(57)【要約】【課題】小型化とコストダウン及び制御の簡略化を図ることができる光走査装置を提供すること。【解決手段】光源２７から出射される光ビームを偏向素子２６（ＭＥＭＳミラー）で偏向し、偏向された光ビームを走査レンズ２９，３０によって結像させて感光ドラム（像担持体）２ａ上に形成される複数の走査線Ｒ１，Ｒ２を主走査方向に繋ぎ合わせることによって１本のライン状の静電潜像を感光ドラム２ａ上に形成する光走査装置１３において、光源２７と偏向素子２６（ＭＥＭＳミラー）をそれぞれ１つ設けるとともに、光源２７から出射される光ビームＬの光路を複数に切り替える光スイッチ２８を設け、該光スイッチ２８によって切り替えられる複数の光路を経て偏向素子２６に入射する複数の光ビームＬ１，Ｌ２を偏向することによって感光ドラム２ａ上に形成される複数の走査線Ｒ１，Ｒ２を主走査方向に繋ぎ合わせるよう構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光ビームをＭＥＭＳミラーで偏向し、偏向された光ビームを走査レンズによって結像させて像担持体上に形成される複数の走査線を主走査方向に繋ぎ合わせることによって１本のライン状の静電潜像を像担持体上に形成する光走査装置において、
前記光源と前記ＭＥＭＳミラーをそれぞれ１つ設けるとともに、前記光源から出射される光ビームの光路を複数に切り替える光スイッチを設け、該光スイッチによって切り替えられる複数の光路を経て前記ＭＥＭＳミラーに入射する複数の光ビームを偏向することによって前記像担持体上に形成される複数の走査線を主走査方向に繋ぎ合わせるよう構成したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された像担持体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置によってトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化される。尚、像担持体上のトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後、定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が終了する。
【０００３】
ところで、従来、光走査装置には、光ビームを走査する偏向器としてポリゴンミラーやガルバノミラーが専ら用いられているが、より高解像度の画像や高速プリントを達成するためには、これらのポリゴンミラーやガルバノミラーを更に高速で回転させる必要がある。
【０００４】
しかしながら、ポリゴンミラーやガルバノミラーを高速で回転させると軸受の耐久性や風損による発熱や騒音の問題が発生し、高速走査には限界がある。
【０００５】
そこで、近年、シリコンマイクロマシニング（ＭＥＭＳ）技術を利用した偏向器の開発が進められており、例えばマイクロミラー（以下、「ＭＥＭＳミラー」と称する）とこれを軸支する捩り梁をＳｉ基板に一体に形成し、ＭＥＭＳミラー側の可動電極と固定側の固定電極との間に交流電圧を印加し、両電極間に発生する静電引力によって捩り梁を捩りながらＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動させる方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
上記方式によれば、ＭＥＭＳミラーを共振を利用して往復振動させるために高速動作が可能であり、騒音と消費電力を低く抑えることができるという利点が得られる反面、ＭＥＭＳミラーはポリゴンミラーに比して偏向角（振れ角）が小さく、反射面の大きさにも限界がある。
【０００７】
そこで、例えば特許文献２には、振動ミラー（ＭＥＭＳミラー）と走査レンズを具備する光走査手段を複数並設して画像領域を光走査手段の数に対応して複数に分割し、隣接する光走査手段による走査線同士を主走査方向に繋ぎ合わせる構成が提案されている。
【０００８】
又、特許文献３には、複数の偏向ミラー（ＭＥＭＳミラー）と単一の走査レンズによる複数の走査線同士を画像領域において主走査方向に繋ぎ合わせる構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２９２４２００号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４８４３号公報
【特許文献３】特開２００５−１１５２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１において提案された構成では、光源と振動ミラー（ＭＥＭＳミラー）及び走査レンズを複数用いるために走査装置が大型化し、コストアップや制御の複雑化を招くという問題がある。
【００１１】
又、特許文献２において提案された構成では、単一の走査レンズを用いているものの、共振周波数の固体差が大きな複数の偏向ミラー（ＭＥＭＳミラー）を使用しているため、各偏向ミラーの個別の制御が必要になり、制御の複雑化が避けられないという問題がある。尚、この問題は特許文献１において提案された構成についても同様である。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、単一の光源とＭＥＭＳミラー及び走査レンズを使用して複数の走査線を主走査方向に合成することによって所要の走査領域を確保することができ、小型化とコストダウン及び制御の簡略化を図ることができる光走査装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源から出射される光ビームをＭＥＭＳミラーで偏向し、偏向された光ビームを走査レンズによって結像させて像担持体上に形成される複数の走査線を主走査方向に繋ぎ合わせることによって１本のライン状の静電潜像を像担持体上に形成する光走査装置において、前記光源と前記ＭＥＭＳミラーをそれぞれ１つ設けるとともに、前記光源から出射される光ビームの光路を複数に切り替える光スイッチを設け、該光スイッチによって切り替えられる複数の光路を経て前記ＭＥＭＳミラーに入射する複数の光ビームを偏向することによって前記像担持体上に形成される複数の走査線を主走査方向に繋ぎ合わせるよう構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の光走査装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光源とＭＥＭＳミラーをそれぞれ１つ設けるとともに、前記光源から出射される光ビームの光路を複数に切り替える光スイッチを設け、該光スイッチによって切り替えられる複数の光路を経て前記ＭＥＭＳミラーに入射する複数の光ビームを偏向することによって像担持体上に形成される複数の走査線を主走査方向に繋ぎ合わせるよう構成したため、ＭＥＭＳミラーの偏向角が有効走査範囲の全域を走査するために必要な角度よりも小さくても、簡易で安価な構成と制御によって有効走査範囲の全域を走査することができ、部品点数を削減して光走査装置の小型化とコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンタ）の側断面図である。
