JP2010217732A - ポリゴンミラー及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で低コストである画像形成技術を提供する。
【解決手段】入射した光ビームを偏向し、複数の感光体を走査させるポリゴンミラーであって、複数の感光体の個数と同じ数の偏向面を持ち、それぞれの偏向面は、入射した光ビームを、それぞれ異なる感光体に到達させるように偏向する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真技術を用いてカラー画像を形成するためのポリゴンミラー及び画像形成装置に関する。

複数の感光体ドラムを有する、カラー電子写真技術を用いた画像形成装置に、一般的に、図１に示すようなタンデム方式が採用されている。タンデム方式では、Ｋ（ブラック）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の４色それぞれを中間転写ベルト上に作像する。このため、図２に示すようにそれぞれの作像色に対して光源が必要になる。従って、少なくとも４つのレーザーダイオード（以下、ＬＤと記す）とそれぞれのＬＤを制御する構成が必要となる。

また、ＬＤから発光された光は、ポリゴンミラーにより偏光され、各色の感光体に露光される。ポリゴンミラーが回転することにより感光体上を光がラスタースキャンする。このラスタースキャン方向の走査を主走査と呼ぶ。この主走査は、ポリゴンミラーが等角回転している為、等角走査となる。等角走査では、感光体面上での走査スピードが異なり、同じ点灯時間で点灯制御を行う場合、そのままでは、画素の長さが一定にならない。そこで、画素の長さを一定にするために、ｆθ補正を行い、主走査を等速走査させる必要がある。一般的に、このｆθ補正はｆθレンズにより行われる。

一つの感光体に対して１つ以上のＬＤで露光し、ポリゴンミラーの全ての反射面を用いてラスタースキャンしている。しかし、ポリゴンミラーの反射角は製造時のばらつきなどのため、全てが等しくはならない。このため、この反射角の補正を行う必要がある。これを面倒れ補正と呼ぶ。この面倒れ補正も、一般的に、ｆθレンズにより行われている。

しかしながら、ｆθレンズは一般的に部品コストが高額である。また、低コストであるｆθレンズとして、プラスチック製の物があるが、温度特性や光学特性に問題がある。

また、一般的に、主走査の書き出し位置を制御するために同期検知を行われる。同期検知するためには同期検知用のセンサを画像書込領域以外のエリアに配置する必要がある。このため、１回のラスタースキャンに対する画像書込領域が減少する。この比率を有効走査期間率とすると、以下の式が成り立つ。

有効走査期間率＝画像書込領域／ラスタースキャン領域
＝（書込ドット数／書込周波数）／（ポリゴンミラーが１回転する為に必要な時間／ポリゴンミラーの面数）

ここで、（ポリゴンミラーが１回転する為に必要な時間／ポリゴンミラーの面数）は、副走査の解像度と線速で決まり、書込みドット数は、主走査書込幅と主走査解像度で決まるため、有効走査期間率が減少すると、書込周波数をあげる必要がある。

しかしながら、書込周波数をあげると、消費電流の増加、不要輻射の増加などの問題が発生し、コストアップにつながる。また、主走査の全体倍率の補正や温度上昇による副走査レジストの補正を行うため、書き出し位置制御の同期検知のためのセンサとは別に、後端側にセンサにも配置する。これにより主走査の全体倍率補正や副走査のレジスト補正が可能になるが、後端同期検知用のセンサを配置する必要があり、光学系が大きくなり、小型化することが困難となってしまう。

光学系の小型化を目的として、例えば、特許文献１〜３では、ポリゴンミラーの角度を２種類にし、ポリゴンミラーにより反射したビームを偏向レンズにより偏向させるようにした画像形成装置が開示されている。このようにすることにより、１つのポリゴンミラーにより４色すべてのビームを偏向できるため、部品数を減らすことに成功している。

しかしながら、特許文献１〜３に開示されている画像形成装置では、ポリゴンミラーにより反射したビームを４つの感光体にそれぞれ向かわせるためには、さらに、偏向レンズにより偏向させる必要がある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、小型で低コストであるポリゴンミラー及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明におけるポリゴンミラーは、入射した光ビームを偏向し、複数の感光体を走査させるポリゴンミラーであって、前記複数の感光体の個数と同じ数の偏向面を持ち、それぞれの前記偏向面は、前記入射した光ビームを、それぞれ異なる前記感光体に到達させるように偏向することを特徴とする。

