JP3904764B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の画像データによって変調された画像光に基づく電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子写真方式の画像形成を用いて複数色の画像を形成するカラー画像形成装置として、静電潜像が形成された感光体を現像剤の色毎に1回転させるようにしたものがある。例えば、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの4色の現像剤を用いてフルカラー画像を形成する場合には、感光体を4回転させる。
【0003】
このような4回転方式の画像形成装置は、図13に示すように、感光体ドラム107の周囲に、帯電ローラ102、レーザ書込ユニット115、現像ユニット118(118a〜118d)、転写ドラム122及びクリーニングユニット123等を感光体ドラム107の回転方向にこの順に配置し、さらに、定着ユニット105、接触ローラ108及び給紙ローラ117等を所定の位置に配置して構成されている。
【0004】
このように構成された4回転方式の画像形成装置では、図外の制御部によって上記各部が制御され、以下の画像形成プロセスが実行される。
【0005】
(1) 用紙Pは、給紙ローラ117が回転すると、転写ドラム122に給紙される。給紙された用紙Pは、電源121に接続された接触ローラ108によって電荷が付与され、転写ドラム122に静電吸着する。この接触ローラ108は、転写ドラム122の表面に接離自在にされている。
【0006】
(2) 感光体ドラム107の表面は、帯電ローラ102によって単一極性の電荷が均一に付与された後、レーザ書込ユニット115から第1の画像光の照射を受け、光導電作用によって、感光体ドラム107の表面には静電潜像が形成される。この第1の画像光では、現像ユニット118aに収納されている現像剤の色に対応する画像データに応じた光照射がなされる。
【0007】
(3) 静電潜像が形成された感光体ドラム107の表面に現像ユニット118aから現像剤が供給され、感光体ドラム107の表面には静電潜像を顕像化した現像剤画像が担持される。
【0008】
(4) 感光体ドラム107の表面に担持された現像剤画像は、転写ドラム122の表面に静電吸着した用紙Pに対向する。この時、感光体ドラム107と転写ドラム122との電位差により、現像剤画像が用紙Pの表面に静電転写される。
【0009】
(5) 転写プロセスが終了した後感光体ドラム107の表面に残留している現像剤は、クリーニングユニット123により除去される。
【0010】
(6) レーザ書込ユニット115から照射する画像光、及び、現像剤を供給する現像ユニット118b〜118dを順に切り換えることにより、上記(2) 〜(5) のプロセスが繰り返し実行される。即ち、現像ユニット118b〜118dのそれぞれに収納されている各現像剤の色に対応した第2〜第4の画像光に基づいて(2) 〜(5) のプロセスが繰り返され、用紙Pの表面に4色の現像剤画像が順に転写される。
【0011】
(7) 用紙Pが、剥離爪109a及び剥離チャージャ109bによって転写ドラム122の表面から剥離され、定着ユニット105によって加熱及び加圧される。用紙Pに転写された4色の現像剤画像は、加熱を受けて溶融した後、加圧を受けて用紙Pの表面に堅牢に定着する。
【0012】
以上のように、4回転方式のカラー画像形成装置では、単一の感光体が4回転する間に感光体の表面に4色分の各画像データに対応した静電潜像及び現像剤画像を順に形成するようにしているため、単一のレーザ書込ユニット(露光走査光学系)を備えればよく、露光走査光学系を構成する光学部品の誤差の調整、及び、露光走査のための動作タイミングの制御が容易である利点がある。しかし、4回転方式のカラー画像形成装置では、カラー画像の形成にあたって画像形成プロセスを4回繰り返して実行する必要があり、画像形成速度が遅くなる欠点がある。
【0013】
これに対して、従来のカラー画像形成装置として、現像剤の色毎に個別のプロセス部を設け、複数の感光体に対し順に対向するように用紙を搬送して画像形成を行うことにより、画像形成時間を短縮するようにしたタンデム型のカラー画像形成装置がある。例えば、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの4色の現像剤を用いてフルカラー画像を形成するものでは、4つのプロセス部を備えている。
【0014】
このタンデム型のカラー画像形成装置は、図14に示すように、用紙Pを収納した給紙トレイ160と定着ユニット180との間に、一対のローラ172,173によって張架された搬送ベルト171が構成する搬送路に沿って、4つのプロセス部150a〜150dを配置している。イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの4色の現像剤画像を、プロセス部150a〜150dのそれぞれにおいて個別に形成し、搬送ベルト171によって搬送路内を搬送される用紙Pの表面に順に転写する。4色の現像剤画像が転写された用紙Pは、定着ユニット180において加熱及び加圧され、4色の現像剤画像が用紙Pの表面に堅牢に定着する。
【0015】
プロセス部150a〜150dは、互いに同一の構成を備えている。一例として、イエローの現像剤画像を形成するプロセス部150aは、感光体ドラム151の周囲に、帯電ローラ152、レーザ書込ユニット153、現像ユニット155、転写ローラ155及びクリーナ156を、感光体ドラム151の回転方向に沿ってこの順に配置して構成されている。レーザ書込ユニット153にはイエローの画像に応じた画像データが入力され、現像ユニット155はイエローの現像剤を収納している。転写ローラ155は、搬送ベルト171を挟んで感光体ドラム151に対向配置されている。なお、プロセス部150b〜150dにおいては、レーザ書込ユニット153にマゼンタ、シアン及びブラックの各色の画像に応じた画像データが入力され、現像ユニット155はマゼンタ、シアン及びブラックの各色の現像剤を収納している。
【0016】
このように構成されたタンデム型のカラー画像形成装置では、個別のプロセス部において4色の現像剤画像が略同時に形成されるため、1回分の画像形成プロセス時間に略一致する時間でカラー画像が形成され、画像形成時間を短時間化できる利点がある。しかし、タンデム型のカラー画像形成装置では、各色に個別のプロセス部を設ける必要があり、複数の露光走査光学系が必要になり、露光走査光学系を構成する光学部品の誤差の調整、及び、露光走査のための動作タイミングの制御が複雑化する欠点がある。
【0017】
そこで、複数のプロセス部において露光走査光学系を構成する光学部品を共通化することにより、露光走査光学系を構成する光学部品の誤差の調整、及び、露光走査のための動作タイミングの制御を簡略化するようにしたタンデム型のカラー画像形成装置が提案されている。一例として、特開平5−100540号公報には、露光走査光学系を構成する光学部品であるポリゴンミラーを同軸上に2段に配置するとともに、上下2段のポリゴンミラーを単一のモータによって駆動し、上下2段のポリゴンミラーの各2面を介して4つの画像光を照射するようにした構成及び制御方法が開示されている。
【0018】
また、特開平5−270051号公報には、互いに波長の異なる3つのレーザ光を1つのポリゴンミラーを介して、光学フィルタによって互いに分離して照射するようにした構成が開示されている。
【0019】
さらに、特開平6−286226号公報には、レーザアレイから極めて近接して照射されたレーザ光を、単一のポリゴンミラーを介して主走査方向に偏向した後、単一のf−θ補正手段によって走査速度を均一化し、ビーム分離手段を介して4つの感光体のそれぞれの方向に分離して照射するようにした構成が開示されている。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平5−80631号公報に開示された構成では、各色の画像光毎に個別のf−θ補正手段が必要になり、fーθ補正手段の誤差調整が煩雑化する。また、上下2段のポリゴンミラー間における誤差調整が必要になる。さらに、上下2段のポリゴンミラーを介して2つの画像光が他の2つの画像光と逆方向に走査されるため、ポリゴンミラーの回転ムラが相反する方向の走査ムラを生じ、画像上大きな欠点となる。
【0021】
また、特開平5−270051号公報に開示された構成では、各レーザ光の光路を一致させる際や各レーザ光を分離偏向させる際に、光学フィルタによってレーザ光の光量が減少する。また、各色のレーザ光の波長が互いに近接する場合には、波長の近接する複数のレーザ光を分離偏向できる光学フィルタを用いる必要があるが、一般に高価であり、コストが高騰する。一方、各色のレーザ光の波長が互いに離間する場合には、比較的安価な光学フィルタを用いることができるが、特定の波長毎に設計値が異なるf−θ補正手段等の結像矯正手段の設計及び製造は困難であり、結像矯正手段が高価にならざるを得ず、いずれにしてもコストの上昇を回避できない。
【0022】
さらに、特開平6−286226号公報に開示された構成では、レーザアレイ、ポリゴンミラーの反射面、ビーム分離手段及び感光体の表面の4つの位置が光学的に共役となっている必要があり、露光走査光学系を設計する上で大きな制約となる。また、ビーム分離手段は、非常に接近したレーザ光を分離する必要があり、部品の形状及び配置位置に高い精度が要求される。さらに、f−θ補正手段に対してレーザ光が斜めに入射するため、f−θ補正手段の形状が複雑化する。このように形状が複雑化したf−θ補正手段は、温度変化による変形を容易に特定することができず、高画質の画像を形成することが困難になる。
【0023】
また、カラー画像形成装置において最も問題となるのは、各色に対する色ずれである。この色ずれは、複数のレーザ光による各色毎の像形成が、像形成における規定の位置からずれていること(レジスト不良)によって生じる。このレジスト不良は、レーザ光の主走査方向の位置ずれと副走査方向の位置ずれとによって生じる。
【0024】
主走査方向の位置ずれは、ポリゴンミラーの反射面における各レーザ光の入射位置が所定の位置から主走査方向にずれることに起因し、走査平面内におけるレーザ光の走査範囲に誤差の原因となるが、図15に示すように、単一のスタートセンサ193によって各レーザ光の走査開始位置を検出することにより、1/8ドット以下とされる一般的な位置ずれの許容精度を比較的容易に実現できる。
【0025】
ところが、ポリゴンミラー191の反射面における各レーザ光の入射位置が所定の位置から副走査方向にずれることに起因する副走査方向の位置ずれは、スタートセンサ193によって検出することができないため、そのまま感光体195の表面上における誤差となって現れ、複数のレーザ光について1ドット以上の副走査方向の位置ずれを生じると、複数の色の現像剤画像を互いに重ね合わせることができなくなり、画像を忠実に再現することができなくなる。
【0026】
このため、図15に示す構成では、感光体195の表面に対するレーザ光の副走査方向の照射位置を偏向ミラー194の反射角度を変えて矯正するようにしたものがあるが、ポリゴンミラー191及びf−θ補正手段192の調整に加えて偏向ミラー194の調整を行う必要が生じ、制御形態が複雑化する。
【0027】
この発明の目的は、複数の画像光によって画像を形成する際に、複数の画像光間でポリゴンミラーやf−θ補正手段等の光学部品を含む露光走査光学系を共有できるようにし、装置の小型化を実現するとともに、高精度の画像を形成するための画像光の位置ずれの調整を容易に行うことができるタンデム型の画像形成装置を提供することにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【0029】
複数の画像光について、ポリゴンミラー上で副走査方向について焦点を結ばせる第1の手段と、単一のポリゴンミラーによって主走査方向について等角速度に偏向した画像光を、副走査方向について互いに平行な光に変換する単一の変換手段と、主走査方向について等速度に偏向する単一の補正手段を介して複数の感光体の表面に結像させる第2の手段とを備える画像形成装置において、
前記第1の手段は、複数の画像光について互いに同一の構成を備え、複数の画像光が、単一のポリゴンミラーの同一の反射面における副走査方向に近接する位置で、焦点を結ぶとともに、該複数の画像光のビームウェストが、副走査方向について一部又は全部において重複し、各画像光のビームウェストをωとする時に、各画像光のポリゴンミラーへの入射位置の副走査方向の差Wがωよりも小さくなるように設定されており、
前記第2の手段は、前記単一の補正手段の後に、複数の画像光について互いに同一の構成を備えていることを特徴とする。
【0030】
この構成においては、複数の画像光が光源から単一のポリゴンミラーの反射面の互いに近接する位置で反射するとともに、光源からポリゴンミラーの反射面を経由して感光体の表面に至る各画像光の光路においてポリゴンミラーの反射位置と感光体の照射位置とが光学的共役関係となる。したがって、複数の画像光の間の感光体における照射位置のずれ(レジスト不良)が小さくなる。
【0031】
また、単一のポリゴンミラーにおける反射位置の変位に対応して感光体における照射位置が複数の画像光について略同様に変位し、単一のポリゴンミラーにおける反射位置のみの調整によって複数の画像光についての感光体における照射位置が同時に調整される。したがって、レジスト不良を補正する際には、単一のポリゴンミラーの回転軸の傾斜角度の調整(ポリゴンミラーの面倒れ補正)のみを行えばよく、ポリゴンミラーと偏向ミラー等の他の部材との調整状態の組み合わせを考慮する必要がない。
【0032】
さらに、複数の画像光について反射位置の歪み状態が略一致する。したがって、反射位置の状態の差によって複数の画像光の間に大きなレジスト不良を生じることがない。
【0033】
加えて、画像光を主走査方向に偏向するポリゴンミラーは、複数の画像光に対して1個のみ備えられる。したがって、部品点数が削減されて装置の小型化、及び、コストダウンが実現される。
【0035】
また、この構成においては、複数の画像光のポリゴンミラーにおける反射位置の副走査方向の誤差が、各画像光のビームウェストの範囲内にされる。したがって、複数の画像光の間におけるレジスト不良が1ドット以下の範囲に収まり、画像に著しいずれをを生じることがない。
【0037】
また、複数の光源からポリゴンミラーの反射面の近接する位置に画像光を照射することにより、複数の画像光について主走査方向の光路範囲が略一致する。このため、画像を構成する複数の画像光によって、ポリゴンミラーの反射面の主走査方向の長さが最大限に活用される。
【0038】
また、複数の光源は副走査方向について互いに異なる位置に配置される。したがって、各光源から照射された光は、ポリゴンミラーの反射面から副走査方向について互いに異なる位置に向かって出射される。このため、画像を構成する複数の画像光はポリゴンミラーにおいて反射された後に容易に分離される。
