザ光の光路を導き、また光ビームの形状を整えて感光体上に精度よく照射するために配置されている。

上記のような画像書込み装置では、感光体を露光するための装置が大型化する傾向があり、その小型化が課題となる。特に走査光学系の光学要素の配置に従う光路設定によっては、画像書込装置の小型化が制限される。例えば特許文献１のような構成では、各折返しミラーで反射する反射光の光軸が、その折返しミラーに入射する入射光の光軸に対して同じ側となる構成をとっているため、画像書込み装置の高さが増大してしまう。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなれたもので、装置上下方向の折り返し角度を小さく設定して薄型にすることで、コンパクトな構成で装置を小型化することができる画像書込み装置と、該画像書込み装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、複数のレーザ光を出射する複数のレーザ出射部と、レーザ出射部から出射したレーザ光を反射して出射方向を変位させる回転多面鏡とを有し、複数のレーザ光が感光体を走査して露光することにより各感光体に潜像を書き込む画像書込み装置において、回転多面鏡で反射したレーザ光のうち、第１のレーザ光を第１の方向に折り返す第１の折り返しミラーと、回転多面鏡で反射したレーザ光のうち、第２のレーザを第２の方向に折り返す第２の折返しミラーとを備え、第１の方向は、折返しミラーからの反射光の光軸が折返しミラーへの入射光の光軸に対して上側または下側になる方向であって、第２の方向は、上側または下側の方向のうち第１の方向とは異なる方向であることを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、回転多面鏡で反射した複数のレーザ光の光路が上下方向に整列され、複数のレーザ光のそれぞれを折り返す折返しミラーを有し、複数のレーザ光のそれぞれを折り返す折返しミラーのうち、少なくとも一部の折返しミラーは、上に光路が位置するレーザ光から順に、第１の方向と第２の方向とが交互になるように反射方向が設定されていることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第２の技術手段において、上下方向に整列されたレーザ光の配列順と、感光体の配列順とが一致するように、折返しミラーを含む光学系により各レーザ光の光路が設定されていることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１の技術手段において、回転多面鏡を出射したレーザ光に作用するｆθレンズと、複数のレーザ光のうち、少なくとも一部のレーザ光の光路中に、２回目の折返しを行う複数の折返しミラーとを備え、２回目の折返しを行う複数の折返しミラーは、ｆθレンズの上側と下側に分かれて配置していることを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第１の技術手段において、複数のレーザ出射部は、共通の基板ユニットに一体的に平面状に配置されていることを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第５の技術手段において、レーザ出射部と回転多面鏡との間の光路上に配置されたシリンドリカルミラーを備え、共通の基板ユニットに配置された複数のレーザ出射部のうち、最上部に位置するレーザ出射部から出射したレーザ光はシリンドリカルミラーに直接入射し、最上部を除く位置のレーザ照射部から出射したレーザ光は、折返しミラーにより折り返された後にシリンドリカルミラーに入射することを特徴としたものである。

第７の技術手段は、第５の技術手段において、レーザ出射部と回転多面鏡との間の光路上に配置されたシリンドリカルレンズを備え、共通の基板ユニットに配置された複数のレーザ出射部のうち、最上部に位置するレーザ出射部から出射したレーザ光はシリンドリカルレンズに直接入射し、最上部を除く位置のレーザ照射部から出射したレーザ光は、折返しミラーにより折り返された後にシリンドリカルレンズに入射することを特徴としたものである。

第８の技術手段は、感光体と、第１ないし第７のいずれかの技術手段による画像書込み装置とを備え、画像書込み装置によって感光体に潜像を形成し、潜像を顕像化することで画像形成を行うことを特徴としたものである。

本発明によれば、装置上下方向の折り返し角度を小さく設定して薄型にすることで、コンパクトな構成で装置を小型化することができる画像書込み装置と、該画像書込み装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