また、本発明における画像形成装置は、感光体を備える画像形成装置であって、上記本発明におけるポリゴンミラーを有し、前記光ビームを、前記ポリゴンミラーを使用して、前記感光体上を走査させ、前記感光体上に静電潜像を形成する光書込手段と、前記光書込手段により形成された前記感光体上に形成された前記静電潜像に現像材を供給し、可視像を形成する現像手段と、前記現像装置により形成された前記可視像を記録材に転写する転写手段と、
前記転写手段により前記記録材に転写された前記可視像を定着させる定着手段と、を有することを特徴とする。

本発明により、小型で低コストである画像形成技術を提供することができる。

画像形成装置の構成の一例を示した図である。 画像形成装置の光ビーム走査部の構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るポリゴンミラーの構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るポリゴンミラーの構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るポリゴンミラーを備えた光ビーム走査部の構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るポリゴンミラーと感光体像面の関係を示した図である。 ｆθ特性を示した図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るポリゴンミラーを備えた光ビーム走査部の構成の一例を示した図である。

次に、発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

本発明では、ポリゴンミラー形状と点灯制御により、上記課題を解決する。

本発明の第１の実施形態を、図３、４を参照しながら説明する。ここで、図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のポリゴンミラーの構成の一例を示す図であり、図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。ここでは、４色を作像する場合を例に説明するため、像担持体（感光体）は４つ、ポリゴンミラーの偏向面は４面の場合で説明するが、もちろん５色またはそれ以上の作像を行う場合は、像担持体（感光体）の数にあわせた数の偏向面をポリゴンミラーに持つこととする。

それぞれの偏向面は回転軸に対して第１の倒れ角θ１、第２の倒れ角θ２、第３の倒れ角θ３および第４の倒れ角θ４を備えている。それぞれの倒れ角は、θ１≠θ２≠θ３≠θ４を満足する構成とする。これにより、ポリゴンミラーが１回転することにより、１つの光源から照射されたビームを４つの光路に分割することが可能になる。図４では、ポリゴンミラーの回転に対して走査方向が一方向である。このような走査方法を片側走査と呼ぶ。このような構成をとることによりＬＤの光源を１つにすることが可能になる。また、一つの像担持体（感光体）に対するポリゴンミラーの偏光面が一つとなることから、面倒れ補正を行う必要がなくなり、コストダウンが可能になる。

本発明の第２の実施形態を図５〜７を参照しながら説明する。ここで、図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のポリゴンミラーの構成の一例を示図であり、図６は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。図７は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の光走査部の構成の一例を示す図である。ここでも、４色を作像する場合を例に説明する。

図５に示すように、ポリゴンミラーの偏向面は、４つの偏向面を備え、第１および第２の偏向面は、回転軸に対して第１の倒れ角θ１を備え、第３の偏向面は、回転軸に対して第２の倒れ角θ２を備え、第４の偏向面は、回転軸に対して第３の倒れ角θ３を備え、θ１≠θ２≠θ３を満足することとする。さらに、図５に示すように、第１および第２の偏向面は、第３および第４の偏向面と隣り合うように構成する。このとき、第３の偏向面の倒れ角θ２、第４の偏向面の倒れ角θ３は、それぞれ１組の像担持体（感光体）にビームを照射する倒れ角とし、第１と第２の偏向面の倒れ角θ１は主走査の書き出し位置を制御するための同期検知センサ（光検知器）にビームを照射する倒れ角とする。

ポリゴンミラーは回転軸を中心として対向方向に走査されるように配置する。さらに、光源を２ｎ（ｎは正の整数）個備えるが、ここではｎ＝１の場合を説明する。図７に示すように、２個の光源（ＬＤ）を配置することにより、それぞれのビームは対向して走査される。また、図５に示したようなポリゴンミラーを用いることにより、ポリゴンミラーが１回転すると、第１と第２の偏向面の倒れ角θ１は、ビームが照射されたときに光検知器に照射する倒れ角を持つことになる。さらに、第３の偏向面の倒れ角θ２と第４の偏向面の倒れ角θ３は、それぞれ１組の像担持体（図中では感光体ドラム）に照射する倒れ角を持つ。これにより１つの光源で２つの像担持体（図中では感光体ドラム）へのラスタースキャンが可能となる。また、一つの像担持体（図中では感光体ドラム）に対するポリゴンミラーの偏光面が一つとなることから、面倒れ補正を行う必要がなくなり、コストダウンが可能となる。また、対向走査を行えることにより、光学的レイアウトも有利になり、光学系の小型化が可能となる。

