(57)【要約】      （修正有）【課題】  単一の回転多面体鏡を用いて複数光源からの光ビームを複数の感光体に導く走査光学系を、簡単な構成で部品点数が少なく、精度の調整や調整治具の設計を困難にする構成を用いずに安価に構成した画像形成装置を提供する。【解決手段】  複数の光源とコリメータレンズはそれぞれの光軸が光学系光軸に平行とされると共に光源光軸がコリメータレンズ光軸と所定距離離間するよう設置し、複数光源からの光ビームを、回転多面体鏡の反射面に収束させる単一のレンズにおける主走査方向と直交する副走査方向の異なった位置に入射させ、単一のレンズへの入射位置に対応させて光学系光軸に対して所定角度を持たせて入射させるようにして回転多面体鏡の反射面に結像させるようにし、反射された各光ビームが光学系光軸から離れるようにした。【選択図】  図１
2006184750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式で形成された画像を転写する転写媒体の進行方向に配列された複数の感光体と、回転駆動される単一の回転多面体鏡と、前記複数の感光体のそれぞれに対応して設けられた複数の光源からの光ビームを前記回転多面体鏡の反射面に入射させ、偏向反射させて前記複数の感光体のそれぞれに分離して導き、主走査させる光学系とを有する画像形成装置であって、
前記回転多面体鏡の反射面に複数の光ビームを入射させる光学系は、前記複数光源のそれぞれに対応して設けられ、前記光ビームを平行光束とするコリメータレンズと、該コリメータレンズからの光ビームを前記回転多面体鏡の反射面に収束させる単一のレンズとからなり、前記複数の光源とコリメータレンズはそれぞれの光軸が前記光学系光軸に平行とされると共に光源光軸がコリメータレンズ光軸と所定距離離間され、前記複数光源からの光ビームのそれぞれを、前記単一のレンズにおける主走査方向と直交する副走査方向の異なった位置に入射させると共に、該単一のレンズへの入射位置に対応させ、前記光学系光軸に対して所定角度を持たせて入射させるようにした偏向走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記単一のレンズに入射させる光ビームの光学系光軸に対する角度は、前記入射位置が光学系光軸から離れるに従って大きな角度としたことを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置。
【請求項３】
前記偏向反射された複数の光ビームを前記複数の感光体のそれぞれに分離して導き、主走査させる光学系は、前記回転多面体鏡の反射面で偏向された光ビームを略等速で主走査するためのレンズ群からなる走査レンズを含み、前記回転多面体鏡の反射面で反射された前記複数の光ビームが前記走査レンズに入射するよう構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置における偏向走査装置は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのそれぞれに対応した前記光源を有し、前記回転多面体鏡の反射面に前記光源からの４本の光ビームを副走査方向の異なった位置へ入射させるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の光ビームを前記回転多面体鏡の反射面に収束させる単一のレンズは、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に係り、特に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）などの各色に対応した感光体を転写媒体の進行方向に並列に配置し、各色に対応した光源からの光を単一の回転多面体鏡で偏向反射して各感光体を露光するようにしたタンデム型の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における感光体を露光する装置としては、図５に示したように回転駆動される回転多面体鏡３１を用いて光源３０からの光ビーム３６を反射面３２で偏向し、感光体３４上を主走査するようにした偏向走査装置を用いたもの、レーザダイオードをアレイ状に配列し、セルフォクレンズなどを用いて露光する形式のものなどがある。なお、この図５において３３１、３３２は、回転多面体鏡３１の反射面３２で反射された光ビームを、略等速で感光体３４上を主走査できるようにするレンズ群からなる走査レンズであり、３５は光学系光軸である。
【０００３】
図６は、この回転多面体鏡３１を用いた偏向走査装置における光学系の概略構成を示した図であり、図中３０はレーザダイオードなどを用いた光源、３２は図５に示した回転多面体鏡３１の反射面、３３は図５に３３１、３３２で示した走査レンズ、３４は感光体、３５は光学系光軸、３６は光源３０からの光ビーム、４１はコリメータレンズ、４２はアパーチャ、４３はシリンドリカルレンズであり、この図６では説明をわかりやすくするため、光源３０から回転多面体鏡３１の反射面３２までと、反射面３２から感光体３４までを直線上に配して示してある。
【０００４】
この光学系では、画像信号で変調されたレーザダイオードなどを用いた光源３０から出た光ビーム３６は、コリメータレンズ４１で平行光束にされてアパーチャ４２で絞られ、シリンドリカルレンズ４３で回転多面体鏡３１の反射面３２に結像させられる。そしてこの回転多面体鏡３１の反射面３２で偏向反射され、図５に３３１、３３２で示した走査レンズ３３で光ビームが略等速で感光体３４上を主走査できるようにされている。またこの光学系では、コリメータレンズ４１やシリンドリカルレンズ４３はその光学面の曲率中心が光軸中心と重なるように配置され、反射面３２は、シリンドリカルレンズ４３のバックフォーカス位置とされると共に、回転多面体鏡３１の反射面３２の倒れによる影響を押さえるため、走査レンズ３３は、回転多面体鏡３１の反射面３２と感光体３４の走査面とが互いに共役の関係となるように構成されている。
