(57)【要約】【課題】  画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられる露光装置の耐久性を高めることができ、また、単色の画像出力速度を速くすることができ、画像形成頻度の高い単色の画像出力が出力されるまでに要求される時間を低減可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】  この発明の１つの実施の形態を用いることで、画像形成頻度の高い単色の画像出力が出力されるまでに要求される時間を低減可能で、しかもカラー画像を出力する際の単位時間当たりの出力枚数よりも単色の出力枚数を大きくすることができ、画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられる露光系についてもカラー画像のための露光系よりも高い耐久性を確保可能な画像形成装置が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色成分の１つに対応して供給される第１の画像光に対応する潜像を生成する第１のトナー像生成装置、
前記第１のトナー像生成装置に供給される前記第１の画像光とは異なる色成分の１つに対応して供給される第２の画像光に対応する潜像を生成する第２のトナー像生成装置、
前記第１のトナー像生成装置および前記第２のトナー像生成装置に供給される前記第１および第２の画像光とは異なる色成分の１つに対応して供給される第３の画像光に対応する潜像を生成する第３のトナー像生成装置、
前記第１のトナー像生成装置、前記第２のトナー像生成装置および前記第３のトナー像生成装置に供給される前記第１、第２および第３の画像光とは異なる色成分の１つに対応して供給される第４の画像光に対応する潜像を生成する第４のトナー像生成装置、
前記第１のトナー像生成装置に向けて、前記第１の画像光のみを、１つの方向に連続して偏向する第１の露光装置、
前記第２のトナー像生成装置、前記第３および前記第４のトナー像生成装置に向けて、前記第２の画像光、および前記第３および前記第４の画像光を、１つの方向に連続して偏向する第２の露光装置、
前記第１の露光装置による前記第１の画像光により前記第１のトナー像生成装置に形成された潜像を、第１の色のトナーにより可視化する第１の現像装置、
前記第２の露光装置による前記第２の画像光により前記第２のトナー像生成装置に形成された潜像を、第２の色のトナーにより可視化する第２の現像装置、及び
前記第２の露光装置による前記第３の画像光により前記第３のトナー像生成装置に形成された潜像を、第３の色のトナーにより可視化する第３の現像装置、及び
前記第２の露光装置による前記第４の画像光により前記第４のトナー像生成装置に形成された潜像を、第４の色のトナーにより可視化する第４の現像装置
を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記第１の露光装置はオーバーフィル方式であり、前記第２の露光装置はアンダーフィル方式であり、前記第１の露光装置に含まれる偏向装置の反射体の反射面の内接円半径は、前記第２の露光装置に含まれる偏向装置の反射体の反射面の内接円半径よりも小さい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】
前記第１の露光装置に含まれる偏向装置の反射体は、前記第２の露光装置に含まれる偏向装置の反射体よりも、画像形成時に、高速で回転される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】
前記第１ないし第３のトナー像生成装置のそれぞれにおいて生成される前記潜像が前記第１ないし前記第３の現像装置により可視化された前記第１ないし前記第４のトナー像が順次転写される中間転写体をさらに含む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】
前記第１の露光装置および前記第２の露光装置から出射される画像光相互の間隔は、それぞれ、前記中間転写ベルトを循環させる駆動機構の直径と前記中間転写ベルトの厚さを足し算して求められる円周の整数倍であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１の露光装置に含まれる偏向装置の反射体の厚さおよびまたは重量は、前記第２の露光装置に含まれる偏向装置の反射体の厚さおよびまたは重量よりも少ないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２の露光装置を取り外して利用可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】
色成分の１つに対応して供給される第１の画像光に対応する潜像を保持する第１の潜像保持体、
前記第１の潜像保持体に供給される前記第１の画像光とは異なる色成分の１つに対応して供給される第２の画像光に対応する潜像を生成する第２の潜像保持体、
前記第１の潜像保持体に供給される前記第１の画像光および前記第２の潜像保持体に供給される前記第２の画像光のいずれとも異なる色成分の１つに対応して供給される第３の画像光に対応する潜像を生成する第３の潜像保持体、
前記第１の潜像保持体に供給される前記第１の画像光、前記第２の潜像保持体に供給される前記第２の画像光および前記第３の潜像保持体に供給される前記第３の画像光のいずれとも異なる色成分の１つに対応して供給される第４の画像光に対応する潜像を生成する第４の潜像保持体、