本発明の第３の実施形態を図８、９を参照しながら説明する。図８は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のポリゴンミラーの一例と感光体像面までの光路を示した図であり、図９は、光路長Ｌ＝１としたときの回転角θと回転角がπ/200回転したときの変位量を示している。

ポリゴンミラーが図８の矢印８１の方向に等角回転するとき、ＬＤから照射される光は、感光体像面では図８の矢印８２に示すように上から下にラスタースキャンされる。そのときの像高（感光体像面での露光位置）をＨとし、光路長をＬとすると以下の関係式が成り立つ。

Ｈ＝Ｌ×tanθ

この場合、θが０の時が最も画素密度が密となり、θの絶対値が大きくなるに従い、画素密度が粗になっていく。この状態では主走査方向にドットムラが発生する。そこで、これを補正するためにＬＤの点灯制御を行うことにする。図９に示した回転角に対する変位量を補正するように点灯制御を行う。このような点灯制御を行うことにより、ｆθレンズを使用せず、ｆθ補正を点灯制御で行うことが可能になるため、ｆθレンズを削減することができる。このため、コストダウンが可能となる。

本発明の第４の実施形態を図１０を参照しながら説明する。図１０は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。ここでは、折り返しミラー等でＬＤから各感光体までの光路長を等しくなるようにしてある。このようにすることにより、各色での点灯制御を共通化できる。

本発明の第５の実施形態を図１１を参照しながら説明する。図１１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。ＬＤから各感光体までの光路長が異なる場合は、図９に示す特性が各色で異なる。ここでは、光路長Ｌをパラメータとし、点灯制御を行うことで補正が可能としている。また、このパラメータは図１１にあるように、パラメータ記憶部に光路長の違いによる特性パラメータを格納し、この格納された特性パラメータを使用し点灯制御を行うこともできる。例えば、２つの光路長がＬ１、Ｌ２の場合それぞれの像高は、Ｈ１＝Ｌ１×tanθ、Ｈ２＝Ｌ２×tanθとなる。Ｈ１に対し、Ｈ２をレーザーダイオード３０の点灯制御や間隔等の変化により補正を行う場合、Ｌ１／Ｌ２をパラメータとして格納する。画像形成時には、画像形成装置は、パラメータ記憶部から読み出したパラメータに基づき、レーザーダイオード制御部により、これら各光路長Ｌに応じたレーザーダイオードの点灯制御を行う。例えば、Ｌ１：Ｌ２が１：２の場合、Ｌ１／Ｌ２は１／２となり、レーザーダイオードの点灯時間や間隔等を１／２とすることで光路長が異なった場合でも補正することができる。

このように、各光路長Ｌに応じてレーザーダイオードの点灯時間や間隔等を変化させ、ポリゴンミラーの偏向面で反射して偏向される光ビームをそれぞれｆθ補正する。このようにすることで、各光ビームのｆθ補正をより適切に行うことができ、光ビームによる走査精度を高めて、画質を一層向上させることができる。

以上のようにすることにより、小型で低コストである高画質な画像形成装置を提供することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。

また、本発明におけるポリゴンミラーは、回転軸を持ち、前記回転軸と前記偏向面それぞれのなす角度がすべて異なるようにしても良い。

また、本発明におけるポリゴンミラーは、入射した光ビームを偏向し、４つの感光体を走査させるポリゴンミラーであって、第１の偏向面と、第２の偏向面と、第３の偏向面と、第４の偏向面の４つの偏向面を持ち、前記回転軸と前記第１の偏向面のなす角度と、前記回転軸と前記第２の偏向面のなす角度が同じであり、前記回転軸と前記第１の偏向面のなす角度と、前記回転軸と前記第３の偏向面のなす角度が異なり、前記回転軸と前記第１の偏向面のなす角度と、前記回転軸と前記第４の偏向面のなす角度が異なり、前記回転軸と前記第３の偏向面のなす角度と、前記回転軸と前記第４の偏向面のなす角度が異なるようにしても良い。

