JP2010175993A

JP2010175993A - 光走査装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2010175993A
Application number: JP2009020359A
Authority: JP
Inventors: Akira Kojima; 晃小嶋; Tomohiro Nakajima; 智宏中島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: JP5470872B2

Abstract

【課題】混色により画像を形成した際に画像の重ね合わせ精度を向上して色味の変動が少ない高品位な画像形成を行うことができると共に、作像システムのレイアウトに適合したコンパクトな光走査装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像情報により変調される複数色に対応した複数の光源手段１０７，１０８，１０９，１１０と、光源手段からの各光ビーム２０１，２０２，２０３，２０４を一括して走査する偏向手段４４１と、偏向手段により走査された各光ビームを各色に対応した被走査面に結像する複数の結像手段１２０，１２１とを有し、各光ビームを、単色で画像形成を行う単一の光ビーム２０１と複数色を混色して画像形成を行う光ビーム群２０２，２０３，２０４とに分けると共に、光ビーム群は同一方向に偏向して主走査を行い、単一の光ビームは偏向手段に対して光ビーム群とは相反する方向に偏向して主走査を行う構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は複写装置、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ及びこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる光走査装置に関する。

タンデム方式による画像形成装置において、各色に対応した感光体ドラムを転写体の搬送方向に沿って配列し、各色の画像形成ステーションで形成した画像を重ね合わせることにより１工程でカラー画像を形成して高速化を図ることが可能な画像形成装置が、例えば「特許文献１」に開示されている。この画像形成装置では、単一の偏向手段により走査を行っており、複数の偏向手段を用いる方式に比して各画像形成ステーション間における走査タイミングが常に一定となるため各画像の書き出しタイミングが合わせ易く、位置ずれ（色ずれ）が発生しにくいという利点もある。また、このようなタンデム方式の画像形成装置においてブラック用の感光体ドラムのみを大径化して長寿命化を図る技術が、例えば「特許文献２」に開示されている。

一方、近年ではシリコンマイクロマシニングを利用した偏向装置の研究が進められており、シリコン基板で振動ミラーとこれを軸支するねじり梁とを一体形成する技術が、例えば「特許文献３」、「特許文献４」に開示されている。「特許文献５」、「特許文献６」には、ポリゴンミラーの代わりに振動ミラーを用いる技術が開示されているが、この方式によればミラー面のサイズを小型化できるうえ共振を利用して往復振動させるので高速動作が可能であるにもかかわらず、低騒音で消費電力が低くさらに低振動で発熱がほとんどないため光走査装置を収容するハウジングを薄肉化でき、ガラス繊維の配合率が少ない低コストの樹脂形成材を用いても画像品質への影響が少ないといった利点もある。

「特許文献１」に開示された技術では、ブラック単色で画像を形成するモノクロ画像出力モードと、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックを重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像出力モードとを備えているが、感光体ドラムの径は全て同じであり各感光体ドラムの寿命が一律に設定されている。感光体ドラムはクリーニングブレード等との摩擦が経時で発生するため、これによる摩耗量が寿命を決定する因子の一つとなっているが、オフィスにおけるカラー画像の比率はそれほど高くはなく、ブラック用感光体ドラムの劣化による交換がランニングコストの増大を招いており、モノクロ画像出力におけるランニングコストの低減が望まれている。そこで、「特許文献２」に示すようにブラック用感光体ドラムのみを大径化して長寿命化を図る技術が提案されているが、さらに望ましくは、モノクロ画像出力モード時にはイエロ、マゼンタ、シアンの各画像形成ステーションを作動させずに画像形成を行い、ブラックの画像形成ステーションのみを他色の画像形成ステーションとは独立した作像システムにする必要がある。