【０００５】
また、このような回転多面体鏡を用いた偏向走査装置は、感光体上を高速に走査することが可能であるが高価となるため比較的高速な画像形成装置に用いられ、また、その質量が駆動モータによる起動時間に影響を与えるのと薄くした方が安価なため、例えば２ｍｍ程度の厚さに作られている。
【０００６】
そして、例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）などの各色に対応して設けた感光体を転写媒体の進行方向に並列に配置し、さらに各色に対応した画像データで変調した光ビームで露光すると共に各色のトナーで現像し、各感光体上に形成された各色の画像を記録媒体上に順次色重ねするようなタンデム型カラー画像形成装置においても、高速機では回転多面体鏡を用い、パーソナルユースを狙った低価格機ではレーザダイオードアレイを用いるなどの使い分けがおこなわれている。
【０００７】
しかしながら、回転多面体鏡を用いた光学系は露光用光路が比較的長いため、タンデム型カラー画像形成装置におけるそれぞれの感光体に対応させて回転多面体鏡を設けると、画像形成装置そのものが大型になるとともに高価となるため、例えば図７に示したように、単一の回転多面体鏡で複数の光源からのビームを偏向反射し、それぞれの感光体に対応させたミラーで分離して画像形成することが提案されている。
【０００８】
この図７において９１、９２、９３、９４、１０１、１０２、１０３は、転写媒体の進行方向に並列に配置された感光体１１１、１１２、１１３、１１４のそれぞれに対応して設けられ、光源５１１、５１２、５１３、５１４からの光ビーム５５１、５５２、５５３、５５４をそれぞれの感光体１１１〜１１４方向に導く反射ミラーであり、光源５１１〜５１４からの光ビーム５５１〜５５４は、コリメータレンズ５２１、５２２、５２３、５２４で平行光束とされ、アパーチャ５３１、５３２、５３３、５３４で絞られてシリンドリカルレンズ５４により、回転多面体鏡の反射面５７に結像される。そして、この反射面５７で偏向反射され、走査レンズ５８を通過した後、反射ミラー９１〜９４で分離されて反射ミラー１０１〜１０３で対応する感光体１１１〜１１４を主走査するようになっている。なお、図中５６は光学系光軸である。
【０００９】
そして、図８はこの図７におけるシリンドリカルレンズ５４へ各光ビーム５５１〜５５４が入射する部分の拡大図であり、それぞれの各光ビーム５５１〜５５４は、この図８に示したように、それぞれ光学系軸５６に平行にシリンドリカルレンズ５４に入射し、回転多面体鏡の反射面５７に結像される。
【００１０】
しかしながらこのように偏向走査装置を構成した場合、回転多面体鏡の反射面５７で反射された光ビーム５５１〜５５４を夫々のビームに対応した反射ミラー９１〜９４に入射させるためには、反射ミラー９１〜９４の位置で、それぞれの光ビーム５５１〜５５４が主走査方向に対して垂直な副走査方向に或る程度離間していることが必要となる。この間隔を大きくするためには、走査レンズ５８から分離ミラー９１〜９４までの距離を大きくする、走査レンズ５８のパワーを上げて光ビーム５５１〜５５４を副走査方向に拡散させて間隔を稼ぐ、シリンドリカルレンズ５４を副走査方向に大きくし、このシリンドリカルレンズ５４に入射する光ビーム５５１〜５５４の間隔を大きくして回転多面体鏡の反射面５７への入射角を大きくする、等の方法がある。
【００１１】
しかしながら、走査レンズ５８から分離ミラー９１〜９４までの距離を大きくする方法は、必然的に画像形成装置を大型にしてしまう。走査レンズ５８のパワーを上げて光ビーム５５１〜５５４を副走査方向に拡散させ、間隔を稼ぐ方法は、同時にそれぞれの光ビーム５５１〜５５４のビーム径も大きくなるから、最終的に感光体１１上でビーム径を絞るためのレンズが必要となり、このビーム径を絞るためのレンズは短焦点となるから実用深度の焦点深度が得られなくなってしまう。また、シリンドリカルレンズ５４を副走査方向に大きくし、このシリンドリカルレンズ５４に入射する光ビーム５５１〜５５４の間隔を大きくする方法は、シリンドリカルレンズ５４が大型化して高価になる。
【００１２】
このように単一の回転多面体鏡に複数の光ビームを入射させ、複数の感光体を露光するようにした偏向走査装置を用いたタンデム型カラー画像形成装置の先行技術としては、例えば特許文献１がある。
【００１３】
この、特許文献１に示された画像形成装置における走査光学系１００の概略を示したのが図９であり、回転多面体鏡１０１の１つのミラー面には、４個のレーザダイオード（不図示）から４本の光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣが入射されている。この光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣの入射角は、回転多面体鏡１０１の１つのミラー面上において、各ビームが回転多面体鏡１０１の回転軸Ｏ方向（副走査方向）に直線的に並び、かつ、偏向された各ビームが、トロイダルレンズ１０２とｆθレンズ１０３との間で、回転軸Ｏに垂直な平面Ｑ上の位置Ｐにおいて交差するように設定されている。
【００１４】
