(57)【要約】【課題】  複数の走査光学装置を備え、各色情報をもとに変調された複数の走査光を感光体入射する画像形成装置において、特定色のみ走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くして起動時間を短縮したり、高速化する際にマルチビーム化せずに画質を向上させることを可能にする。【解決手段】  走査光学装置を複数備え、各色情報をもとに各色用の感光体にそれぞれの走査光を入射させるように走査光学装置を配置し、特定の走査光学装置にはOFS光学系を用い、他の走査光学装置にはUFS光学系を用いて回転多面鏡の面数がOFS光学系を用いた走査光学装置の方が多くなるようにする。【選択図】  図１
2008142923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光源を備えた発光素子と
前記発光素子を発光させる制御基板と
前記発光素子から出射された光ビームを偏向走査するための回転多面鏡を備えた偏向器と
前記偏向器で偏向走査された光ビームを像面で結像させるレンズと
少なくとも前記偏向器と前記レンズを収納する光学箱とを持つ走査光学装置を複数備え、
各色情報をもとに変調された複数の走査光を感光体入射する画像形成装置において、前記走査光学装置の回転多面鏡の面数を特定の色のみ多くしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記走査光学装置は最初に現像する色の画像を形成する走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記走査光学装置は黒色の画像を形成する走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記走査光学装置は黒色以外の画像を形成する走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記走査光学装置は前記回転多面鏡の面数と前記レンズの前記光ビーム走査方向の焦点距離が比例関係であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査光学装置を用いるレーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、帯電された感光体に、走査光学装置により画像情報に応じた光ビームを走査して潜像を形成し、この潜像を現像した現像像を用紙に転写して画像形成することが行なわれている。
【０００３】
カラー画像を形成するカラー画像形成装置に関しては、走査光学装置を複数個用いて複数個の感光体上に各色毎の画像情報を記録し、複数の走査線を重ね合わせてカラー画像を形成するものがある。
【０００４】
上記カラー画像形成装置では、走査光学装置を複数個用いて複数個の感光ドラム上に各色毎の画像情報を記録し、複数の走査線を重ね合わせてカラー画像を形成するものがある。
【０００５】
複数個の走査光学装置を備えたものとしては特許文献１に示すように複数個の走査光学装置のうち少なくとも１つの光偏向器の軸受け構成を異ならせているものがある。
【特許文献１】特開2003−1866号公報（第5項、図1）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の走査光学装置には以下のような問題点がある。
【０００７】
軸受け構成を異ならせてはいるが、軸受け構成を異ならせたのみでは偏向器の起動時間にはあまり影響が無いために、最も上流側の走査光学装置の起動時間によって画像処理装置の起動時間が決まってしまう。
【０００８】
また、走査光学装置のうち偏向器の軸受け部材を除く光学部材の構成はどの走査光学装置でも同じであるために使用頻度の高い特定色の走査光学装置に用いられている偏向器の軸受けを耐久性能で選ぶとボールベアリングになるが、コストで選ぶとオイル動圧軸受けになってしまいコストと性能を満足させることは困難である。
【０００９】
さらに、走査光学装置を高速で駆動させるためには偏向器の回転数を上げるか発光源をマルチビーム化するしかない。しかしながら、偏向器の回転数を上げると振動、騒音、発熱などが大きくなりまた偏向器の寿命も短くなる。