上述の作像システムに従来の光走査装置を適用しようとすると、光走査装置は偏向手段であるポリゴンスキャナに対して例えばイエロとマゼンタ、シアンとブラックというように２色ずつに分けて互いに対向する側から入射させることにより単一の偏向手段で４色の感光体ドラムを走査する構成であるため、光路の配回しが複雑となり装置が大型化してしまうという問題点がある。一方でカラー画像は、イエロ、マゼンタ、シアンの混色により高品位なカラー画像を形成しているため、各色画像の重ね合わせ精度を如何に向上させるかが重要となるが、上述した光路の複雑な配回しにより各画像形成ステーション間の走査位置にずれが生じ易く、また同一方向に走査されるイエロとシアンまたはマゼンタとシアンの画像については、初期に各画像の位置ずれを合わせたとしても環境変化に伴う結像光学系の倍率変化等によってずれが生じ、色ずれや色味の変動要因となる。

本発明は上述した問題点を解決し、単色のみで画像を形成するブラック画像形成ステーションと混色により画像を形成するイエロ、マゼンタ、シアンの各画像形成ステーションとを分離することによりモノクロ画像出力時におけるランニングコスト低減を図る画像形成装置において、混色により画像を形成した際に画像の重ね合わせ精度を向上して色味の変動が少ない高品位な画像形成を行うことができると共に、作像システムのレイアウトに適合したコンパクトな光走査装置及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、画像情報により変調される複数色に対応した複数の光源手段と、前記光源手段からの各光ビームを一括して走査する偏向手段と、前記偏向手段により走査された各光ビームを各色に対応した被走査面に結像する複数の結像手段とを有し、各色に対応した複数の画像形成を行う光走査装置において、前記各光ビームを、単色で画像形成を行う単一の光ビームと複数色を混色して画像形成を行う光ビーム群とに分けると共に、前記光ビーム群は前記偏向手段に対してそれぞれ副走査方向に異なる角度で入射させた後に同一方向に偏向して主走査を行い、前記単一の光ビームは前記偏向手段に対して前記光ビーム群とは相反する方向に偏向して主走査を行うことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、さらに前記偏向手段は、ねじり梁によって支持され表裏にミラー面を有する共振振動ミラーであることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光走査装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、さらに前記光ビーム群によって形成された画像を重ね合わせて転写材に転写する第１の転写手段と、前記単一の光ビームによって形成された画像を転写材に転写する第２の転写手段とを有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の画像形成装置において、さらに結像手段と、前記結像手段を介さずに前記単一の光ビームを検出して書き出し位置を制御するビーム検出手段とを有し、前記ビーム検出手段の検出結果に基づいて前記光ビーム群の書き出し位置を制御することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項３ないし５の何れか１つに記載の画像形成装置において、さらに前記光ビーム群の被走査面における各走査線の曲がりを前記単一の光ビームの被走査面における走査線の曲がりに揃える曲がり補正手段を有することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項３ないし５の何れか１つに記載の画像形成装置において、さらに前記光ビーム群の被走査面における各走査線の傾きを前記単一の光ビームの被走査面における走査線の傾きに揃える傾き補正手段を有することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項２記載の光走査装置を有する画像形成装置であって、結像手段と、前記結像手段を介さずに前記単一の光ビームを検出するビーム検出手段とを有し、前記ビーム検出手段の検出結果に基づいて前記共振振動ミラーの振幅を制御することを特徴とする。

本発明によれば、混色して画像形成を行うイエロ、マゼンタ、シアンの画像ステーションを偏向手段による走査方向が揃うように片側に集約し、単色で画像形成を行うブラックの画像ステーションを偏向手段に対して対向する配置とすることにより、混色して画像形成を行う画像ステーション間の位置ずれを低減でき、色味の変動のない高品位な画像形成を行うことができる。

本発明の一実施形態を採用した光走査装置の概略図である。本発明の一実施形態に用いられる振動ミラーモジュールの分解斜視図である。本発明の一実施形態に用いられる振動ミラー基板を説明する概略図である。振動ミラーにおける走査周波数と振れ角との関係を示す線図である。振動ミラーを振動させる駆動回路のブロック図である。印加電圧と振れ角との関係を示す線図である。走査角と時間との関係を示す線図である。本発明の一実施形態に用いられるトロイダルレンズの支持構造を示す（ａ）斜視図（ｂ）レンズ面方向から見た断面図である。本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の概略図である。

