JP4360075B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ビームによって感光体上に形成した複数の画像を重ね合わせて単一の画像として出力する電子写真方式の画像形成装置に係り、特に、画像情報に基づき複数の発光部を有するマルチビームレーザの各発光部を点灯させ、各発光部から出力された複数の光ビームによって感光体を走査露光する、例えば、カラーレーザビームプリンタ、カラーデジタル複写機等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のカラーレーザビームプリンタをはじめとする多色画像形成装置は、低コストで高速かつ高画質である要求が高い。
【０００３】
画像形成装置を高速化する方法としては、各色ごとに個別に設けられた感光体上に光ビームを走査させて色毎の画像を形成し、転写媒体上で複数の画像を重ね合わせてカラー画像を形成するタンデム方式が知られている。
【０００４】
従来、この種の多色画像形成装置としては、例えば、特開昭６３−２７１２７５号公報（特許文献１）に開示されている装置がある。
【０００５】
この方法は、公報の第１図に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像形成に対応した４つの感光体を配置し、感光体毎に光ビームを走査する光走査装置を設けて、４色同時に画像形成動作することで高速化する方法であり、４つの光走査装置は同じ構成となっている。
【０００６】
この方式では、各光走査装置に設けられたミラーなどの光学部品、あるいは光走査装置そのものを微調整し、合成される４色間での光ビームの位置ずれを補正している。
【０００７】
また、特開昭５９−１２３３６８号公報（特許文献２）に開示されている装置は、公報の第６図に示すように、一つの回転多面鏡の異なる反射面に複数の光ビームを入射させて、部品点数の低減を図った例である。
【０００８】
この方法では、複数の光ビームを回転多面鏡の異なる反射面に入射させるため、回転多面鏡により反射偏向される光ビームは、それぞれが回転多面鏡に対して異なる方向へ反射偏向される。
【０００９】
回転多面鏡により異なる方向に反射偏向された光ビームは、感光体上での主走査方向の向きが互いに異なる方向となる。
【００１０】
この方式では、各光走査装置に設けられたミラーなどの光学部品を微調整することで、感光体上に露光される光ビームの位置を微調整し、合成される４色間での光ビームの位置ずれを補正している。
【００１１】
さらに、特開平９−１８４９９１号公報（特許文献３）に開示されている装置は、公報の図１、及び図２に示すように、一つの回転多面鏡に複数の光ビームを入射させるとともに、走査光学系に使用する部品の共通化をも図った例である。
【００１２】
この方法では、複数の光ビームを回転多面鏡の同じ反射面に入射させるため、回転多面鏡により反射偏向される光ビームは、それぞれが回転多面鏡に対して同じ方向へ反射偏向される。
【００１３】
回転多面鏡により同じ方向へ反射偏向された光ビームは、感光体上での主走査方向の向きが全て同じ方向となる。
【００１４】
この方式では、各光走査装置に設けられたミラーなどの光学部品を微調整することで、感光体上に露光される光ビームの位置を微調整し、合成される４色間での光ビームの位置ずれを補正している。
【００１５】
また、画像形成装置を高画質化する方法として、光源に複数の発光部を２次元的に配置した面発光レーザを使用する方法が知られている。
【００１６】
特開２００１−２１５４２３号公報（特許文献４）に開示されている装置は、公報の図２及び図３に示すように、光源として発光部が２次元的に配置された面発光レーザを使用した例であり、３６個の発光部を一つの面発光レーザ上に形成している。
【００１７】
面発光レーザから出射された３６本の光ビームを同時に感光体上に走査露光することで、２４００ｄｐｉの高密度光書き込みを可能にしている。
【００１８】
特開２００１−２１５４２３号公報の装置においては、面発光レーザは、主走査方向に複数の発光部がオフセットして配置されているため、画像形成時にはこのオフセット量を補正するように、各発光部の主走査点灯タイミングを制御している。
【００１９】
また、画像領域外に同期用の光センサを設けて主走査方向の画像書き出し開始位置を制御しているが、面発光レーザ上で点灯する発光部を３６個の発光部のうちの副走査方向に並んだ一列（６個）のみとすることで、２次元的な広がりを持つ露光像により画像書き出し開始位置がずれることを防止している。
【００２０】
このように発光部が２次元的に配置された面発光レーザを使用した光学系では、面発光レーザから射出される複数の光ビームは、光軸を法線とすると２方向の軸を持ち、この２軸で定まる平面内に２次元的に複数の光ビームが配置されることになる。
【００２１】
主走査方向をＸ軸、副走査方向をＹ軸とすると、例えば、図３では、３６個の発光部が６個づつ副走査方向に整列して配置されているので、Ｘ軸上では３６個の発光部は６個の座標を持つが、Ｙ軸上では３６個の座標を持つことになる。
【００２２】
このような複数の発光部が２次元的に配置されたマルチビームレーザを使用した光学系では、光学系内に光ビームを折り返すためのミラーがあると、折り返す方向によって２つの軸のうち、いずれかの軸の向きが反転する。
【００２３】
即ち、図８に示すように、光学系に主走査方向へ折り返すミラー１００，１０２があると、そのミラー１００，１０２を通過（反射）する前後では光ビームのＸ軸方向の向きが反転する。
【００２４】
また、図９に示すように、光学系に副走査方向へ折り返すミラー１０４，１０６があると、そのミラー１０４，１０６を通過（反射）する前後では、光ビームのＹ軸方向の向きが反転する。
【００２５】
【特許文献１】
特開昭６３−２７１２７５号公報（第１〜８頁、第１図）
【特許文献２】
特開昭５９−１２３３６８号公報（第１〜６頁、第６図）
【特許文献３】
特開平９−１８４９９１号公報（第１〜１５頁、図１、図２）
【特許文献４】
特開２００１−２１５４２３公報（第１〜９頁、図２、図３）
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