オーバーフィル方式により前記第１の潜像保持体に向けて、前記第１の画像光を、１つの方向に連続して偏向する第１の露光装置、
アンダーフィル方式により前記第２の潜像保持体、前記第３の潜像保持体および前記第４の潜像保持体に向けて、前記第２の画像光、および前記第３の画像光および前記第４の画像光を、１つの方向に連続して偏向する第２の露光装置、
前記第１の露光装置による前記第１の画像光により前記第１の保持体に形成された潜像を、第１の色のトナーにより可視化する第１の現像装置、
前記第２の露光装置による前記第２の画像光により前記第２の保持体に形成された潜像を、第２の色のトナーにより可視化する第２の現像装置、
前記第２の露光装置による前記第３の画像光により前記第３の保持体に形成された潜像を、第３の色のトナーにより可視化する第３の現像装置、及び
前記第２の露光装置による前記第４の画像光により前記第３の保持体に形成された潜像を、第４の色のトナーにより可視化する第４の現像装置
を有するカラー画像形成装置。
【請求項９】
前記第１の露光装置に含まれる偏向装置の反射体の反射面の内接円半径は、前記第２の露光装置に含まれる偏向装置の反射体の反射面の内接円半径よりも小さいことを特徴とする請求項８記載のカラー画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１の露光装置に含まれる偏向装置の反射体は、前記第２の露光装置に含まれる偏向装置の反射体よりも、前記第１の画像光のみが提供される画像形成時において、前記第２、および第３および第４の画像光を伴う画像形成時よりも、高速で回転されることを特徴とする請求項８記載のカラー画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１ないし第４の潜像保持体のそれぞれにおいて生成される前記潜像が前記第１ないし前記第４の現像装置により可視化された前記第１ないし前記第４のトナー像が順次転写される中間転写体をさらに有することを特徴とする請求項８記載のカラー画像形成装置。
【請求項１２】
前記第１の露光装置および前記第２の露光装置から出射される画像光相互の間隔は、それぞれ、中間転写ベルトを循環させる駆動機構の直径と前記中間転写ベルトの厚さを足し算して求められる円周の整数倍であることを特徴とする請求項８記載のカラー画像形成装置。
【請求項１３】
前記第１の露光装置から出射される画像光と前記第２の露光装置から出射される画像光のうちの前記第１の露光装置からの画像光に隣接する画像光との間の間隔は、前記中間転写ベルトを循環させる駆動機構の直径と前記中間転写ベルトの厚さを足し算して求められる円周の２倍であることを特徴とする請求項１２記載のカラー画像形成装置。
【請求項１４】
前記第２の露光装置は、取り外して利用可能であることを特徴とする請求項８記載のカラー画像形成装置。
【請求項１５】
前記第１の露光装置は、前記第１の画像光の前記１つの方向に沿う前記第１の画像光の直線性を変化させることができることを特徴とする請求項８記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば静電式複写機やレーザビームプリンタに代表される画像形成装置に係り、特に減法混色に基づいてカラー画像を提供可能なカラー画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
減法混色に基づいてカラー画像を提供可能なカラー画像形成装置が既に実用化され、広く利用されている。
【０００３】
特開２００５−２２１８７０には、ＢＫ（Black、黒）、Ｙ（Yellow、イエロ）、Ｍ（Magenta、マゼンタ）およびＣ（Cyan、シアン）の各色の画像を提供するもので、偏向器が１つで、結像光学系が１セットの露光装置とそれぞれの色の潜像を現像する４つの現像器を含む画像形成装置が示されている。
【０００４】
特開２００３−２６６７８１には、ＢＫ（Black、黒）、Ｙ（Yellow、イエロ）、Ｍ（Magenta、マゼンタ）およびＣ（Cyan、シアン）のそれぞれの色に対して独立した露光装置および画像形成ユニットが、転写ベルトに沿って一列に配列された画像形成装置が示されている。
【０００５】
特開２００５−１８１７１４には、ＢＫ（Black、黒）とＹ（Yellow、イエロ）、Ｍ（Magenta、マゼンタ）およびＣ（Cyan、シアン）のうちの１色が同一の露光装置により画像光が提供され、残りの２色が第２の露光装置として独立に用意された画像形成装置が示されている。
【０００６】
特開平４−２８４４６８には、ＢＫ（Black、黒）、Ｙ（Yellow、イエロ）、Ｍ（Magenta、マゼンタ）およびＣ（Cyan、シアン）の各色用の露光装置および画像形成ユニットが、転写ベルトに沿って一列に配列された画像形成装置が示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開２００５−２２１８７０に記載の画像形成装置においては、偏向器のミラーの厚さを厚くすることが要求されることにより、ミラーを回転させるモータが大きくなる。また、ミラーの厚さに起因して、風損が生じやすく、しかも高価である。
【０００８】
特開２００３−２６６７８１に記載の画像形成装置においては、個々の色の露光装置を独立して配列することにより、露光系が（画像形成装置に）占める割合が大きくなり、画像形成装置全体の大きさも大きくなる。また、各色の画像（トナー像）を重ね合わせた場合に、個々の露光装置の個体差に起因して色ずれが生じることは避けられない。
【０００９】