図１は、本発明の一実施形態を採用した光走査装置を示している。この光走査装置は、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの画像ステーションを単一の振動ミラーによって走査する方式を採用しており、本形態では偏向手段として振動ミラーを用いた例を示すがポリゴンミラーを用いても同様である。

各感光体ドラムを走査する光走査装置は一体的に構成されており、転写体の移動方向１０５に沿って等間隔で配設されたイエロ、マゼンタ、シアンの画像を形成する３個の感光体ドラム１０２，１０３，１０４に対し、それぞれに対応した光源部からのビームを振動ミラー反射面に一旦集束させ、偏向後に再度分離して導くことで同時に画像を形成する方式を採用している。偏向手段としての振動ミラー４４１の反射面に対し、各光源部からのビームは互いに副走査方向において異なる入射角で斜入射させており、各光源部からのビームを一括して偏向及び走査する構成としている。

一方、ブラック画像を形成する感光体ドラム１０１に対しては、上述した振動ミラー４４１の反射面の裏側に形成した反射面で偏向を行い画像形成を行っている。従って、イエロ、マゼンタ、シアン用の感光体ドラム１０２，１０３，１０４を走査するビームとブラック用の感光体ドラム１０１を走査するビームとは、各感光体ドラムの配列方向に対して振動ミラー４４１により互いに相反する方向に反射され、互いに相反する方向から主走査が行われて画像が書き込まれる。このとき、振動ミラー４４１は双方向に走査されるため、何れかの書き込み位相を１８０度ずらす、すなわち反転方向に走査しているときに画像記録を行えば主走査方向を揃えることができ、結像光学系の倍率が変動したとしても主走査方向における位置ずれを抑えることができる。

上述の構成により、混色して画像形成を行うイエロ、マゼンタ、シアンの画像ステーションを偏向手段による走査方向が揃うように片側に集約し、単色で画像形成を行うブラックの画像ステーションを偏向手段に対して対向する配置とすることにより、混色して画像形成を行う画像ステーション間の位置ずれを低減でき、色味の変動のない高品位な画像形成を行うことができる。また、イエロ、マゼンタ、シアンの画像ステーションとブラックの画像ステーションとの２次転写位置を個別に設けたそれぞれが離隔した配置であっても、他の画像ステーションの光路レイアウトの干渉を受けることなくブラックの画像ステーションの光路レイアウトが可能となるので、光走査装置をコンパクトに構成することができる。

半導体レーザとカップリングレンズとを有する光源手段としての光源部１０７，１０８，１０９，１１０は各画像ステーションとも共通であり、イエロ、マゼンタ、シアンの画像を形成する光源部１０８，１０９，１１０はそれぞれの光軸を副走査方向にずらすことで各光源からの光線が振動ミラー面１０６の近傍で副走査方向に交差され、光線間のなす角度が本形態では２．５度となるように図示しないハウジングに一体的に支持されている。各光源からのビーム２０２，２０３，２０４は入射ミラー列１１１によって上下一列に揃えられ、副走査方向における高さが互いに異なるようにされた状態でシリンダレンズ１１３に入射され、振動ミラー面１０６の法線に対してそれぞれの入射角が−２．５度、０度、＋２．５度で反射するように構成されている。ブラック画像を形成する光源部１０７は、０度の入射角で反射するように設置されている。結像光学系は各画像ステーション共に同様の構成であるため、以下イエロ、マゼンタ、シアンの画像ステーションを用いて説明する。

主走査方向における入射角は、振動ミラー面１０６の静止時における法線に対してそれぞれ２２．５度であり、光源部からの入射光線とｆθレンズ１２０の光軸とのなす角度、いわゆる平均入射角を４５度として、ｆθレンズないしはトロイダルレンズ１２５の光軸と振幅中心とが揃うように、振動ミラー面１０６で偏向されたビームが往復走査される。各ビームはシリンダレンズ１１３によって振動ミラー面１０６の近傍で副走査方向に集束され、偏向後は各ビーム同士が分離するように間隔を広げられつつｆθレンズ１２０に入射される。