多色画像形成装置を高速かつ高画質化するためには、以上述べたように多色画像形成装置をタンデム構成、かつ面発光レーザ等の２次元マルチビームレーザを使用する方法が有効であるが、これらを同時に実装すると以下に示すような問題があった。
【００２７】
即ち、発光部に２次元のマルチビームレーザを使用した場合、多色画像形成装置内の複数の色間に対応する光学系が異なると、感光体上での複数の光ビームの配置が各色間で異なってしまう場合がある。
【００２８】
感光体上でのビーム配置が異なると、下記のような問題が発生する。
【００２９】
先ず、主走査方向のビーム配置が異なる場合に付いて説明する。
【００３０】
図３で説明したように、２次元マルチビームレーザでは発光部における主走査方向のオフセットをキャンセルする制御を行い、主走査方向の書き出し開始位置を揃えている。
【００３１】
しかし、色間で書き出すビームの位置が異なると、各々の対応するオフセット制御が必要となり、コスト高となる問題がある。
【００３２】
また、画像の書き出し開始位置を制御するために、同期センサ上で点灯する同期検出用の光ビームも異なるため、各々に対応する制御手段が必要となり、コスト高となる問題があった。
【００３３】
次に、感光体上で副走査方向の向きが異なると、副走査方向の画像の向きを揃えるために、マルチビームレーザに入力する画像データの向きを予め副走査方向に反転する必要があるため、別途画像データ反転手段が必要となり、コスト高となる問題があった。
【００３４】
図１０は、特開昭５９−１２３３６８号公報の第６図に示した画像形成装置の光学系に対して２次元マルチビームレーザを適用した例を示しており、説明のため２つの光源１０８，１１０とその光源１０８，１１０に対応する光学系の折り返しミラー１１２，１１４を抜き出して記載した図である。
【００３５】
光源１０８，１１０から射出された２次元光ビームの２軸の方向は同一である。なお、符号１１５は回転多面鏡である。
【００３６】
夫々の光ビームが露光される感光体１１６，１１８上の２次元光ビームの向きは、Ｘ軸（主走査方向の軸）が共に光学系の主走査方向（感光体１１６，１１８の軸線方向）と一致しているが、副走査方向は感光体１１６，１１８の回転方向に対して互いに逆向きになっている。
【００３７】
したがって、図１０の光学系により感光体１１６，１１８に露光される画像の向きを揃えるためには、光源１０８及び光源１１０のうち何れか一方の光源に入力する画像信号を、副走査方向に反転して入力する必要がある。
【００３８】
画像反転のためには、面発光レーザの制御ボード、あるいは画像制御ボードに対する変更が別途必要となるため、部品を共通化できずコスト高となる。
【００３９】
また、画像信号を共通、即ち、画像制御系のボードを共通にしようとすると、光源１０８，１１０である面発光レーザを、図１０に示した２軸の方向を持つものと、Ｙ軸（副走査方向の軸）のみ反転させたものの２種類の面発光レーザを用意する必要があるため、光源を共通化できずコスト高となる問題があった。
【００４０】
図１１は、特開平９−１８４９９１号公報（図１、及び図２参照）の画像形成装置の光学系に対して、２次元マルチビームレーザを適用し、説明のための光源１２０，１２２とその光源１２０，１２２から出射される光ビームが通過する光学系の折り返しミラー１２３，１２４，１２６を抜き出して記載した図である。
【００４１】
図１１では、特開平９−１８４９９１号公報の画像形成装置と比較して回転多面鏡以降のミラーを２枚省略しているが、同じ方向へ折り返すミラーが２枚あると画像は反転して元に戻るので、ミラーがないことと等価であるので図示を省略している。なお、符号１２７は、回転多面鏡である。
【００４２】
図１１に示したように、光源１２０，１２２から射出された２次元光ビームの２軸の方向は同一である。
【００４３】
夫々の光ビームが露光される感光体ドラム１２８，１３０上での２軸の向きは光ビームの主走査方向（感光体ドラム１２８，１３０の軸線方向）に対して互いに逆向きになっている。
【００４４】
したがって、図１１の光学系により感光体ドラム１２８，１３０に露光される画像の向きを揃えるためには、光源１２０及び光源１２２のうち何れか一方の光源に入力する画像信号の入力のタイミングを、主走査方向に反転する必要がある。
【００４５】
画像信号の入力のタイミングを反転するためには、面発光レーザの制御ボードあるいは画像制御ボードに対する変更が別途必要となるため、部品を共通化できずコスト高となる。
【００４６】
また、画像信号を共通、即ち、画像制御ボードを共通にしようとすると、光源１２０，１２２である面発光レーザを、図１１に示した２軸の方向を持つものと、Ｘ軸（副走査方向の軸）のみ反転させたものの２種類の面発光レーザを用意する必要があるため、光源を共通化できずコスト高となる問題があった。
【００４７】
特開昭６３−２７１２７５号公報の第１図に示したような感光体毎に光ビームを走査する光走査装置を設けた方式で、４つの光走査装置が同じ構成であれば、４つの感光体上での２次元光ビームの２軸の向きは同じになり、前述したような問題は発生しない。
【００４８】
しかし、画像形成装置内部レイアウトの制約等の理由から一部の光走査装置を変更する場合や、白黒出力の生産性を上げるためにブラックのみを高速出力するような画像形成装置の場合は、ブラックの光学系を他の３色と異なる光学系に変更する場合があり、このような場合には前述した問題と同様な問題があった。
【００４９】
本発明は上記事実を考慮し、光源として２次元マルチビームレーザを使用し、画像制御方法や画像書き出し位置制御方法等を複雑にすることのない、低コストな画像形成装置を提供することが目的である。
【００５０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数の発光部を２次元的に配置したマルチビームレーザを複数配置すると共に、各マルチビームレーザに対応した複数の感光体を配置し、前記複数のマルチビームレーザから射出された複数の光ビームを折り返しミラーを含む走査光学系により各感光体上で走査露光させて潜像を形成し、前記潜像を現像して各感光体上に形成した複数の画像を重ね合わせて単一の画像として出力する画像形成装置であって、前記走査光学系は、前記マルチビームレーザ毎に１以上の前記折り返しミラーを有し、マルチビームレーザから射出された複数の光ビームの前記感光体における配置が各感光体上で同一となるように、前記マルチビームレーザの向き、及び各マルチビームレーザに対応する前記折り返しミラーの数を設定した、ことを特徴としている。