特開２００５−１８１７１４に記載の画像形成装置においては、Ｙ（Yellow、イエロ）、Ｍ（Magenta、マゼンタ）およびＣ（Cyan、シアン）のうちの１色と残りの２色との間で２つの露光装置の個体差に起因して色ずれが生じることは避けられない。
【００１０】
特開平４−２８４４６８に記載の画像形成装置においては、Ｙ（Yellow、イエロ）、Ｍ（Magenta、マゼンタ）およびＣ（Cyan、シアン）の３色用の露光装置および画像形成ユニットを用いる画像形成時において、３回の画像形成が必要となることから、カラー画像の出力速度すなわち出力枚数／単位時間が低下する。
【００１１】
この発明の目的は、画像形成頻度の高い単色の画像出力が出力されるまでに要求される時間を低減可能で、しかもカラー画像を出力する際の単位時間当たりの出力枚数よりも単色の出力枚数を大きくすることができ、画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられる露光系についてもカラー画像のための露光系よりも高い耐久性を確保可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、色成分の１つに対応して供給される第１の画像光に対応する潜像を生成する第１のトナー像生成装置、前記第１のトナー像生成装置に供給される前記第１の画像光とは異なる色成分の１つに対応して供給される第２の画像光に対応する潜像を生成する第２のトナー像生成装置、前記第１のトナー像生成装置および前記第２のトナー像生成装置に供給される前記第１および第２の画像光とは異なる色成分の１つに対応して供給される第３の画像光に対応する潜像を生成する第３のトナー像生成装置、前記第１のトナー像生成装置、前記第２のトナー像生成装置および前記第３のトナー像生成装置に供給される前記第１、第２および第３の画像光とは異なる色成分の１つに対応して供給される第４の画像光に対応する潜像を生成する第４のトナー像生成装置、前記第１のトナー像生成装置に向けて、前記第１の画像光のみを、１つの方向に連続して偏向する第１の露光装置、前記第２のトナー像生成装置、前記第３および前記第４のトナー像生成装置に向けて、前記第２の画像光、および前記第３および前記第４の画像光を、１つの方向に連続して偏向する第２の露光装置、前記第１の露光装置による前記第１の画像光により前記第１のトナー像生成装置に形成された潜像を、第１の色のトナーにより可視化する第１の現像装置、前記第２の露光装置による前記第２の画像光により前記第２のトナー像生成装置に形成された潜像を、第２の色のトナーにより可視化する第２の現像装置、及び前記第２の露光装置による前記第３の画像光により前記第３のトナー像生成装置に形成された潜像を、第３の色のトナーにより可視化する第３の現像装置、及び前記第２の露光装置による前記第４の画像光により前記第４のトナー像生成装置に形成された潜像を、第４の色のトナーにより可視化する第４の現像装置を有する画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施の形態によれば、画像形成頻度の高い単色の画像出力が出力されるまでに要求される時間を低減可能で、しかもカラー画像を出力する際の単位時間当たりの出力枚数よりも単色の出力枚数を大きくすることができ、画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられる露光系についてもカラー画像のための露光系よりも高い耐久性を確保可能な画像形成装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態が適用される光走査装置（露光装置）を含む画像形成装置の一例を示す。なお、実施の形態の説明においては、カラープリンタ装置を例に発明の一例を説明するが、例えばフルカラー複写装置やファクシミリ装置あるいはワークステーション装置等の画像を出力可能な任意の装置に適用可能であることはいうまでもない。
【００１６】
画像形成装置すなわちカラープリンタ装置１は、画像形成頻度の高い単色（例えば黒、ＢＫ（ブラック））の画像信号に対応する画像光を生成する露光装置３、減法混色に基づくＢＫ以外のＹ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）及びＣ（シアン）の各色画像信号に対応する画像光を生成する露光装置３１、露光装置３及び露光装置３１により供給される画像光に基づき、ハードコピーあるいはプリントアウトと呼ばれる出力（出力紙）に用いられる被転写媒体すなわちシート状の用紙Ｐに、現像剤すなわちトナーにより可視化されたトナー像を転写して出力（出力紙）を出力する画像形成部５を含む。
【００１７】
画像形成部５には、所定のサイズであって、任意の枚数のシート状の用紙Ｐを保持するとともに画像形成部５においてトナー像が形成されるタイミングに合わせて、１枚ずつ用紙Ｐを提供可能な用紙保持部７から、トナー像が形成される毎に用紙が提供される。
【００１８】
用紙保持部７と画像形成部５との間には、用紙保持部７から画像形成部５に向けて用紙Ｐを案内する搬送路９が設けられている。搬送路９は、後段に説明するが、画像形成部５において形成されたトナー像が転写される転写位置９Ａを経由し、後段に説明するが、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置１１に用紙Ｐを案内する。なお、搬送路９は、定着装置１１によりトナー像が定着された用紙Ｐを、画像形成部５を覆うカバーの一部を兼ねる画像出力保持部１ａに案内する用紙通路としても機能する。