結像手段としてのｆθレンズ１２０は各画像ステーションで共用されており副走査方向には集束力を有しておらず、ｆθレンズ１２０を通過した各光源部１０７，１０８，１０９，１１０からのビームのうち、光源部１１０からのビーム２０４は振動ミラー面１０６に入射角−２．５度で入射され折り返しミラー１３２で反射されて、トロイダルレンズ１２５、折り返しミラー１３３を介して感光体ドラム１０４上にスポット状に結像し、第１の画像ステーションとしてイエロの画像情報に基づいた潜像を形成する。光源部１０９からのビーム２０３は振動ミラー面１０６に入射角０度で入射され折り返しミラー１３０で反射されて、トロイダルレンズ１２４、折り返しミラー１３１を介して感光体ドラム１０３上にスポット状に結像し、第２の画像ステーションとしてマゼンタの画像情報に基づいた潜像を形成する。光源部１０８からのビーム２０２は振動ミラー面１０６に入射角＋２．５度で入射され折り返しミラー１２８で反射されて、トロイダルレンズ１２３、折り返しミラー１２９を介して感光体ドラム１０２上にスポット状に結像し、第３の画像ステーションとしてシアンの画像情報に基づいた潜像を形成する。同様に、光源部１０７からのビーム２０１はシリンダレンズ１１２に入射され振動ミラー面１０６で反射されて、結像手段としてのｆθレンズ１２１、折り返しミラー１２６、トロイダルレンズ１２２を介して折り返しミラー１２７により他の画像ステーションとは異なる方向から感光体ドラム１０１に入射され、第１の画像ステーションとしてブラックの画像情報に基づいた潜像を形成する。

ビーム検出手段としての同期検知センサ１３８はブラックの画像ステーションのみに設けられており、振動ミラー面１０６で偏向されたビーム２０１はｆθレンズ１２１の脇をすり抜けて集束レンズ１３９により集光されて同期検知センサ１３８に入射されるように構成されており、その検出信号を元に対向するイエロ、マゼンタ、シアンの各画像ステーションの同期検知信号も生成される。本実施形態では、後述するように振動ミラー面１０６の回転軸回りの角度αの調節によりｆθレンズないしはトロイダルレンズの光軸中心と振動ミラー面１０６の振幅中心とが揃うように構成しており、ｆθレンズないしはトロイダルレンズの面形状が主走査方向に沿って光軸に対称な曲面形状となるように構成している。

上述の構成により、同期検知センサ１３８によってイエロ、マゼンタ、シアンの各画像ステーションにおけるビーム２０２，２０３，２０４の書き出し位置を制御するので、混色して画像形成を行う各画像ステーションと単色で画像形成を行う画像ステーションとで温度変化に伴う結像手段の光学倍率変動がそれぞれ異なっていてもビーム検出タイミングのずれを抑制できるので、経時的に安定した画像品質を維持することができる。また、同期検知センサ１３８を各画像ステーションで共用することができ、コスト低減を図ることができる。

本実施形態では、振動ミラー４４１の回転トルクの発生方法として、電磁駆動方式を用いた例を説明する。図２において、振動ミラー４４１はねじり梁４４２で軸支されており、単一のＳｉ基板からエッチングにより外形を貫通して製作し、実装基板４４８に装着されて振動ミラー基板４４０を構成する。本実施形態では振動ミラー４４１の表裏両面に反射面が形成され、振動ミラー基板４４０を貫通して裏側からもビームが入射可能に構成されている。

上述の構成により、回転軸と反射面との間隔をほぼ０にできるので、ポリゴンミラーのように回転軸と反射面とが離隔している偏向手段に比して混色して画像を形成するビーム２０２，２０３，２０４を副走査方向に異なる角度で入射させた際の回転に伴う反射点にずれが生じないので、結像位置のずれを抑制して高品位な画像記録を行うことができる。また、双方向での走査が可能であるので、混色して画像形成を行う画像ステーションと単色で画像形成を行う画像ステーションとが互いに対向する配置であっても、それぞれの書き出しタイミングを半周期ずらすことで主走査方向の書き出し位置を揃えることができる。さらに、共振振動によりポリゴンミラーに比して消費電力を低減することができ、発熱も僅かであるのでハウジングの熱変形を抑制でき、結像手段を構成するｆθレンズやトロイダルレンズ、折り返しミラー等の姿勢変動を低減できるので光学特性の劣化が少なく、高品位な画像記録を行うことができる。