そのため、回転多面体鏡１０１のミラー面で偏向された光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣは、当該ミラー面から位置Ｐに近づくにつれて上記平面Ｑに徐々に近接しながらトロイダルレンズ１０２を経由し、位置Ｐにおいて交差後、位置Ｐから離れるにつれて相互に離間しながらｆθレンズ１０３を経由し、折り返しミラー１０４ａＫ〜１０４ｃＫ、１０４ａＹ〜１０４ｃＹ、１０４ａＭ〜１０４ｃＭ、１０４Ｃにより光路長を等しくなるように調整されながら光路変更され、防塵ガラス１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃを介して、該当する感光体ドラム１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃの周面を主走査方向に露光走査し、静電画像を形成するようになっている。
【００１５】
しかしながら、この特許文献１に示された走査光学系１００では、光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣがｆθレンズ１０３の直前の位置Ｐにおいて交差しているので、ｆθレンズ１０３を経由した各光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣが副走査方向に僅かな距離しか離間せず、光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣを分離しにくいという問題がある。
【００１６】
すなわち各光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣは、対応する感光体ドラム１０６Ｋ、１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃに到達するまでに確実に分離しておかないと、一部の感光体ドラムの露光不足や再現画像へのノイズ等が生じてしまう。この場合、光ビームの分離は、折り返しミラー１０４ａＫ、１０４ａＹ、１０４ａＭ、１０４Ｃで行うのが合理的であるが、この特許文献１に示された技術では副走査方向に僅かな距離しか離間していないため、交差位置Ｐからあまり近い距離に折り返しミラー１０４ａＫ、１０４ａＹ、１０４ａＭ、１０４Ｃを配置するのが困難となる。
【００１７】
この問題を解決するためには、前記したように折り返しミラー１０４ａＫ、１０４ａＹ、１０４ａＭ、１０４Ｃを位置Ｐから遠方に離して配置することが考えられるが、そうすると、この距離に回転多面体鏡のミラー面と位置Ｐとの間の距離も加わるため、回転多面体鏡や走査レンズの数が減ったにも拘わらずかえって装置が大型化するという新たな課題が生じる。
【００１８】
また、光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣを副走査方向に離間させる特殊なレンズ（例えば、トーリックレンズ）を位置Ｐに配置し、各光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣの間隔を広げ、位置Ｐから近い距離において光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣを分離することも考えられるが、そうしても、折り返しミラー１０４ａＫ、１０４ａＹ、１０４ａＭ、１０４Ｃと位置Ｐ間の距離が短くなるだけで、回転多面体鏡のミラー面と位置Ｐとの間の距離を短くすることはできず、しかも装置が高価になりかねない。
【００１９】
そのため特許文献２には、ミラー面からの光路長を長く取ったり、特殊なレンズを用いたりすることなく、偏向後の各光ビームを短距離において簡単に分離できるようにするため、図１０、図１１に示したように、回転多面体鏡の反射面に入射させる複数の光ビームを、反射面より光源側で互いに交差するよう反射面への入射角を設定した走査光学系が提案されている。
【００２０】
図１０は、特許文献２に提案された走査光学系を回転多面体鏡８５を中心として側面から見た図で、図１１はこの図１０に示した走査光学系における、（ａ）がレーザダイオードなどの光源８１Ｋ、８１Ｙから回転多面体鏡８５までの光学系を、（ｂ）が回転多面体鏡８５から感光体９１Ｋ、９１Ｙ、９１Ｍ、９１Ｃまでの光学系を示した側面図である。
【００２１】
この特許文献２に提案された走査光学系は、図１０から明らかなように、回転多面体鏡８５を中心にして、４個のレーザダイオード８１Ｋ、８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ（図１１に８１Ｋ、８１Ｙの２つのみ示した）や、トロイダルレンズおよびｆθレンズからなる走査レンズ８６ａ、８６ｂなどのレンズ、折り返しミラー８７ａＫ〜８７ｃＫなどのミラーなどが２組ずつ、さらにそれぞれの感光体９１Ｋ、９１Ｙ、９１Ｍ、９１Ｃに対応させて第２シリンドリカルレンズ８９Ｋ、８９Ｙ、８９Ｍ、８９Ｃが、回転多面体鏡８５の回転軸Ｏを含むシート搬送方向に直交する平面に面対称に配設されて構成されている。
【００２２】
そして、当該平面に面対称な回転多面体鏡８５の２つのミラー面には、レーザダイオード８１Ｋ、８１Ｙから出射された光ビームＬＫ、ＬＹが、図１１（ａ）に示されているように円筒状のコリメータレンズ８２Ｋ、８２Ｙを通過して平行光にされ、第１シリンドリカルレンズ８３Ｋ、８３Ｙ（図では重なって描かれているが、独立して設けられている）を通過して、回転多面体鏡８５の回転軸方向にのみ収束されて反射ミラー８４Ｋで反射され、位置Ｐにおいて光ビームＬＹと交差し、回転軸Ｏに垂直な平面Ｑに上下に対称な光線となって回転多面体鏡８５の反射面で回転軸Ｏ方向に直線的に並ぶ。
【００２３】
回転多面体鏡８５を挟んで逆側に配置されたレーザダイオード８１Ｍ、８１Ｃから出射された光ビームＬＭ、ＬＣも、同様にして回転多面体鏡８５における逆側の反射面に入射し、そのため回転多面体鏡８５には前記平面の上流側と下流側から２本ずつの光ビームが入射される。この光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣの入射角は、それぞれ回転軸Ｏに垂直な平面Ｑ上のミラー面の手前（光源側）の位置Ｐ（図１１（ａ）参照）において交差し、かつ各光ビームＬＫ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣが２つのミラー面上において、それぞれ回転多面体鏡８５の回転軸Ｏ方向（副走査方向）に直線的に並ぶように設定されている。