【0040】
この構成においては、ポリゴンミラーにおいて反射された複数の画像光が、変換手段によって互いに平行な光にされた後、補正手段によって主走査方向について等速度に偏向される。したがって、複数の画像光は、ポリゴンミラーにおいて反射された後、確実に分離された状態で感光体に照射される。また、複数の画像光の補正手段に対する入射角度が同一になり、複数の画像光間に生ずるレジスト不良は同様となる。
【0041】
さらに、複数の画像光について各1個の上記変換手段及び補正手段が備えられている。したがって、画像を構成する複数の画像光について変換手段における変換状態、及び、補正手段における補正状態が一定になるとともに、構成が簡略化される。
【0042】
また、前記補正手段と感光体との間に、複数の画像光を感光体の表面における同一位置に照射する光路設定手段を設けることも可能である
【0043】
この構成においては、補正手段において主走査方向について等速度に偏向された複数の画像光が、光設定手段によって感光体の表面における同一位置に照射される。したがって、変換手段によって副走査方向について互いに平行な光にされた複数の画像光が、主走査方向について等速度に偏向された後に、互いに分離された状態で感光体の表面における同一位置に照射され、各画像光によって形成された静電潜像を各画像光に対応した現像剤によって顕像化することにより、複数の現像剤が重ね合わされて画像が形成される。
【0044】
また、前記複数の画像光において、副走査方向に互いに隣接する2つの画像光a及び画像光bに対し、画像光aの副走査方向の幅をBa、画像光bの副走査方向の幅をBb、画像光aと画像光bとの副走査方向の間隔をL、ポリゴンミラーにおける反射位置の副走査方向の誤差をW、ポリゴンミラーの面倒れによる副走査方向の最大誤差をDとした時、
L−(Ba/2)−(Bb/2)−W−D>0
の関係を満たすように上記複数の光源及び変換手段が配置されていることを特徴とする。
【0045】
この構成においては、副走査方向において互いに隣接する2つの画像光a及び画像光bについて、(副走査方向の間隔L)から(画像光aの副走査方向の幅Baの1/2の値)、(画像光bの副走査方向の幅Bbの1/2の値)、(ポリゴンミラーにおける焦点位置の副走査方向の誤差W)、及び、(ポリゴンミラーの面倒れによる副走査方向の最大誤差D)を差し引いた値が正の値にされる。したがって、画像光a及び画像光bのポリゴンミラーにおける反射位置、又は、ポリゴンミラーの回転軸の傾きに誤差を生じた場合にも、画像光a及び画像光bの光路が副走査方向に重なることがなく、複数の画像光を確実に分離することができる。
なお、前記第1の手段は、複数の画像光のそれぞれについて、単一のポリゴンミラーの同一の反射面における副走査方向に近接する位置で焦点を結ばせる第1の光学系を備え、
前記第2の手段は、前記補正手段の後に、複数の画像光のそれぞれについて互いに同一の構成の第2の光学系と、複数の画像光のそれぞれについて互いに同一の枚数の偏向ミラーと、を備え、
前記第2の光学系は、前記複数の画像光を副走査方向について平行光とし、
前記偏向ミラーは、前記第2の光学系からの光を複数の画像光毎に分離して感光体に向けて偏向するものとしてもよい。
【0050】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施形態に係るカラー画像形成装置の構成を示す図である。この実施形態に係る画像形成装置40は、給紙部60と定着ユニット80との間に、一対のローラ72,73に張架された搬送ベルト71を配置している。搬送ベルト71は、上面において給紙部60から供給された記録媒体、例えば用紙Pを定着ユニット80に搬送する。搬送ベルト71の上面に対向してイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(B)の各色の現像剤画像を形成するプロセス部50a〜50dが搬送ベルト71の上面の移動方向である副走査方向に沿って配置されている。
【0051】
プロセス部50a〜50dのそれぞれは、同一の構成にされている。一例として、イエローの現像剤画像を形成するプロセス部50aは、図中矢印で示す方向に一定速度で回転する円筒形状の感光体ドラム51aの周囲に、帯電ローラ52a、現像ユニット54a、転写ローラ55a及びクリーナ56a等を配置して構成されている。現像ユニット54aにはイエローの現像剤が収納されており、プロセス部50aでは以下のプロセスによってイエローの現像剤画像が形成される。
【0052】
感光体ドラム51aの表面には、帯電ローラ52aから現像剤の帯電極性と逆極性の電荷が均一に付与された後、レーザ書込ユニット10からイエローの画像に対応した画像光の照射を受け、光導電作用によって静電潜像が形成される。感光体ドラム51aの表面に形成された静電潜像は、現像ユニット54aから供給される現像剤により、イエローの現像剤画像に顕像化される。
【0053】
感光体ドラム51aの回転に同期して、給紙部60から給紙された用紙Pが、搬送ベルト71によって感光体ドラム51aと転写ローラ55aとの間に搬送される。転写ローラ55aは、搬送ベルト71の内側面に接触して配置されており、現像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧が印加されている。これによって、感光体ドラム51aの表面に形成されたイエローの現像剤画像が、用紙Pの表面に転写される。転写ローラ55aと対向する位置を通過した感光体ドラム71の表面に残留している現像剤は、クリーナ56aによって回収される。
【0054】
上記のプロセスは、現像ユニット54b〜54dのそれぞれにマゼンタ、シアン及びブラックの現像剤を収納したプロセス部50b〜50dにおいても同様に実行される。また、感光体ドラム51b〜51dのそれぞれは、レーザ書込ユニット10からマゼンタ、シアン及びブラックの画像に対応した画像光の照射を受ける。これによって、感光体ドラム51b〜51dのそれぞれの表面に、マゼンタ、シアン及びブラックの現像剤画像が形成される。したがって、給紙部60から給紙された用紙Pは、搬送ベルト71によってプロセス部50a〜50dに順に搬送されることにより、その表面にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの現像剤画像が順に転写される。
【0055】
プロセス部50a〜50dを通過した用紙Pは、定着ユニット80に導かれる。定着ユニット80は上下一対のローラによって構成されており、用紙Pは定着ユニット80を通過する間に加熱及び加圧を受ける。これによって、用紙Pの表面において、4色の現像剤が溶融して用紙Pの表面に堅牢に定着し、カラー画像が形成される。
【0056】
図2及び図3は、上記画像形成装置40に備えられるレーザ書込ユニット10の構成を示す図である。図2は側面図であり、図3は平面図である。レーザ書込ユニット10は、光源であるレーザダイオード11a〜11d、レンズ12a〜12d、ポリゴンミラー13、変換手段である第1シリンドリカル(cylindorical:以下CYと記す。)レンズ14、補正手段であるf−θレンズ15、光路設定手段である偏向ミラー16a〜16d、及び、第2CYレンズ17a〜17dを備え、レーザダイオード11a〜11dから照射された各画像光について感光体ドラム51a〜51dに至る光路を形成している。
【0057】
なお、各画像光の光路においてf−θレンズ15から感光体ドラム51a〜51dまで間の光路長は、図外のミラー等によって互いに等しくされている。
【0058】
レーザダイオード11a〜11dは、画像データに応じてYMCBの各色に対応した画像光La〜Ldを照射する。レンズ12a〜12dは、レーザダイオード11a〜11dから照射された画像光La〜Ldを集光してポリゴンミラー13の反射面に結像させる。したがって、画像光La〜Ldは、ポリゴンミラー13の反射面において、ポリゴンミラー13の回転方向(主走査方向)に直交する方向(副走査方向)について焦点を結ぶ。なお、レーザダイオード11a〜11d及びレンズ12a〜12dは副走査方向に並設されており、画像光La〜Ldのポリゴンミラー13の反射面に対する副走査方向の入射角は互いに異なる。
【0059】
ポリゴンミラー13は、図中矢印で示す主走査方向に回転する回転多面鏡であり、レンズ12a〜12dから入射した画像光La〜Ldを回転しながら反射する。これによって、画像光La〜Ldは、感光体ドラム51a〜51dにおける主走査方向の所定範囲に等角速度に偏向して照射される。レーザダイオード11a〜11d及びレンズ12a〜12dは、主走査方向について同位置に配置されている。したがって、画像光La〜Ldはポリゴンミラー13の同一の反射面に照射され反射される。
【0060】
第1CYレンズ14は、副走査方向にのみレンズ効果を有するものであり、ポリゴンミラー13が反射した画像光La〜Ldを副走査方向について互いに平行な光に変換する。f−θレンズ15は、ポリゴンミラー13によって等角速度に偏向された後、第1CYレンズ14によって互いに平行な光に変換された画像光La〜Ldを等速度に偏向する。したがって、画像光La〜Ldは、感光体ドラム51s〜51dの表面を主走査方向の全域にわたって一定速度で走査する。
【0061】
偏向ミラー16a〜16dは、f−θレンズ15によって等速度に偏向された画像光La〜Ldの光路を、感光体ドラム51a〜51dの方向に変化させる。第2CYレンズ17a〜17dは、偏向ミラー16a〜16dにおいて反射された画像光La〜Ldを集光して感光体ドラム51a〜51dの表面に結像させる。したがって、画像光La〜Ldは、主走査方向の全域にわたって感光体ドラム51a〜51dの表面に焦点を結ぶ。
【0062】
以上のようにして、レーザ書込ユニット10においては、レーザダイオード11a〜11dから照射された画像光La〜Ldは、ポリゴンミラー13の反射面で焦点を結び、感光体ドラム51a〜51dの表面で焦点を結ぶように構成されている。すなわち、ポリゴンミラー13の反射面と感光体ドラム51a〜51dの表面とは、副走査方向について光学的共役関係にある。
【0063】
図4は、上記レーザ書込ユニット10のポリゴンミラー13と感光体51a〜51dとの関係を示す図である(同図では、一例として、画像光Laの場合を示している。)。上述のように、ポリゴンミラー13の反射面と感光体ドラム51a〜51dの表面とは副走査方向について光学的共役関係にある。したがって、ポリゴンミラー13の回転軸が図4(A)に示す適正な状態から図4(B)に示すように傾き、ポリゴンミラー13が所謂面倒れを生じた場合には、ポリゴンミラー13の反射面における画像光La〜Ldの副走査方向の入射位置が変化するが、画像光La〜Ldの感光体ドラム51a〜51dの表面における副走査方向の位置は適正な状態に維持される。
【0064】
このように、ポリゴンミラー13の面倒れによって、感光体ドラム51a〜51dの表面における画像光La〜Ldの副走査方向の入射位置が変化することはなく、レジスト不良を生じることがない。したがって、感光体ドラム51a〜51dの表面における画像光La〜Ldのレジスト不良を防止するためにポリゴンミラー13の面倒れを補正する必要がない。
【0065】
但し、画像光La〜Ldがポリゴンミラー13の表面において主走査方向についても焦点を結んでいる場合には、ポリゴンミラー13の面倒れによって画像光La〜Ldがポリゴンミラー13の反射面における欠陥部分に入射された場合、画像光La〜Ldが欠陥部分において乱反射して感光体ドラム51a〜51dの表面の所定の位置に照射されなくなり、画像欠落を生じる。そこで、この実施形態に係るカラー画像形成装置のレーザ書込ユニット10では、画像光La〜Ldが、ポリゴンミラー13の反射面において、主走査方向については焦点を結ばないようにしている。
【0066】
図5は上記レーザ書込ユニット10のポリゴンミラー13における画像光の入射位置を説明する図であり、同図(A)はポリゴンミラー13の反射面近傍における副走査方向の断面図、同図(B)は同主走査方向の断面図である。図5では、理解を容易にするため、複数の画像光のうち、互いに隣接する2つの画像光La,Lbのみを示している。複数の画像光La〜Ldは、ポリゴンミラー13の同一面における略同一の位置に入射する。
【0067】
特に、ポリゴンミラー13の反射面における画像光La〜Ldの入射位置の副走査方向の差Wは、各画像光La〜Ldのビームウェストωよりも小さくなるように設定されている。これによって、ポリゴンミラー13の反射面において、複数の画像光La〜Ldにおいて隣接する2色の画像光のビームウェストωが少なくとも部分的に重複し、レジスト不良が抑制される。
【0068】
ポリゴンミラー13における画像光La〜Ldの反射位置の副走査方向における誤差は、感光体ドラム51a〜51dの表面における画像光La〜Ldの入射位置の誤差(レジスト不良)の原因となる。感光体ドラム51a〜51dの表面において、いずれかの画像光の入射位置が他の画像光の入射位置に対して1ドット分以上の誤差を生じると、これらの画像光によって形成された現像剤画像による混色が生じないため、カラー画像において所定の色を再現することができない場合や色濁りを生じる場合があり、画像品位の低下を招く。したがって、カラー画像の形成状態を良好に維持するためには、感光体ドラム51a〜51dの表面における複数の画像光間の入射位置の誤差は1ドット分以下に抑える必要がある。
【0069】
図6に示すように、例えば、感光体ドラム51a,51bにおける画像光La,Lbの入射位置の誤差W′は、ポリゴンミラー13の反射面における誤差をW、ポリゴンミラー13と感光体ドラム51a,51bとの間に位置する第1CYレンズ14、f−θレンズ15、偏向ミラー16a,16b及び第2CYレンズ17a,17bの光学倍率をmとして、下記第1式によって求められる。
【0070】
W′=m・W ・・・第1式
また、感光体ドラム51a,51bの表面における1ドットの大きさは、ポリゴンミラー13の反射面におけるビームウェストωに光学倍率mを掛け合わせた値となる。これらのことから、ポリゴンミラー13の反射面における画像光La,Lb間の副走査方向における反射位置の誤差がビームウェストω以下であれば、感光体ドラム51a,51bの表面における入射位置の誤差が1ドット内に抑えられ、カラー画像の形成状態を良好に維持することができる。
【0071】
なお、図7に示すように、ビームウェストωは、画像光La〜Ldの焦点位置におけるビーム幅をいう。この実施形態に係るカラー画像形成装置40に備えられるレーザ書込ユニット10は、レーザダイオード11a〜11dから照射された画像光La〜Ldをレンズ12a〜12dによって集光してポリゴンミラー13の反射面に入射する。レーザダイオード11a〜11dから照射されるレーザ光の強度は、一般にガウス分布を有している。このため、レーザ光である画像光La〜Ldのビームウェストωは、レーザ光の波長をλ、レンズ12a〜12dの絞り角度をNAとして、下記第2式により求められる。