樹脂で成形された支持部材４４７は回路基板４４９の所定位置に配設されており、ねじり梁４４２が主走査平面に直交するように突き当て部材４５１に振動ミラー基板４４０を位置決めし、振動ミラー基板４４０の実装基板４４８の一辺に形成されている配線端子４５５をエッジコネクタ部４５２に挿入して押さえ爪４５３によって挟み込んで固定支持している。支持部材４４７に形成された貫通穴４５６は、裏面からのビームの通過を許容する。支持部材４４７には位置決めピン４５７が一体形成されており、この位置決めピン４５７を図示しないハウジングの基準穴に嵌合して振幅中心が所定値となるように回転軸回りの角度αを調節し、実装基板４４８を図示しないハウジングに対してねじ等により固定する。

図３は振動ミラー基板４４０の詳細図である。同図において振動ミラー４４１は、表面にミラー面を形成し振動子をなす可動ミラー４６０と、可動ミラー４６０を支え回転軸をなすねじり梁４４２と、支持部をなすフレーム４４６とからなり、Ｓｉ基板をエッチングにより切り抜いて形成する。本実施形態では、ＳＯＩ基板と呼ばれる厚さ６０μｍと１４０μｍとの２枚の基板が酸化膜を挟んで予め接合されたウエハを用いて作製する。

先ず、第２の基板である厚さ１４０μｍの基板４６１の表面側からプラズマエッチングによるドライプロセスによって、ねじり梁４４２、平面コイル、反射面が形成される可動ミラー４６０、フレーム４４６を残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、次に第１の基板である厚さ６０μｍの基板４６２の表面側からＫＯＨ等の異方性エッチングによって、フレーム４４６を残したそれ以外の部分を酸化膜まで貫通し、最後に可動ミラー４６０の周囲の酸化膜を除去して分離し、振動ミラーの構造体を形成する。ねじり梁４４２の幅は４０〜６０μｍである。反射面はアルミニウム薄膜を蒸着して可動ミラー４６０の両面に形成され、表面側には銅薄膜でコイルパターン４６３とねじり梁４４２を介して配線された端子４６４とを形成する。

本実施形態では、振動ミラー４４１の外側に固定した永久磁石により形成された磁束中で振動ミラー４４１に形成されたコイルに電流を流し回転力を発生させている。実装基板４４８上には、振動ミラー４４１の実装部を囲うように形成されたヨーク４４５が配設され、ヨーク４４５には可動ミラー４６０の端部に対向してそれぞれＮ極とＳ極とを向かい合わせ回転軸と直交する方向に磁界を発生する一対の永久磁石４５０が接合されている。

振動ミラー４４１には、コイルパターン４６３に電流を流すことによってコイルパターン４６３の回転軸に平行な各辺にローレンツ力が生じ、ねじり梁４４２をねじって回転する回転トルクＴを発生させる。電流を切るとねじり梁４４２の戻り力により水平に戻る。従って、コイルパターン４６３に流れる電流の方向を交互に切り換えることにより可動ミラー４６０を往復振動させることができる。そしてこの電流の切り換え周期を、振動ミラー４４１を構成する構造体のねじり梁４４２を回転軸とした１次振動モードの固有振動数、いわゆる共振振動数ｆ０に近付けることにより、振幅が励起されて大きな振れ角を得ることができる。通常は走査周波数ｆｄを共振振動数ｆ０に合わせて設定あるいは追従するように制御しているが、共振振動数ｆ０は振動する可動ミラー４６０の慣性モーメントＩによって決定されるため、仕上がりの寸法精度にばらつきがあると固体間で差が生じてしまい、振動ミラー個々の走査周波数ｆｄを揃えることが困難となる。この共振振動数ｆ０のばらつきは、プロセスの能力にもよるが±２００Ｈｚ程度あり、例えば走査周波数ｆｄ＝２ｋＨｚとすると１／１０ラインに相当する走査ラインピッチのずれが生じることとなり、Ａ４サイズを出力すると紙端では数十ｍｍもの倍率ずれが生じてしまう。