図１は、本発明の画像書込み装置が適用された画像形成装置の構成例を示す図である。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１、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ、現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄ、帯電ローラ１０３ａ〜１０３ｄ、クリーニングユニット１０４ａ〜１０４ｄ、中間転写ベルト１１、中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄ、２次転写ローラ１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ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。以下これら各色を単にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋで表すものとする。
感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ、現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄ、帯電ローラ１０３ａ〜１０３ｄ、中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄ、及びクリーニングユニット１０４ａ〜１０４ｄは、各色相に応じてそれぞれ４個ずつ設けられ、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１０３ａ〜１０３ｄは、感光体ドラム１０１ａ〜１０ｄ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１０３ａ〜１０３ｄに代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、また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１は、本発明に関わるレーザ書込み装置に該当するものであり、ここでは図示しない半導体レーザによるレーザ出射部、ポリゴンミラー及び反射ミラー等を備えており、ＫＣＭＹの各色相の画像データによって変調されたレーザ光のそれぞれを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射することにより、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ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、ＣＭＹＫ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１０２ａ〜１０２ｄは、潜像が形成された感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ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、ＫＣＭＹ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ＫＣＭＹ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１０４ａ〜１０４ｄは、現像・画像転写後における感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ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１０１ａ〜１０１ｄ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との間に張架されてループ状の移動経路を形成している。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にこの順に対向する。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。

またＣＭＹＫ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ドラム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、モノクロ画像形成時には、Ｋ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Ｋのトナー像のみが転写される。

各中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄ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１３ａ〜１３ｄ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、２次転写ローラ１４との対向位置に搬送される。２次転写ローラ１４は、画像形成時において、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ている。給紙カセット１６または手差し給紙トレイ１７から給紙された用紙が２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、２次転写ローラ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２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とのニップ圧を所定値に維持するために、２次転写ローラ１４または駆動ローラ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）とする。

また感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ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１２ａ〜１２ｄ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、給紙カセット１６に収納されている用紙を２次転写ローラ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方向の用紙搬送路Ｐ１が設けられている。用紙搬送路Ｐ１には、給紙カセット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２０、搬送されてきた用紙を所定のタイミングで２次転写ローラ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２０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、及び用紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第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、両面画像形成における第１面画像形成時には、排紙ローラ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、給紙カセット１６もしくは手差し給紙トレイ１７から給紙され、または、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２次転写ローラ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１０１ａ〜１０１ｄ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また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、２次転写ローラ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。

次に本発明にレーザ書込み装置の実施形態を具体的に説明する。
本実施形態のレーザ書込みは、複数本のレーザ光によって複数の感光体ドラム３を同時に走査露光して各感光体ドラム３に互いに異なる色に対応する画像を書込み、各色に対応する画像を同一の転写媒体上に重ね合わせることによってカラー画像を形成する上記のようなタンデム方式の画像形成装置に適用される。

上述のように、画像形成装置には、Ｋ画像形成用の感光体ドラム、Ｃ画像形成用の感光体ドラム、Ｍ画像形成用の感光体ドラム、Ｙ画像形成用の感光体ドラムが略等間隔で配置されている。タンデム方式の画像形成装置は、各色の画像を同時に形成するので、カラー画像の形成に要する時間を大幅に短縮することができる。

感光体ドラム３を露光するための本発明に関わる画像書込み装置は、それぞれユニット化された１次光学系（入射光学系）と、２次光学系（出射光学系）とから構成される。１次光学系は、ＹＭＣＫのレーザ光をそれぞれ出射する４つのレーザ出射部と、これらのレーザ光を２次光学系のポリゴンミラー（回転多面鏡）に導くミラー及びレンズ等の光学要素とを備えている。また２次光学系は、被走査体である感光体ドラム上にレーザ光を走査する上記ポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラムに導くためのレンズやミラー等の光学要素、及びレーザ光を検出するＢＤセンサ等を備えている。また、上記ポリゴンミラーは、各色で共有する構成を採用している。

図２は、本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の構成例を示す斜視概略図である。図２において、２０１は基板ユニット、２０２ａはＫ用レーザダイオード、２０２ｂはＣ用レーザダイオード、２０２ｃはＭ用レーザダイオード、２０２ｄはＹ用レーザダイオード、２０３ａはＣ用第１ミラー、２０３ｂはＭ用第１ミラー、２０３ｃはＹ用第１ミラー、２０４は第２ミラー、２０５はシリンドリカルミラー、３０１はポリゴンミラー、３０２はｆθレンズ、３１１はＢＤ折返しミラー、３１２はＢＤセンサ（ビームディテクタ）である。