【0072】
π・ω・NA=λ ・・・第2式
したがって、カラー画像形成装置40ではポリゴンミラー13における各画像光La〜Ldの副走査方向についての入射位置の差は、λ/(π・NA)よりも小さくなるように設定されている。
【0073】
図8は、上記レーザ書込ユニット10における第1CYレンズ14及びf−θレンズ15近傍における画像光の状態を示す図である。この実施形態に係るカラー画像形成装置40のレーザ書込ユニット10では、4つの画像光が第1CYレンズ14に対して副走査方向について互いに重ならない位置に分離した状態で入射する。第1CYレンズ14は、画像光La〜Ldを互いに分離した状態を維持したままで互いに平行な光に変換する。したがって、画像光La〜Ldの分離状態は、f−θレンズ15を通過する際にも維持される。
【0074】
例えば、第1CYレンズ14を出射後の互いに隣接する画像光La及び画像光Lbについては、画像光Laと画像光Lbとの副走査方向の間隔をL、画像光La及び画像光Lbの各々お副走査方向の幅をBa及びBb、ポリゴンミラー13における反射位置の副走査方向の誤差をW、ポリゴンミラーの面倒れによる副走査方向の最大誤差をDとした場合、下記第3式の関係を満たすようにされている。
L−(Ba/2)−(Bb/2)−W−D>0 ・・・第3式
画像光La及びLbの副走査方向の間隔Lは理想的な設計値である(図8(A)参照)。この状態から、ポリゴンミラー13の反射面における画像光Lbの反射位置に誤差Wが生じると、f−θレンズ15を通過する際の画像光LbはLb′の位置に移動し、画像光La及びLbの副走査方向の間隙は、
L−(Ba/2)−(Bb/2)−W
になる(図8(B)参照)。
【0075】
さらに、この状態から、ポリゴンミラー13が面倒れを生じ、画像光La及びLbがLa″及びLb″の位置に移動した場合、画像光La及びLbの移動量Da及びDbの差を最大誤差Dとして、画像光La及びLbの副走査方向の間隙Hは、
H=L−(Ba/2)−(Bb/2)−W−D
になる(図8(C)参照)。
【0076】
したがって、画像光の位置ずれ及びポリゴンミラー13の面倒れを生じた状態でも、この状態における画像光La及びLbの間隔Hの値が正であり、上記第3式の関係を満たすことにより、画像光La〜Ldの分離状態が維持される。この関係は、レーザダイオード11a〜11d、レンズ12a〜12d、ポリゴンミラー13及び第1CYレンズ14の配置位置を適正にすることによって実現できる。
【0077】
図9は、ポリゴンミラー13の単一の反射面を用いて複数の画像光を感光体51a〜51dの表面に照射する方法について説明する。この実施形態を含むタンデム型のカラー画像形成装置40では、図1に示したように、用紙Pは、感光体ドラム51a〜51d等の感光体と転写ローラ55a〜55d等の転写手段とによって構成される画像光毎の転写位置を順に通過し、各転写位置において感光体の表面に形成されている現像剤画像が用紙Pの表面に順に転写される。
【0078】
図9では、感光体の一例として感光体ベルトを使用し、隣接する2つの感光体ベルトn(感光体a)及びn′(感光体b)の転写位置の間隔をG(m)、感光体ベルトnの表面における露光位Eと転写位置Fとの間の距離(Ta)をT(m)、感光体ベルトn′の表面における露光位置E′と転写位置F′との間の距離(Tb)をT′(m)、用紙Pの搬送速度(プロセス速度)をv(m/s)、ポリゴンミラーの回転数をq(rpm)としている。感光体ベルトn及びn′の表面に形成されている2色の現像剤画像N及びN′の重ね合わせによって用紙P上に高品位のカラー画像を形成するためには、用紙Pに対してそれぞれの位置が一致する状態で2色の現像剤画像N及びN′を転写する必要がある。
【0079】
即ち、一定の搬送速度v(m/s)で搬送されている用紙Pに感光体ベルトnの転写位置Fにおいて感光体ベルトnから現像剤画像Nが転写された後、転写位置F′では現像剤画像Nが転写された用紙P上の位置と同位置に感光体ベルトn′から現像剤画像N′が転写されなければならない。このとき、感光体ベルトnの露光位置Eにおいて形成された静電潜像を顕像化した現像剤画像Nが用紙Pを介して感光体ベルトn′の転写位置F′に達するまでの時間は(G+T)/vであり、感光体ベルトn′の露光位置E′において形成された静電潜像を顕像化した現像剤画像N′が感光体ベルトn′の転写位置F′に達するまでの時間はT′/vである。
【0080】
したがって、感光体ベルトnに対する露光開始タイミングから時間t=(G+T−T′)/vだけ遅延したタイミングで感光体ドラムn′に対する露光を開始することにより、転写位置F′において用紙P上の現像剤画像Nが転写されている位置に感光体ドラムn′から現像剤画像N′が転写されることになる。ここで、時間tと、回転数q(rpm)で回転するポリゴンミラーの1回転に要する時間60/qを任意の整数(k)倍した値とが等しくなるように設定すること、即ち、下記第4式を満足させることにより、
(G+T−T′)/v=k・60/q
G+T−T′=k・60・v/q ・・・第4式
ポリゴンミラーの同一の反射面で反射した複数色の画像光により形成される画像、すなわち複数の現像剤画像における同一位置のドットが用紙P上の1ドットの範囲内に転写される。これによって、複数色の現像剤画像を、用紙Pの上の同一位置に転写して高品位のカラー画像を形成することができる。
【0081】
図9は感光体ベルトを用いた例であるが、感光体ドラムを用いたこの実施形態に係るカラー画像形成装置40についても同様である。即ち、図10に示すように、間隔G(m)で隣接する半径Rの感光体ドラム51a及び51bの露光位置をEa及びEb、転写位置をFa及びFb、露光位置と転写位置との間の回転角をSa(rad)及びSb(rad)とした場合、感光体ドラム51aの露光位置Eaから転写位置Faまでの間の周長Ta(第4式のTに相当する。)はR×Saであり、感光体ドラム51bの露光位置Ebから転写位置Fbまでの間の周長Tb(第4式のT′に相当する。)はR×Sbである。これを上記第4式に代入すると、
G+R・Sa−R・Sb=k・60・v/q ・・・第5式
したがって、感光体ドラム51a及び51bの間隔G及び半径R、プロセス速度v並びにポリゴンミラー13の回転数qに応じて、隣接する感光体ドラム51a及び51bにおける露光位置と転写位置との間の回転角Sa及びSbを、上記第5式を満足するように設定することにより、複数色の画像光をポリゴンミラー13の同一面で反射させることができ、複数色の現像剤画像を用紙P上において正確に重ね合わせることができる。
【0082】
ここで、上記レーザ書込ユニット10の動作を説明する。レーザ書込ユニット10の制御部は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の画像データが入力されると、先ず、感光体ドラム51aの表面にイエローの画像に対応した静電潜像を形成すべく、レーザダイオード11aにイエローの画像データに応じた駆動信号を出力し、レーザダイオード11aから画像光Laを照射する。レーザダイオード11aから照射された画像光Laは、レンズ12a、ポリゴンミラー13及びセンサミラー19を介してスタートセンサ20(図3参照)によって受光され、ポリゴンミラー13の反射面の位置、及び、主走査方向の周期が検出され、主走査方向のスタート位置が決定される。このスタートセンサ20は、例えば、受光面にスリットを配置したフォトダイオードを用いることができる。
【0083】
レーザダイオード11aから照射された画像光Laは、レンズ12aを経由してポリゴンミラー13に照射され、ポリゴンミラー13の反射面において反射した後に第1CYレンズ14、f−θレンズ15、偏向ミラー16a及び第2CYレンズ17aを介して、予め帯電ローラ52aによって均一に帯電した感光体ドラム51aの表面に入射する。これによって、感光体ドラム51aの表面にイエローの画像に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ユニット54aによってイエローの現像剤画像に顕像化され、転写ローラ55aを介して用紙Pの表面に転写される。
【0084】
次に、制御部は、感光体ドラム51aに対する静電潜像の形成を開始した後の所定のタイミングで、レーザダイオード11bに対してマゼンタの画像データに基づく駆動データを出力する。これによって、レーザダイオード11bからマゼンタの画像データに応じた画像光Lbが感光体ドラム51bに照射され、感光体ドラム51bの表面にマゼンタの画像に対応する静電潜像が形成される。このとき、レーザダイオード11bの駆動を開始するタイミングは、上記第5式の関係を満足するように設定されている。したがって、マゼンタの画像データに対応した画像光Lbはポリゴンミラー13においてイエローの画像データに対応した画像光Laを反射した反射面と同一の反射面において同一の状態で反射され、感光体ドラム51bの転写位置でマゼンタの現像剤画像が、用紙P上に形成されているイエローの現像剤画像と同一の位置に転写される。また、図5に示したように、画像光La及びLbはポリゴンミラー13において互いに近接した位置に入射するようにされている。
【0085】
制御部は、上記第5式の関係、及び、ポリゴンミラー13における反射位置の関係を満たすように、シアンの画像データに基づいてレーザダイオード11cからシアンの画像データに応じた画像光Lcを照射するタイミング、及び、ブラックの画像データに基づいてレーザダイオード11dからブラックの画像データに応じた画像光Ldを照射するタイミングを決定する。
【0086】
このようにして、制御部は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの画像データに基づく画像光La〜Ldをレーザダイオード11a〜11dから順に照射することにより、感光体ドラム51a〜51dに形成された各色の現像剤画像は用紙Pにおいて、各位置が一致した状態で転写される。この結果、用紙P上にカラー画像が形成される。
【0087】
以上のように、この実施形態に係るカラー画像形成装置40では、4つの画像光について、ポリゴンミラー13における反射位置と感光体ドラム51a〜51dにおける照射位置とが副走査方向において光学的共役関係になるように構成されている。したがって、ポリゴンミラー13の面倒れに起因する副走査方向のレジスト不良を生じることがない。このように、副走査方向のレジスト不良を生じることがないため、感光体ドラム51a〜51dにおける画像光La〜Ldの照射位置を調整するための偏向ミラー等の光学的な調整部材を備える必要がなく、すなわちポリゴンミラー13と他の調整部材との組み合わせを考慮して両者の相対的な位置関係を調整する必要がなく、画像形成装置の製造工程を簡略化して生産性を向上することができる。
【0088】
また、画像光La〜Ldがポリゴンミラー13における同一の反射面に入射するようにしているため、従来のように、複数の反射面を使用する際に生ずる、各反射面の歪みの差に起因するレジスト不良を生じることがない。さらに、画像光La〜Ldがポリゴンミラー13の反射面において近接した位置に入射されるため、ポリゴンミラー13の反射面内における歪みの差に起因するレジスト不良も抑制される。このため、高解像度の画像についてもレジスト不良の少ない高品位の画像を形成することができる。
【0089】
また、4つの画像光La〜Ldに対して、ポリゴンミラー13、第1CYレンズ14及びf−θレンズ15は1個ずつ備える構成であるため、部品点数を削減して装置の小型化及びコストの低廉化を実現することができる。また、複数のf−θレンズ15の誤差を調整する必要もなく、製造工程をより簡略化することができる。
【0090】
さらに、4つの画像光La〜Ldを照射するレーザダイオード11a〜11dを副走査方向に沿って配置しているため、ポリゴンミラー13において反射された画像光La〜Ldのそれぞれを容易に分離することができる。
【0091】
また、レーザダイオード11a〜11dを主走査方向に沿って配置した場合に比較して、画像光La〜Ldについて共通する走査範囲を最大にすることができ、ポリゴンミラー13の反射面の使用効率を最適化することができる。即ち、複数のレーザダイオードを主走査方向に沿って配置した場合には、ポリゴンミラーで反射された各画像光の走査範囲が主走査方向にずれた状態になり、複数の画像光の入射範囲の重複した部分しか画像形成に用いることができない。このため、ポリゴンミラーの反射面における主走査方向の両端部に使用できない部分が生じ、ポリゴンミラーに構成された反射面の面積を有効に活用できなくなる。
【0092】
この点で、この実施形態に係るカラー画像形成装置40では、レーザダイオード11a〜11dを副走査方向に沿って配置しているため、ポリゴンミラー13の反射面における画像光La〜Ldの入射位置は全て一致するため、ポリゴンミラー13の反射面における両端部に使用できない部分を生じることがなく、ポリゴンミラー13に形成された反射面の全面を有効に活用して、ポリゴンミラー13を小型化することができる。
【0093】
さらに、この実施形態に係るカラー画像形成装置では、画像光La〜Ldは、第1CYレンズ14によって互いに平行な光にされ、互いに同一の入射角でf−θレンズ15に入射される。このため、f−θレンズ15が熱膨張等によって変形した場合にも、f−θレンズ15を出射後の4つの画像光La〜Ldに同様の位置ずれが生じることになり、各画像光La〜Ld間の位置ずれの差異を抑制することができる。また、f−θレンズ15の構成を簡略化することができる。
【0094】
なお、この実施形態に係るカラー画像形成装置40のレーザ書込ユニット10では、4個のレーザダイオード11a〜11dから各画像光La〜Ldを照射する構成を示したが、画像光La〜Ldの光源の配置数は4個に限るものではない。例えば、図11に示すように、各画像光毎に2個ずつのレーザダイオード11a,11a′,11b,11b′,11c,11c′,11d,11d′、及び、2個ずつのレンズ12a,12a′,12b,12b′,12c,12c′,12d,12d′を備えたマルチビームのレーザ書込ユニットにおいても、この発明を同様に実施することができる。
【0095】
この場合に、同一の感光体ドラムに照射される画像光、例えば、画像光La,La′は、ポリゴンミラー13の同一面におけるビームウェストの範囲内に入射され、ポリゴンミラー13において反射された後、第1CYレンズ14、f−θレンズ15、偏向ミラー16a及び第2CYレンズ17aを介して1つにまとめられて感光体ドラム51aに照射される。他の画像光についても同様に、2個のレーザダイオードから照射された2つの画像光が1つにまとめられて感光体ドラムに照射される。
【0096】