図４は、一般の振動ミラーにおける走査周波数ｆｄと振れ角θとの関係を示している。一般に、共振振動数ｆ０をピークとした周波数特性となり走査周波数ｆｄを共振振動数ｆ０に一致させれば最も振れ角θを大きく取ることができるが、共振振動数付近においては急激に振れ角θが減少する。このため共振振動数ｆ０のばらつき幅に対して数Ｈｚ毎、例えば５Ｈｚ毎に走査周波数ｆｄの帯域を分割し、各分割帯域を選別基準として予め振動ミラーモジュールを共振振動数ｆ０によってランク分けすると共に、可動ミラー４６０の駆動制御部においては各分割帯域の中心の走査周波数ｆｄを設定可能に構成している。これにより共振振動数ｆ０のばらつきがあっても各走査周波数ｆｄに対してゲイン調整によって振幅が制御できる範囲（±２．５Ｈｚ）に入る共振振動数ｆ０の振動ミラーを選別できるので、共振振動数ｆ０の変動によらず固定の走査周波数ｆｄで振動ミラーモジュールを駆動可能に構成している。

上述したように、振動ミラーの裏側に形成した平面コイルには、交互に電流の流れる方向が切り替わるように交流電圧またはパルス波状電圧が印加され、振れ角θが一定となるように平面コイルに流す電流のゲインを調節して往復振動を行っている。これは共振振動数ｆ０をピークとした周波数特性であり、初期的には可動ミラーの駆動制御部において固定電極に印加する駆動周波数を共振振動数に合うように設定することができるが、温度変化に伴うばね定数の変化等により共振振動数が変動した際には振れ角が激減してしまい、経時的な安定性に乏しいという問題点がある。

図６に印加電圧と振れ角との関係を示すが、印加電圧のゲイン領域により振れ角θを可変できる。そこで本実施形態では、走査周波数ｆｄを共振振動数ｆ０によらず単一の周波数に固定し、ゲイン調整に応じて振れ角θが増減可能となるように構成している。具体的には、任意の共振振動数ｆ０に対して走査周波数ｆｄを２．５Ｈｚとし、ゲイン調整により振れ角θが±２５度となるように合わせている。経時的には、振動ミラーにより走査されたビームを走査領域の始端に配設した同期検知センサ６０４によって復走査時に検出した検出信号と往走査時に検出した検出信号との時間差により振れ角θを検出し、振れ角θが一定となるように制御している。

図７に示すように振動ミラーは共振振動されるため、時間ｔと共にｓｉｎ波状に走査角θが変化する。従って、振動ミラーの最大振れ角すなわち振幅をθ０とすると、θ＝θ０・ｓｉｎ２πｆｄ・ｔとなる。同期検知センサ６０４において走査角を２θｓに対応したビームを検出したとすると、検出信号は復走査と往走査とで発生しその時間差Ｔを用いると、θｓ＝θ０・ｃｏｓ２πｆｄ・Ｔ／２となる。ここでθｓは固定であるので、Ｔを計測すれば最大振れ角θ０が検出できることが判る。実施例では、振幅θ０＝２５度、同期検知センサ検出角θｓ＝１８度、画像領域走査角θｄ＝１５度である。

本実施形態では、上述したように結像手段を介さずにビーム２０１を検出して振動ミラーの振幅を制御する同期検知センサ６０４を備えているので、混色して画像形成を行う画像ステーションと単色で画像形成を行う画像ステーションとで温度変化に伴う結像手段の光学倍率変動がそれぞれ異なっていても振動ミラーの振幅を安定的に検出することができ、振幅を一定に保つことができるので経時的に安定した画像品質を維持することができる。

図８は、トロイダルレンズの支持構造を示す（ａ）斜視図（ｂ）レンズ面方向から見た断面図である。トロイダルレンズ３０１は板金により形成された支持部材３０３に装着され、ハウジングに支持されている。トロイダルレンズ３０１にはレンズ部を囲むようにリブ部３０２が形成されており、長手方向である主走査方向の中央部に形成された突起を支持部材３０３に形成された切欠３０６に係合し、両端を支持部材３０３の立ち曲げ部３０４に突き当てて抱き合わせた状態でコ字状に形成した板ばね３０５によって抱え込み、板ばね３０５に形成された係合穴３０７を支持部材３０３に一体形成された突起３０８に嵌合して一体的に支持されている。

