JP2012003105A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い画像品質を維持しつつ、消費電力を低減させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、透明色のそれぞれに対応する５つの感光体ドラムと、マゼンタ及びブラックの各潜像を形成する光走査装置と、シアン、イエロー及び透明色の各潜像を形成する光走査装置２０１０Ｂなどを備えている。光走査装置２０１０Ｂでは、シアンに対応する光束と透明色に対応する光束は、ポリゴンミラー２１０４Ｂにおける同一の偏向反射面に入射する。このとき、シアンに対応する光束は水平入射され、透明色に対応する光束は斜入射される。そして、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向されたシアンに対応する光束及び透明色に対応する光束は、同一の偏向器側走査レンズ２１０５Ｃを通過する。
【選択図】図９

Description

本発明は、画像形成装置に係り、更に詳しくは、多色のカラー画像を形成する画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置の進歩に伴って画質に対する要求も高くなり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの基本４色を用いた画像形成装置に対して、色数を増加させた電子写真方式の画像形成装置が提案された（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。

これは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色トナーに、淡色のトナー（例えば、ライトシアンやライトイエロー）や、透明度の高いトナー（例えば、透明トナー）などを加えたものである。なお、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色は基本色と呼ばれ、それ以外の色は補助色と呼ばれている。

淡色のトナーは、出力画像の粒状性を低減させて高画質化を図るのに用いられ、透明度の高いトナーは、光沢性を向上させるのに用いられる。

また、イエロー、マゼンタ、シアンの混色では再現が困難な色が補助色として用いられる場合もある。

ところで、近年、環境対策の観点から、画像形成装置に対する低消費電力（省エネルギー）化への要求が高まってきた。

特許文献１〜特許文献３に開示されている画像形成装置では、該補助色に対応する画像形成ステーションが増設された機器構成となり、増設された装置分、消費電力が増加していた。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は、高い画像品質を維持しつつ、消費電力を低減させることができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの基本色及び前記４色以外の少なくとも１つの補助色のそれぞれに対応する複数の像担持体と、複数の偏向反射面を回転軸まわりに回転させて前記複数の色に対応する複数の光束を偏向する少なくとも１つの光偏向器と、該光偏向器で偏向された光束を対応する像担持体上に集光する走査光学系とを備える画像形成装置において、前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束と前記補助色に対応する光束は、同一の偏向反射面に入射し、そのときの前記補助色に対応する光束の入射角は、該同一の偏向反射面に入射する前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束の入射角よりも大きく、該同一の偏向反射面で偏向された前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束と前記補助色に対応する光束は、前記走査光学系に含まれる少なくとも１つの同一の光学素子を通過することを特徴とする画像形成装置である。

これによれば、高い画像品質を維持しつつ、消費電力を低減させることができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。 光走査装置２０１０Ａを説明するための図（その１）である。 光走査装置２０１０Ａを説明するための図（その２）である。 光走査装置２０１０Ａを説明するための図（その３）である。 光走査装置２０１０Ａを説明するための図（その４）である。 光走査装置２０１０Ｂを説明するための図（その１）である。 光走査装置２０１０Ｂを説明するための図（その２）である。 光走査装置２０１０Ｂを説明するための図（その３）である。 光走査装置２０１０Ｂを説明するための図（その４）である。 画像形成領域を説明するための図である。 画角を説明するための図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ画素密度を説明するための図である。 光走査装置２０１０の変形例１を説明するための図（その１）である。 光走査装置２０１０の変形例１を説明するための図（その２）である。 光走査装置２０１０の変形例１を説明するための図（その３）である。 光走査装置２０１０の変形例２を説明するための図である。 光走査装置２０１０の変形例３を説明するための図である。 画素密度の変形例を説明するための図（その１）である。 図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、それぞれ画素密度の変形例を説明するための図（その２）である。 偏向器前光学系の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４つの基本色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）と透明色とを重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、２つの光走査装置（２０１０Ａ、２０１０Ｂ）、５つの感光体ドラム（２０３０Ｋ、２０３０Ｍ、２０３０Ｙ、２０３０Ｃ、２０３０Ｔ）、５つのクリーニングユニット（２０３１Ｋ、２０３１Ｍ、２０３１Ｃ、２０３１Ｙ、２０３１Ｔ）、５つの帯電装置（２０３２Ｋ、２０３２Ｍ、２０３２Ｃ、２０３２Ｙ、２０３２Ｔ）、５つの現像装置（２０３３Ｋ、２０３３Ｍ、２０３３Ｃ、２０３３Ｙ、２０３３Ｔ）、転写ベルト２０４０、定着装置２０５０、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、転写ベルトクリーニング装置２０８５、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

カラープリンタ２０００は、原稿の読取装置も備えており、コピー機能も有している。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各感光体ドラムの配列方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。