また、マルチビームのレーザ書込ユニットにおいては、図12(A)に示すように、同一の感光体ドラムに照射される2つの画像光を、他の感光体ドラムに照射される画像光から分離していることを条件として、副走査方向について互いに重なる状態で第1CYレンズ14に入射させることもできる。例えば、図12(B)に示すように、F−θレンズ15の近傍において、画像光Lb及び画像光Lb′の光路を、副走査方向において隣接する画像光La′及び画像光Lcの光路からは離間した状態で、互いに重なる位置に構成することができる。
【0097】
また、この実施形態に係るカラー画像形成装置40では、円筒形状の感光体ドラム51a〜51dを備えているが、無端ベルトによって構成した感光体ベルトを用いることもできる。この場合には、レーザ書込ユニット10において、第4式を満足する構成及び制御を行うことにより、各感光体ベルトに形成された現像剤画像を用紙P上に位置ずれを生じることなく転写することができる。
【0098】
さらに、この実施形態に係るカラー画像形成装置40のレーザ書込ユニット10では、4つの画像光を互いに平行な光に変換する第1CYレンズ14と、f−θ補正を施すf−θレンズ15とを別々に備えているが、4つの画像光を互いに平行な光に変換してf−θ補正を施す機能を備えた単一の変換補正手段を備えることもできる。
【0099】
また、第2CYレンズ17a〜17dにおける絞り角度(図2における角度α)が大きくなるにしたがって画像の解像度が向上する。したがって、第2CYレンズ17a〜17の絞り角度をできるだけ大きくすることが望ましい。
【0100】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【0101】
(1) 複数の画像光が光源から単一のポリゴンミラーの反射面の互いに近接する位置で反射するとともに、光源からポリゴンミラーの反射面を経由して感光体の表面に至る各画像光の光路においてポリゴンミラーの反射位置と感光体の照射位置とを光学的共役関係にすることにより、複数の画像光の間の感光体における照射位置のずれ(レジスト不良)を小さくすることができ、鮮明なカラー画像を形成することができる。
【0102】
また、単一のポリゴンミラーにおける反射位置の変位に対応して感光体における照射位置を複数の画像光について略同様に変位させることができ、単一のポリゴンミラーにおける反射位置のみの調整によって複数の画像光についての感光体における照射位置を同時に調整できる。したがって、レジスト不良を補正する際には、単一のポリゴンミラーの回転軸の傾斜角度の調整(ポリゴンミラーの面倒れ補正)のみを行えばよく、ポリゴンミラーと偏向ミラー等の他の部材との調整状態の組み合わせを考慮する必要がないことから、光学部品の組立作業を簡略化することができる。
【0103】
さらに、複数の画像光について反射位置の歪み状態を略一致させることができる。したがって、反射状態の変化による複数の画像光の間に大きなレジスト不良が生じることを防止できる。
【0104】
加えて、画像光を主走査方向に偏向するポリゴンミラーを、複数の画像光に対して1個のみ備えればよい。したがって、部品点数を削減して装置の小型化、及び、コストダウンを実現できる。
【0105】
(2) 複数の画像光のポリゴンミラーにおける反射位置の副走査方向の誤差を、各画像光のビームウェストの範囲内にすることができる。したがって、複数の画像光の間におけるレジスト不良が1ドット以下の範囲に収まり、画像に著しいずれを生じることがなく、鮮明な画像を形成することができる。
【0106】
(3) ポリゴンミラーに対して各画像光を照射する複数の光源を、主走査方向の略同一の位置に配置することにより、複数の画像光について主走査方向の走査範囲を略一致させ、画像を構成する複数の画像光によってポリゴンミラーの反射面の主走査方向の長さを最大限に活用することができる。
【0107】
また、複数の光源を副走査方向の互いに異なる位置に配置することにより、各光源から照射された光を、ポリゴンミラーの反射面から副走査方向の互いに異なる位置に向かって出射するようにしている。このため、画像を構成する複数の画像光をポリゴンミラーで反射された後に容易に分離することができる。
【0108】
(4) ポリゴンミラーにおいて反射された複数の画像光を、変換手段によって互いに平行な光にした後、補正手段によって主走査方向について等速度に偏向することにより、ポリゴンミラーで反射された後の複数の画像光を、確実に分離した状態で感光体に照射することができる。また、複数の画像光の補正手段に対する入射角度が同一であるので、複数の画像光間に生ずるレジスト不良は同一となり、光学部品の調整作業を簡略化できる。
【0109】
さらに、複数の画像光について各1個の変換手段及び補正手段を備えることにより、カラー画像を構成する複数の画像光について変換手段における変換状態、及び、補正手段における補正状態を一定にすることができるとともに、構成を簡略化できる。
【0110】
(5) 補正手段において主走査方向について等速度に偏向された複数の画像光を、光設定手段によって感光体表面の同一位置に照射することにより、変換手段によって副走査方向について互いに平行な光にされた複数の画像光を、主走査方向について等速度に偏向した後に、互いに分離した状態で感光体表面の同一位置に照射することができる。したがって、各画像光によって形成された静電潜像を各画像光に対応した現像剤によって顕像化して、複数の現像剤の重ね合わせによる画像を形成することができる。
【0111】
(6) 副走査方向において互いに隣接する2つの画像光a及び画像光bについて、(副走査方向の間隔L)から(画像光aの副走査方向の幅Baの1/2の値)、(画像光bの副走査方向の幅Bbの1/2の値)、(ポリゴンミラーにおける焦点位置の副走査方向の誤差W)、及び、(ポリゴンミラーの面倒れによる副走査方向の最大誤差D)を差し引いた値を正の値にすることにより、画像光a及び画像光bのポリゴンミラーにおける反射位置、又は、ポリゴンミラーの回転軸の傾きに誤差を生じた場合にも、画像光a及び画像光bの光路を副走査方向において確実に分離することができる。
【0112】
(7) 互いに隣接する2つの感光体a及び感光体bについて、(感光体aと感光体bとの転写位置の間隔G)と(感光体aの露光位置と転写位置との距離Ta)との和から(感光体bの露光位置と転写位置との距離Tb)を差し引いた値が、(プロセス速度v)を(ポリゴンミラーの回転数q)で除した値の整数倍にすることにより、ポリゴンミラーの同一面において反射された複数の画像光を各個別の感光体に形成される画像の同一ドットに対応した位置に正確に照射することができ、レジスト不良の発生を確実に防止して、ずれのない高画質の画像を形成することができる。
【0113】
(8) 互いに隣接する2つの感光体a及び感光体bについて、(感光体aと感光体bとの転写位置の間隔G)と(感光体aにおける半径R及び露光位置と転写位置との間の角度Saの積)との和から(感光体bにおける半径R及び露光位置と転写位置との間の角度Sbの積)を差し引いた値を、(プロセス速度v)を(ポリゴンミラーの回転数q)で除した値の整数倍にすることにより、各画像光に対応した色の現像剤画像を形成する複数の感光体として円柱形状の感光体を用いた場合に、ポリゴンミラーの同一面において反射した複数の画像光を各個別の感光体における画像の同一ドットに対応した位置に正確に照射することができ、レジスト不良の発生を確実に防止して、ずれのない高画質の画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態に係るカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【図2】上記画像形成装置に備えられるレーザ書込ユニットの構成を示す側面図である。
【図3】上記画像形成装置に備えられるレーザ書込ユニットの構成を示す平面図である。
【図4】上記レーザ書込ユニットのポリゴンミラーと感光体との関係を示す図である。
【図5】上記レーザ書込ユニットのポリゴンミラーにおける画像光の入射位置を説明する図である。
【図6】感光体ドラムにおける画像光の入射位置の誤差とポリゴンミラーの反射面における誤差との関係を示す図である。
【図7】画像光のビームウェストを説明する図である。
【図8】上記レーザ書込ユニットにおける第1CYレンズ及びf−θレンズ近傍における画像光の状態を示す図である。
【図9】ポリゴンミラーの単一の反射面を用いて複数の画像光を感光体ベルトの表面に照射する方法を説明する図である。
【図10】ポリゴンミラーの単一の反射面を用いて複数の画像光を感光体ドラムの表面に照射する方法を説明する図である。
【図11】マルチビームのレーザ書込ユニットにおけるレーザビームの光路を示す図である。
【図12】マルチビームのレーザ書込ユニットにおけるレーザビームの光路を示す図である。
【図13】従来の4回転方式のカラー画像形成装置の構成及び動作を説明する図である。
【図14】従来のタンデム型のカラー画像形成装置の構成及び動作を示す図である。
【図15】従来のカラー画像形成装置におけるレーザ書込ユニットの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
10−レーザ書込ユニット
11a〜11d−レーザダイオード(光源)
12a〜12d−レンズ
13−ポリゴンミラー
14−第1CYレンズ(変換手段)
15−f−θレンズ(補正手段)
16a〜16d−偏向ミラー(光路設定手段)
17a〜17d−第2CYレンズ(光路設定手段)
40−カラー画像形成装置
51a〜51d−感光体ドラム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that performs electrophotographic image formation based on image light modulated by a plurality of image data.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a color image forming apparatus that forms an image of a plurality of colors using electrophotographic image formation, a photosensitive member on which an electrostatic latent image is formed is rotated once for each color of developer. is there. For example, when a full-color image is formed using developers of four colors of yellow, magenta, cyan, and black, the photosensitive member is rotated four times.
[0003]
As shown in FIG. 13, such a four-rotation type image forming apparatus includes a charging roller 102, a laser writing unit 115, a developing unit 118 (118 a to 118 d), a transfer drum 122, and a photosensitive drum 107. The cleaning unit 123 and the like are arranged in this order in the rotation direction of the photosensitive drum 107, and the fixing unit 105, the contact roller 108, the paper feed roller 117, and the like are arranged at predetermined positions.
[0004]
In the four-rotation type image forming apparatus configured as described above, the above-described units are controlled by a control unit (not shown), and the following image forming process is executed.
[0005]
(1) The paper P is fed to the transfer drum 122 when the paper feed roller 117 rotates. The fed paper P is charged by the contact roller 108 connected to the power source 121 and is electrostatically attracted to the transfer drum 122. The contact roller 108 can be brought into contact with and separated from the surface of the transfer drum 122.
[0006]
(2) The surface of the photosensitive drum 107 is uniformly charged with a single polarity by the charging roller 102, and then irradiated with the first image light from the laser writing unit 115. An electrostatic latent image is formed on the surface of the body drum 107. The first image light is irradiated with light according to image data corresponding to the color of the developer stored in the developing unit 118a.
[0007]
(3) Developer is supplied from the developing unit 118a to the surface of the photosensitive drum 107 on which the electrostatic latent image is formed, and a developer image that visualizes the electrostatic latent image is carried on the surface of the photosensitive drum 107. Is done.