支持部材３０３の中央部には調節ねじ３０９が螺合されており、調節ねじ３０９の先端にはリブ部３０２の内側に係合された板ばね３１０によってリブ部３０２が突き当てられている。従って、トロイダルレンズ３０１は両端の立ち曲げ部３０４と中央の調節ねじ３０９の先端とで副走査方向が位置決めされており、トロイダルレンズ３０１に対して支持部材３０３の剛性を十分に高くすることにより調節ねじ３０９の突き出し量によってトロイダルレンズ３０１の焦線を副走査方向に対して凹凸となるように湾曲することができる。

上述の構成により、調節ねじ３０９が曲がり補正手段として機能し、この調節ねじ３０９の働きにより、混色して画像を形成するビーム２０２，２０３，２０４を副走査方向にそれぞれ異なる角度で入射させたとしても各画像ステーションにおける走査軌跡の曲がりを補正することができ、単色で画像を形成するビーム２０１の走査軌跡と重ね合わせた際のずれを低減して高品位な画像記録を行うことができる。

一方、支持部材３０３は長手方向の一端をハウジング３１１に形成した突起３１２に、他端をハウジング３１１に螺合した調節ねじ３１３の先端に突き当てて板ばね３１４によって支持され、調節ねじ３１３の突き出し量によって突起３１２を支点としてトロイダルレンズ３０１の焦線を副走査方向に傾けることができる。

上述の構成より、調節ねじ３１３が傾き補正手段として機能し、この調節ねじ３１３の働きにより、混色して画像を形成する各画像ステーションと単色で画像を形成する画像ステーションとの主走査方向における書き出し開始位置が相反する方向であっても、感光体送りに伴う書き出し開始側と終端側との位置ずれを補正でき、各画像ステーションの走査軌跡を重ね合わせた際のずれを低減して高品位な画像記録を行うことができる。

本実施形態では、このようなトロイダルレンズの支持構造をイエロ、マゼンタ、シアンの各画像ステーションに採用することで、振動ミラーに斜入射することに伴う感光体ドラム上の走査軌跡の曲がりを補正し、ブラックの画像ステーションにおける感光体ドラム上の走査軌跡との曲がり及び傾きを揃えることで位置ずれを補正している。

図９は、上述した光走査装置を搭載した画像形成装置の一例を示している。同図において感光体ドラム３５１の周囲には、感光体ドラム３５１を高圧に帯電する帯電チャージャ３５２、光走査装置３５０により記録された感光体ドラム３５１上の静電潜像に帯電したトナーを付着させて顕像化させる現像ローラ３５３、現像ローラ３５３にトナーを補給するトナーカートリッジ３５４、感光体ドラム３５１上に残存したトナーを掻き取って備蓄するクリーニングケース３５５等が配設されている。各画像ステーションはトナーの色が異なる点を除いて同一に構成されている。

光走査装置３５０に設けられた振動ミラー３５８は所定の走査周波数で駆動されており、画像書き出しタイミングに合わせて読み出された各色の画像データにより光源が変調されて振動ミラー３５８の１周期で１ラインずつ画像記録が行われる。イエロ、マゼンタ、シアンの各画像ステーションは転写ベルト３５６の移動方向に沿って並設され、各感光体ドラム３５１上に形成されたトナー像は転写ベルト３５６上にタイミングを合わせてそれぞれ１次転写され、転写ベルト３５６上で重ね合わされてイエロ、シアン、マゼンタの各色が混色されたトナー像が形成される。転写ベルト３５６上で重ね合わされたトナー像は、給紙トレイ３５７から所定のタイミングで給送された記録紙に２次転写される。

一方ブラックの画像ステーションでは、感光体ドラム３５１上に形成されたトナー像を上述したイエロ、マゼンタ、シアンの各色が混色されたトナー像が転写された記録紙に対して直接転写する。各色のトナー像が転写された記録紙は、定着ローラ３６０に送られて定着された後に排紙トレイ３６１上に排出される。