ＫＣＭＹ用の各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄは、共通の基板ユニット２０１に一体的に平面上に配置されている。そして基板ユニット２０１に配置された各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄから、シリンドリカルミラー２０５に到る光学系が１次光学系であり、ポリゴンミラー３０１以降の光学系が２次光学系である。ここでは２次光学系はポリゴンミラー３０１、ｆθレンズ３０２などの一部の構成のみを示している。２次光学系の具体的な構成については後述する。

１次光学系において、ＫＣＭＹ用の各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄは、光源駆動手段としてのレーザ駆動回路（図示せず）によって駆動される。このレーザ駆動回路には、画像形成装置の制御部から出力される各種制御信号や画像処理部から供給される画像データが入力され、これら制御信号及び画像データに従って各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄの発光が制御される。これらレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄが、本発明のレーザ出射部に該当する。

各レーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄのレーザ出射側には、それぞれＫＣＭＹ用のコリメータレンズが配設されて平行光となり、さらに所定の間隙をもったアパーチャ（スリット）によりレーザ光の径が規制される（いずれも図示せず）。なお平行光とは光が進行してもその光束の径が変わらない状態を指すものとし、複数のレーザ光の光軸が互いに平行である状態と区別する。

Ｃ用レーザダイオード２０２ｂから出射したレーザ光は、Ｃ用第１ミラー２０３ａで反射して第２ミラー２０４に向かう。同様にＭ用レーザダイオード２０２ｃから出射したレーザ光は、Ｍ用第１ミラー２０３ｂで反射して第２ミラー２０４に向かい、Ｙ用レーザダイオード２０２ｄから出射したレーザ光は、Ｙ用第１ミラー２０３ｃで反射して第２ミラー２０４に向かう。

ＫＣＭＹの各色用のレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄは、副走査方向（照射ユニット２０１の高さ方向）について、互いに異なる高さに配置されている。そして３つの第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃは、対応するレーザダイオード２０２ｂ〜２０２ｄから出射したレーザ光のみを反射し得る位置に配置されている。またこれら３つの第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃは、主走査方向から見て各色用のレーザ光が互いに重なる位置に配置されている。

各第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃで反射したＣＭＹ用のレーザ光は、第２ミラー２０４で反射して、主走査方向に重なった状態でシリンドリカルミラー２０５に向かう。ここでＫ用レーザダイオード２０２ａから出射したレーザ光が、さらにこれらＣＭＹ用のレーザ光と主走査方向に重なった光路で出射し、シリンドリカルミラー２０５に向かう。
このような構成により、４つのレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄから出射したレーザ光は、主走査方向については全て一致し、副走査方向についてはずれ（高低差）を有して、それぞれのレーザ光の光軸が互いに平行となってシリンドリカルミラー２０５に入射する。そしてここでは、シリンドリカルミラー２０５に向かう各色用のレーザ光は、レーザ光が進行してもその光束の径が変わらない平行光である。

つまり上記の構成により、共通の基板ユニット２０１に配置された複数のレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄのうち、最上部に位置するＫ用のレーザダイオード２０２ａから出射したレーザ光は、シリンドリカルミラー２０５に直接入射し、最上部のＫ用のレーザダイオード２０２ａを除く他のＣＭＹ用のレーザダイオード２０２ｂ〜２０２ｄから出射したレーザ光は、折返しミラー（第１ミラー２０３ａ〜２０３ｃ、第２ミラー２０４）により折り返された後にシリンドリカルミラー２０５に入射するようになっている。

シリンドリカルミラー２０５は、入射した各色用のレーザ光を副走査方向に集束するために配されている。そしてシリンドリカルミラー２０５を出射した各色用のレーザ光は、２次光学系に入り、ポリゴンミラー３０１の反射面に入射する。
ここでは、シリンドリカルミラー２０５は、副走査方向にパワーを有しており、シリンドリカルミラー２０５からポリゴンミラー３０１までの光路長に従って、副走査方向にはポリゴンミラー３０１の反射面近傍でレーザ光が収束するように設定されている。すなわち、それぞれが平行光となってシリンドリカルミラー２０５に入射した各色用のレーザ光は、副走査方向ではポリゴンミラー３０１の反射面の表面でほぼ収束する。また同時に光軸が互いに平行となってシリンドリカルミラー２０５に入射した各色用のレーザ光は、副走査方向についてポリゴンミラー３０１の表面のほぼ同一位置に収束する。