[0008]
(4) The developer image carried on the surface of the photosensitive drum 107 faces the sheet P electrostatically attracted to the surface of the transfer drum 122. At this time, the developer image is electrostatically transferred onto the surface of the paper P due to the potential difference between the photosensitive drum 107 and the transfer drum 122.
[0009]
(5) The developer remaining on the surface of the photosensitive drum 107 after the transfer process is completed is removed by the cleaning unit 123.
[0010]
(6) By sequentially switching the image light irradiated from the laser writing unit 115 and the developing units 118b to 118d for supplying the developer, the processes (2) to (5) are repeatedly executed. That is, the processes (2) to (5) are repeated based on the second to fourth image lights corresponding to the colors of the developers stored in the developing units 118b to 118d, respectively, and the surface of the paper P The four color developer images are transferred in sequence.
[0011]
(7) The paper P is peeled off from the surface of the transfer drum 122 by the peeling claw 109 a and the peeling charger 109 b, and heated and pressurized by the fixing unit 105. The four-color developer images transferred to the paper P are melted by being heated, and are then firmly fixed on the surface of the paper P by being pressurized.
[0012]
As described above, in the four-rotation type color image forming apparatus, the electrostatic latent image and the developer image corresponding to the image data for the four colors are displayed on the surface of the photosensitive member while the single photosensitive member rotates four times. Since they are formed in order, it is sufficient to provide a single laser writing unit (exposure scanning optical system), adjustment of errors of optical components constituting the exposure scanning optical system, and operation for exposure scanning. There is an advantage that the timing can be easily controlled. However, the four-rotation type color image forming apparatus has a drawback in that it is necessary to repeat the image forming process four times when forming a color image, and the image forming speed becomes slow.
[0013]
On the other hand, as a conventional color image forming apparatus, an individual process unit is provided for each developer color, and images are formed by conveying paper so as to sequentially face a plurality of photoconductors. There is a tandem type color image forming apparatus in which the formation time is shortened. For example, in a case where a full color image is formed using four color developers of yellow, magenta, cyan, and black, four process units are provided.
[0014]
In this tandem type color image forming apparatus, as shown in FIG. 14, a conveyance belt 171 stretched by a pair of rollers 172 and 173 between a paper feed tray 160 containing paper P and a fixing unit 180 is provided. Four process units 150a to 150d are arranged along the conveyance path to be configured. Developer images of four colors of yellow, magenta, cyan, and black are individually formed in each of the process units 150a to 150d, and sequentially transferred onto the surface of the paper P that is transported in the transport path by the transport belt 171. The paper P on which the four color developer images are transferred is heated and pressurized in the fixing unit 180, and the four color developer images are firmly fixed on the surface of the paper P.
[0015]
The process units 150a to 150d have the same configuration. As an example, a process unit 150 a that forms a yellow developer image includes a charging roller 152, a laser writing unit 153, a developing unit 155, a transfer roller 155, and a cleaner 156 around the photosensitive drum 151, and the photosensitive drum 151. Are arranged in this order along the rotation direction. Image data corresponding to a yellow image is input to the laser writing unit 153, and the developing unit 155 stores a yellow developer. The transfer roller 155 is disposed to face the photosensitive drum 151 with the conveyance belt 171 interposed therebetween. In the process units 150b to 150d, image data corresponding to images of magenta, cyan, and black are input to the laser writing unit 153, and the developing unit 155 stores developers of magenta, cyan, and black. is doing.
[0016]
In the tandem type color image forming apparatus configured as described above, since the developer images of four colors are formed almost simultaneously in the individual process units, the color image is formed in a time substantially corresponding to one image forming process time. This is advantageous in that the image forming time can be shortened. However, in a tandem type color image forming apparatus, it is necessary to provide a separate process unit for each color, which requires a plurality of exposure scanning optical systems, adjustment of errors in optical components constituting the exposure scanning optical system, and There is a drawback that control of operation timing for exposure scanning is complicated.
[0017]
Therefore, by sharing the optical components that make up the exposure scanning optical system in multiple process units, it is possible to simplify the adjustment of errors in the optical components that make up the exposure scanning optical system and the control of the operation timing for exposure scanning. A tandem type color image forming apparatus has been proposed. As an example, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-100540, polygon mirrors, which are optical components constituting an exposure scanning optical system, are arranged in two stages on the same axis, and the upper and lower polygon mirrors are driven by a single motor. However, a configuration and a control method are disclosed in which four image lights are irradiated through two surfaces of the upper and lower two-stage polygon mirrors.
[0018]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-270051 discloses a configuration in which three laser beams having different wavelengths are separated from each other by an optical filter via a single polygon mirror.
[0019]
Further, JP-A-6-286226 discloses a single f-θ correction means after deflecting laser light irradiated very close from a laser array in the main scanning direction via a single polygon mirror. Discloses a configuration in which the scanning speed is made uniform, and the light is separated and irradiated in the respective directions of the four photoconductors via the beam separation means.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-80631, an individual f-θ correction unit is required for each color of image light, and the error adjustment of the f-θ correction unit becomes complicated. In addition, it is necessary to adjust the error between the upper and lower polygon mirrors. Furthermore, since the two image lights are scanned in the opposite direction to the other two image lights through the two upper and lower polygon mirrors, scanning unevenness occurs in the direction opposite to the rotation unevenness of the polygon mirror, resulting in a large defect on the image. It becomes.
[0021]
Further, in the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-270051, when the optical paths of the respective laser beams are matched or when the respective laser beams are separated and deflected, the amount of the laser beam is reduced by the optical filter. Further, when the wavelengths of the laser beams of the respective colors are close to each other, it is necessary to use an optical filter capable of separating and deflecting a plurality of laser beams having close wavelengths, which is generally expensive and increases the cost. On the other hand, when the wavelengths of the laser beams of the respective colors are separated from each other, a relatively inexpensive optical filter can be used. However, an imaging correction unit such as an f-θ correction unit having a different design value for each specific wavelength can be used. Design and manufacture are difficult, and the imaging correction means must be expensive, and in any case, an increase in cost cannot be avoided.
[0022]
Furthermore, in the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-286226, four positions of the laser array, the reflection surface of the polygon mirror, the beam separation means, and the surface of the photosensitive member must be optically conjugate, This is a great limitation in designing the exposure scanning optical system. Further, the beam separating means needs to separate very close laser beams, and high accuracy is required for the shape and arrangement position of the components. Further, since the laser beam is incident obliquely on the f-θ correction unit, the shape of the f-θ correction unit is complicated. The f-θ correction means having a complicated shape cannot easily identify deformation due to a temperature change, and it is difficult to form a high-quality image.
[0023]
Further, the most serious problem in a color image forming apparatus is color misregistration for each color. This color shift is caused by the fact that the image formation for each color by a plurality of laser beams is shifted from a prescribed position in image formation (resist failure). This resist failure is caused by the positional deviation of the laser beam in the main scanning direction and the positional deviation in the sub-scanning direction.
[0024]
The positional deviation in the main scanning direction is caused by the deviation of the incident position of each laser beam on the reflecting surface of the polygon mirror from the predetermined position in the main scanning direction, which causes an error in the scanning range of the laser beam in the scanning plane. However, as shown in FIG. 15, by detecting the scanning start position of each laser beam by a single start sensor 193, it is relatively easy to achieve a general positional deviation tolerance of 1/8 dots or less. realizable.
[0025]
However, since the start sensor 193 cannot detect the positional deviation in the sub-scanning direction due to the deviation of the incident position of each laser beam on the reflecting surface of the polygon mirror 191 from the predetermined position in the sub-scanning direction, If an error occurs on the surface of the body 195 and a positional deviation of one or more dots in the sub-scanning direction occurs for a plurality of laser beams, the developer images of a plurality of colors cannot be superimposed on each other, and the images are faithfully reproduced. Cannot be reproduced.
[0026]
For this reason, in the configuration shown in FIG. 15, there is a configuration in which the irradiation position of the laser beam with respect to the surface of the photoconductor 195 in the sub-scanning direction is corrected by changing the reflection angle of the deflection mirror 194. In addition to the adjustment of the −θ correction means 192, it is necessary to adjust the deflection mirror 194, which complicates the control mode.
[0027]
An object of the present invention is to allow an exposure scanning optical system including an optical component such as a polygon mirror and f-θ correction means to be shared between a plurality of image lights when an image is formed by a plurality of image lights. An object of the present invention is to provide a tandem-type image forming apparatus that can realize downsizing and can easily adjust the positional deviation of image light for forming a highly accurate image.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration as means for solving the above problems.
[0029]
  A first means for focusing a plurality of image lights on the polygon mirror in the sub-scanning direction;singleImage light deflected at a constant angular velocity in the main scanning direction by a polygon mirror,A single conversion means for converting light into parallel light in the sub-scanning direction;Deflection at constant speed in the main scanning directionsingleThrough correction meanspluralA second means for forming an image on the surface of the photoreceptor;,In an image forming apparatus comprising:
  The first means includesIt has the same configuration for a plurality of image lights,A plurality of image lights are focused at positions close to each other in the sub-scanning direction on the same reflecting surface of a single polygon mirror, and the beam waists of the plurality of image lights are partially or entirely in the sub-scanning direction. When the beam waist of each image light is ω, the difference W in the sub-scanning direction of the incident position of each image light on the polygon mirror is set to be smaller than ω.And
The second means has the same configuration for a plurality of image lights after the single correction means.It is characterized by being.
[0030]
In this configuration, a plurality of image lights are reflected from the light source at positions close to each other on the reflection surface of the single polygon mirror, and each image light from the light source to the surface of the photoconductor via the reflection surface of the polygon mirror is reflected. In this optical path, the reflection position of the polygon mirror and the irradiation position of the photosensitive member have an optical conjugate relationship. Therefore, the irradiation position shift (resist failure) on the photoconductor between the plurality of image lights is reduced.
[0031]
In addition, the irradiation position on the photoconductor is displaced in the same manner for a plurality of image lights in response to the displacement of the reflection position in the single polygon mirror, and the plurality of image lights are adjusted by adjusting only the reflection position in the single polygon mirror. The irradiation position on the photoconductor is simultaneously adjusted. Therefore, when correcting the resist defect, it is only necessary to adjust the inclination angle of the rotation axis of the single polygon mirror (polygon mirror surface tilt correction). There is no need to consider a combination of adjustment states.
[0032]
Furthermore, the distortion state of the reflection position is substantially the same for a plurality of image lights. Therefore, a large resist failure does not occur between the plurality of image lights due to the difference in the state of the reflection position.
[0033]
In addition, only one polygon mirror for deflecting image light in the main scanning direction is provided for a plurality of image lights. Therefore, the number of parts is reduced, and the size and cost of the apparatus can be reduced.
[0035]
  Also,In this configuration, the errors in the sub-scanning direction of the reflection positions of the plurality of image lights at the polygon mirror are within the range of the beam waist of each image light. Therefore, the resist failure between the plurality of image lights is within a range of 1 dot or less, and the image is not significantly displaced.
[0037]
  Also,By irradiating image light from a plurality of light sources to a position close to the reflecting surface of the polygon mirror, the optical path ranges in the main scanning direction of the plurality of image lights substantially coincide. For this reason, the length of the reflection surface of the polygon mirror in the main scanning direction is utilized to the maximum by the plurality of image lights constituting the image.
[0038]
Further, the plurality of light sources are arranged at different positions in the sub-scanning direction. Therefore, the light emitted from each light source is emitted from the reflecting surface of the polygon mirror toward different positions in the sub-scanning direction. For this reason, the plurality of image lights constituting the image are easily separated after being reflected by the polygon mirror.
[0040]
In this configuration, the plurality of image lights reflected by the polygon mirror are made parallel to each other by the conversion means, and then deflected at a constant speed in the main scanning direction by the correction means. Therefore, after the plurality of image lights are reflected by the polygon mirror, they are irradiated onto the photoconductor in a state of being reliably separated. In addition, the incident angles of the plurality of image lights with respect to the correcting means are the same, and the resist defects occurring between the plurality of image lights are the same.
[0041]
Furthermore, one conversion unit and one correction unit are provided for each of the plurality of image lights. Therefore, the conversion state in the conversion unit and the correction state in the correction unit are constant for a plurality of image lights constituting the image, and the configuration is simplified.
[0042]
  Also,An optical path setting unit for irradiating a plurality of image lights to the same position on the surface of the photoconductor is provided between the correction unit and the photoconductor.It is also possible.
[0043]
In this configuration, a plurality of image lights deflected at a constant speed in the main scanning direction by the correcting unit are irradiated to the same position on the surface of the photosensitive member by the light setting unit. Accordingly, the plurality of image lights that have been converted into light parallel to each other in the sub-scanning direction by the conversion unit are deflected at a constant speed in the main scanning direction and then irradiated to the same position on the surface of the photoconductor in a state of being separated from each other. The electrostatic latent image formed by each image light is visualized by a developer corresponding to each image light, whereby a plurality of developers are superimposed to form an image.
[0044]
  Also,In the plurality of image lights, with respect to two image lights a and b adjacent to each other in the sub-scanning direction, the width of the image light a in the sub-scanning direction is Ba, and the width of the image light b in the sub-scanning direction is Bb. When the interval between the image light a and the image light b in the sub-scanning direction is L, the error in the sub-scanning direction of the reflection position of the polygon mirror is W, and the maximum error in the sub-scanning direction due to the tilt of the polygon mirror is D,
  L- (Ba / 2)-(Bb / 2) -WD> 0
The plurality of light sources and conversion means are arranged so as to satisfy the above relationship.