【００１９】
画像形成部５は、例えば絶縁性の所定の厚さのフィルムを無端ベルト状に形成した中間転写ベルト１３を有する。なお、中間転写ベルト１３は、金属を薄いシート状とし、表面を樹脂等で保護したものも利用可能である。
【００２０】
中間転写ベルト１３は、駆動ローラ１５、第１のテンションローラ１７−１および第２のテンションローラ１７−２および転写ローラ１９により所定の張力が与えられ、駆動ローラ１５が回転されることで、駆動ローラ１５の軸線に平行な任意の位置が矢印Ａ方向に移動される。換言すると、中間転写ベルト１３のベルト面は、駆動ローラ１５の外周面が移動される速度で、一方向に、循環される。
【００２１】
それぞれのローラにより所定の張力が与えられた状態で、中間転写ベルト１３のベルト面が実質的に平面状に移動される区間には、第１、第２、第３および第４の画像形成ユニット２１、２２、２３および２４が所定の間隔で配列されている。なお、図１に示す例では、第１のテンションローラ１７−１と第２のテンションローラ１７−２との間を、中間転写ベルト１３のベルト面が実質的に平面状に移動される区間において、第２のテンションローラ１７−２の側に第１の画像形成ユニット２１が、第１のテンションローラ１７−１の側に第４の画像形成ユニット２４が、それぞれ、位置されている。
【００２２】
第１の画像形成ユニット２１は、ＢＫ（ブラックすなわち黒）色のトナーを収容した現像装置２１−１と、現像装置２１−１が現像すべき静電像を保持する感光体ドラム２１−２を少なくとも含む。すなわち、画像形成ユニット２１の感光体ドラムの表面（外周面）には、画像形成ユニット内にセットされる現像装置が現像すべき色の画像に対応する静電像（潜像）が、露光装置３からの画像光によって形成される。これにより、現像装置２１−１により（潜像に）トナーが選択的に供給される。この結果、感光体ドラム２１−２には、ＢＫの現像剤像すなわちＢＫトナー像が形成される。
【００２３】
第２ないし第４の画像形成ユニット２２〜２４のそれぞれは、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）およびＹ（イエロ）の任意の色のトナーを収容した現像装置２２−１、２３−１及び２４−１と、各現像装置が現像すべき静電像を保持する感光体ドラム２２−２、２３−２及び２４−２を少なくとも含む。各画像形成ユニットの感光体ドラムの表面（外周面）には、画像形成ユニット内にセットされる現像装置が現像すべき色の画像に対応する静電像（潜像）が、露光装置３１からの画像光によって形成される。これにより、対応する現像装置により（潜像に）トナーが選択的に供給される。この結果、個々の感光体ドラムには、予め規定された色の現像剤像すなわちＣ，Ｍ，Ｙのいずれかのトナー像が形成される。なお、第２ないし第４の画像形成ユニット２２〜２４に割り当てられる（トナーの）色の組み合わせ（ユニットが配列される順）は、任意である。
【００２４】
第１ないし第４の画像形成ユニット２１〜２４のそれぞれとの間に中間転写ベルト１３を介在させた状態において中間転写ベルト１３の背面側で各感光体ドラムと対向する位置には、各感光体ドラムが保持するトナー像を中間転写ベルト１３に転写するための１次転写装置（転写ローラ）４１〜４４が設けられている。
【００２５】
現像装置２１−１、２２−１、２３−１および２４−１、感光体ドラム２１−２、２２−２、２３−２および２４−２、転写ローラ４１〜４４および中間転写ローラ１３が上述したように配列されたプリンタ装置１においては、図示しない画像信号供給部により供給される画像信号が色成分毎に露光装置３および露光装置３１に供給されることで生起される画像光が、対応する色のトナーを保持した現像装置と一体の感光体ドラムの表面に露光される。
【００２６】
このとき、個々の画像形成ユニット２１〜２４においては、中間転写ベルト１３に、順次転写される（べき）トナー像が中間転写ベルト１３上で互いに重なるよう、所定のタイミングで静電像が形成され、対応する現像装置により現像（可視化）される。
【００２７】
それぞれの画像形成ユニット２１〜２４の感光体ドラム２１−２、２２−２、２３−２および２４−２に形成されたトナー像は、それぞれの感光体ドラム２１−２、２２−２、２３−２および２４−２に対応する１次転写装置４１〜４４により、中間転写ベルト１３に、転写される。このとき、中間転写ベルト１３が所定の速度で循環（移動）されることで、中間転写ベルト１３上で、Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢＫのトナー像が順に積層される。なお、１次転写装置４１〜４４は、図１ではローラ体を用いる例を示しているが、もちろん、スコロトロン等の電圧発生装置であっても良い。
【００２８】
中間転写ベルト１３上で重ね合わせられたフルカラー（４色）のトナー像は、搬送路９の転写位置９Ａにおいて中間転写ベルト１３に所定の圧力で接触される転写装置（２次転写ローラ）５１により、転写位置９Ａに案内される用紙Ｐに転写される。
【００２９】
用紙保持部７から転写位置９Ａまでの間の搬送路９中の所定の位置には、用紙保持部７から転写位置９Ａに向けて案内される用紙Ｐを一時的に停止させるレジストローラ６１が設けられている。レジストローラ６１は、少なくとも一方のローラが所定方向に回転するもので、他の一方のローラは、図示しない圧接機構を介して一方のローラに所定の圧力で押し付けられている。
【００３０】