このシリンドリカルミラー２０５は、主走査方向にはパワーを有していないため、入射した各色用のレーザ光は、主走査方向についてはそのまま平行光として出射して、ポリゴンミラー３０１の反射面に入射する。通常、ポリゴンミラー３０１に対して、主走査方向には平行光を入射させる。主走査方向に収束光であると、ｆθレンズ３０２によって負の像面湾曲が生じて好ましくない。また副走査方向については、反射面の面倒れを補正するために、反射面の表面に収束させるようにする。例えば、ポリゴンミラー３０１の反射面に入射させるレーザ光の副走査方向の位置は、反射面の高さ方向での中央近傍となる。

本実施形態の画像書込み装置では、ＫＣＭＹ用の４本のレーザ光を２次光学系の１つのポリゴンミラー３０１で偏向させる。この場合、ポリゴンミラー３０１を経た後に４本のレーザ光を分離できるようにし、かつ、各色用のレーザ光に主走査方向のずれが生じないようにする必要がある。このために、１次光学系のシリンドリカルミラー２０５から出射した４本のレーザ光が、ポリゴンミラー３０１に対して、主走査方向については同一方向から同一位置に入射し、副走査方向については角度差のある方向から略同一位置に入射するように設定する。これらの光路設定は、上記の副走査方向に高低差を持ったレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄの配置によって、各色用のレーザ光が主走査方向については全て一致し、副走査方向について所定の高低差を有して進行することによって実現されている。これにより、走査光学系によって各色用のレーザ光を分離することができる。

また２次光学系には、レーザ光の感光体ドラム３上での主走査の開始前に、レーザ光を検知して書き出しの基準信号を発生させるためのＢＤ（Beam Detect）センサ３１２が設けられる。ポリゴンミラー３０１で反射して感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ（図２では図示せず）へ向かうレーザ光のうち、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上での画像形成に使用されるレーザ光、すなわち主走査ラインを走査するためのレーザ光を主走査光とする。ここで主走査光が走査する際に通過する空間領域を画像領域とし、画像領域以外の領域を非画像領域とする。

レーザ光が感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄを走査するとき、レーザ光は主走査ラインを定期的に走査する。このときに、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄは回転しているので一定期間ごとに異なる場所を走査されることになる。そしてレーザ光が走査される毎に、走査ラインの書き始めの位置は同一である必要がある。
この走査ラインの書き始めの位置を検出するために、光書込み装置には同期検出装置が設けられている。同期検出装置は上記非画像領域のレーザ光を同期検出光として検出するためのＢＤセンサ３１２と、ＢＤセンサ３１２に同期検出光を導く案内手段であるＢＤ折り返しミラー３１１が備えられている。

同期検出光は、ＢＤ折返しミラー３１１により折り返され、ＢＤセンサ３１２に到達する。このＢＤセンサ３１２は受光量に応じたセンサ信号を出力する。そして、レーザ書込み装置の制御部は、ＢＤセンサ３１２からのセンサ信号に基づいて、画像書き込み開始位置を決定するための同期信号（ＢＤ信号）を生成する。ＢＤ信号は主走査方向の走査開始基準信号として用いられ、この信号を基準として各ラインの主走査方向の書出し開始位置の同期が取られる。

また同期検出装置は、ＢＤセンサ３１２でレーザ光が検出できない場合にエラー信号を出力する。画像書込み装置が組み込まれた画像形成装置では、装置の運転を停止するとともに、例えば所定のサービスコードをその表示画面に表示させることで、走査方向の書き始めの位置の不具合をユーザに知らせる。
上記の主走査方向の書き出し位置を検出するＢＤセンサ３１２は、例えばＫ用レーザ光の光路上のみに備えられ、４つのレーザ光のうちのＫ用のレーザ光のみに対応させ、他の色用のレーザ光には、これを参照させることにより、予め決定された画像データの書き出し開始タイミングによって走査を開始させるようにしている。