[0045]
  In this configuration, for two image lights a and b adjacent to each other in the sub-scanning direction, from (interval L in the sub-scanning direction) to (a value of ½ of the width Ba of the image light a in the sub-scanning direction). , (The value of ½ of the width Bb of the image light b in the sub-scanning direction), (the error W in the sub-scanning direction of the focal point position in the polygon mirror), and The value obtained by subtracting D) is made positive. Therefore, even if an error occurs in the reflection position of the image light a and the image light b on the polygon mirror or the inclination of the rotation axis of the polygon mirror, the optical paths of the image light a and the image light b overlap in the sub-scanning direction. The plurality of image lights can be reliably separated.
  The first means includes a first optical system that focuses each of the plurality of image lights at a position close to the sub-scanning direction on the same reflecting surface of a single polygon mirror,
  The second means includes, after the correcting means, a second optical system having the same configuration for each of the plurality of image lights, and the same number of deflection mirrors for each of the plurality of image lights. ,
  The second optical system converts the plurality of image lights into parallel light in the sub-scanning direction,
  The deflecting mirror may separate the light from the second optical system into a plurality of image lights and deflect the light toward the photoconductor.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In the image forming apparatus 40 according to this embodiment, a conveyance belt 71 stretched between a pair of rollers 72 and 73 is disposed between the paper feeding unit 60 and the fixing unit 80. The conveying belt 71 conveys a recording medium, for example, a sheet P, supplied from the sheet feeding unit 60 to the fixing unit 80 on the upper surface. The process units 50 a to 50 d that form developer images of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (B) face the upper surface of the conveyance belt 71 and move the upper surface of the conveyance belt 71. Are arranged along the sub-scanning direction.
[0051]
Each of the process units 50a to 50d has the same configuration. As an example, a process unit 50a for forming a yellow developer image has a charging roller 52a, a developing unit 54a, and a transfer roller 55a around a cylindrical photosensitive drum 51a that rotates at a constant speed in a direction indicated by an arrow in the drawing. And a cleaner 56a and the like. The developing unit 54a stores a yellow developer, and the process unit 50a forms a yellow developer image by the following process.
[0052]
The surface of the photoconductive drum 51a is uniformly charged with a charge opposite to the charged polarity of the developer from the charging roller 52a, and then irradiated with image light corresponding to a yellow image from the laser writing unit 10, An electrostatic latent image is formed by the photoconductive action. The electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 51a is visualized as a yellow developer image by the developer supplied from the developing unit 54a.
[0053]
In synchronization with the rotation of the photosensitive drum 51a, the paper P fed from the paper feeding unit 60 is conveyed between the photosensitive drum 51a and the transfer roller 55a by the conveying belt 71. The transfer roller 55a is disposed in contact with the inner surface of the conveyance belt 71, and a bias voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the developer is applied thereto. As a result, the yellow developer image formed on the surface of the photosensitive drum 51 a is transferred to the surface of the paper P. The developer remaining on the surface of the photosensitive drum 71 that has passed through the position facing the transfer roller 55a is collected by the cleaner 56a.
[0054]
The above process is similarly executed in the process units 50b to 50d in which magenta, cyan, and black developers are stored in the developing units 54b to 54d, respectively. Each of the photosensitive drums 51 b to 51 d is irradiated with image light corresponding to magenta, cyan, and black images from the laser writing unit 10. As a result, magenta, cyan, and black developer images are formed on the respective surfaces of the photosensitive drums 51b to 51d. Accordingly, the paper P fed from the paper feed unit 60 is sequentially conveyed to the process units 50a to 50d by the conveyance belt 71, whereby yellow, magenta, cyan, and black developer images are sequentially transferred onto the surface. The
[0055]
The paper P that has passed through the process units 50 a to 50 d is guided to the fixing unit 80. The fixing unit 80 is constituted by a pair of upper and lower rollers, and the paper P is heated and pressurized while passing through the fixing unit 80. As a result, the four color developers are melted and firmly fixed on the surface of the paper P on the surface of the paper P, and a color image is formed.
[0056]
2 and 3 are diagrams showing a configuration of the laser writing unit 10 provided in the image forming apparatus 40. FIG. 2 is a side view, and FIG. 3 is a plan view. The laser writing unit 10 includes laser diodes 11a to 11d as light sources, lenses 12a to 12d, a polygon mirror 13, a first cylindrical lens (hereinafter referred to as CY) lens 14 as conversion means, and an f− as correction means. A θ lens 15, deflection mirrors 16 a to 16 d as optical path setting means, and second CY lenses 17 a to 17 d are provided, and optical paths to the photosensitive drums 51 a to 51 d are formed for the respective image lights irradiated from the laser diodes 11 a to 11 d. is doing.
[0057]
The optical path length between the f-θ lens 15 and the photosensitive drums 51a to 51d in the optical path of each image light is made equal to each other by a mirror (not shown).
[0058]
The laser diodes 11a to 11d irradiate image light La to Ld corresponding to each color of YMCB according to the image data. The lenses 12 a to 12 d collect the image lights La to Ld emitted from the laser diodes 11 a to 11 d and form an image on the reflection surface of the polygon mirror 13. Therefore, the image lights La to Ld are focused on the reflection surface of the polygon mirror 13 in a direction (sub-scanning direction) orthogonal to the rotation direction (main scanning direction) of the polygon mirror 13. The laser diodes 11a to 11d and the lenses 12a to 12d are arranged side by side in the sub-scanning direction, and the incident angles of the image light La to Ld with respect to the reflection surface of the polygon mirror 13 are different from each other.
[0059]
The polygon mirror 13 is a rotating polygon mirror that rotates in the main scanning direction indicated by an arrow in the drawing, and reflects the image light La to Ld incident from the lenses 12a to 12d while rotating. As a result, the image lights La to Ld are irradiated while being deflected at a constant angular velocity within a predetermined range in the main scanning direction of the photosensitive drums 51a to 51d. The laser diodes 11a to 11d and the lenses 12a to 12d are arranged at the same position in the main scanning direction. Therefore, the image lights La to Ld are irradiated and reflected on the same reflecting surface of the polygon mirror 13.
[0060]
The first CY lens 14 has a lens effect only in the sub-scanning direction, and converts the image light La to Ld reflected by the polygon mirror 13 into light parallel to each other in the sub-scanning direction. The f-θ lens 15 deflects the image light La to Ld converted to light parallel to each other by the first CY lens 14 after being deflected at a constant angular speed by the polygon mirror 13 at a constant speed. Therefore, the image lights La to Ld scan the surfaces of the photosensitive drums 51s to 51d at a constant speed over the entire area in the main scanning direction.
[0061]
The deflection mirrors 16a to 16d change the optical paths of the image lights La to Ld deflected at a constant speed by the f-θ lens 15 in the direction of the photosensitive drums 51a to 51d. The second CY lenses 17a to 17d collect the image lights La to Ld reflected by the deflection mirrors 16a to 16d and form images on the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d. Accordingly, the image lights La to Ld are focused on the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d over the entire region in the main scanning direction.
[0062]
As described above, in the laser writing unit 10, the image lights La to Ld irradiated from the laser diodes 11a to 11d are focused on the reflection surface of the polygon mirror 13 and are formed on the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d. It is configured to focus. That is, the reflection surface of the polygon mirror 13 and the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d are in an optically conjugate relationship in the sub-scanning direction.
[0063]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the polygon mirror 13 of the laser writing unit 10 and the photoconductors 51a to 51d (in the figure, the case of the image light La is shown as an example). As described above, the reflective surface of the polygon mirror 13 and the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d are in an optically conjugate relationship in the sub-scanning direction. Therefore, when the rotation axis of the polygon mirror 13 is tilted from the proper state shown in FIG. 4A as shown in FIG. 4B and the polygon mirror 13 is so-called face-down, the reflection of the polygon mirror 13 is reflected. Although the incident positions of the image light La to Ld on the surface in the sub-scanning direction change, the positions of the image light La to Ld on the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d are maintained in an appropriate state.
[0064]
In this way, the incident positions of the image light La to Ld in the sub-scanning direction on the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d do not change due to the surface tilt of the polygon mirror 13, and no resist failure occurs. Therefore, it is not necessary to correct the surface tilt of the polygon mirror 13 in order to prevent the resist failure of the image light La to Ld on the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d.
[0065]
However, when the image light La to Ld is focused in the main scanning direction on the surface of the polygon mirror 13, the image light La to Ld is defective on the reflection surface of the polygon mirror 13 due to the surface tilt of the polygon mirror 13. Is incident on the surface of the photosensitive drums 51a to 51d, the image light La to Ld is irregularly reflected at the defective portion, and is not irradiated to the predetermined positions on the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d. Therefore, in the laser writing unit 10 of the color image forming apparatus according to this embodiment, the image lights La to Ld are not focused on the reflection surface of the polygon mirror 13 in the main scanning direction.
[0066]
FIG. 5 is a view for explaining the incident position of the image light on the polygon mirror 13 of the laser writing unit 10. FIG. 5A is a sectional view in the sub-scanning direction in the vicinity of the reflecting surface of the polygon mirror 13. B) is a sectional view in the main scanning direction. FIG. 5 shows only two image lights La and Lb adjacent to each other among a plurality of image lights for easy understanding. The plurality of image lights La to Ld are incident on substantially the same position on the same surface of the polygon mirror 13.
[0067]
In particular, the difference W in the sub-scanning direction of the incident positions of the image light La to Ld on the reflection surface of the polygon mirror 13 is set to be smaller than the beam waist ω of each of the image light La to Ld. As a result, on the reflecting surface of the polygon mirror 13, the beam waists ω of the two color image lights adjacent to each other in the plurality of image lights La to Ld at least partially overlap, and resist defects are suppressed.
[0068]
The error in the sub-scanning direction of the reflection positions of the image light La to Ld at the polygon mirror 13 causes an error (registration defect) in the incident positions of the image light La to Ld on the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d. When the incident position of any image light causes an error of one dot or more with respect to the incident position of the other image light on the surface of the photosensitive drums 51a to 51d, the developer image formed by these image lights. Therefore, there is a case where a predetermined color cannot be reproduced in a color image or color turbidity may occur, resulting in a reduction in image quality. Therefore, in order to maintain the color image formation state satisfactorily, it is necessary to suppress the error of the incident position between the plurality of image lights on the surfaces of the photosensitive drums 51a to 51d to one dot or less.
[0069]
As shown in FIG. 6, for example, the error W ′ of the incident positions of the image light La and Lb on the photosensitive drums 51a and 51b is W on the reflection surface of the polygon mirror 13, and the polygon mirror 13 and the photosensitive drums 51a and 51b. The optical magnification of the first CY lens 14, the f-θ lens 15, the deflection mirrors 16a and 16b, and the second CY lenses 17a and 17b located between the first CY lens 14 and the second CY lens 17a and 17b is expressed by the following first formula.
[0070]
W ′ = m · W 1st formula
The size of one dot on the surfaces of the photosensitive drums 51a and 51b is a value obtained by multiplying the beam waist ω on the reflecting surface of the polygon mirror 13 by the optical magnification m. For these reasons, if the error in the reflection position in the sub-scanning direction between the image light La and Lb on the reflection surface of the polygon mirror 13 is equal to or less than the beam waist ω, the error in the incident position on the surface of the photoconductive drums 51a and 51b is. It is suppressed within one dot, and the color image formation state can be maintained well.
[0071]
As shown in FIG. 7, the beam waist ω refers to the beam width at the focal position of the image light La to Ld. The laser writing unit 10 provided in the color image forming apparatus 40 according to this embodiment condenses the image lights La to Ld emitted from the laser diodes 11a to 11d by the lenses 12a to 12d and reflects the reflecting surface of the polygon mirror 13. Is incident on. The intensity of the laser light emitted from the laser diodes 11a to 11d generally has a Gaussian distribution. For this reason, the beam waist ω of the image light La to Ld, which is laser light, is obtained by the following second formula, where λ is the wavelength of the laser light and NA is the aperture angle of the lenses 12a to 12d.
[0072]
π ・ ω ・ NA = λ 2nd formula
Therefore, in the color image forming apparatus 40, the difference in incident position of the image light La to Ld in the polygon mirror 13 in the sub-scanning direction is set to be smaller than λ / (π · NA).
[0073]
FIG. 8 is a view showing a state of image light in the vicinity of the first CY lens 14 and the f-θ lens 15 in the laser writing unit 10. In the laser writing unit 10 of the color image forming apparatus 40 according to this embodiment, four image lights are incident on the first CY lens 14 in a state of being separated at positions that do not overlap each other in the sub-scanning direction. The first CY lens 14 converts the image light La to Ld into light parallel to each other while maintaining a state where they are separated from each other. Therefore, the separated state of the image light La to Ld is maintained even when passing through the f-θ lens 15.