【００２４】
そして、偏向反射された光ビームＬＫ、ＬＹは、図１１（ｂ）に示したように、回転多面体鏡８５における反射面から離れるにつれて上記平面Ｑにさらに離間しながらトロイダルレンズとｆθレンズとからなる走査レンズ８６ａを共通に経由し、主走査方向には主走査速度が一定になるように収束して副走査方向には略平行光にされる。走査レンズ８６ａを経由した光ビームＬＫ、ＬＹは、折り返しミラー８７ａＫ〜８７ｃＫ、８７ａＹ〜８７ｃＹにより光路長を等しくなるように調整されながら光路変更され、副走査方向にのみ収束する第２シリンドリカルレンズ８９Ｋ、８９Ｙを介して、該当する感光体ドラム９１Ｋ、９１Ｙの周面を主走査方向に露光走査して静電画像を形成するようになっている。
【００２５】
【特許文献１】特開平８−２７１８１７号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながらこの特許文献２に示された構成でも、回転多面体鏡８５を挟んで互いに逆方向に設けた光学系が必要であってそれだけ画像形成装置が大型化すると共に、光源を出た光ビームは光源それぞれに対応させて設けた４つのシリンドリカルレンズ８３Ｋ、８３Ｙ、８３Ｍ、８３Ｃを介して回転多面体鏡８５の反射面に収束されており、また、回転多面体鏡８５の両側で反射された光ビームに対応させて２組の走査レンズ８６ａ、８６ｂが設けられているから、その分、部品点数が増えて高価になる。
【００２７】
またこの特許文献２に示された構成では、図１１（ａ）に示したように、回転多面体鏡８５へ至る光路をレーザダイオード８１Ｋ、８１Ｙ、コリメータレンズ８２Ｋ、８２Ｙ、第１シリンドリカルレンズ８３Ｋ、８３Ｙなどの光源光学系全体を傾けて設定しているが、この構成では例えば複数のレーザダイオード８１Ｋ、８１Ｙ、コリメータレンズ８２Ｋ、８２Ｙを支持する部材を一体で構成しようとすると、形状が複雑になって精度が出しにくくなるという欠点がある。
【００２８】
逆に、それぞれのレーザダイオード８１Ｋ、８１Ｙに対して個別の支持部材を用いると、光源部の占有する面積が大きくなり、装置の大型化を招く。また、一体型、別体型にかかわらず、コリメータレンズ８２Ｋ、８２Ｙを移動させてビーム径調整を行なう際に、移動方向が光路ごとに異なるため、調整治具の設計も困難になる。
【００２９】
また、レーザダイオード８１Ｋ、８１Ｙはコリメータレンズ８２Ｋ、８２Ｙから出射する光線の方向を決めるため、コリメータレンズ８２Ｋ、８２Ｙの光軸方向に垂直な面内で位置調整をする必要があるが、この調整面も光路ごとに異なった角度になるため、光源部支持部材の構成が複雑になって精度も出しにくくなり、調整治具の設計もいよいよ困難になる。
【００３０】
そのため本発明においては、単一の回転多面体鏡を用いて複数光源からの光ビームを複数の感光体に導く走査光学系を、前記したような走査レンズから分離ミラーまでの距離を大きくする、回転多面体鏡の反射面で反射された光ビームを副走査方向に拡散させるために走査レンズのパワーを上げる、シリンドリカルレンズを副走査方向に大きくする、など、装置を大きくしたり不具合を生じる可能性がある方法や装置価格を上昇させる、あるいは、精度の調整や調整治具の設計を困難にする構成を用いず、簡単な構成で部品点数が少なく、安価に構成して備えた画像形成装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置は、
電子写真方式で形成された画像を転写する転写媒体の進行方向に配列された複数の感光体と、回転駆動される単一の回転多面体鏡と、前記複数の感光体のそれぞれに対応して設けられた複数の光源からの光ビームを前記回転多面体鏡の反射面に入射させ、偏向反射させて前記複数の感光体のそれぞれに分離して導き、主走査させる光学系とを有する画像形成装置であって、
前記回転多面体鏡の反射面に複数の光ビームを入射させる光学系は、前記複数光源のそれぞれに対応して設けられ、前記光ビームを平行光束とするコリメータレンズと、該コリメータレンズからの光ビームを前記回転多面体鏡の反射面に収束させる単一のレンズとからなり、前記複数の光源とコリメータレンズはそれぞれの光軸が前記光学系光軸に平行とされると共に光源光軸がコリメータレンズ光軸と所定距離離間され、前記複数光源からの光ビームのそれぞれを、前記単一のレンズにおける主走査方向と直交する副走査方向の異なった位置に入射させると共に、該単一のレンズへの入射位置に対応させ、前記光学系光軸に対して所定角度を持たせて入射させるようにした偏向走査装置を備えたことを特徴とする。
【００３２】
このように、複数の光源とコリメータレンズとを、それぞれの光軸を光学系光軸に平行とすると共に光源光軸をコリメータレンズ光軸から所定距離離間させて設置し、かつ、複数の光源からの光ビームを単一のレンズ（例えばシリンドリカルレンズ）における主走査方向と直交する副走査方向の異なった位置に入射させると共に、該単一のレンズへの入射位置に対応させ、前記光学系光軸に対して所定角度を持たせて入射させるようにしたことにより、回転多面体鏡の反射面には光源からの複数の光ビームが所定ピッチを有して副走査方向の異なった位置へ入射し、それによって反射された光ビームは特別な（走査）レンズを用いずとも光学系光軸から離れる方向に広がる。したがって、対応する感光体への分離のための間隔が大きくとれるから、前記したような走査レンズから分離ミラーまでの距離を大きくする、回転多面体鏡の反射面で反射された光ビームを副走査方向に拡散させるために走査レンズのパワーを上げる、シリンドリカルレンズを副走査方向に大きくする、など、装置を大きくしたり不具合を生じる可能性がある方法や、装置価格を上昇させる、あるいは、精度の調整や調整治具の設計を困難にする構成を用いず、単一の回転多面体鏡を用いて複数光源からの光ビームを複数の感光体に導く走査光学系を、簡単な構成で部品点数が少なく、安価に構成して備えた画像形成装置を提供することができる。