図３は、本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の他の構成例を示す斜視概略図である。図３において、２０６は第３ミラー、２０７はシリンドリカルレンズで、その他、図２と同じ機能を有する要素には図２と同じ符号が付してある。
本実施形態では、図２に示す実施形態におけるシリンドリカルミラー２０５の代わりに平面鏡である第３ミラー２０６を配置し、さらに第３ミラー２０６と第２ミラー２０４との間の光路上にシリンドリカルレンズ２０７を配置したことが特徴となっている。その他の構成については、図２と同様である。

つまり本実施形態の１次光学系では、第２ミラー２０４で反射したＹＭＣＫ各色用の４本のレーザ光は、主走査方向については全て一致し、副走査方向にはずれ（高低差）を有して、それぞれのレーザ光の光軸が互いに平行となってシリンドリカルレンズ２０７に入射する。そしてシリンドリカルレンズ２０７で作用を受けたレーザ光は、第３ミラー２０６で反射し、２次光学系に入ってポリゴンミラー３０１の反射面に入射する。

ここでは、シリンドリカルレンズ２０７は、副走査方向にパワーを有しており、シリンドリカルレンズ２０７からポリゴンミラー３０１までの光路長に従って、副走査方向にはポリゴンミラー３０１の反射面近傍でレーザ光が収束するように設定されている。すなわち、それぞれが平行光となってシリンドリカルレンズ２０７に入射した各色用のレーザ光は、副走査方向ではポリゴンミラー３０１の反射面の表面でほぼ収束する。また同時に光軸が互いに平行となってシリンドリカルレンズ２０７に入射した各色用のレーザ光は、副走査方向についてポリゴンミラー３０１の表面のほぼ同一位置に収束する。
その他の構成及び作用については、図２の構成と同様であるため、繰り返しの説明は省略する。

図４は、画像書込み装置の２次光学系の構成例を示す図で、２次光学系の露光ユニットを側面から見た筐体内部を感光体とともに概略的に示すものである。また図５は、１次光学系と２次光学系の光学要素の配置を示す図で、走査される各色用のレーザ光によりその光路の状態を示すものである。
図４および図５において、３００は２次光学系ユニット、３０１はポリゴンミラー、３０２はｆθレンズ、３０３ａはＫ用シリンドリカルレンズ、３０３ｂはＣ用シリンドリカルレンズ、３０３ｃはＭ用シリンドリカルレンズ、３０３ｄはＹ用シリンドリカルレンズ、３０４はＹ用第１ミラー、３０５はＹ用第２ミラー、３０６はＭ用第１ミラー、３０７はＭ用第２ミラー、３０８はＣ用第１ミラー、３０９はＣ用第２ミラー、３１０はＫ用第１ミラー、３１３は筐体である。

ポリゴンミラー３０１は、回転方向に複数（例えば７つ）の反射面を有し、図示しないポリゴンモータによって回転駆動される。ポリゴンモータは、ポリゴンミラー３０１を設置する筐体３１３の裏面側凹部に設置され、さらにその凹部を密閉するための蓋が設けられる。またポリゴンモータには放熱のためのフィンが設けられる。１次光学系のレーザダイオードから出射してミラーなどの光学系で反射した各色のレーザ光は、２次光学系のポリゴンミラー３０１の反射面によって反射し、その後の各光学要素を介して感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄを走査する。

１光学系のレーザダイオード２０２ａ〜２０２ｄから出射したＫＣＭＹ用のレーザ光は、副走査方向について角度差を有してポリゴンミラー３０１に入射する。そしてこれらのレーザ光は、その後も角度差を維持し、ｆθレンズ３０２による走査光学系を経た後に分離される。ｆθレンズ３０２は、主走査方向にレンズパワーを有している。これにより主走査方向において、ポリゴンミラー３０１から出射した平行光のレーザ光を、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面で所定のビーム径となるように収束させる。またｆθレンズ３０２は、ポリゴンミラー３０１の等角速度運動により主走査方向に等角速度で移動するレーザ光を、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上の走査ライン上で等線速で移動するように変換する機能を有している。