【００５１】
次に、請求項１に記載の画像形成装置の作用を説明する。
【００５２】
請求項１に記載の画像形成装置では、発光部が２次元的に配置された複数のマルチビームレーザから射出された複数の光ビームの前記感光体における配置が各感光体上で同一となるように、例えば、マルチビームレーザの取り付けの向き（角度）や、折り返しミラーの枚数が設定される。
【００５３】
即ち、感光体上での主走査方向と副走査方向に対して、各々の光ビームの主走査軸（例えば、Ｘ軸）と副走査軸（例えば、Ｙ軸）の向く方向が一致するようにする。
【００５４】
例えば、Ｘ軸のみ一致しており、Ｙ軸が一致しない場合には、副走査方向の折り返しミラーを１枚増やすことで、Ｙ軸の向きが反転するので、感光体間で２軸の方向を合わせることができる。
【００５５】
また、Ｙ軸の向く方向が一致しており、Ｘ軸の向く方向のみ一致しない場合は、光ビームの偏向手段から発光源に至る光路に主走査方向の折り返しミラーを１枚増やすことで、Ｘ軸のみ反転させることができ、感光体上での２軸の方向を感光体間で一致させることができる。
【００５６】
さらに、Ｘ軸とＹ軸の方向が共に反転している場合には、光源であるマルチビームレーザを、光軸まわりに１８０°回転させて取り付けることで、感光体上での２軸の向きを一致させることができる。
【００５７】
このように、画像形成装置を請求項１に記載の構成とすることで、感光体上での２軸の向きを一致させることができ、複数のマルチビームレーザで同じ構成の画像信号制御が可能となるため、個別に制御回路を変更する必要がなく、画像形成装置を高速、高画質、かつ低コストで提供することができるようになる。
【００５８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記走査光学系は、前記光ビームを偏向走査する回転多面鏡を有し、前記回転多面鏡の回転軸を通る直径方向の仮想線を境にして一方側へ偏向される光ビームを出射する前記マルチビームレーザを複数有し、前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が偶数枚に設定されている、ことを特徴としている。
【００５９】
次に、請求項２に記載の画像形成装置の作用を説明する。
【００６０】
請求項２に記載の画像形成装置では、複数のマルチビームレーザから出射された複数の光ビームは、回転多面鏡の回転軸を通る直径方向の仮想線を境にして一方側へ偏向される。
【００６１】
ここで、折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が偶数枚に設定されているので、同一構成のマルチビームレーザを用い、その向きを設定するのみで、各感光体上での複数の光ビームの配置が全て同じになる。したがって、マルチビームレーザの共通化を図ることができる。
【００６２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記走査光学系は、前記光ビームを主走査方向へ折り返す折り返しミラーと副走査方向へ折り返す折り返しミラーとを有し、前記光ビームを主走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差と、前記光ビームを副走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差とが共に偶数枚のときは、各々の前記マルチビームレーザを光軸回りで同じ方向を向くように配置し、前記光ビームを副走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差と、前記光ビームを主走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差とが共に奇数枚のときは、一方の前記マルチビームレーザを他方の前記マルチビームレーザに対して光軸回りに略１８０°回転させて配置する、ことを特徴としている。
【００６３】
次に、請求項３に記載の画像形成装置の作用を説明する。
【００６４】
マルチビームレーザから出射された複数の光ビームは、主走査方向へ折り返す折り返しミラーによって主走査方向へ折り返され、副走査方向へ折り返す折り返しミラーによって副走査方向へ折り返される。
【００６５】
ここで、光ビームを主走査方向へ折り返す折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差と、光ビームを副走査方向へ折り返す折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差とが共に偶数枚のときは、各々のマルチビームレーザを光軸回りで同じ方向を向くように配置することで、各感光体上での複数の光ビームの配置が全て同じになる。
【００６６】
一方、光ビームを副走査方向へ折り返す折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差と、光ビームを主走査方向へ折り返す折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差とが共に奇数枚のときは、各々のマルチビームレーザを光軸回りで同じ方向を向くように配置すると、感光体上での複数の光ビームの配置がマルチビームレーザ同士で反対向きとなる。
【００６７】
このため、一方のマルチビームレーザを他方のマルチビームレーザに対して光軸回りに略１８０°回転させて配置すると、各感光体上での複数の光ビームの配置が全て同じになる。