[0074]
For example, for the image light La and the image light Lb that are adjacent to each other after being emitted from the first CY lens 14, the interval between the image light La and the image light Lb in the sub-scanning direction is L, and each of the image light La and the image light Lb. When the width in the sub-scanning direction is Ba and Bb, the error in the sub-scanning direction of the reflection position at the polygon mirror 13 is W, and the maximum error in the sub-scanning direction due to the tilting of the polygon mirror is D, the relationship of the following equation (3) is satisfied. To meet.
L- (Ba / 2)-(Bb / 2) -WD> 0 (3rd formula)
The interval L between the image lights La and Lb in the sub-scanning direction is an ideal design value (see FIG. 8A). From this state, when an error W occurs in the reflection position of the image light Lb on the reflection surface of the polygon mirror 13, the image light Lb when passing through the f-θ lens 15 moves to the position of Lb ′, and the image light La and The gap in the sub-scanning direction of Lb is
L- (Ba / 2)-(Bb / 2) -W
(See FIG. 8B).
[0075]
Further, when the polygon mirror 13 is tilted from this state and the image lights La and Lb are moved to the positions of La ″ and Lb ″, the difference between the movement amounts Da and Db of the image lights La and Lb is set to the maximum error D. The gap H in the sub-scanning direction of the image light La and Lb is
H = L- (Ba / 2)-(Bb / 2) -WD
(See FIG. 8C).
[0076]
Therefore, even when the image light is displaced and the polygon mirror 13 is tilted, the value of the interval H between the image light La and Lb in this state is positive, and the relationship of the above-described third formula is satisfied. The separated state of the light La to Ld is maintained. This relationship can be realized by making the arrangement positions of the laser diodes 11a to 11d, the lenses 12a to 12d, the polygon mirror 13 and the first CY lens 14 appropriate.
[0077]
FIG. 9 illustrates a method for irradiating the surfaces of the photoconductors 51 a to 51 d with a plurality of image lights using a single reflecting surface of the polygon mirror 13. In the tandem type color image forming apparatus 40 including this embodiment, as shown in FIG. 1, the paper P is constituted by a photosensitive member such as the photosensitive drums 51a to 51d and a transfer unit such as the transfer rollers 55a to 55d. The developer image formed on the surface of the photoreceptor is sequentially transferred to the surface of the paper P at each transfer position.
[0078]
In FIG. 9, a photoreceptor belt is used as an example of a photoreceptor, and the interval between transfer positions of two adjacent photoreceptor belts n (photoreceptor a) and n ′ (photoreceptor b) is G (m). The distance (Ta) between the exposure position E and the transfer position F on the surface of the belt n is T (m), and the distance (Tb) between the exposure position E ′ and the transfer position F ′ on the surface of the photosensitive belt n ′. ) Is T '(m), the conveyance speed (process speed) of the paper P is v (m / s), and the rotation speed of the polygon mirror is q (rpm). In order to form a high-quality color image on the paper P by superimposing the two color developer images N and N ′ formed on the surfaces of the photoreceptor belts n and n ′, It is necessary to transfer the two-color developer images N and N ′ in a state where the positions of the two colors coincide with each other.
[0079]
That is, after the developer image N is transferred from the photosensitive belt n to the paper P being conveyed at a constant conveyance speed v (m / s) at the transfer position F of the photosensitive belt n, development is performed at the transfer position F ′. The developer image N ′ must be transferred from the photosensitive belt n ′ to the same position on the paper P to which the agent image N has been transferred. At this time, the time required for the developer image N, which visualizes the electrostatic latent image formed at the exposure position E of the photosensitive belt n, to reach the transfer position F ′ of the photosensitive belt n ′ via the paper P, is (G + T) / v until the developer image N ′ obtained by visualizing the electrostatic latent image formed at the exposure position E ′ of the photosensitive belt n ′ reaches the transfer position F ′ of the photosensitive belt n ′. Is T ′ / v.
[0080]
Therefore, the exposure on the photosensitive drum n ′ is started at a timing delayed by the time t = (G + T−T ′) / v from the exposure start timing for the photosensitive belt n, whereby the development on the sheet P is performed at the transfer position F ′. The developer image N ′ is transferred from the photosensitive drum n ′ to the position where the agent image N is transferred. Here, the time t is set to be equal to a value obtained by multiplying the time 60 / q required for one rotation of the polygon mirror rotating at the rotation number q (rpm) by an arbitrary integer (k), that is, By satisfying Equation 4,
(G + T−T ′) / v = k · 60 / q
G + T−T ′ = k · 60 · v / q (4th formula)
An image formed by a plurality of colors of image light reflected by the same reflecting surface of the polygon mirror, that is, a dot at the same position in a plurality of developer images is transferred within a range of one dot on the paper P. As a result, a plurality of color developer images can be transferred to the same position on the paper P to form a high-quality color image.
[0081]
FIG. 9 shows an example using a photosensitive belt, but the same applies to the color image forming apparatus 40 according to this embodiment using a photosensitive drum. That is, as shown in FIG. 10, the exposure positions of the photosensitive drums 51a and 51b having the radius R adjacent to each other with a gap G (m) are Ea and Eb, the transfer positions are Fa and Fb, and the exposure positions between the exposure position and the transfer position. When the rotation angle is Sa (rad) and Sb (rad), the circumference Ta (corresponding to T in the fourth equation) between the exposure position Ea and the transfer position Fa of the photosensitive drum 51a is R × Sa. The peripheral length Tb (corresponding to T ′ in the fourth equation) between the exposure position Eb and the transfer position Fb of the photosensitive drum 51b is R × Sb. Substituting this into the fourth equation above,
G + R * Sa-R * Sb = k * 60 * v / q (5th formula)
Accordingly, the rotation angle between the exposure position and the transfer position on the adjacent photosensitive drums 51a and 51b according to the gap G and radius R of the photosensitive drums 51a and 51b, the process speed v, and the rotational speed q of the polygon mirror 13. By setting Sa and Sb so as to satisfy the fifth formula, it is possible to reflect the image light of a plurality of colors on the same surface of the polygon mirror 13, so that the developer images of the plurality of colors are accurately reflected on the paper P. Can be superimposed on each other.
[0082]
Here, the operation of the laser writing unit 10 will be described. When image data of each color of yellow, magenta, cyan, and black is input, the controller of the laser writing unit 10 first forms an electrostatic latent image corresponding to the yellow image on the surface of the photosensitive drum 51a. Accordingly, a drive signal corresponding to yellow image data is output to the laser diode 11a, and the image light La is irradiated from the laser diode 11a. The image light La emitted from the laser diode 11a is received by the start sensor 20 (see FIG. 3) via the lens 12a, the polygon mirror 13 and the sensor mirror 19, and the position of the reflection surface of the polygon mirror 13 and the main scanning are received. The direction period is detected, and the start position in the main scanning direction is determined. As the start sensor 20, for example, a photodiode having a slit disposed on the light receiving surface can be used.
[0083]
The image light La irradiated from the laser diode 11a is irradiated to the polygon mirror 13 via the lens 12a, and after being reflected on the reflection surface of the polygon mirror 13, the first CY lens 14, the f-θ lens 15, the deflection mirror 16a, and the like. The light is incident on the surface of the photosensitive drum 51a that is uniformly charged by the charging roller 52a in advance through the second CY lens 17a. As a result, an electrostatic latent image corresponding to a yellow image is formed on the surface of the photosensitive drum 51a. The electrostatic latent image is visualized as a yellow developer image by the developing unit 54a, and transferred onto the surface of the paper P via the transfer roller 55a.
[0084]
Next, the control unit outputs drive data based on magenta image data to the laser diode 11b at a predetermined timing after the formation of the electrostatic latent image on the photosensitive drum 51a is started. As a result, image light Lb corresponding to magenta image data is irradiated from the laser diode 11b to the photosensitive drum 51b, and an electrostatic latent image corresponding to the magenta image is formed on the surface of the photosensitive drum 51b. At this time, the timing for starting the driving of the laser diode 11b is set so as to satisfy the relationship of the fifth equation. Therefore, the image light Lb corresponding to the magenta image data is reflected in the same state on the same reflecting surface as the reflecting surface that reflects the image light La corresponding to the yellow image data in the polygon mirror 13, and the image light Lb of the photosensitive drum 51b is reflected. The magenta developer image is transferred to the same position as the yellow developer image formed on the paper P at the transfer position. As shown in FIG. 5, the image lights La and Lb are incident on the polygon mirror 13 at positions close to each other.
[0085]
The control unit irradiates image light Lc corresponding to the cyan image data from the laser diode 11c based on the cyan image data so as to satisfy the relationship of the fifth formula and the relationship of the reflection position on the polygon mirror 13. Based on the timing and the black image data, the timing of irradiating the image light Ld corresponding to the black image data from the laser diode 11d is determined.
[0086]
In this manner, the control unit sequentially irradiates the image light La to Ld based on the image data of yellow, magenta, cyan, and black from the laser diodes 11a to 11d, so that each color formed on the photosensitive drums 51a to 51d. The developer image is transferred on the paper P in a state where the positions coincide with each other. As a result, a color image is formed on the paper P.
[0087]
As described above, in the color image forming apparatus 40 according to this embodiment, for four image lights, the reflection position on the polygon mirror 13 and the irradiation positions on the photosensitive drums 51a to 51d have an optical conjugate relationship in the sub-scanning direction. It is comprised so that it may become. Therefore, resist failure in the sub-scanning direction due to surface tilt of the polygon mirror 13 does not occur. As described above, since no resist failure occurs in the sub-scanning direction, it is necessary to provide an optical adjustment member such as a deflection mirror for adjusting the irradiation positions of the image light La to Ld on the photosensitive drums 51a to 51d. In other words, there is no need to adjust the relative positional relationship between the polygon mirror 13 and another adjustment member, and the manufacturing process of the image forming apparatus can be simplified to improve productivity. .
[0088]
Further, since the image lights La to Ld are incident on the same reflecting surface of the polygon mirror 13, it is caused by a difference in distortion of each reflecting surface that occurs when using a plurality of reflecting surfaces as in the prior art. Resist failure does not occur. Further, since the image lights La to Ld are incident on the positions close to each other on the reflection surface of the polygon mirror 13, resist failure caused by a difference in distortion in the reflection surface of the polygon mirror 13 is also suppressed. For this reason, it is possible to form a high-quality image with few resist defects even for a high-resolution image.
[0089]
In addition, since the polygon mirror 13, the first CY lens 14, and the f-θ lens 15 are provided for each of the four image lights La to Ld, the number of parts can be reduced to reduce the size and cost of the apparatus. Cost reduction can be realized. Further, there is no need to adjust errors of the plurality of f-θ lenses 15, and the manufacturing process can be further simplified.
[0090]
Further, since the laser diodes 11a to 11d that irradiate the four image lights La to Ld are arranged along the sub-scanning direction, each of the image lights La to Ld reflected by the polygon mirror 13 can be easily separated. Can do.
[0091]
Further, compared to the case where the laser diodes 11a to 11d are arranged along the main scanning direction, the scanning range common to the image light La to Ld can be maximized, and the use efficiency of the reflection surface of the polygon mirror 13 can be increased. Can be optimized. That is, when a plurality of laser diodes are arranged along the main scanning direction, the scanning range of each image light reflected by the polygon mirror is shifted in the main scanning direction, and the incident range of the plurality of image lights is reduced. Only overlapping portions can be used for image formation. For this reason, there are portions that cannot be used at both ends in the main scanning direction on the reflection surface of the polygon mirror, and the area of the reflection surface formed on the polygon mirror cannot be used effectively.
[0092]
In this regard, in the color image forming apparatus 40 according to this embodiment, since the laser diodes 11a to 11d are arranged along the sub-scanning direction, the incident positions of the image lights La to Ld on the reflection surface of the polygon mirror 13 are as follows. Since all of them match, there are no unusable portions at both ends of the reflecting surface of the polygon mirror 13, and the entire reflecting surface formed on the polygon mirror 13 is effectively used to reduce the size of the polygon mirror 13. Can do.
[0093]
Further, in the color image forming apparatus according to this embodiment, the image lights La to Ld are made parallel to each other by the first CY lens 14 and are incident on the f-θ lens 15 at the same incident angle. For this reason, even when the f-θ lens 15 is deformed due to thermal expansion or the like, the same positional deviation occurs in the four image lights La to Ld after exiting the f-θ lens 15, and each image light La Difference in positional deviation between ~ Ld can be suppressed. In addition, the configuration of the f-θ lens 15 can be simplified.
[0094]
In the laser writing unit 10 of the color image forming apparatus 40 according to this embodiment, the configuration in which the image light La to Ld is emitted from the four laser diodes 11a to 11d is shown. The number of light sources arranged is not limited to four. For example, as shown in FIG. 11, two laser diodes 11a, 11a ', 11b, 11b', 11c, 11c ', 11d, 11d' and two lenses 12a, 12a for each image light. The present invention can be similarly implemented in a multi-beam laser writing unit having ', 12b, 12b', 12c, 12c ', 12d, 12d'.
[0095]
In this case, image light, for example, image light La and La ′, which is irradiated onto the same photosensitive drum, enters the beam waist range on the same surface of the polygon mirror 13 and is reflected by the polygon mirror 13. The photosensitive drum 51a is irradiated with the first CY lens 14, the f-θ lens 15, the deflection mirror 16a, and the second CY lens 17a. Similarly, for the other image lights, the two image lights emitted from the two laser diodes are combined into one and applied to the photosensitive drum.