ポリゴンミラー３０１で分離され、ｆθレンズ３０２を通過したＫＣＭＹの各色用の４本のレーザ光のうち、Ｙ用のレーザ光（Ｙビーム）は、Ｙ用第１ミラー３０４，Ｙ用第２ミラー３０５で順に反射して、Ｙ用シリンドリカルレンズ３０３ｄを通ってＹ用の感光体ドラム１０１ｄに入射する。感光体ドラム１０１ｄ上ではその走査領域に描画が行われる。
また分離されたＭ用のレーザ光（Ｍビーム）は、ｆθレンズ３０２を通過した後、Ｍ用第１ミラー３０６，Ｍ用第２ミラー３０７で順に反射して、Ｍ用シリンドリカルレンズ３０３ｃを通ってＭ用の感光体ドラム１０１ｃに入射する。
同様に、分離されたＣ用のレーザ光（Ｃビーム）は、ｆθレンズ３０２を通過した後、Ｃ用第１ミラー３０８，Ｃ用第２ミラー３０９で順に反射して、Ｃ用シリンドリカルレンズ３０３ｂを通ってＣ用の感光体ドラム１０１ｂに入射する。またＫ用のレーザ光（Ｋビーム）は、ｆθレンズ３０２を経て、Ｋ用第１ミラー３１０で反射し、Ｋ用シリンドリカルレンズ３０３ａを通ってＫ用の感光体ドラム１０１ａに入射する。つまりここでは、上下方向に整列されたレーザ光の配列順と、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの配列順とが一致するように、光学系による光路が設定されている。

２次光学系においてＫＣＭＹの各色用のシリンドリカルレンズ３０３ａ〜３０３ｄは、副走査方向にレンズパワーを有している。これにより副走査方向について、平行光で入射するレーザ光を感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上で所定のビーム径となるように収束させる。
また主走査方向については、上述のｆθレンズ３０２で収束光となったレーザ光がそのまま感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上で収束する。シリンドリカルレンズ３０３ａ〜３０３ｄは樹脂を用いて形成されている。画像書込み装置のような走査幅全域をカバーする長尺のシリンドリカルレンズ３０３ａ〜３０３ｄは樹脂レンズとすることが好適である。

シリンドリカルレンズ３０３ａ〜３０３ｄを出射した各色用のレーザ光は、帯電された感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄを画像データに応じて露光する。これにより、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。そして現像器によって、それぞれの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に形成された静電潜像がＫＣＭＹのトナーによりそれぞれ顕像化される。

上記の２次光学系の光学要素の配置において、１次光学系からポリゴンミラー３０２に入射し、ポリゴンミラー３０２で反射したレーザ光のうち、少なくとも第１のレーザ光を第１の方向に折り返す第１の折り返しミラーと、ポリゴンミラー３０２で反射したレーザ光のうち、第２のレーザを上記第２の方向に折り返す第２の折返しミラーとが備えられている。そして上記第１の方向は、各ミラーからの反射光の光軸がそのミラーへの入射光の光軸に対して上側または下側になる方向であって、また上記第２の方向は、上記の上側または下側の方向のうち第１の方向とは異なる方向である。

上記の第１の折返しミラーはここではＹ用第１ミラー３０４であり、第２の折返しミラーはＭ用第１ミラー３０６である。つまりＹ用第１ミラー３０４と、Ｍ用第１ミラー３０６との反射光の光路に注目するとき、Ｙ用第１ミラー３０４における反射光は、その入射光の光軸よりも上側に向かっている。一方、Ｍ用第１ミラー３０６における反射光は、その入射光の光軸よりも下側に向かっている。このようにこれらＹ用第１ミラー３０４とＭ用第１ミラー３０６では、反射光の光軸と入射光の光軸との関係が上下方向に反対になっている。
また上記第１の折返しミラーをＭ用第１ミラー３０６とし、第２の折返しミラーをＣ用第１ミラー３０８と考えることもできる。ここではＭ用第１ミラー３０６における反射光は、その入射光の光軸よりも下側に向かっている。一方、Ｃ用第１ミラー３０８における反射光は、その入射光の光軸よりも上側に向かっている。このようにこれらＭ用第１ミラー３０６とＣ用第１ミラー３０８では、反射光の光軸と入射光の光軸との関係が上下方向に反対になっている。
このような構成により、小さなスペースでレーザ光の光路を設定することができ、薄型の画像書込み装置を構成することができる。