このように、ブラックの画像ステーションとイエロ、マゼンタ、シアンの各画像ステーションとを隔離して配置しており、モノクロ画像を出力する際にイエロ、マゼンタ、シアンの各画像ステーションを作動させることなく画像記録を行うことができる。これにより感光体ドラムの劣化を無駄に進行させずに済む上、トータル出力枚数に対するモノクロ画像の出力頻度に応じて感光体ドラム径を用に変更でき、モノクロ画像比率が多い場合にはブラックの感光体ドラム径のみを拡大すること等により経時的に安定した画像品質を維持することができる。また、ブラックの画像ステーションとイエロ、マゼンタ、シアンの画像ステーションとで感光体ドラムを個別に設計することができ、ブラックの感光体ドラムのみの大径化により長寿命化及び交換頻度の低減を達成でき、ランニングコストを低減することができる。

上記実施形態では、４色でカラー画像を形成する例として、イエロ、マゼンタ、シアンの画像ステーションからブラックのみを独立させる構成としたが、４色以外、例えば単色で画像を形成する特別色、すなわち見えない情報を付加する透明色や企業のカラーイメージ等予め配合された色等を付加して５色で画像を形成する場合に、この特別色を独立させてカラー画像を形成するブラック、イエロ、シアン、マゼンタとは分離して画像ステーションを構成する場合にも同様に適用可能である。

１０７，１０８，１０９，１１０光源手段（光源部）
１２０，１２１結像手段（ｆθレンズ）
１３８，６０４ビーム検出手段（同期検知センサ）
２０１，２０２，２０３，２０４ビーム
３０９曲がり補正手段（調節ねじ）
３１３傾き補正手段（調節ねじ）
３５０光走査装置
４４１偏向手段（振動ミラー）
４４２ねじり梁

特開２００２−３４１２７３号公報特開２０００−２４２０５７号公報特許第２９２４２００号公報特許第３０１１１４４号公報特許第３４４５６９１号公報特許第３５４３４７３号公報

Claims

画像情報により変調される複数色に対応した複数の光源手段と、前記光源手段からの各光ビームを一括して走査する偏向手段と、前記偏向手段により走査された各光ビームを各色に対応した被走査面に結像する複数の結像手段とを有し、各色に対応した複数の画像形成を行う光走査装置において、
前記各光ビームを、単色で画像形成を行う単一の光ビームと複数色を混色して画像形成を行う光ビーム群とに分けると共に、前記光ビーム群は前記偏向手段に対してそれぞれ副走査方向に異なる角度で入射させた後に同一方向に偏向して主走査を行い、前記単一の光ビームは前記偏向手段に対して前記光ビーム群とは相反する方向に偏向して主走査を行うことを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の光走査装置において、
前記偏向手段は、ねじり梁によって支持され表裏にミラー面を有する共振振動ミラーであることを特徴とする光走査装置。
請求項１または２記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。
請求項３記載の画像形成装置において、
前記光ビーム群によって形成された画像を重ね合わせて転写材に転写する第１の転写手段と、前記単一の光ビームによって形成された画像を転写材に転写する第２の転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
請求項３または４記載の画像形成装置において、
結像手段と、前記結像手段を介さずに前記単一の光ビームを検出して書き出し位置を制御するビーム検出手段とを有し、前記ビーム検出手段の検出結果に基づいて前記光ビーム群の書き出し位置を制御することを特徴とする画像形成装置。
請求項３ないし５の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記光ビーム群の被走査面における各走査線の曲がりを前記単一の光ビームの被走査面における走査線の曲がりに揃える曲がり補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
請求項３ないし５の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記光ビーム群の被走査面における各走査線の傾きを前記単一の光ビームの被走査面における走査線の傾きに揃える傾き補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
請求項２記載の光走査装置を有する画像形成装置であって、
結像手段と、前記結像手段を介さずに前記単一の光ビームを検出するビーム検出手段とを有し、前記ビーム検出手段の検出結果に基づいて前記共振振動ミラーの振幅を制御することを特徴とする画像形成装置。