搬送路９を用紙保持部７から転写位置９Ａに向けて案内されている用紙Ｐは、レジストローラ６１により一旦停止されることで、用紙保持部７から搬送路９を搬送されている間に生じることのある（搬送方向に対する自身の）傾きが補正される。
【００３１】
レジストローラ６１が再び回転されるタイミングに応じ、中間転写ベルト１３のベルト面の移動にともなって転写位置９Ａに向けて搬送されるトナー像が転写位置９Ａに差し掛かるタイミングと用紙Ｐが転写位置９Ａに到達するタイミングとが設定されることにより、用紙Ｐに対するトナー像の位置が管理される（用紙Ｐ上のトナー像の位置を、任意に設定できる）。
【００３２】
図１に示したプリンタ装置１においては、ＢＫのトナーを収容したＢＫ現像装置２１−１および感光体ドラム２１−２（画像形成ユニット２１）は、第２のテンションローラ１７−２に近接して配置されることから、ＢＫ単色の画像出力時には、露光装置３に画像信号が入力されてから出力（出力紙）が出力されるまでの時間は、他の色の画像形成ユニットが用いられて出力が出力されるまでの時間に比較して、短い。
【００３３】
第１の露光装置３は、図２および図３に示すように、第１の画像形成ユニット２１においてトナー像を形成するために利用されるＢＫ画像情報に対応する画像光（露光光）を出力する光源（半導体レーザ素子）３−１、光源３−１からの画像光を出力（出力紙）として出力する際のラスタ方向（以下、主走査方向と称する）に対応させる偏向装置３−３、偏向装置３−３によりラスタ偏向（走査）された画像光を、偏向角に拘わらず、感光体ドラム２１−１に所定の条件で集光させる画像形成光学系３−５および光源３−１からの画像光を所定の条件で偏向装置３−３に案内する露光光整形光学系３−７、を少なくとも含む。
【００３４】
偏向装置３−３は、回転可能な反射要素この反射要素はモータの軸に固定されている、図５および図６により以下に説明する第２の露光装置３１に組み込まれる３色向けの反射要素よりも、厚さが薄い、を有し、ラスタ走査（偏向）のために所定の速度（回転数）で回転される。反射要素に設けられる反射面の数や回転数は、出力の要求すなわち複写装置（画像形成装置）１に求められる解像度や出力速度、他、に応じて規定される。
【００３５】
画像形成光学系３−５は、偏向装置３−３でラスタ走査された画像光を、感光体ドラム２１−１の長手方向の位置、すなわち用紙が搬送される方向（感光体ドラムが回転される方向）と直交する方向において、画像光がラスタ偏向されることで生じる画像光の振り角である偏向角に依存する（感光体ドラム上の）位置に対応して異なる集束性が与えられた（上記長手方向に延びた細長い）レンズ３−５−１および３−５−２を少なくとも含む。
【００３６】
画像形成光学系３−５はまた、偏向装置３−３でラスタ走査された画像光を、第１の画像形成ユニット２１の感光体ドラム２１−１に導くためのさまざまな光学要素（例えば、ミラーやフィルタ等）を含む。なお、レンズ３−５−１およびまたは３−５−２は、光学要素の種類や形状の最適化、および配列の組み合わせを用いることで、類似した曲面を有するミラーに置き換えられることもある。また、レンズ３−５−１およびまたは３−５−２もしくは、ミラーやフィルタの少なくとも１つは、図４に示すような走査線曲がり補償機構（図４ではレンズ３−５−２に適用する例を示す）により、感光体ドラム２２−２の軸線方向に沿った走査線（主走査方向の画像光が結像された状態）が、変形される。詳細には、図４に示した調整機構（この例ではねじ）３−５−４を回転させ、両端部がホルダ３−５−３により保持されているレンズ３−５−２に長手方向の中央部あるいは任意の位置で圧力を加えることで、レンズ３−５−２が変形される。これにより、図３に示した結像位置における走査線（主走査線）は、点線で示す状態から実線に示す状態に変化される（図３の走査線の部分のみ、P方向から見た際の走査線の状態を示している）。もちろん、走査線曲がり補償機構は、周知の任意の機構が適用可能である。
【００３７】
露光光整形光学系３−７は、光源３−１からの画像光を、（画像光が）偏向装置３−３でラスタ走査され、画像形成光学系３−５により感光体ドラム２１−１の上記長手方向の所定の位置に集光される際に所定の条件を満たす断面ビーム形状となるよう（集光されるよう）に、整形する。なお、露光光整形光学系３−７は、例えばコンデンサレンズ、ミラー、開口絞り等に代表されるさまざまな光学要素を含む。
【００３８】
なお、第１の露光装置３においては、周知のオーバーフィル（オーバーイルミネーション）方式により露光光整形光学系３−７（光源３−１）から偏向装置３−３に照射される画像光が供給される。オーバーフィル（オーバーイルミネーション）方式を用いることで、偏向装置３−３の反射体３−３−１の大きさが低減される。また、第１の露光装置３においては、画像光は、ＢＫ向けの１群のみであるから、反射面（回転体）の厚さや重量も低減可能である。反射体３−３−１の形状の特徴としては、一例ではあるが、反射面の数が１２、厚さが２ｍｍ、内接円の直径が２５ｍｍである。なお、オーバーフィル方式においては、上述した反射体の形状の特徴を有するため、図５および図６により以下に説明する第２の露光装置３１のような３色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）の露光系と同一の偏向角および断面ビーム径を得ながらＢＫのみの単色印字時の印字速度を増そうとする場合に、好適である。
【００３９】
また、オーバーフィル方式においては、偏向装置３−３の反射体３−３−１の回転数を高めることが、モータの大型化等を必要とせずに可能となる。また、反射体３−３−１の大きさが低減されることにより、風損も小さくできる。