【００６８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記走査光学系は、前記光ビームを偏向走査する回転多面鏡を有し、前記回転多面鏡の回転軸を通る直径方向の仮想線を境にして一方側へ偏向される光ビームを出射するマルチビームレーザと、前記仮想線を境にして他方側へ偏向される光ビームを出射するマルチビームレーザとを有し、前記光ビームを前記仮想線を境にして一方側へ折り返す前記折り返しミラーの数と、前記光ビームを前記仮想線を境にして他方側へ折り返す前記折り返しミラーの数との差が奇数枚に設定されている、ことを特徴としている。
【００６９】
次に、請求項４に記載の画像形成装置の作用を説明する。
【００７０】
請求項４に記載の画像形成装置では、回転多面鏡の回転軸を通る直径方向の仮想線を境にして一方側へ偏向される光ビームを出射するマルチビームレーザと、仮想線を境にして他方側へ偏向される光ビームを出射するマルチビームレーザとを有しているので、仮想線を境にして一方側へ偏向される複数の光ビームと他方側へ偏向される複数の光ビームとがある。
【００７１】
ここで、光ビームを仮想線を境にして一方側へ折り返す折り返しミラーの数と、光ビームを仮想線を境にして他方側へ折り返す折り返しミラーの数との差が奇数枚に設定されているので、同一構成のマルチビームレーザを用い、その向きを設定するのみで、各感光体上での複数の光ビームの配置が全て同じになる。したがって、マルチビームレーザの共通化を図ることができる。
【００７２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記走査光学系は、前記光ビームを主走査方向へ折り返す折り返しミラーと副走査方向へ折り返す折り返しミラーとを有し、前記光ビームを主走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が奇数枚、かつ前記光ビームを副走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が零または偶数枚のときは、各々の前記マルチビームレーザを光軸回りで同じ方向を向くように配置し、前記光ビームを主走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が奇数枚、かつ前記光ビームを副走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が奇数枚のときは、前記マルチビームレーザの一方を他方に対して光軸回りに略１８０°回転させて配置する、ことを特徴としている。
【００７３】
次に、請求項５に記載の画像形成装置の作用を説明する。
【００７４】
マルチビームレーザから出射された複数の光ビームは、主走査方向へ折り返す折り返しミラーによって主走査方向へ折り返され、副走査方向へ折り返す折り返しミラーによって副走査方向へ折り返される。
【００７５】
ここで、光ビームを主走査方向へ折り返す折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が奇数枚、かつ光ビームを副走査方向へ折り返す折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が零または偶数枚のときは、各々のマルチビームレーザを光軸回りで同じ方向を向くように配置することで、各感光体上での複数の光ビームの配置が全て同じになる。
【００７６】
一方、光ビームを主走査方向へ折り返す折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が奇数枚、かつ光ビームを副走査方向へ折り返す折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が奇数枚のときは、マルチビームレーザの一方を他方に対して光軸回りに略１８０°回転させて配置すると、各感光体上での複数の光ビームの配置が全て同じになる。
【００７７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１０を説明する。
（画像形成装置の全体構成）
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１０は、ブラックの画像を形成する電子写真ユニット１０Ｋ、シアンの画像を形成する電子写真ユニット１０Ｃ、マゼンタの画像を形成する電子写真ユニット１０Ｍ、及びイエローの画像を形成する電子写真ユニット１０Ｙを備えている。
【００７８】
電子写真ユニット１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙは、各々感光体ドラム１２、帯電装置１４、現像装置１６、転写装置１８、クリーニング装置２０を備えている。
【００７９】
ここで、ブラックの画像を形成する電子写真ユニット１０Ｋの感光体ドラム１２は、他の電子写真ユニット１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙの感光体ドラム１２よりも径が大きくなっており、白黒画像を出力することによって電子写真ユニット１０Ｋの感光体ドラム１２のみが早く寿命に達してしまうことを防止している。
【００８０】
電子写真ユニット１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙは、水平に配置されており、電子写真ユニット１０Ｋ、１０Ｃの上方にはブラック、及びシアン用の光走査装置２２ＣＫ、電子写真ユニット１０Ｍ、１０Ｙの上方にはマゼンタ、及びイエロー用の光走査装置２２ＭＹが配置されている。
【００８１】
また、電子写真ユニット１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙの下方には、ロール２４Ａ〜Ｇで支持されたベルト状の中間転写体２６が配置されている。
【００８２】
なお、中間転写体２６は、ロール２４Ａ〜Ｇによって図１の矢印Ａ方向に駆動される。
【００８３】
中間転写体２６は、感光体ドラム１２と転写装置１８のロールとで挟持されており、感光体ドラム１２のトナー像が中間転写体２６に転写されるようになっている。
【００８４】
中間転写体２６の下方には、複数枚の用紙２８を積み重ねる用紙トレイ３０が配置されている。
【００８５】
用紙トレイ３０の上方には、用紙２８を搬送するロール３２Ａ〜Ｆが配置されている。
【００８６】