また、本発明におけるポリゴンミラーは、前記第１の偏向面と前記第２の偏向面が隣り合わないようにしても良い。

また、本発明における画像形成装置は、前記ポリゴンミラーに入射する前記光ビームを射出する光源と、前記光源の点灯制御を行う制御部と、を有するようにしても良い。

また、本発明における画像形成装置は、前記ポリゴンミラーの前記各偏向面から前記感光体までの光路長がすべて等しいようにしても良い。

また、本発明における画像形成装置は、前記ポリゴンミラーの前記偏向面から前記感光体までの光路長に基づいたパラメータを使用して、前記制御部により前記光源の点灯制御を行うようにしても良い。

また、本発明における画像形成装置は、前記ポリゴンミラーの前記偏向面から前記感光体までの光路長に基づいたパラメータを記憶する記憶手段を有し、前記記憶手段に記憶された前記パラメータを使用して、前記制御部により前記光源の点灯制御を行うようにしても良い。

また、本発明における画像形成装置は、前記ポリゴンミラーの前記偏向面により偏向された前記光ビームを検知する光検知手段を有するようにしても良い。

また、本発明における画像形成装置は、前記ポリゴンミラーの前記偏向面により偏向された前記光ビームを前記感光体方向に反射させるミラーを有するようにしても良い。

８１ ポリゴンミラーの回転方向
８２ 光ビームの走査方向

特開２００３−２７０５８１号公報 特開２００３−２６６７８５号公報 特開２００５−２９２３７７号公報

Claims (11)

1. 入射した光ビームを偏向し、複数の感光体を走査させるポリゴンミラーであって、
   前記複数の感光体の個数と同じ数の偏向面を持ち、
   それぞれの前記偏向面は、前記入射した光ビームを、それぞれ異なる前記感光体に到達させるように偏向することを特徴とするポリゴンミラー。
2. 回転軸を持ち、
   前記回転軸と前記偏向面それぞれのなす角度がすべて異なることを特徴とする請求項１に記載のポリゴンミラー。
3. 入射した光ビームを偏向し、４つの感光体を走査させるポリゴンミラーであって、
   第１の偏向面と、第２の偏向面と、第３の偏向面と、第４の偏向面の４つの偏向面と、回転軸と、を持ち、
   前記回転軸と前記第１の偏向面のなす角度と、前記回転軸と前記第２の偏向面のなす角度が同じであり、
   前記回転軸と前記第１の偏向面のなす角度と、前記回転軸と前記第３の偏向面のなす角度が異なり、
   前記回転軸と前記第１の偏向面のなす角度と、前記回転軸と前記第４の偏向面のなす角度が異なり、
   前記回転軸と前記第３の偏向面のなす角度と、前記回転軸と前記第４の偏向面のなす角度が異なることを特徴とするポリゴンミラー。
4. 前記第１の偏向面と前記第２の偏向面が隣り合わないことを特徴とする請求項３に記載のポリゴンミラー。
5. 感光体を備える画像形成装置であって、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のポリゴンミラーを有し、前記光ビームを、前記ポリゴンミラーを使用して、前記感光体上を走査させ、前記感光体上に静電潜像を形成する光書込手段と、
   前記光書込手段により形成された前記感光体上に形成された前記静電潜像に現像材を供給し、可視像を形成する現像手段と、
   前記現像装置により形成された前記可視像を記録材に転写する転写手段と、
   前記転写手段により前記記録材に転写された前記可視像を定着させる定着手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記ポリゴンミラーに入射する前記光ビームを射出する光源と、
   前記光源の点灯制御を行う制御部と、を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記ポリゴンミラーの前記各偏向面から前記感光体までの光路長がすべて等しいことを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 前記ポリゴンミラーの前記偏向面から前記感光体までの光路長に基づいたパラメータを使用して、前記制御部により前記光源の点灯制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記ポリゴンミラーの前記偏向面から前記感光体までの光路長に基づいたパラメータを記憶する記憶手段を有し、
   前記記憶手段に記憶された前記パラメータを使用して、前記制御部により前記光源の点灯制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
10. 前記ポリゴンミラーの前記偏向面により偏向された前記光ビームを検知する光検知手段を有することを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記ポリゴンミラーの前記偏向面により偏向された前記光ビームを前記感光体方向に反射させるミラーを有することを特徴とする請求項５から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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