【図２】本発明に係る光走査装置の主走査断面図である。
【図３】本発明に係る光走査装置の副走査断面図である。
【図４】本発明に係る光走査装置の偏向素子の正面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。
【００１９】
上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ及びドラムクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。
【００２０】
ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
【００２１】
更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。
【００２２】
又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、駆動ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。
【００２３】
ところで、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの上方には、前記各現像装置４ａ〜４ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。
【００２４】
又、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋに対応して本発明に係る計４つの光走査装置１３がそれぞれ配置され、これらの下方のプリンタ本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、該給紙カセット１４から用紙を取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を分離して搬送パスＳへと１枚ずつ送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。
【００２５】
又、プリンタ本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＳには、用紙を搬送する搬送ローラ対１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１９が設けられている。尚、搬送パスＳの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＳ’が形成されており、この搬送パスＳ’には複数の反転ローラ対２０が適当な間隔で設けられている。
【００２６】
ところで、プリンタ本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＳは、プリンタ本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ対２３，２４が設けられている。
【００２７】
次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。
【００２８】
画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、各光走査装置１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。
【００２９】
そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。
【００３０】
上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。
【００３１】
以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。
【００３２】
そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＳへと送り出された用紙がレジストローラ対１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。
【００３３】
而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。
【００３４】
［光走査装置］
次に、本発明に係る前記光走査装置１３を図２〜図５に基づいて説明する。尚、４つの光走査装置１３の構成は全て同じであるため、以下、１つの光走査装置１３についてのみ説明する。
【００３５】
図２は本発明に係る光走査装置の主走査断面図、図３は同光走査装置要部の副走査断面図、図４は同光走査装置の偏向素子の正面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００３６】
図２に示すように、光走査装置１３の筐体２５内の中心線ＣＬ上には各１つの偏向素子２６、レーザー光源（レーザーダイオード）２７、光スイッチ２８及び走査レンズ２９，３０がそれぞれ配設されており、中心線ＣＬを挟んでこれの両側（図２の左右）の対称位置には一対の折り返しミラー３１ａ，３１ｂが配置されている。尚、光スイッチ２８はレーザー光源２７から出射される光を２つの光路に切り替えるものであって、電気光学効果を用いたもの、熱光学効果を用いたもの、液晶素子や非線形光学素子を用いたもの等が知られている。
【００３７】
又、筐体２５内の有効走査範囲（実際にプリント幅として使用する走査範囲）Ｒを外れた位置には一対のＢＤセンサ３２ａ，３２ｂがそれぞれ配置されている。
【００３８】
ここで、前記偏向素子２６の構成と作用を図４及び図５に基づいて説明する。
【００３９】
偏向素子２６は、フレーム３４上に接合されたＳｉ基板３５にエッチングや成膜等のマイクロマシニング技術（ＭＥＭＳ技術）を利用して長楕円状のＭＥＭＳミラー３６とこれを支持する捩り梁３７を一体に形成することによって構成されており、ＭＥＭＳミラー３６は捩り梁３７を中心として往復振動する。
【００４０】
図４に示すように、上記捩り梁３７の長手方向（Ｘ軸方向）両端が絶縁部３８によって電気的に絶縁されており、その幅方向両側には長手方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びる櫛歯状の複数の可動電極３９が形成されており、Ｓｉ基板３５の本体３５Ａ側には可動電極３９の間に位置する複数の固定電極４０が形成されており、これらの可動電極３９と固定電極４０は捩り梁３７の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って交互に配置されている。そして、図５に示すように、可動電極３９と固定電極４０には不図示の交流電源から延びる電線４１，４２がそれぞれ接続されている。