用紙２８は、ロール３２Ａ〜Ｆにより１枚づつ搬送されるようになっており、用紙２８は、ロール３２Ｆとロール２４Ｅとの間で、中間転写体２６に接触し、中間転写体２６上の画像が転写されるようになっている。
【００８７】
なお、画像の転写された用紙２８は、定着器３４を介して装置外へと搬送される。
（光走査装置の詳細）
次に、光走査装置２２ＹＭ、及び光走査装置２２ＣＫを詳細に説明する。
【００８８】
図２には、光走査装置２２ＹＭと光走査装置２２ＣＫとが重なって示されている。図２において実線が光走査装置２２ＹＭであり、点線が光走査装置２２ＣＫである。
【００８９】
光走査装置２２ＹＭ、及び光走査装置２２ＣＫは、各々筐体３６を備えている。
【００９０】
筐体３６の内部には、回転多面鏡３８、２枚組みのＦθレンズ４０Ａ，Ｂ、折り返しミラー４２、折り返しミラー４４、副走査方向に屈折率を有するシリンドリカルミラー４６、折り返しミラー４８、折り返しミラー５０、折り返しミラー５２、シリンドリカルミラー５４が設けられている。
【００９１】
２つの感光体ドラム１２に対する２つの光源（図２では図示せず。詳細は後述する。）からの光束は、一つの回転多面鏡３８によって偏向反射され、２枚組みのＦθレンズ４０Ａ，Ｂで光束が感光体ドラム１２上を等速で走査するように主走査方向において結像される。
【００９２】
マゼンタ（Ｍ）とブラック（Ｋ）の光路で説明すると、Ｆθレンズ４０Ａ，Ｂを通過した光束は、折り返しミラー４２、４４で折り返され、シリンドリカルミラー４６、折り返しミラー４８を介すことで副走査方向において感光体ドラム１２上に結像される。
【００９３】
なお、シリンドリカルミラー４６は、回転多面鏡３８の面倒れ補正光学系としても機能している。
【００９４】
一方、イエロー、及びシアンでは、折り返しミラー５０、５２、及びシリンドリカルミラー５４を介して感光体ドラム１２に至る。
【００９５】
一つの筐体３６内に収められる２つの光学系は、同じＦθレンズ４０Ａ，Ｂを共用しているので、回転多面鏡３８から感光体ドラム１２までの光路長は、２つの光学系で同一となっている。
【００９６】
また、光走査装置２２ＣＫと光走査装置２２ＹＭは同一構成のＦθレンズ４０Ａ，Ｂを共用しているので、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック全ての光路長は筐体３６間で同一となっている。
【００９７】
しかしながら、ブラックはマゼンタよりも筐体３６から感光体ドラム１２までの距離が短いため、筐体３６の内部ではブラックの光路長をマゼンタの光路長よりも長くしなければならない。
【００９８】
そのため、図２に示すように、折り返しミラー４４、４８とシリンドリカルミラー４６の位置を、ブラックとマゼンタとで少しずつ変えて光路長の差を吸収している。
【００９９】
図３は、光学走査装置２２ＹＭの光学系を上から見た平面図である。
【０１００】
なお、図３では、Ｆθレンズ４０Ａ，Ｂから光源側の光学系のみを記載しており、その他は省略している。
【０１０１】
光学走査装置２２ＹＭは、イエロー用の光源５６Ｙとマゼンタ用の光源５６Ｍを備えている。光源５６Ｙ、及び光源５６Ｍは、各々複数の光ビームを射出する、いわゆる面発光レーザアレイである。
【０１０２】
本実施形態の光源５６Ｙ、光源５６Ｍ、及び光学走査装置２２ＣＫの光源５６Ｃ、光源５６Ｋは、全て同一構造の面発光レーザアレイであり、図４に示すように、３６本の光ビームを射出するために３６個の発光部３７を有するものである。
【０１０３】
光源５６Ｙの光ビーム射出側には、コリメートレンズ５８Ｙ、光源５６Ｍから出射された光ビームを反射する反射ミラー６０、シリンドリカルレンズ６２Ｙ、シリンドリカルレンズ６２Ｍ、光ビームの一部分を反射するハーフミラー６４、回転多面鏡３８が順に配置されている。
【０１０４】
ここで、図１、２から分かるように、イエロー用の光ビームとマゼンタ用の光ビームとは、回転多面鏡３８入射時の高さがずれており、イエロー用の光ビームがマゼンタ用の光ビームよりも上側に位置している。
【０１０５】
したがって、光源５６Ｍから出射された光ビームを反射する反射ミラー６０は、イエロー用の光源５６Ｍから出射された光ビームの光路よりも下側に配置されており、マゼンタ用の光ビームだけを反射してマゼンタ用の光ビームの光路と、イエロー用の光ビームの光路とが上から見て重なるようにしている。
【０１０６】
また、反射ミラー６０から見て光源５６Ｙの方向とは９０°の方向に、コリメートレンズ６６Ｍ、及び光源５６Ｍが配置されている。
【０１０７】
光源５６Ｙから射出された複数の光ビームはコリメートレンズ５８Ｙで略平行光とされ、光源５６Ｍから射出された複数の光ビームはコリメートレンズ６６Ｍで略平行光とされる。
【０１０８】
前述したように、イエロー用の光ビームの光路とマゼンタ用の光ビームの光路とは高さが異なっており、少なくともＦθレンズ４０Ａ，Ｂまでは、イエロー用の光ビームの光路がマゼンタ用の光ビームの光路よりも上側に位置している。
【０１０９】
なお、シリンドリカルレンズ６２Ｙの下側にシリンドリカルレンズ６２Ｍが配置されており、図３に示すように、上から見るとシリンドリカルレンズ６２Ｙとシリンドリカルレンズ６２Ｍとが重なっている。
【０１１０】
シリンドリカルレンズ６２Ｙはコリメートされたイエロー用の光ビームを副走査方向にのみ集光させ、シリンドリカルレンズ６２Ｍはコリメートされたマゼンタ用の光ビームを副走査方向にのみ集光させる。
【０１１１】
ハーフミラー６４は、光ビームの一部を分離し、光量検出用センサ６８へ光ビームを反射する。面発光レーザは、端面発光レーザのように光量検出用のバックビームが無いため、フロントビームから光量検出する必要がある。
【０１１２】
なお、ハーフミラー６４を透過したイエロー用の光ビームＹＢは、回転多面鏡３８で偏向反射され、図２に示すように、Ｆθレンズ４０Ａ，Ｂ、折り返しミラー５０、折り返しミラー５２、及びシリンドリカルミラー５４を介して感光体ドラム１２に至る。
【０１１３】
一方、ハーフミラー６４を透過したマゼンタ用の光ビームＭＢは、回転多面鏡３８で偏向反射され、図２に示すように、Ｆθレンズ４０Ａ，Ｂ、折り返しミラー４２、折り返しミラー４４、及びシリンドリカルミラー４６、折り返しミラー４８を介して感光体ドラム１２に至る。