一方、マルチビーム化するとレーザの照射位置がドラム面上でビームピッチ間隔分ずれるために発生する放射ズレにより画質が悪化し、これは特にカラー画像で問題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本出願に係る第1の発明は、発光源を備えた発光素子と前記発光素子を発光させる制御基板と前記発光素子から出射された光ビームを偏向走査するための回転多面鏡を備えた偏向器と前記偏向器で偏向走査された光ビームを像面で結像させるレンズと少なくとも前記偏向器と前記レンズを収納する光学箱とを持つ走査光学装置を複数備え、各色情報をもとに変調された複数の走査光を感光体入射する画像形成装置において、前記走査光学装置の回転多面鏡の面数を特定の色のみ多くしたことを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、前記走査光学装置は最初に現像する色の画像を形成する走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くしたことを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、前記走査光学装置は黒色の画像を形成する走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くしたことを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、前記走査光学装置は黒色以外の画像を形成する走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くしたことを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、前記走査光学装置は前記回転多面鏡の面数と前記レンズの前記光ビーム走査方向の焦点距離が比例関係であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本出願に係る第1の発明によれば、前記走査光学装置の特定色のみ回転多面鏡の面数を多くすることで特定色の走査光学装置のみ早く起動することが可能となる。
【００１６】
本出願に係る第２の発明によれば、最初に現像する色の画像を形成する走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くすることでカラー画像形成装置に画像出力信号が入力されてから転写材が排出されるまでの時間が早くなる。
【００１７】
本出願に係る第３の発明によれば、黒色の画像を形成する走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くすることで使用頻度の高い黒色用走査光学装置の軸受けに対する負荷を減らすことが可能となり、耐久性能に優れた安価なカラー画像形成装置を提供することが可能となる。
【００１８】
本出願に係る第４の発明によれば、黒色以外の画像を形成する走査光学装置の回転多面鏡の面数を多くすることでマルチビーム化せずに高速化が可能となりマルチビーム化すると発生する放射ズレが無く、カラー画質の向上が見込める。
【００１９】
本出願に係る第５の発明によれば、回転多面鏡の面数に比例してレンズの光ビーム走査方向の焦点距離を変化させれば回転多面鏡の面数に関係なく走査光学装置の画像クロックを同一の値にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明に係るカラー画像形成装置の断面図であり、同図において５１、５２、５３、５４は走査光学装置、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫは各々像担持体としての感光ドラムであり、感光ドラム間のピッチは１００ｍｍ、プロセススピードは１００ｍｍ／ｓｅｃ、解像度は６００ｄｐｉである。本実施形態においては、画像情報に基づいて各々光変調された各光束（レーザビーム）ＬＣ、ＬＭ、ＬＹ、ＬＢＫが各々の走査光学装置５１、５２、５３、５４から出射され、各々対応する感光ドラム１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ面上に照射されて潜像が形成される。
【００２１】
上記潜像は、1次帯電器２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２ＢＫによって各々一様に帯電している感光ドラム１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ面上に形成されており、各潜像は現像器３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ、３ＢＫによって各々シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー像として可視像化され、これらのトナー像は転写ベルト６上を搬送されてくる転写材Ｐに転写ローラ４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ、４ＢＫによって順に転写されてカラー画像が形成される。その後、感光ドラム１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ面上に残っている残留トナーはクリーナー５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ、５ＢＫによって除去され、各感光ドラム１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫは次のカラー画像を形成するために再度１次帯電器２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２ＢＫによって一様に帯電される。