そして上記の構成は、複数のレーザ光のそれぞれを折り返す折返しミラーのうち、少なくとも一部の折返しミラーは、上に光路が位置するレーザ光から順に、上記第１の方向と上記第２の方向とが交互になるように反射方向が設定されているとみなすことができる。
つまりここではＫＣＭＹの全てのレーザ光のうち、ＣＭＹ用のレーザ光の光路に注目すると、上記のようにＹ用第１ミラー３０４では、その反射光が入射光の光軸よりも上側に向かい、Ｍ用第１ミラー３０６では、その反射光が入射光の光軸よりも下側に向かい、さらにＣ用第１ミラー３０８では、その反射光が入射光の光軸よりも上側に向かっている。このように、上に位置する光路から順に第１の方向と第２の方向が交互になるように光路が設定されている。これにより光路設定を効率化し、省スペース化を実現できる。

さらに上記の構成においては、ＫＣＭＹ用の複数のレーザ光のうち、少なくとも一部のレーザ光の光路中に２回目の折返しを行う複数の折返しミラーが備えられていて、これら２回目の折返しを行う複数の折返しミラーは、ｆθレンズ３０２の上側と下側に分かれて配置している。
つまりここでは、ポリゴンミラー３０２で反射した各色用のレーザ光について、２回目の折返しを行う第２ミラーとして、Ｙ用第２ミラー３０５と、Ｍ用第２ミラー３０７と、Ｃ用第２ミラー３０９とが設けられている。これら各第３ミラー３０５，３０７，３０９は、ｆθレンズ３０２の上下位置に分かれて配置している。つまりＹ用第２ミラー３０５と、Ｃ用第２ミラー３０９とがｆθレンズ３０２より上側に配置し、Ｍ用第２ミラー３０７がｆθレンズ３０２より下側に配置している。このような構成により、これにより光路設定を効率化し省スペース化を実現することができる。

本発明の画像書込み装置が適用された画像形成装置の構成例を示す図である。 本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の構成例を示す斜視概略図である。 本発明の画像書込み装置の１次光学系と２次光学系要部の他の構成例を示す斜視概略図である。 画像書込み装置の２次光学系の構成例を示す図である。 １次光学系と２次光学系の光学要素の配置を示す図である。

符号の説明

Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…用紙搬送路、１…露光ユニット、３…感光体ドラム、１１…中間転写ベルト、１１ａ…駆動ローラ、１１ｂ…従動ローラ、１２ａ…クリーニングユニット、１３ａ〜１３ｄ…中間転写ローラ、１４…２次転写ローラ、１５…定着装置、１５ａ…加熱ローラ、１５ｂ…加圧ローラ、１６…給紙カセット、１６ａ…ピックアップローラ、１７…手差し給紙トレイ、１７ａ…ピックアップローラ、１８…排紙トレイ、１８ａ…排紙ローラ、１９…レジストローラ、２０…搬送ローラ、１００…画像形成装置、１０１ａ〜１０１ｄ…感光体ドラム、１０２ａ〜１０２ｄ…現像ユニット、１０３ａ〜１０３ｄ…帯電ローラ、１０４ａ〜１０４ｄ…クリーニングユニット、２０１…基板ユニット、２０１ａ…レーザダイオード、２０２ａ…Ｋ用レーザダイオード、２０２ｂ…Ｃ用レーザダイオード、２０２ｃ…Ｍ用レーザダイオード、２０２ｄ…Ｙ用レーザダイオード、２０３ａ…Ｃ用第１ミラー、２０３ｂ…Ｍ用第１ミラー、２０３ｃ…Ｙ用第１ミラー、２０４…第２ミラー、２０５…シリンドリカルミラー、２０６…第３ミラー、２０７…シリンドリカルミラー、３００…２次光学系ユニット、３０１…ポリゴンミラー、３０２…ｆθレンズ、３０３ａ…Ｋ用シリンドリカルレンズ、３０３ｂ…Ｃ用シリンドリカルレンズ、３０３ｃ…Ｍ用シリンドリカルレンズ、３０３ｄ…Ｙ用シリンドリカルレンズ、３０４…Ｙ用第１ミラー、３０５…Ｙ用第２ミラー、３０６…Ｍ用第１ミラー、３０７…Ｍ用第２ミラー、３０８…Ｃ用第１ミラー、３０９…Ｃ用第２ミラー、３１０…Ｋ用第１ミラー、３１１…ＢＤ折り返しミラー、３１２…ＢＤセンサ、３１３…筐体。