【０１１４】
図３に示すように、光走査装置２２ＹＭには、回転多面鏡３８の各反射面で感光体ドラム１２を露光するときのタイミングを合わせるために、感光体走査開始前のビーム通過タイミングを検出するビーム通過タイミング検出手段７０が設けられている。
【０１１５】
ビーム通過タイミング検出手段７０は、ピックアップミラー７２、及び同期用光センサ７４を備えている。
【０１１６】
ピックアップミラー７２は、感光体走査前の同期用の光ビーム（図４参照。１列分６本）を反射し、ピックアップミラー７２で反射された同期用の光ビームが同期用光センサ７４に入射する。
【０１１７】
なお、光走査装置２２ＣＫも光学走査装置２２ＹＭと同様の構成であるので、説明は省略する。
【０１１８】
本実施形態では、各光学系における折り返しミラーの枚数が以下の表１のように設定されている。なお、回転多面鏡３８の反射面は、光ビームを主走査方向へ折り返すので、折り返しミラーとしてカウントしている。
【０１１９】
【表１】

即ち、本実施形態では、イエローとシアンの光学系において、折り返しミラーは各々４枚であり、主走査方向への折り返しミラーは１枚（回転多面鏡３８の反射面）、副走査方向への折り返しミラーは３枚（折り返しミラー５０、５２、シリンドリカルミラー５４）である。
【０１２０】
また、マゼンタとブラックの光学系において、折り返しミラーは６枚であり、主走査方向への折り返しミラーは２枚（回転多面鏡３８の反射面、反射ミラー６０）、副走査方向への折り返しミラーは４枚（折り返しミラー４２、４４、４８、シリンドリカルミラー４６）である。
【０１２１】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラック用の各光ビームに対し、それぞれ回転多面鏡３８側から光源を見た図であり、図４での上下方向は、回転多面鏡３８の回転軸の上下方向と一致させて示している。なお、各マルチビームレーザの向きを分かりやすくするために、図４に示す複数の発光部３７のうちの特定のものを黒丸で図示している。
【０１２２】
本実施形態では、イエローの光学系とマゼンタの光学系とでは、主走査方向の折り返しミラーの枚数差が１枚（奇数）であり、副走査方向の折り返しミラーの枚数差が１枚（奇数）となる。また、ブラックとの光学系とシアンの光学系とでは、主走査方向の折り返しミラーの枚数差が１枚（奇数）であり、副走査方向の折り返しミラーの枚数差が１枚（奇数）となる。
【０１２３】
したがって、本実施形態では、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、マゼンタ用の光源５６Ｍ、及びブラック用の光源５６Ｋを、イエロー用の光源５６Ｙ、及びシアン用の光源５６Ｃに対して１８０°回転させた状態で取り付けている。
【０１２４】
図５は、本実施形態の折り返しミラーによる複数の光ビーム（２次元ビーム）の軸方向の変化を示している。
【０１２５】
マゼンタ用の光源５６Ｍ、及びブラック用の光源５６Ｋを、イエロー用の光源５６Ｙ、及びシアン用の光源５６Ｃに対して１８０°回転させた状態で取り付けているため、光源の位置では、主走査方向の軸の向きと副走査方向の軸の向きが、それぞれマゼンタ及びブラックに対してイエロー及びシアンは互いに逆向きになっている。
（作用）
次に、本実施形態の画像形成装置１０の作用を説明する。
【０１２６】
主走査方向への折り返しミラーにより光ビームが反射されると、主走査方向の軸が反転し、副走査方向への折り返しミラーにより光ビームが反射されると、副走査方向の軸が反転する。
【０１２７】
本実施形態では、図４に示すように、イエロー用の光源５６Ｙ及びシアン用の光源５６Ｃに対し、マゼンタ用の光源５６Ｍ及びブラック用の光源５６Ｋを１８０°回転した状態で取り付けており、さらに、イエロー用の光学系とマゼンタ用の光学系とでは、主走査方向の折り返しミラーの枚数差を１枚（奇数）、副走査方向の折り返しミラーの枚数差を１枚（奇数）とし、ブラック用の光学系とシアン用の光学系とでは、主走査方向の折り返しミラーの枚数差を１枚（奇数）、副走査方向の折り返しミラーの枚数差を１枚（奇数）としたので、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラック用の各感光体ドラム１２上での、各々の光ビームの配置（２次元ビームの向き）は全て同じになる。
【０１２８】
したがって、光源５６Ｙ、光源５６Ｃ、光源５６Ｍ及び光源５６Ｋにおいて、同じ構成の画像信号制御が可能となり、個別（色別）に制御回路を変更する必要がなく、画像形成装置１０を高速、高画質、かつ低コストで提供することが可能となる。
［第２の実施形態］
次に、図６、及び図７にしたがって本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置８０を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１２９】
第１の実施形態では、ブラック、及びシアン用の光走査装置２２ＣＫと、マゼンタ、及びイエロー用の光走査装置２２ＭＹとの２つの光学走査装置が設けられていたが、本実施形態の画像形成装置８０では、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色用の走査ビームを出射する１台の光走査装置２２ＣＫＭＹを備えている。
【０１３０】
本実施形態では、各色に対応した感光体ドラム１２は、全て同一径に設定されている。
【０１３１】
なお、図６（Ａ）においては、電子写真ユニット１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙは、感光体ドラム１２のみを図示しており、帯電装置１４、現像装置１６、転写装置１８、クリーニング装置２０等は記載を省略している。
【０１３２】
本実施形態の光走査装置２２ＣＫＭＹは、第１の実施形態とほぼ同様の光学部品を備えているが、光学部品の配置、及び個数が異なっている。
【０１３３】
本実施形態では、筐体３６の中央に一つの回転多面鏡３８が配置されており、回転多面鏡３８の左側（矢印Ｌ方向側）にブラック、及びシアン用の光学系が、回転多面鏡３８の右側（矢印Ｒ方向）にイエロー、及びマゼンタ用の光学系が配置されている。