【００２２】
上記転写材Ｐは、給紙トレイ２１上に積載されており、給紙ローラ２２によって1枚づつ順に給紙され、レジストローラ２３によって画像の書き出しタイミングに同期を取って転写ベルト６上に送り出される。転写材Ｐが転写ベルト６上を精度良く搬送されている間に感光ドラム１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ面上に形成されたシアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像、ブラックトナー像が順に転写材Ｐ上に転写されてカラー画像が形成される。駆動ローラ２４は転写ベルト６の送りを精度良く行なっており、回転ムラの小さな駆動モータと接続されている。転写材Ｐ上に形成されたカラー画像は定着器２５によって熱定着された後、排紙ローラ２６によって搬送されて装置外に排出される。
【００２３】
画像出力信号が入力されてから転写材Ｐが画像形成装置から排出されるまでの時間（以下ＦＰＯＴと略す）を短縮するためには走査光学装置５１、５２、５３、５４の中でも最も上流側にある走査光学装置５１を最も早く起動させる必要がある。そのためにここでは走査光学装置５１に図２に示すようなオーバーフィルド光学系（以下ＯＦＳ光学系と略す）を用いた。同図では、発光源である半導体レーザユニット２０１より放射された光束をシリンドリカルレンズ２０２透過後に入射折り返しミラー２０３で回転多面鏡２０４の方向に折り返し、レンズ２０６透過後に副走査方向に回転多面鏡２０４付近で収束させている。主走査方向にはレンズ２０６透過後に略並行光になるように半導体レーザユニット２０１より放射される光束の発散角が設定されている。偏向器２０５により駆動される回転多面鏡２０４は外接円直径φ２０、ファセット面数１２面で回転数は１１８１１ｒｐｍである。回転多面鏡２０４によって反射された光束は焦点距離が３３０ｍｍのレンズ２０６により被走査面上で光束が被走査面を等速で走査し、主走査方向に集光するようになり、出射折り返しミラー２０７、２０８で光路を折り曲げた後にレンズ２０９により被走査面上で光束が副走査方向に集光され、光学箱２１３の出射窓２１３ａより走査光学装置５１の外部へ放射される。
【００２４】
回転多面鏡２０４により走査される光束の一部は光束の書き出し先端位置を検知するために同期折り返しミラー２１０により光路を折り曲げられ、同期レンズ２１１により同期センサー２１２上で副走査方向に集光される。
【００２５】
このときの回転多面鏡の回転数が１１８１１ｒｐｍ、回転多面鏡の面数が１２面、レンズの焦点距離が３３０ｍｍ、解像度が６００ｄｐｉであることから画像クロックは１９．２８ＭＨｚとなる。
【００２６】
その他の走査光学装置５２、５３、５４に図３に示すようなアンダーフィルド光学系（以下ＵＦＳ光学系と略す）を用いた。同図では、発光源である半導体レーザユニット３０１より略並行な光束が放射され、シリンドリカルレンズ３０２により副走査方向に回転多面鏡３０４付近で収束させている。偏向器３０５により駆動される回転多面鏡３０４を外接円直径φ４０、ファセット面数６面で回転数は２３６２２ｒｐｍである。回転多面鏡３０４によって反射された光束は焦点距離が１６５ｍｍのレンズ３０６により被走査面上で光束が被走査面を等速で走査し、主走査方向に集光するようになり、レンズ３０９により被走査面上で光束が副走査方向に集光され、光学箱３１３の出射窓３１３ａより走査光学装置５２、５３、５４の外部へ放射される。
【００２７】
回転多面鏡３０４により走査される光束の一部は光束の書き出し先端位置を検知するために同期折り返しミラー３１０により光路を折り曲げられ、同期レンズ３１１により同期センサー３１２上で副走査方向に集光される。
【００２８】
このときの回転多面鏡の回転数が２３２６６ｒｐｍ、回転多面鏡の面数が６面、レンズの焦点距離が１６５ｍｍ、解像度が６００ｄｐｉであることから画像クロックは１９．２８ＭＨｚとなる。
【００２９】
このように偏向器の回転多面鏡を設定することで走査光学装置５１の偏向器の回転数は他の走査光学装置５２、５３、５４の偏向器の回転数から１/２になり、また、回転多面鏡の質量も約１/３となったために走査光学装置５１の起動時間は１．５秒であったが他の走査光学装置５２、５３、５４の起動時間は４．０秒となった。さらに、レンズの焦点距離を回転多面鏡のファセット面数に比例させたので画像クロックが走査光学装置５１、５２、５３、５４で同一になり、画像処理が簡単になる。
【００３０】