【００４０】
このことは、カラー画像形成装置において、ＢＫ単色印字時の印字速度を、カラー時に比べ速くする際に、ＢＫ用の露光装置に用いられる偏向装置をカラー用の偏向装置と共用する方式、例えば、特開２００５−２２１８７０公報に記載されたように、大型のモータにより大きな回転ミラーを高速で回転させる方式に比較して、ＢＫ画像のための露光装置（偏向装置）のコストを低減できる。一方、例えば、特開平４−２８４４６８号公報に記載されたブラック（ＢＫ）専用の露光装置および画像形成ユニットを画像形成装置においては、ＢＫ画像のための露光装置（偏向装置）を、例えば出力頻度が単色のＢＫ画像に比較して少ないカラー（Ｃ，Ｍ，Ｙ）画像のための露光装置（偏向装置）に比較して、耐久性を高める、等の画像出力に対応させた露光装置の好適な設計（最適化）が可能となる。例えば、カラー（Ｃ，Ｍ，Ｙ）画像のための露光装置（偏向装置）のモータには、耐久時間が５０００時間程度のオイル動圧軸受けを用い、ＢＫ（単色）画像のための露光装置（偏向装置）のモータには、耐久時間が１００万時間程度の空気動圧軸受けを用いる、等の色毎の最適化が可能である。また、モータや駆動回路の冷却のために要求される冷却系の構造および構成も簡略化（小型化）できる。さらに、反射体３−３−１の回転速度を所定の速度に加速するために要求される時間および（モータに供給すべき）エネルギーも（反射体の慣性モーメントが少なくなることで）、低減される。このことは、ＢＫ画像の画像信号が入力されてからＢＫ画像が出力されるまでの時間を低減する（ファーストコピータイムと称される時間の低減の）ためにも有益である。
【００４１】
反面、オーバーフィル方式においては、反射面に向かう画像光（入射光）を、反射面と結像光学系のレンズの主走査方向の概ね中央から導くことが要求される（反射面で反射された画像光すなわち出射光の幅が入射光に対する反射面の法線とのなす角をαとした場合に、ｃｏｓ（α）に比例する特性を有することため、走査始めと終わりで、入射光に対する反射面の法線の角度を大きく変えてしまう方向に露光光整形光学系３−７（光源３−１）を位置させた場合には、出射光のビーム幅や光量に大きな非対称性が生じる）ことから、図５および図６により以下に説明する第２の露光装置３１のような３色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）向けの画像光を１つの反射面で偏向する系に適用することは、露光系を複雑にすることがある。
【００４２】
第２の露光装置３１は、図５および図６に示すように、第２ないし第４の画像形成ユニット２２〜２４のそれぞれにおいてトナー像を形成するために利用される減法混色に従い色分解された画像情報に対応する第２ないし第４の画像光（露光光）を出力する光源（半導体レーザ素子）３３−１〜３３−３、個々の光源３３−１〜３３−３からの画像光を出力（出力紙）として出力する際のラスタ方向（以下、主走査方向と称する）に対応させる偏向装置３５、偏向装置３５によりラスタ偏向（走査）された画像光を、偏向角に拘わらず、第２ないし第４の画像形成ユニット２２〜２４の感光体ドラム２２−２、２３−２および２４−２に所定の条件で集光させる画像形成光学系３７、および個々の光源３３−１〜３３−３からの画像光を所定の条件で偏向装置３５に案内する露光光整形光学系３９、を少なくとも含む。
【００４３】
偏向装置３５は、回転可能な反射要素、この反射要素はモータの軸に固定されている、を有し、ラスタ走査（偏向）のために、所定の速度（回転数）で回転される。反射要素に設けられる反射面の数や回転数は、出力の要求すなわち複写装置（画像形成装置）１に求められる解像度や出力速度、他に応じて規定される。なお、偏向装置３５の反斜体３５−１の形状の特徴としては、一例ではあるが、反射面の数が８、厚さが６ｍｍ、内接円の直径が４０ｍｍである。
【００４４】
画像形成光学系３７は、偏向装置３５でラスタ走査された画像光を、各感光体ドラム２２−２、２３−２および２４−２のそれぞれの長手方向の位置、すなわち用紙が搬送される方向（感光体ドラムが回転される方向）と直交する方向において、画像光がラスタ偏向されることで生じる画像光の振り角である偏向角に依存する（感光体ドラム上の）位置に対応して異なる集束性が与えられた（上記長手方向に延びた細長い）レンズ３７−１および３７−２を、少なくとも含む。画像形成光学系３７はまた、偏向装置３５でラスタ走査された画像光を、第２ないし第４の画像形成ユニット２２〜２４のそれぞれの感光体ドラム２２−２、２３−２および２４−２に導くためのさまざまな光学要素（例えば、ミラーやフィルタ等）を含む。また、レンズ３７−１およびまたは３７−２は、色相を支配するＣ，Ｍ，Ｙの３群の（カラー用の）画像光に共通であるから、いずれかまたはそれぞれのレンズに固有の反り等が存在している場合であっても、総て（３群）の画像光に、同じように反りの影響が反映される。同様に、いずれかまたはそれぞれのレンズの形状誤差等により、任意の（総ての）レンズ面が（設計値に対して）傾いて配列された場合であっても、総て（３群）の画像光に、同じように傾きの影響が反映される。なお、レンズ３７−１およびまたは３７−２は、光学要素の種類や形状の最適化、および配列の組み合わせを用いることで、類似した曲面を有するミラーに置き換えられることもある。
【００４５】