【００４１】
以上のように構成された偏向素子２６において、交流電源から電線４１，４２を経て可動電極３９と固定電極４０に交流電圧がそれぞれ印加されると、これらの可動電極３９と固定電極４０との間に静電引力が発生し、この静電引力によってＭＥＭＳミラー３６が図５に鎖線にて示すように捩り梁３７（Ｘ軸）を中心として所定角度（偏向角）だけ往復振動する。尚、ＭＥＭＳミラー３６の駆動周波数は共振周波数に設定されており、これによってＭＥＭＳミラー３６の振幅（偏向角）が拡大される。又、ＭＥＭＳミラー３６の表面（反射面）にはアルミニウム膜等が成膜されてその反射率が高められている。
【００４２】
而して、１つ（共通）のレーザー光源２７が画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されると、該レーザー光源２７から画像データに対応して変調された光ビームＬが出射されるが、この光ビームＬは光スイッチ２８によってその光路が２つに切り替えられ、光スイッチ２８からは２つの光ビームＬ１，Ｌ２が交互に出射される。そして、各光ビームＬ１，Ｌ２は、各折り返しミラー３１ａ，３１ｂによって折り返された後、１つの（共通の）偏向素子２６のＭＥＭＳミラー３６（図４参照）に入射されて結像される。
【００４３】
偏向素子２６のＭＥＭＳミラー３６に入射した各光ビームＬ１，Ｌ２は、前述のようにＭＥＭＳミラー３６が往復振動することによって主走査方向（Ｘ軸方向）に交互に走査され、走査レンズ２９，３０を通過することによって各画像形成ユニット１Ｍ（１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ）の感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上に結像され、感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上を走査線Ｒ１，Ｒ２に沿って露光走査する。これによって光ビームＬ１，Ｌ２による感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上の走査線Ｒ１，Ｒ２同士が主走査方向に繋ぎ合わせられるが、両走査線Ｒ１，Ｒ２がオーバーラッブする部分ΔＲでは走査する光ビームＬ１，Ｌ２を交互に変えたり、光量を絞ることによって両走査線Ｒ１，Ｒ２の繋ぎ目を目立たなくさせることができる。尚、有効走査範囲Ｒ外に配置された各ＢＤセンサ３３ａ，３３ｂによって光ビームＬ１，Ｌ２をそれぞれ検知することによって該光ビームＬ１，Ｌ２による感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上への露光走査（書き出し）開始タイミングが設定される。
【００４４】
以上のように、本実施の形態では、レーザー光源２７と偏向素子２６（ＭＥＭＳミラー３６）をそれぞれ１つ設けるとともに、前記レーザー光源から出射される光ビームＬの光路を２つに切り替える光スイッチ２８を設け、該光スイッチ２８によって切り替えられる２つの光路を経てＭＥＭＳミラー３６に入射する２つの光ビームＬ１，Ｌ２を偏向することによって感光ドラム２ａ（２ｂ，２ｃ，２ｄ）上に形成される２つの走査線Ｒ１，Ｒ２を主走査方向に繋ぎ合わせるよう構成したため、ＭＥＭＳミラー３６の偏向角が有効走査範囲の全域を走査するために必要な角度よりも小さくても、簡易で安価な構成と制御によって有効走査範囲の全域を走査することができ、部品点数を削減して光走査装置１３の小型化とコストダウンを図ることができるという効果が得られる。
【００４５】
尚、以上は本発明をカラーレーザープリンタとこれに備えられた光走査装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロプリンタや複写機等を含む他の任意の画像形成装置及びこれに備えられた光走査装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
１Ｍ            マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ            シアン画像形成ユニット
１Ｙ            イエロー画像形成ユニット
１Ｋ            ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ      感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ      帯電器
４ａ〜４ｄ      現像装置
５ａ〜５ｄ      転写ローラ
６ａ〜６ｄ      ドラムクリーニング装置
７              中間転写ベルト
８              駆動ローラ
９              テンションローラ
１０            二次転写ローラ
１１            ベルトクリーニング装置
１２ａ〜１２ｄ  トナーコンテナ
１３            光走査装置
１４            給紙カセット
１５            ピックアップローラ
１６            フィードローラ
１７            リタードローラ
１８            搬送ローラ対
１９            レジストローラ対
２０            搬送ローラ対
２１            排紙トレイ
２２            定着装置
２３，２４      排紙ローラ対
２５            筐体
２６            偏向素子
２７            レーザー光源（光源）
２８            光スイッチ
２９，３０      走査レンズ
３１ａ，３１ｂ  折り返しミラー
３２ａ，３２ｂ  ＢＤセンサ
３４            偏向素子のフレーム
３５            Ｓｉ基板
３５Ａ          Ｓｉ基板本体
３６            偏向素子のＭＥＭＳミラー
３７            偏向素子の捩り梁
３８            偏向素子の絶縁部
３９            偏向素子の可動電極
４０            偏向素子の固定電極
４１，４２      偏向素子の電線
ＣＬ            筐体の中心線
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２  光ビーム
Ｒ              有効走査範囲
ΔＲ            走査線のオーバーラップ部分
Ｒ１，Ｒ２      走査線
Ｓ，Ｓ’        搬送パス
【図１】
2011075588.tif 000003
【図２】
2011075588.tif 000004
【図３】
2011075588.tif 000005
【図４】
2011075588.tif 000006
【図５】
2011075588.tif 000007