【０１３４】
本実施形態では、イエロー用の光ビームＹＢの光路とマゼンタ用の光ビームＭＢの光路とは高さが異なっており、少なくともＦθレンズ４０Ａ，Ｂまでは、イエロー用の光ビームＹＢの光路がマゼンタ用の光ビームＭＢの光路よりも下側に位置している。
【０１３５】
また、ブラック用の光ビームＫＢの光路とシアン用の光ビームＣＢの光路とは高さが異なっており、少なくともＦθレンズ４０Ａ，Ｂまでは、ブラック用の光ビームＫＢの光路がシアン用の光ビームＣＢの光路よりも下側に位置している。
【０１３６】
なお、図６（Ｂ）に示すように、光源からＦθレンズ４０Ａ，Ｂまでの光学系においては、ブラック及びシアン用の光学系と、イエロー及びマゼンタ用の光学系とは左右対称である。
【０１３７】
本実施形態では、各光学系における折り返しミラーの枚数を下記の表２のように設定している。
【０１３８】
【表２】

即ち、本実施形態では、イエロー用の光学系において、主走査方向への折り返しミラーが２枚（回転多面鏡３８の反射面、反射ミラー６０）、副走査方向への折り返しミラーが３枚（折り返しミラー５０、５２、シリンドリカルミラー５４）、折り返しミラーとしては合計５枚である。
【０１３９】
マゼンタ用の光学系において、主走査方向への折り返しミラーが１枚（回転多面鏡３８の反射面）、副走査方向への折り返しミラーが２枚（折り返しミラー４２、シリンドリカルミラー４６）、折り返しミラーとしては合計３枚である。
【０１４０】
なお、図示は省略するが、本実施形態ではマゼンタ用の光源５６Ｍを、イエロー用の光源５６Ｙに対して光軸回りに１８０度回転させて取り付けている。
【０１４１】
シアン用の光学系において、主走査方向への折り返しミラーが１枚（回転多面鏡３８の反射面）、副走査方向への折り返しミラーが３枚（折り返しミラー５０、折り返しミラー５２、シリンドリカルミラー５４）、折り返しミラーとしては合計４枚である。
【０１４２】
また、ブラック用の光学系において、主走査方向への折り返しミラーが２枚（回転多面鏡３８の反射面、反射ミラー６０）、副走査方向への折り返しミラーが４枚（折り返しミラー４２、折り返しミラー４４、シリンドリカルミラー４６、折り返しミラー４８）、折り返しミラーとしては合計６枚である。
【０１４３】
即ち、本実施形態のシアン用とブラック用の光学系においては、第１の実施形態のシアン用とブラック用の光学系と同じ構成（図２参照）となっている。
【０１４４】
図７は、本実施形態の折り返しミラーによる複数の光ビーム（２次元ビーム）の軸方向の変化を示している。
【０１４５】
イエロー用の光源５６Ｙ、及びシアン用の光源５６Ｃをマゼンタ用の光源５６Ｍ、及びブラック用の光源５６Ｋに対して１８０°回転させた状態で取り付けているため、光源の位置では、主走査方向の軸の向きと副走査方向の軸の向きが、それぞれイエロー及びシアン用の光学系に対してマゼンタ及びブラック用の光学系は互いに逆向きになっている。
（作用）
次に、本実施形態の画像形成装置８０の作用を説明する。
【０１４６】
本実施形態のシアン用とブラック用の光学系においては、前述したように第１の実施形態のシアン用とブラック用の光学系と同じ構成となっているので、シアン、及びブラックの各感光体ドラム１２上での、各々の光ビームの配置（２次元ビームの向き）は同じになる。
【０１４７】
次に、本実施形態のイエロー用、及びマゼンタ用の光学系においては、合計の折り返しミラーの枚数を偶数差（５−３＝２）とし、マゼンタ用の光源５６をイエロー用の光源５６Ｙに対して光軸回りに１８０度回転させて取り付けており、さらに、主走査方向の折り返しミラーの枚数差を１枚（奇数）、副走査方向の折り返しミラーの枚数差を１枚（奇数）としたので、イエロー、及びマゼンタの各感光体ドラム１２上での、各々の光ビームの配置は全て同じになる。
【０１４８】
ここで、イエロー用の光ビーム及びマゼンタ用の光ビームと、シアン用の光ビームとブラック用の光ビームとが回転多面鏡３８に対して互いに逆方向へ偏向走査されているため、感光体ドラム１２上での座標は、主走査方向、副走査方向共に逆向きになった場合、４色を重ね合わせたときの向きが一致することになる。
【０１４９】
図７から明らかなように、本実施形態の構成とすることで、イエロー用、マゼンタ用、シアン用、及びブラック用の各感光体ドラム１２上での各々の光ビームの配置（２次元ビームの向き）を同じにすることができる。
【０１５０】
したがって、本実施形態の画像形成装置８０においても、第１の実施形態と同様に、高速、高画質、かつ低コストで提供することが可能となる。
［その他の実施形態］
上記実施形態では、複数の光源から出射された複数の光ビームが一つの回転多面鏡３８に入射する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、特開昭６３−２７１２７５号公報の第１図に示したような、一つのマルチビームレーザから出射された複数のビームが回転多面鏡に入射するような光学系を持つ光走査装置が複数配列されるような場合でも、その中の一部の光走査装置がレイアウトの制約等や増速などの要求に対応するために、光学系が他の光走査装置の光学系と比べて異なるような場合にも適用することができる。
【０１５１】
また、折り返しミラー（主走査方向、及び副走査方向）の数は、上記実施形態に記載のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜増減可能であるのは言うまでもない。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の画像形成装置によれば、光源として２次元マルチビームレーザを使用した場合であっても、画像制御方法や画像書き出し位置制御方法等を複雑にすることがなく、装置を低コストで提供することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態に係る画像形成装置の要部の側面図である。
【図２】 第１の実施形態に係る画像形成装置の光走査装置の側面図である。
【図３】 光走査装置の要部の平面図である。
【図４】 （Ａ）〜（Ｄ）は光源の正面である。