露光光整形光学系３９は、個々の光源３３−１〜３３−３からの画像光を、（画像光が）偏向装置３５でラスタ走査され、画像形成光学系３７において各感光体ドラム２２−２、２３−２および２４−２のそれぞれの上記長手方向の所定の位置に集光される際に所定の条件を満たす断面ビーム形状となるよう（集光されるよう）に、整形する。なお、露光光整形光学系３９は、例えばコンデンサレンズ、ミラーおよび開口絞り、等に代表されるさまざまな光学要素を含む。
【００４６】
なお、第２の露光装置３１においては、周知のアンダーフィル（アンダーイルミネーション）方式により露光光整形光学系３９（光源３３−１、３３−２および３３−３）から偏向装置３５に照射される３群の画像光が供給される。アンダ−フィル（アンダーイルミネーション）方式を用いることで、偏向装置３５の反射面３５−１の任意の反射面において３群の画像光を一括して偏向（連続的に反射）可能であり、３群の画像光がカラー画像のためのＣ，Ｍ，Ｙ成分に対応する場合には、偏向装置が独立して設けられる場合に比較して、偏向装置の個体差に起因する色ずれの影響は考慮する必要が無くなる。
【００４７】
また、図６から明らかなように、第２の露光装置３１は、３群の画像光がカラー画像のためのＣ，Ｍ，Ｙ成分に対応することから、図３に示したＢＫ用のオーバーフィル方式を用いた場合には、上述した反射面に向かう画像光（入射光）を反射面と結像光学系のレンズの主走査方向の概ね中央から導くことを総ての画像光に適用することは、偏向前光学系の部品と偏向後の光学系の部品、または偏向後の光路の干渉が生じる点で、困難であり、アンダーフィル方式を用いることにより、出射光の光路と（平面方向で）重ならない方向から画像光を反射面に案内することが可能であるため、オーバーフィル方式を採用することに比較してメリットが大きい。
【００４８】
なお、第１の露光装置３および第２の露光装置３１から出射される画像光には、第１ないし第４の画像形成ユニット２１〜２４が配列される位置に対応した所定の間隔（中間転写ベルト１３のベルト面において実質的に等間隔または整数倍の間隔）が与えられる。例えば、第２の露光装置３１から出射されるＣ，Ｍ，Ｙの３つの画像光の間隔は、一例を示すと、駆動ローラ１５の直径と中間転写ベルト１３の厚さを足し算して求められる円周（駆動ローラ１５の回転ピッチ）の整数倍（１倍）に規定されている。また、第１の露光装置（第１の画像形成ユニット２１へのＢＫ画像光の露光用）から出射される画像光は、隣接する第２の露光装置３１からの上述の画像光のうちの最も第１の画像形成ユニット２１に近接した画像光と、駆動ローラ１５の直径と中間転写ベルト１３の厚さを足し算して求められる円周（駆動ローラ１５の回転ピッチ）の２倍（整数倍）。このことは、駆動ローラ１５に偏芯等があっても、第１ないし第４の画像形成ユニット２１〜２４において画像が形成される際に同じ周期が与えられることにより、例えば色ずれ等の偏芯の影響を目立ちにくくできる。
【００４９】
なお、図２および図３により説明した第１の露光装置３に関しては、非カラー画像出力時すなわち単色ＢＫ画像の出力時において、単純に偏向装置３−３の反射面３−３−１の回転数をβ（β＞１）倍とし、ＢＫ画像の画像周波数（光源３−１のレーザ素子に印加されるレーザ駆動周波数）および副走査方向速度（感光体ドラム２１−２の外周面の移動速度および中間転写ベルト１３のベルト面の移動速度ならびに用紙Ｐが搬送される際の搬送速度）を、それぞれβ倍とすることで、画像出力の速度を向上させることも可能である。
【００５０】
図７は、図３および図４により説明した第１の露光装置３と図５および図６により説明した第２の露光装置３１とを用いるメリットの１つを説明するための空間周波数と（人間すなわちユーザの）目の応答（知覚）のレスポンス（応答特性）との関係を示す。
【００５１】
図７から明らかなように、人間すなわちユーザの目が感じる空間周波数は、明暗（黒および白すなわち無彩色）に対するものが、色成分（有彩色）に関するものよりも高域まで伸びている。このため、第２の露光装置３１から提供される有彩色の３色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）と第１の露光装置３から提供されるＢＫ画像とを重ねてフルカラー画像を得る場合、ＢＫ画像の解像度を高めることで、フルカラー画像においても解像度が高められた、と同様の効果が期待される。
【００５２】
このことから、図２および図３により説明した第１の露光装置３に関し、カラー画像出力時に、Ｙ，Ｍ，Ｃの解像度と同じになる条件に対し、偏向装置３−３の反射面３−３−１の回転数をγ倍とし、ＢＫ画像の画像周波数（光源３−１のレーザ素子に印加されるレーザ駆動周波数）をγ２倍として、解像度をγ（γ＞１、βと同一であっても良い）倍に高めることができる。
【００５３】
また、ＢＫ用の第１の露光装置３の偏向装置３−５の反射面３−３−１の数が第２の露光装置３１の偏向装置３５の反射面３５−１の数のδ倍、第１の露光装置３の画像形成光学系３−５の（合計の）ｆ値が第２の露光装置３１の画像形成光学系３７の（合計の）ｆ値のε倍であるとき、ＢＫ画像用（第１の露光装置）の偏向装置３−３の反射面３−３−１の回転数をγ／δ、ＢＫの画像周波数をγ×εとして、副走査方向解像度をγ倍として、解像度をγ倍に高めることができる。また、主走査方向（画像光）については、１ドットうちの（光の）位置すなわち、主走査方向の画像の密度をγ倍に変化させることで対応可能である。
【００５４】