Claims (8)

1. 複数のレーザ光を出射する複数のレーザ出射部と、該レーザ出射部から出射したレーザ光を反射して出射方向を変位させる回転多面鏡とを有し、該複数のレーザ光が感光体を走査して露光することにより各前記感光体に潜像を書き込む画像書込み装置において、
   前記回転多面鏡で反射したレーザ光のうち、第１のレーザ光を第１の方向に折り返す第１の折り返しミラーと、前記回転多面鏡で反射したレーザ光のうち、第２のレーザを前記第２の方向に折り返す第２の折返しミラーとを備え、
   前記第１の方向は、前記折返しミラーからの反射光の光軸が該折返しミラーへの入射光の光軸に対して上側または下側になる方向であって、前記第２の方向は、前記上側または下側の方向のうち第１の方向とは異なる方向であることを特徴とする画像書込み装置。
2. 請求項１に記載の画像書込み装置において、前記回転多面鏡で反射した複数のレーザ光の光路が上下方向に整列され、複数のレーザ光のそれぞれを折り返す折返しミラーを有し、該複数のレーザ光のそれぞれを折り返す折返しミラーのうち、少なくとも一部の折返しミラーは、上に光路が位置するレーザ光から順に、前記第１の方向と前記第２の方向とが交互になるように反射方向が設定されていることを特徴とする画像書込み装置。
3. 請求項２に記載の画像書込み装置において、前記上下方向に整列されたレーザ光の配列順と、前記感光体の配列順とが一致するように、前記折返しミラーを含む光学系により各レーザ光の光路が設定されていることを特徴とする画像書込み装置。
4. 請求項１に記載の画像書込み装置において、前記回転多面鏡を出射したレーザ光に作用するｆθレンズと、前記複数のレーザ光のうち、少なくとも一部のレーザ光の光路中に、２回目の折返しを行う複数の折返しミラーとを備え、
   該２回目の折返しを行う複数の折返しミラーは、前記ｆθレンズの上側と下側に分かれて配置していることを特徴とする画像書込み装置。
5. 請求項１に記載の画像書込み装置において、前記複数のレーザ出射部は、共通の基板ユニットに一体的に平面状に配置されていることを特徴とする画像書込み装置。
6. 請求項５に記載の画像書込み装置において、前記レーザ出射部と前記回転多面鏡との間の光路上に配置されたシリンドリカルミラーを備え、
   前記共通の基板ユニットに配置された複数のレーザ出射部のうち、最上部に位置するレーザ出射部から出射したレーザ光は前記シリンドリカルミラーに直接入射し、該最上部を除く位置のレーザ照射部から出射したレーザ光は、折返しミラーにより折り返された後に前記シリンドリカルミラーに入射することを特徴とする画像書込み装置。
7. 請求項５に記載の画像書込み装置において、前記レーザ出射部と前記回転多面鏡との間の光路上に配置されたシリンドリカルレンズを備え、
   前記共通の基板ユニットに配置された複数のレーザ出射部のうち、最上部に位置するレーザ出射部から出射したレーザ光は前記シリンドリカルレンズに直接入射し、該最上部を除く位置のレーザ照射部から出射したレーザ光は、折返しミラーにより折り返された後に前記シリンドリカルレンズに入射することを特徴とする画像書込み装置。
8. 感光体と、請求項１ないし７のいずれか１に記載の画像書込み装置とを備え、該画像書込み装置によって前記感光体に潜像を形成し、該潜像を顕像化することで画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。

Images