【００３３】
そして、前記単一のレンズに入射させる光ビームの光学系光軸に対する角度は、前記入射位置が光学系光軸から離れるに従って大きな角度とすることで、回転多面体鏡の反射面で反射された光ビームはより光学系光軸から離れていくことになる。
【００３４】
また、前記偏向反射された複数の光ビームを前記複数の感光体のそれぞれに分離して導き、主走査させる光学系は、前記回転多面体鏡の反射面で偏向された光ビームを略等速で主走査するためのレンズ群からなる走査レンズを含み、前記回転多面体鏡の反射面で反射された前記複数の光ビームが前記走査レンズに入射するよう構成されていることで、画像形成装置を安価に構成することができる。
【００３５】
さらに、前記画像形成装置における偏向走査装置は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのそれぞれに対応した前記光源を有し、前記回転多面体鏡の反射面に前記光源からの４本の光ビームを副走査方向の異なった位置へ入射させるよう構成され、前記複数の光ビームを前記回転多面体鏡の反射面に収束させる単一のレンズは、シリンドリカルレンズとすることが本発明の好適な実施形態である。
【発明の効果】
【００３６】
以上記載のごとく本発明になる画像形成装置は、単一の回転多面体鏡を用いて複数光源からの光ビームを複数の感光体に導く走査光学系を、簡単な構成で部品点数が少なく、安価に構成して備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３８】
図１は本発明になる偏向走査装置を備えたタンデム型画像形成装置の概略構成上面図、図２は図１に示した本発明になる偏向走査装置を備えたタンデム型画像形成装置の概略構成を、光源から回転多面体鏡の反射面までと反射面から感光体までを直線上に配して示した側面図、図３、図４は本発明の原理を説明するため、図１に示した偏向走査装置における光源から回転多面体鏡の反射面までの光路と（図３）、さらに光源からシリンドリカルレンズへの光路を（図４）それぞれ拡大して示した図である。
【００３９】
図中、１１〜１４はレーザダイオードなどを用い、図示していない制御装置から送られる例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）などの各色に対応した画像信号で変調した光ビーム５１〜５４を発する光源、２１〜２４はそれぞれの光源から発せられた光を平行光束とするコリメータレンズ、３１〜３５は光源１１〜１４からの光ビーム５１〜５４を回転多面体鏡７の反射面７１に結像させる単一のシリンドリカルレンズ４に入射させるための反射ミラーで、このうち３１、３５は通常の反射ミラー、３２〜３４はハーフミラーである。なお、シリンドリカルレンズ４は、シリンドリカルレンズだけに限らず非球面レンズなどを用いても良い。
【００４０】
５１〜５４は光ビーム、６は光学系の光軸、７１は回転多面体鏡７におけるひとつの反射面、８は回転多面体鏡７の反射面７１で反射された光ビームを略等速で感光体１１１〜１１４上を主走査できるようにするｆθレンズなどからなる走査レンズ、９１〜９４は走査レンズ８からの光ビームを例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）などの各色に対応して設けた感光体１１１〜１１４の方向に向けるための第１の反射ミラー、１０１、１０２、１０３はこの第１の反射ミラーで反射された光ビームの光路長を等しくして感光体１１１、１１２、１１３の方向に導く第２の反射ミラー、１１１〜１１４は転写媒体の進行方向に例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）などの各色に対応して並列に配置され、電子写真方式で画像が形成される感光体、１２１、１２２、１２３、１２４は光源１１、１２、１３、１４の光軸、１３１、１３２、１３３、１３４はコリメータレンズ２１、２２、２３、２４の光軸である。
【００４１】
なお、図示はしていないが、それぞれの感光体１１１〜１１４の回りには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置など、通常の電子写真プロセス部材が配置され、さらに記録媒体や中間転写体など、各感光体上に形成されたトナー画像を転写する転写媒体に転写したり搬送したりする機構が設けられる。
【００４２】
本発明の画像形成装置に用いられる偏向走査装置における、回転多面体鏡７の反射面７１へ光ビームを入射させる光学系は、図１、図２に示したように、レーザダイオードなどを用いた光源１１〜１４と、該光源１１〜１４からの光を平行光束にするコリメータレンズ２１〜２４、通常の反射ミラー３１、３５とハーフミラー３２〜３４などで構成され、光源１１〜１４からの光ビーム５１〜５４をシリンドリカルレンズ４に入射させる反射ミラーなどからなり、図１、図２におけるレーザダイオードなどを用いた光源１１〜１４からシリンドリカルレンズ４への入射部分を経て回転多面体鏡７の反射面７１までを拡大した図３、同じく光源１１〜１４からシリンドリカルレンズ４への入射部分までを拡大した図４に示したように、それぞれの光ビーム５１〜５４は、シリンドリカルレンズ４における副走査方向の（主走査方向と直交する方向）異なった位置に、光学系光軸６に対してそれぞれθ１〜θ４の所定角度を持たせて入射させるようにしてある。