【図５】 （Ａ）はイエロー及びシアン用の光学系における折り返しミラーによる光ビームの軸方向の変化を示す説明図であり、（Ｂ）はブラック及びマゼンタ用の光学系における折り返しミラーによる光ビームの軸方向の変化を示す説明図である。
【図６】 （Ａ）は第２の実施形態に係る画像形成装置の要部の側面図であり、（Ｂ）は光走査装置の要部の平面図である。
【図７】 （Ａ）はイエロー用の光学系における折り返しミラーによる光ビームの軸方向の変化を示す説明図であり、（Ｂ）はマゼンタ用の光学系における折り返しミラーによる光ビームの軸方向の変化を示す説明図であり、（Ｃ）はシアン用の光学系における折り返しミラーによる光ビームの軸方向の変化を示す説明図であり、（Ｄ）はブラック用の光学系における折り返しミラーによる光ビームの軸方向の変化を示す説明図である。
【図８】 光学系に主走査方向（Ｘ方向）へ折り返すミラーがあった場合の、光ビームの向きを説明する説明図である。
【図９】 光学系に副走査方向（Ｙ方向）へ折り返すミラーがあった場合の、光ビームの向きを説明する説明図である。
【図１０】 特開昭５９−１２３３６８号公報の第６図に示した画像形成装置の光学系に対して２次元マルチビームレーザを適用した例を示す説明図である。
【図１１】 特開平９−１８４９９１号公報の図１及び図２に示した画像形成装置の光学系に対して２次元マルチビームレーザを適用した例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム（感光体）
３７ 発光部
３８ 回転多面鏡（折り返しミラー）
４２ 折り返しミラー
４４ 折り返しミラー
４６ シリンドリカルミラー（折り返しミラー）
４８ 折り返しミラー
５０ 折り返しミラー
５２ 折り返しミラー
５４ シリンドリカルミラー
５６Ｙ 光源（マルチビームレーザ）
５６Ｍ 光源（マルチビームレーザ）
５６Ｃ 光源（マルチビームレーザ）
５６Ｋ 光源（マルチビームレーザ）
６０ 反射ミラー（折り返しミラー）
８０ 画像形成装置

Claims (5)

1. 複数の発光部を２次元的に配置したマルチビームレーザを複数配置すると共に、各マルチビームレーザに対応した複数の感光体を配置し、前記複数のマルチビームレーザから射出された複数の光ビームを折り返しミラーを含む走査光学系により各感光体上で走査露光させて潜像を形成し、前記潜像を現像して各感光体上に形成した複数の画像を重ね合わせて単一の画像として出力する画像形成装置であって、
   前記走査光学系は、前記マルチビームレーザ毎に１以上の前記折り返しミラーを有し、
   マルチビームレーザから射出された複数の光ビームの前記感光体における配置が各感光体上で同一となるように、前記マルチビームレーザの向き、及び各マルチビームレーザに対応する前記折り返しミラーの数を設定した、ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記走査光学系は、前記光ビームを偏向走査する回転多面鏡を有し、
   前記回転多面鏡の回転軸を通る直径方向の仮想線を境にして一方側へ偏向される光ビームを出射する前記マルチビームレーザを複数有し、
   前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が偶数枚に設定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記走査光学系は、前記光ビームを主走査方向へ折り返す折り返しミラーと副走査方向へ折り返す折り返しミラーとを有し、
   前記光ビームを主走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差と、前記光ビームを副走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差とが共に偶数枚のときは、各々の前記マルチビームレーザを光軸回りで同じ方向を向くように配置し、
   前記光ビームを副走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差と、前記光ビームを主走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差とが共に奇数枚のときは、一方の前記マルチビームレーザを他方の前記マルチビームレーザに対して光軸回りに略１８０°回転させて配置する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記走査光学系は、前記光ビームを偏向走査する回転多面鏡を有し、
   前記回転多面鏡の回転軸を通る直径方向の仮想線を境にして一方側へ偏向される光ビームを出射するマルチビームレーザと、前記仮想線を境にして他方側へ偏向される光ビームを出射するマルチビームレーザとを有し、
   前記光ビームを前記仮想線を境にして一方側へ折り返す前記折り返しミラーの数と、前記光ビームを前記仮想線を境にして他方側へ折り返す前記折り返しミラーの数との差が奇数枚に設定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記走査光学系は、前記光ビームを主走査方向へ折り返す折り返しミラーと副走査方向へ折り返す折り返しミラーとを有し、
   前記光ビームを主走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が奇数枚、かつ前記光ビームを副走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が零または偶数枚のときは、各々の前記マルチビームレーザを光軸回りで同じ方向を向くように配置し、
   前記光ビームを主走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が奇数枚、かつ前記光ビームを副走査方向へ折り返す前記折り返しミラーのマルチビームレーザ同士の枚数差が奇数枚のときは、前記マルチビームレーザの一方を他方に対して光軸回りに略１８０°回転させて配置する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

Images