以上説明した通り、この発明の画像形成装置によれば、画像形成頻度の高い単色の画像出力が出力されるまでに要求される時間を低減可能で、しかもカラー画像を出力する際の単位時間当たりの出力枚数が単色の画像出力と同等であり、画像形成頻度の高い単色の画像出力に用いられる露光系についてもカラー画像のための露光系と同等の耐久性を確保できる。また、非カラー画像出力時すなわち単色ＢＫ画像出力時には、出力解像度を高めることができる。さらに、非カラー画像出力時すなわち単色ＢＫ画像出力時には、画像出力の速度（出力枚数／単位時間）を高めることができる。
【００５５】
なお、第１の露光装置をＢＫ（黒）用とし、第２の露光装置を減法混色に従い色分解されたＣ，Ｍ，Ｙ用とすることで、単色ＢＫ専用機およびフルカラー機を、実質的に同一の画像形成部に対して露光装置を１つとするか２つとするかの違いによって簡単に区分可能であり、画像形成装置のラインナップを揃えるためのコストが低減できる。
【００５６】
一方、第２の露光装置に、Ｃ，Ｍ，Ｙの３群の画像光を集約させたことにより、任意の色成分の画像にのみ特定の（固有の）色ずれが生じる要因が除去されるとともに、独立にＢＫ画像の解像度を高めることにより、カラー画像の解像度も（見かけ上）向上される。
【００５７】
しかも、色相を支配するＣ，Ｍ，Ｙの３群の（カラー用の）画像光を、同一の露光装置（画像形成光学系）により画像形成ユニット（感光体ドラム）に案内することで、レンズの反りや、（露光装置の）ハウジングの形状精度に起因するレンズやミラーおよびまたはフィルタ等の取り付け誤差が均質化されることから、色ずれや色相ずれの発生が抑止される。
【００５８】
また、色相を決めるＣ，Ｍ，Ｙの３群の（カラー用の）画像光を単一の偏向装置により偏向することにより、ＢＫ画像のための第１の露光装置により画像光が偏向（主走査方向の１回の走査）の間、（第２の露光装置の）偏向装置のモータの回転変動を抑えることで、偏向装置の速度ずれに起因する主走査方向の色ずれも抑止できる。なお、第２の露光装置の偏向装置の反射体の反射面については、平面度（例えば全体に凹、あるいは全体に凸）を、（第１の露光装置の偏向装置の反射体の反射面では絶対値を高めているに対して、）相対差が小さくなるよう設置したことにより、主走査方向の（像面の画像光の）位置ずれにより色相ずれが生じることを抑止できる。
【００５９】
さらに、第２の露光装置（Ｃ，Ｍ，Ｙ）により結像される画像光と第１の露光装置（ＢＫ）により結像される画像光相互の走査線曲がりについても、（認識可能な）空間周波数が高いＢＫ画像を提供する第１の露光装置において画像データにより走査線曲がりを補正しても解像度が高いＢＫ画像の走査線の曲がりの最適化の効果により、目視上、目立たなくすることができる。なお、ＢＫ用の露光装置をカラー用の露光装置から分離し、独立に設けたことで、ＢＫ用の露光装置のハウジングの大きさが低減され、ハウジングを成形する際の形状誤差が低減されることから、高い解像度が要求されるＢＫ画像の画質が向上される。
【００６０】
なお、本発明の内容はここに記述した形態だけに限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で、他にも様々な形態を取り得ることはいうまでもない。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて、もしくは一部を削除して実施されてもよく、その場合は、組み合わせもしくは削除に起因したさまざまな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の実施の形態が適用される画像形成装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示した画像形成装置に組み込まれる第１の露光装置の一例を示す概略図であって、偏向装置で偏向された画像光の光路長が最小になる位置で切断した状態を示す概略図。
【図３】図１に示した画像形成装置に組み込まれる第１の露光装置の一例を示す概略図であって、偏向装置により画像光を偏向した状態を示す概略図。
【図４】図２および図３に示した露光装置に適用される走査線曲がりを補償する機構の一例を示す概略図。
【図５】図１に示した画像形成装置に組み込まれる第２の露光装置の一例を示す概略図であって、偏向装置で偏向された画像光の光路長が最小になる位置で切断した状態を示す概略図。
【図６】図１に示した画像形成装置に組み込まれる第２の露光装置の一例を示す概略図であって、偏向装置により画像光を偏向した状態を示す概略図。
【図７】図１に示した画像形成装置により出力されるカラー画像におけるＢＫ（単色）画像出力とカラー画像出力の空間周波数と（人間すなわちユーザの）目の応答（知覚）の応答特性（レスポンス）との関係を説明する概略図。
【符号の説明】
【００６２】
１…カラープリンタ装置（画像形成装置）、３…露光装置（オーバーフィル方式）、３−１…光源、３−３…偏向装置、３−３−１…反射体、３−５…画像形成光学系、３−５−１，３−５−２…レンズ、３−５−３…ホルダ、３−５−４…調整機構、５…画像形成部、７…用紙保持部、９…搬送路、９Ａ…転写位置、１１…定着装置、１３…中間転写ベルト、１５…駆動ローラ、１７−１、１７−２…テンションローラ、１９…転写ローラ、２１〜２４…画像形成ユニット、２１−１〜２４−１…現像装置、２１−２〜２４−２…感光体ドラム、３１…露光装置（アンダーフィル方式）、３５…偏向装置、３５−１…偏向装置の反射面、４１〜４４…転写装置（１次転写ローラ）、５１…転写装置（２次転写ローラ）ジストローラ、６１…レジストローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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