【００４３】
また図４に詳細に示したように、それぞれのレーザダイオードなどを用いた光源１１〜１４とコリメータレンズ２１〜２４は、それぞれの光軸１２１〜１２４、１３１〜１３４が偏向走査装置における光軸６と平行に設けられ、かつ、光源１１〜１４の光軸１２１〜１２４は、コリメータレンズ２１〜２４の光軸１３１〜１３４からそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４だけズレて設置されている。
【００４４】
なお、この図４において光ビーム５２、５３、５４は光ビームの中心だけを示したが、光ビーム５１は、中心と共にそのビーム径を模式的に５１１として示してあり、さらに、光ビーム５１〜５４がシリンドリカルレンズ４へ入射する位置（光学系光軸６からの距離）は、例えば光学系光軸６を中心に対称的な距離としたり第１の反射ミラー９１〜９４までの距離に対応させた任意の値としても良く、同様角度θ１〜θ４も、例えば光学系光軸６を中心に対称的な角度としたり第１の反射ミラー９１〜９４までの距離に対応させた任意の値としても良い。
【００４５】
すなわち本発明においては、前記したようにそれぞれのレーザダイオードなどを用いた光源１１〜１４とコリメータレンズ２１〜２４は、それぞれの光軸１２１〜１２４、１３１〜１３４が偏向走査装置における光軸６と平行に設けられているが、光源１１〜１４の光軸１２１〜１２４は、コリメータレンズ２１〜２４の光軸１３１〜１３４からそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４だけズレて設置されているため、図４の光源１１において示したように、光源１１から出射した光ビーム５１は、コリメータレンズ２１によって平行光束５１１にされるが、このとき光源１１の光軸１２１がコリメータレンズ２１の光軸１３１からｄ１だけズレているため、シリンドリカルレンズ４へ向かうときに光学系光軸６に対してそれぞれθ１の角度が生じる。
【００４６】
そのため、回転多面体鏡７の反射面７１には光源１１〜１４からの複数の光ビーム５１〜５４が所定ピッチを有して副走査方向の異なった位置へ入射し、それによって反射された光ビーム５１〜５４は特別な（走査）レンズ８を用いずとも光学系光軸６から離れる方向に広がる。したがって、対応する感光体１１１〜１１４への分離のための間隔が大きくとれるから、前記したような走査レンズから分離ミラーまでの距離を大きくする、回転多面体鏡の反射面で反射された光ビームを副走査方向に拡散させるために走査レンズのパワーを上げる、シリンドリカルレンズを副走査方向に大きくする、など、装置を大きくしたり不具合を生じる可能性がある方法や装置価格を上昇させる、あるいは、精度の調整や調整治具の設計を困難にする構成を用いず、簡単な構成で部品点数が少なく、安価に構成することができる。
【００４７】
以下、図３、図４を用いて本発明の偏向走査装置を更に詳細に説明すると、図４に示したように、コリメータレンズ２１〜２４から出射してシリンドリカルレンズ４に入射する光ビーム５１〜５４の光軸６とのなす角度をθ１、θ２、θ３、θ４、コリメータレンズ２１〜２４の光軸１３１、１３２、１３３、１３４に対するレーザダイオードなどの光源１１〜１４の光軸１２１、１２２、１２３、１２４の芯ズレ量をｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、コリメータレンズ２１〜２４の焦点距離をｆＣＬとすると、
ｔａｎθ＝ｄ／ｆＣＬ  ……………………  （１）
の関係がある。
【００４８】
また、シリンダドリカルレンズ４に入射する光ビーム５１〜５４の光軸６とのなす角度θ１、θ２、θ３、θ４と（図４参照）、回転多面体鏡７の反射面７１上での光ビーム５１〜５４の反射点高さ（光軸６からの距離）ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４（図３参照）の間には、シリンダドリカルレンズ４の焦点距離をｆＣＹとすると、
ｈ＝ｆＣＹ×ｔａｎθ  ……………………  （２）
の関係がある。
【００４９】
すなわち、この（１）式と（２）式から、コリメータレンズ２１〜２４の光軸１３１、１３２、１３３、１３４に対する光源光軸１２１、１２２、１２３、１２４の芯ズレ量ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４と回転多面体鏡７における反射面７１上の光線高さｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４との間には
ｄ×ｆＣＹ＝ｈ×ｆＣＬ  ……………………  （３）
の関係が成り立つ。
【００５０】
さらに、シリンダドリカルレンズ４を出射後の光軸６とのなす角度（回転多面体鏡７の反射面７１への入射角度）をδ１、δ２、δ３、δ４、シリンダドリカルレンズ４への光ビーム５１、５２、５３、５４の入射高さ（光軸６からの距離）をＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４（図３参照）とすると、
ｔａｎδ＝（Ａ＋ｈ）／ｆＣＹ  …………  （４）
の関係が成り立つ。
【００５１】
そのため、回転多面体鏡７の反射面７１から図２に示した第１の反射ミラー９１、９２、９３、９４（光線分離ポイント）までの距離をＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とした場合、この第１の反射ミラー９１、９２、９３、９４での光路高さ（光軸６からの距離）は、
Ｌ×ｔａｎδ＋ｈ  …………………………  （５）
で表され、さらに第１の反射ミラー９１と９２の光路高さ（光軸６からの距離）の差は、