[0096]
In the multi-beam laser writing unit, as shown in FIG. 12A, two image lights irradiated on the same photosensitive drum are separated from image lights irradiated on other photosensitive drums. However, it is also possible to enter the first CY lens 14 so as to overlap each other in the sub-scanning direction. For example, as shown in FIG. 12B, in the vicinity of the F-θ lens 15, the optical paths of the image light Lb and the image light Lb ′ are changed from the optical paths of the image light La ′ and the image light Lc that are adjacent in the sub-scanning direction. Can be configured to overlap each other in a separated state.
[0097]
Further, although the color image forming apparatus 40 according to this embodiment includes the cylindrical photosensitive drums 51a to 51d, a photosensitive belt constituted by an endless belt can also be used. In this case, in the laser writing unit 10, the developer image formed on each photosensitive belt is transferred onto the paper P without causing a positional deviation by performing the configuration and control satisfying the fourth formula. be able to.
[0098]
Furthermore, in the laser writing unit 10 of the color image forming apparatus 40 according to this embodiment, the first CY lens 14 that converts four image lights into parallel light, and the f-θ lens 15 that performs f-θ correction. However, it is also possible to provide a single conversion correction unit having a function of performing f-θ correction by converting four image lights into parallel light.
[0099]
Further, the resolution of the image improves as the aperture angle (angle α in FIG. 2) in the second CY lenses 17a to 17d increases. Therefore, it is desirable to increase the aperture angle of the second CY lenses 17a to 17 as much as possible.
[0100]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0101]
(1) A plurality of image lights are reflected from the light source at positions close to each other on the reflection surface of the single polygon mirror, and the optical path of each image light from the light source to the surface of the photoconductor via the reflection surface of the polygon mirror In this case, by making the reflection position of the polygon mirror and the irradiation position of the photoconductor optically conjugate, the deviation of the irradiation position (resist failure) in the photoconductor between a plurality of image lights can be reduced, and the image is clear. A color image can be formed.
[0102]
In addition, the irradiation position on the photoconductor can be displaced in the same manner for a plurality of image lights in response to the displacement of the reflection position in the single polygon mirror, and a plurality of images can be adjusted by adjusting only the reflection position in the single polygon mirror. The irradiation position on the photoconductor for image light can be adjusted simultaneously. Therefore, when correcting the resist defect, it is only necessary to adjust the inclination angle of the rotation axis of the single polygon mirror (polygon mirror surface tilt correction). Since it is not necessary to consider the combination of adjustment states, the assembly work of the optical component can be simplified.
[0103]
Furthermore, it is possible to substantially match the distortion state of the reflection position for a plurality of image lights. Therefore, it is possible to prevent a large resist failure between a plurality of image lights due to a change in the reflection state.
[0104]
In addition, only one polygon mirror for deflecting image light in the main scanning direction needs to be provided for a plurality of image lights. Therefore, it is possible to reduce the number of parts and reduce the size and cost of the apparatus.
[0105]
(2) The error in the sub-scanning direction of the reflection position of the plurality of image lights on the polygon mirror can be within the range of the beam waist of each image light. Therefore, resist defects between a plurality of image lights are within a range of 1 dot or less, and a clear image can be formed without causing a significant shift in the image.
[0106]
(3) By arranging a plurality of light sources for irradiating each image light to the polygon mirror at substantially the same position in the main scanning direction, the scanning ranges in the main scanning direction for the plurality of image lights are substantially matched, and the image The length of the reflecting surface of the polygon mirror in the main scanning direction can be utilized to the maximum by the plurality of image lights constituting the.
[0107]
In addition, by arranging a plurality of light sources at different positions in the sub-scanning direction, the light emitted from each light source is emitted from the reflecting surface of the polygon mirror toward different positions in the sub-scanning direction. . For this reason, the plurality of image lights constituting the image can be easily separated after being reflected by the polygon mirror.
[0108]
(4) A plurality of image lights reflected by the polygon mirror are made parallel to each other by the conversion means, and then deflected at a constant speed in the main scanning direction by the correction means, so that the plurality of image lights reflected by the polygon mirror are The image light can be irradiated onto the photoconductor in a reliably separated state. In addition, since the incident angles of the plurality of image lights with respect to the correcting means are the same, the resist defects occurring between the plurality of image lights are the same, and the adjustment work of the optical components can be simplified.
[0109]
Further, by providing one conversion means and correction means for each of the plurality of image lights, the conversion state in the conversion means and the correction state in the correction means can be made constant for the plurality of image lights constituting the color image. In addition, the configuration can be simplified.
[0110]
(5) A plurality of image lights deflected at a constant speed in the main scanning direction by the correcting means are irradiated to the same position on the surface of the photosensitive member by the light setting means, so that the light is parallel to each other in the sub-scanning direction by the converting means. The plurality of image lights thus deflected at a constant speed in the main scanning direction can be irradiated to the same position on the surface of the photosensitive member in a state of being separated from each other. Therefore, an electrostatic latent image formed by each image light can be visualized by a developer corresponding to each image light, and an image can be formed by superimposing a plurality of developers.
[0111]
(6) With respect to two image light a and image light b adjacent to each other in the sub-scanning direction, (interval L in the sub-scanning direction) to (a value ½ of the width Ba of the image light a in the sub-scanning direction), ( (A value half of the width Bb in the sub-scanning direction of the image light b), (error W in the sub-scanning direction of the focal position of the polygon mirror), and (maximum error D in the sub-scanning direction due to the tilting of the polygon mirror) Even if an error occurs in the reflection position of the image light a and the image light b on the polygon mirror or the inclination of the rotation axis of the polygon mirror by making the value obtained by subtracting a positive value, the image light a and the image light The optical path of the light b can be reliably separated in the sub-scanning direction.
[0112]
(7) For the two photosensitive members a and b adjacent to each other, (the distance G between the transfer positions of the photosensitive member a and the photosensitive member b) and (the distance Ta between the exposure position and the transfer position of the photosensitive member a) The value obtained by subtracting (distance Tb between the exposure position and the transfer position of photoconductor b) from the sum of the above is an integral multiple of the value obtained by dividing (process speed v) by (number of rotations q of the polygon mirror). A plurality of image lights reflected on the same surface of the polygon mirror can be accurately irradiated to positions corresponding to the same dot of the image formed on each individual photoconductor, thereby reliably preventing the occurrence of resist failure. Therefore, it is possible to form a high-quality image without deviation.
[0113]
(8) For two adjacent photoconductors a and b, (the distance G between the transfer positions of the photoconductor a and the photoconductor b) and the radius R between the photoconductor a and the exposure position and transfer position. The value obtained by subtracting (the product of the radius R and the angle Sb between the exposure position and the transfer position) on the photoconductor b from the sum of the product of the angle Sa and the (process speed v) is the rotation speed of the polygon mirror. By using an integral multiple of the value divided by q), when a cylindrical photoconductor is used as a plurality of photoconductors for forming a developer image of a color corresponding to each image light, on the same surface of the polygon mirror Multiple reflected image lights can be accurately applied to the position corresponding to the same dot of the image on each individual photoconductor, reliably preventing the occurrence of resist failure and forming a high-quality image without deviation can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a configuration of a laser writing unit provided in the image forming apparatus.
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a laser writing unit provided in the image forming apparatus.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a polygon mirror and a photosensitive member of the laser writing unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating an incident position of image light on a polygon mirror of the laser writing unit.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an error in an incident position of image light on a photosensitive drum and an error on a reflection surface of a polygon mirror.
FIG. 7 is a diagram illustrating a beam waist of image light.
FIG. 8 is a diagram illustrating a state of image light in the vicinity of the first CY lens and the f-θ lens in the laser writing unit.
FIG. 9 is a diagram illustrating a method of irradiating a surface of a photosensitive belt with a plurality of image lights using a single reflecting surface of a polygon mirror.
FIG. 10 is a diagram illustrating a method of irradiating a surface of a photosensitive drum with a plurality of image lights using a single reflecting surface of a polygon mirror.
FIG. 11 is a diagram showing an optical path of a laser beam in a multi-beam laser writing unit.
FIG. 12 is a diagram showing an optical path of a laser beam in a multi-beam laser writing unit.
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration and operation of a conventional four-rotation color image forming apparatus.
FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration and operation of a conventional tandem type color image forming apparatus.
FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a laser writing unit in a conventional color image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
10-Laser writing unit
11a to 11d-Laser diode (light source)
12a-12d-Lens
13-polygon mirror
14-first CY lens (conversion means)
15-f-θ lens (correction means)
16a-16d-deflection mirror (optical path setting means)
17a-17d-second CY lens (optical path setting means)
40-color image forming apparatus
51a to 51d-photosensitive drum

Claims (5)

複数の画像光について、ポリゴンミラー上で副走査方向について焦点を結ばせる第1の手段と、単一のポリゴンミラーによって主走査方向について等角速度に偏向した画像光を、副走査方向について互いに平行な光に変換する単一の変換手段と、主走査方向について等速度に偏向する単一の補正手段を介して複数の感光体の表面に結像させる第2の手段とを備える画像形成装置において、
前記第1の手段は、複数の画像光について互いに同一の構成を備え、複数の画像光が、単一のポリゴンミラーの同一の反射面における副走査方向に近接する位置で、焦点を結ぶとともに、該複数の画像光のビームウェストが、副走査方向について一部又は全部において重複し、各画像光のビームウェストをωとする時に、各画像光のポリゴンミラーへの入射位置の副走査方向の差Wがωよりも小さくなるように設定されており、
前記第2の手段は、前記単一の補正手段の後に、複数の画像光について互いに同一の構成を備えていることを特徴とする画像形成装置。
For a plurality of image lights, the first means for focusing on the sub-scanning direction on the polygon mirror and the image light deflected at a constant angular velocity in the main scanning direction by a single polygon mirror are parallel to each other in the sub-scanning direction. a single conversion means for converting the light, in an image forming apparatus comprising a second means for forming on the surfaces of the photosensitive member, the through single correction means for deflecting the constant speed in the main scanning direction ,
The first means has the same configuration for a plurality of image lights , and the plurality of image lights are focused at positions close to the sub-scanning direction on the same reflecting surface of a single polygon mirror, and When the beam waists of the plurality of image lights partially or entirely overlap in the sub-scanning direction and the beam waist of each image light is ω, the difference in the incident position of each image light on the polygon mirror in the sub-scanning direction W is set to be smaller than ω ,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the second unit includes the same configuration for a plurality of image lights after the single correction unit .
前記補正手段と前記複数の感光体のそれぞれとの間に、複数の画像光を各感光体の表面における同一位置に照射する光路設定手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The image according to claim 1, further comprising an optical path setting unit that irradiates a plurality of image lights to the same position on the surface of each photoconductor between the correction unit and each of the plurality of photoconductors. Forming equipment. 前記光路設定手段は、前記複数の画像光を各感光体の表面における同一位置に集光させるレンズを備えたことを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2, wherein the optical path setting unit includes a lens for condensing the plurality of image lights at the same position on the surface of each photoconductor . 前記互いに平行な光に変換され主走査方向に偏向された複数の画像光において、副走査方向に互いに隣接する2つの画像光a及び画像光bに対し、画像光aの副走査方向の幅をBa、画像光bの副走査方向の幅をBb、画像光aと画像光bとの副走査方向の間隔をL、ポリゴンミラーにおける焦点位置の副走査方向の誤差をW、ポリゴンミラーの面倒れによる副走査方向の最大誤差をDとした時、
L−(Ba/2)−(Bb/2)−W−D>0
の関係を満たすように上記複数の光源及び変換手段が配置されていることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
In the plurality of image lights converted into parallel light and deflected in the main scanning direction, the width of the image light a in the sub-scanning direction is set to two image lights a and b adjacent to each other in the sub-scanning direction. Ba, the width of the image light b in the sub-scanning direction is Bb, the distance between the image light a and the image light b in the sub-scanning direction is L, the error of the focal position of the polygon mirror in the sub-scanning direction is W, the surface of the polygon mirror is tilted When the maximum error in the sub-scanning direction due to is D,
L- (Ba / 2)-(Bb / 2) -WD> 0
The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the plurality of light sources and conversion means are arranged so as to satisfy the relationship .
前記第1の手段は、複数の画像光のそれぞれについて、単一のポリゴンミラーの同一の反射面における副走査方向に近接する位置で焦点を結ばせる第1の光学系を備え、
前記第2の手段は、前記補正手段の後に、複数の画像光のそれぞれについて互いに同一の構成の第2の光学系と、複数の画像光のそれぞれについて互いに同一の枚数の偏向ミラーと、を備え、
前記第2の光学系は、前記複数の画像光を副走査方向について平行光とし、
前記偏向ミラーは、前記第2の光学系からの光を複数の画像光毎に分離して感光体に向けて偏向する請求項に記載の画像形成装置。
The first means includes a first optical system that focuses each of the plurality of image lights at a position close to the sub-scanning direction on the same reflection surface of a single polygon mirror,
The second means includes, after the correcting means, a second optical system having the same configuration for each of the plurality of image lights, and the same number of deflection mirrors for each of the plurality of image lights. ,
The second optical system converts the plurality of image lights into parallel light in the sub-scanning direction,
The deflection mirror, the image forming apparatus according to claim 1 for deflecting toward the photosensitive body with light separated into each of a plurality of image light from the second optical system.
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