ＯＦＳ光学系では回転多面鏡への入射光束の幅がファセット1面の幅よりも広くなるように設定されており、主走査方向のスポット径はファセット１面の幅で決まる。一方、ＵＦＳ光学系では回転多面鏡への入射光束の幅がファセット１面の幅よりも狭くなるように設定されており、主走査方向のスポット径は回転多面鏡へ入射する光束の幅で決まるために入射光束が回転多面鏡でのケラレが無いようにするためにはファセットの幅を広くしなければならず、その結果として回転多面鏡の外接円直径がＯＦＳ光学系よりも大きくなってしまう。
【００３１】
回転多面鏡の外接円直径が大きくなると偏向器への負荷が大きくなり、偏向器の起動時間が長くなってしまい、ＦＰＯＴが長くなる原因となる。しかし、ＯＦＳ光学系は光路長が長くなり部品点数も増えてコストが増大し走査光学装置の容積も増大するという短所がある。そこで走査光学装置５１、５２、５３、５４のうち最も上流側に配置されてＦＰＯＴの短縮に最も影響のある走査光学装置５１のみをＯＦＳ光学系とし、その他の走査光学装置５２、５３、５４をＵＦＳ光学系としてＦＰＯＴを短縮しつつコストの増加を最小限に抑えることができる。このときのドラムピッチ間隔は１００ｍｍでプロセススピードは１００ｍｍ／ｓｅｃなので最も上流側をＯＦＳ光学系にして立ち上がりを早くすることでＦＰＯＴを１秒短縮することが可能となる。ここでは最も上流の走査光学装置５１のみをＯＦＳ光学系とする場合を示したが、ＦＰＯＴの短縮をさらにはかるために上流から２番目や３番目の走査光学装置５２、５３もＯＦＳ光学系としてもよいことはもちろんである。
【００３２】
（実施例２）
図４に第２実施例のカラー画像形成装置の断面図を示す。実施例１と同一の部材は同一の番号で示す。
【００３３】
同図において黒色用の走査光学装置５４にＯＦＳ光学系を用い、その他の走査光学装置５１、５２、５３にはＵＦＳ光学系を用いた。
【００３４】
この画像処理装置では、黒色のモノクロ画像を出力する際には黒色用の走査光学装置５４のみを動作させ、その他の走査光学装置５１、５２、５３は停止させるようになっている。このような場合、使用頻度の高い黒色用の走査光学装置のみをＯＦＳ光学系とすることで回転多面鏡の面数をその他の色用の走査光学装置に用いられているものの２倍にし、その分偏向器の回転数を１／２に下げて軸受けに対する負荷を減らすことで黒用の偏向器の軸受けに安価なオイル動圧軸受けを用いることが可能となり、耐久性能に優れた安価なカラー画像形成装置を提供することが可能となる。
【００３５】
（実施例３）
図５に第３実施例のカラー画像形成装置の断面図を示す。実施例１と同一の部材は同一の番号で示す。
【００３６】
同図において黒色用の走査光学装置５４はUＦＳ光学系に２ビームレーザを用い、その他の走査光学装置５１、５２、５３はＯＦＳ光学系にシングルビームレーザを用いた。
【００３７】
ＵＦＳ光学系に２ビームレーザを用いた場合とＯＦＳ光学系にシングルビームレーザを用いた場合ではＵＦＳ光学系に２ビームレーザを用いた方が走査光学装置を低コスト化することが可能である。しかし、２ビームレーザを用いた場合の短所としてはレーザの照射位置がドラム面上で２ビームピッチ間隔分ずれるために発生する放射ズレがある。ただし、この放射ズレはカラーでは目立つが、黒色ではあまり目立たない。そのためにカラーにのみ高価なＯＦＳ光学系を用い、黒色用の走査光学装置には安価な２ビームＵＦＳ光学系を用いて走査光学装置の低コスト化を図り、カラー画像処理装置を安価に提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るカラー画像形成装置の断面図
【図２】本実施例に用いた走査光学装置を説明するための斜視図
【図３】本実施例に用いた走査光学装置を説明するための斜視図
【図４】実施例２のカラー画像形成装置の断面図
【図５】実施例３のカラー画像形成装置の断面図
【符号の説明】
【００３９】
1C,Y,M,BK  感光ドラム
2C,Y,M,BK  1次帯電器
3C,Y,M,BK  現像器
4C,Y,M,BK  転写ローラ
5C,Y,M,BK  クリーナ
6  転写ベルト
51，52，53，54  走査光学装置
201  半導体レーザユニット
202  シリンドリカルレンズ
203  入射折り返しミラー
204  回転多面鏡
205  偏向器
206,209  レンズ
207,208  出射折り返しミラー
210  同期折り返しミラー
211  同期レンズ
212  同期センサー
213  光学箱
213a  出射窓
301  半導体レーザユニット
302  シリンドリカルレンズ
304  回転多面鏡
305  偏向器
306,309  レンズ
310  同期折り返しミラー
311  同期レンズ
312  同期センサー
313  光学箱
313a  出射窓
【図１】
2008142923.tif 000003
【図２】
2008142923.tif 000004
【図３】
2008142923.tif 000005
【図４】
2008142923.tif 000006
【図５】
2008142923.tif 000007