（Ｌ×ｔａｎδ１＋ｈ１）−（Ｌ×ｔａｎδ２＋ｈ２）  ……………（６）
で表される。
【００５２】
さらにこの（６）式を、（３）式、（４）式を用いて整理すると
｛Ｌ×（Ａ１−Ａ２）／ｆＣＹ＋（ｄ１−ｄ２）｝×｛（Ｌ＋ｆＣＹ）／ｆＣＬ｝  …（７）
となる。ここで、第１の反射ミラー９１、９２、９３、９４による光路分離ポイントでの光路高さの差は、ビーム径や走査線曲がりの影響を考えると、完全な光路分離のためには最低でも約３ｍｍ程度は必要であるので、
Ｌ×（Ａ１−Ａ２）／ｆＣＹ＋（ｄ１−ｄ２）×（Ｌ＋ｆＣＹ）／ｆＣＬ  ≧  ３  …（８）
を満たせばよい。また、この場合の光源１１、１２、１３、１４の光軸１２１、１２２、１２３、１２４とコリメータレンズ２１、２２、２３、２４の光軸１３１、１３２、１３３、１３４との偏芯量は、例えば光源１１とコリメータレンズ２１との偏芯量を０．０５１ｍｍ、光源１２とコリメータレンズ２２との偏芯量を０．０１５ｍｍとすると、シリンドリカルレンズ４への入射角はそれぞれ０．２４度と０．０７度となる。
【００５３】
なお、従来装置で説明したように、回転多面体鏡７の反射面７１は、シリンドリカルレンズ４のバックフォーカス位置とされると共に、回転多面体鏡７の反射面７１の倒れによる影響を押さえるため、走査レンズ８は、回転多面体鏡７の反射面７１と感光体１１の走査面とが互いに共役の関係となるように構成されている。
【００５４】
そのため、それぞれの光ビーム５１〜５４は、光ビーム５１の場合を示したようにこのシリンドリカルレンズ４で屈折されて回転多面体鏡７の反射面７１上に焦点を結ぶと共に、シリンドリカルレンズ４と回転多面体鏡７の反射面７１との間で互いに交差し、反射面７上の副走査方向に所定ピッチを置いて結像する。従って、図１、図２に示した回転多面体鏡７の反射面７１で反射された光ビーム５１〜５４は、光軸６から離反する方向に進みながら走査レンズ８に入射し、第１の反射ミラー９１〜９４へは、互いに大きな間隔を持って到達することになる。
【００５５】
そして第１の反射ミラー９１〜９４で反射されたそれぞれの光ビームのうち、反射ミラー９４で反射された光ビームはそのまま感光体１１４に送られ、他の反射ミラー９１、９２、９３で反射された光ビームは、光路長を調節するための第２の反射ミラー１０１、１０２、１０３で反射された後、感光体１１１、１１２、１１３に送られて感光体面上を主走査する。
【００５６】
すなわちこの構成では、光ビーム５１〜５４のシリンドリカルレンズ４への入射高さにより、回転多面体鏡７の反射面７１への入射角、つまり走査レンズ８への入射角が決まるから、光学性能を満足するための走査レンズ８への入射角条件を満足するよう、光ビーム５１〜５４のシリンドリカルレンズ４への入射高さを決めればよい。
【００５７】
このシリンドリカルレンズ４は、例えば第１面の曲率Ｒ１を７９．２９３、第２面の曲率Ｒ２は∞（すなわち平面）、最大厚みＤが３、屈折率Ｎｄが１．５１６８、アッベ数νｄが６４．１、バックフォーカスＢＦが１００とし、図２における光ビーム５１がシリンドリカルレンズ４に入射する位置を光軸６から１０．４４ｍｍ、入射角度θ１を０．５５度とし、光ビーム５２がシリンドリカルレンズ４に入射する位置を光軸６から３．５０ｍｍ、入射角度θ２を０．１８５度、光ビーム５３がシリンドリカルレンズ４に入射する位置を光軸６から−３．５０ｍｍ、入射角度θ３を−０．１８５度、光ビーム５４がシリンドリカルレンズ４に入射する位置を光軸６から−１０．４４ｍｍ、入射角度θ４を−０．５５度とした場合、各光ビームはシリンドリカルレンズ４により屈折し、各光ビーム５１〜５４を回転多面体鏡７の反射面７１からそれぞれ９０ｍｍ、１４０ｍｍ、１７０ｍｍおよび２２０ｍｍの距離に設けられ、また回転多面体の光軸６からそれぞれ離れて配置された第１の反射ミラー９１〜９４に入射させることができ、その結果、それぞれ反射ミラー９１〜９４に対応した感光体１１へ分離して導くことができた。
【００５８】
このように構成した偏向走査装置を備えた画像形成装置は、図示していない制御装置から送られる例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）などの各色に対応した画像信号により、図１、図２に示したレーザダイオードなどを用いた光源１１〜１４から発せられる光が変調され、コリメータレンズ２１〜２４で平行光束とされて反射ミラー３１〜３４により、回転多面体鏡７の反射面７１上で副走査方向に異なった位置となるよう１つに集められて反射ミラー３５でシリンドリカルレンズ４に入射され、回転多面体鏡７の反射面７１に結像させられる。そしてこの回転多面体鏡７の反射面７１で偏向反射され、それぞれ光軸６から離反する方向に進みながら走査レンズ８に入射して、図２に示したようにそれぞれの光ビーム５１、５２、５３、５４が略等速で感光体１１１〜１１４上を主走査できるようにされ、第１の反射ミラー９１〜９４へ互いに大きな間隔を持って到達する。
【００５９】
そして第１の反射ミラー９１〜９４で反射されたそれぞれの光ビームのうち、反射ミラー９４で反射された光ビームはそのまま感光体１１４に送られ、他の反射ミラー９１、９２、９３で反射された光ビームは、光路長を調節するための第２の反射ミラー１０１、１０２、１０３で反射された後、感光体１１１、１１２、１１３に送られて感光体面上を主走査し、潜像を形成する。
【００６０】
すると、図示していない現像装置でその潜像が現像されてトナー画像となり、記録媒体又は中間転写体などの転写媒体に、例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）などの各色に対応して設けられた各感光体１１１、１１２、１１３上に形成されたトナー画像が重ねて転写され、フルカラーの画像となって出力される。
【００６１】
このように、複数の光源１１、１２、１３、１４とコリメータレンズ２１、２２、２３、２４とを、それぞれの光軸１２１、１２２、１２３、１２４（光源の光軸）と１３１、１３２、１３３、１３４（コリメータレンズの光軸）とが光学系光軸６に平行とされると共に光源光軸がコリメータレンズ光軸と所定距離離間され、複数の光源１１〜１４からの光ビーム５１〜５４を、例えばシリンドリカルレンズ４における主走査方向と直交する副走査方向の異なった位置に入射させると共に、シリンドリカルレンズ４への入射位置に対応させ、光学系光軸６に対して所定角度を持たせて入射させるようにしたことにより、回転多面体鏡７の反射面７１には光源１１〜１４からの複数の光ビーム５１〜５４が副走査方向のそれぞれ異なった位置へ入射し、それによって反射された光ビーム５１〜５４は、パワーを大きくした特別な走査レンズを用いずとも、光学系光軸６から離れる方向に広がる。
【００６２】
従って、対応する感光体１１１〜１１４へ光ビーム５１〜５４を分離して送るための第１の反射ミラー９１〜９４の設置間隔を大きくとれるから、前記したような走査レンズから分離ミラーまでの距離を大きくする、回転多面体鏡の反射面で反射された光ビームを副走査方向に拡散させるために走査レンズのパワーを上げる、シリンドリカルレンズを副走査方向に大きくする、など、装置を大きくしたり不具合を生じる可能性がある方法や装置価格を上昇させる、あるいは、精度の調整や調整治具の設計を困難にする構成を用いず、単一の回転多面体鏡を用いて複数光源からの光ビームを複数の感光体に導く走査光学系を、簡単な構成で部品点数が少なく、安価に構成して備えた画像形成装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、単一の回転多面体鏡を用いて複数光源からの光ビームを複数の感光体に導く走査光学系を、簡単な構成で部品点数が少なく、精度の調整や調整治具の設計を困難にする構成を用いずに安価に構成した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明になる偏向走査装置を備えたタンデム型画像形成装置の概略構成上面図である。
【図２】図１に示した本発明になる偏向走査装置を備えたタンデム型画像形成装置の概略構成を、光源から回転多面体鏡の反射面までと反射面から感光体までを直線上に配して示した側面図である。
【図３】本発明の原理を説明するため、図１に示した偏向走査装置における光源から回転多面体鏡の反射面までの光路を拡大して示した図である。
【図４】本発明の原理を説明するため、図１に示した偏向走査装置における光源からシリンドリカルレンズへの光路を拡大して示した図である。
【図５】回転多面体鏡を用いた偏向走査装置の概略構成図である。
【図６】回転多面体鏡を用いた偏向走査装置における光学系概略構成を示した図である。
【図７】単一の回転多面体鏡で複数の光源からの光ビームを偏向反射し、それぞれの感光体に対応させたミラーで分離して画像形成する画像形成装置の構成概略図である。
【図８】シリンドリカルレンズへ各光ビームが入射する部分の拡大図である。
【図９】単一の回転多面体鏡に複数の光ビームを入射させ、複数の感光体を露光するようにした偏向走査装置を用いたタンデム型カラー画像形成装置の概略構成図である。
【図１０】特許文献２に提案された走査光学系を回転多面体鏡５５を中心として側面から見た図である。
【図１１】特許文献２に提案された走査光学系のうち、（ａ）がレーザダイオードなどの光源から回転多面体鏡までを、（ｂ）が回転多面体鏡から感光体までを示した側面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１、１２、１３、１４  光源
２１、２２、２３、２４  コリメータレンズ
３１、３２、３３、３４、３５  反射ミラー
４  シリンドリカルレンズ
５１、５２、５３、５４  光ビーム
６  光軸
７  回転多面体鏡
７１  回転多面体鏡の反射面
８  走査レンズ
９１、９２、９３、９４  第１の反射ミラー
１０１、１０２、１０３  第２の反射ミラー
１１１、１１２、１１３、１１４  感光体
１２１、１２２、１２３、１２４  光源の光軸
１３１、１３２、１３３、１３４  コリメータレンズの光軸
θ１、θ２、θ３、θ４  光ビームの光軸とのなす角度
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４  コリメータレンズの光軸に対する光源光軸の芯ズレ量
ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４  回転多面体鏡の反射面上での光ビームの反射点高さ
δ１、δ２、δ３、δ４  シリンダドリカルレンズを出射後の光軸とのなす角度
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４  シリンダドリカルレンズへの光ビームの入射高さ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４  回転多面体鏡の反射面から図２に示した第１の反射ミラーまでの距離
【図１】
2006184750.tif 000003
【図２】
2006184750.tif 000004
【図３】
2006184750.tif 000005
【図４】
2006184750.tif 000006
【図５】
2006184750.tif 000007
【図６】
2006184750.tif 000008
【図７】
2006184750.tif 000009
【図８】
2006184750.tif 000010
【図９】
2006184750.tif 000011
【図１０】
2006184750.tif 000012
【図１１】
2006184750.tif 000013