感光体ドラム２０３０Ｋの表面近傍には、感光体ドラム２０３０Ｋの回転方向に沿って、帯電装置２０３２Ｋ、現像装置２０３３Ｋ、クリーニングユニット２０３１Ｋが配置されている。

感光体ドラム２０３０Ｋ、帯電装置２０３２Ｋ、現像装置２０３３Ｋ、及びクリーニングユニット２０３１Ｋは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０Ｍの表面近傍には、感光体ドラム２０３０Ｍの回転方向に沿って、帯電装置２０３２Ｍ、現像装置２０３３Ｍ、クリーニングユニット２０３１Ｍが配置されている。

感光体ドラム２０３０Ｍ、帯電装置２０３２Ｍ、現像装置２０３３Ｍ、及びクリーニングユニット２０３１Ｍは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０Ｙの表面近傍には、感光体ドラム２０３０Ｙの回転方向に沿って、帯電装置２０３２Ｙ、現像装置２０３３Ｙ、クリーニングユニット２０３１Ｙが配置されている。

感光体ドラム２０３０Ｙ、帯電装置２０３２Ｙ、現像装置２０３３Ｙ、及びクリーニングユニット２０３１Ｙは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０Ｃの表面近傍には、感光体ドラム２０３０Ｃの回転方向に沿って、帯電装置２０３２Ｃ、現像装置２０３３Ｃ、クリーニングユニット２０３１Ｃが配置されている。

感光体ドラム２０３０Ｃ、帯電装置２０３２Ｃ、現像装置２０３３Ｃ、及びクリーニングユニット２０３１Ｃは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０Ｔの表面近傍には、感光体ドラム２０３０Ｔの回転方向に沿って、帯電装置２０３２Ｔ、現像装置２０３３Ｔ、クリーニングユニット２０３１Ｔが配置されている。

感光体ドラム２０３０Ｔ、帯電装置２０３２Ｔ、現像装置２０３３Ｔ、及びクリーニングユニット２０３１Ｔは、組として使用され、透明色の画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｔステーション」ともいう）を構成する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０Ａは、プリンタ制御装置２０９０からのブラック画像情報及びマゼンタ画像情報に基づいて各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。

光走査装置２０１０Ｂは、プリンタ制御装置２０９０からのシアン画像情報、イエロー画像情報及び透明色が付加される色の画像情報に基づいて各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。

なお、各光走査装置の構成については後述する。

各現像装置は、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。なお、以下では、便宜上、トナーが付着した像を「トナー画像」という。

各トナー画像は、対応する感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。そして、各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされる。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ（不図示）が配置されており、該給紙コロは、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４１との間隙に向けて送り出す。

そして、転写ベルト２０４０上で重ね合わされたトナー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去、回収する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

転写ベルトクリーニング装置２０８５は、記録紙へのトナー画像の転写後に転写ベルト２０４０上に残っているトナーを除去する。

次に、前記光走査装置２０１０Ａの構成について説明する。

光走査装置２０１０Ａは、一例として図２〜図５に示されるように、２つの光源（２２００Ｍ、２２００Ｋ）、２つのカップリングレンズ（２２０１Ｍ、２２０１Ｋ）、２つの開口板（２２０２Ｍ、２２０２Ｋ）、２つの線像形成レンズ（２２０４Ｍ、２２０４Ｋ）、ポリゴンミラー２１０４Ａ、２つの偏向器側走査レンズ（２１０５Ｍ、２１０５Ｋ）、２つの像面側走査レンズ（２１０７Ｍ、２１０７Ｋ）、４枚の折り返しミラー（２１０６Ｍ、２１０６Ｋ、２１０８Ｍ、２１０８Ｋ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング（図示省略）の所定位置に組み付けられている。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源２２００Ｍ及び光源２２００Ｋは、いずれも複数の発光部（例えば、３２個）を有する面発光レーザアレイを含んでいる。

カップリングレンズ２２０１Ｍは、光源２２００Ｍから射出された光束（以下では、光束ＬＢｍともいう）の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１Ｋは、光源２２００Ｋから射出された光束（以下では、光束ＬＢｋともいう）の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

各カップリングレンズは、各光源２から射出された光束に対する屈折率が約１．５である。

開口板２２０２Ｍは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｍを介した光束を整形する。

開口板２２０２Ｋは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｋを介した光束を整形する。

各開口部は、主走査対応方向の幅が約５．５ｍｍ、副走査対応方向の幅が約１．１８ｍｍの矩形状である。そして、各開口板は、開口部の中心がカップリングレンズの焦点位置又はその近傍に位置するように配置されている。

線像形成レンズ２２０４Ｍは、開口板２２０２Ｍの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４Ａの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

線像形成レンズ２２０４Ｋは、開口板２２０２Ｋの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４Ａの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

各線像形成レンズは、第１面（入射側の面）が副走査対応方向に関して屈折力を有し、第２面（射出側の面）が主走査対応方向に関して屈折力を有するアナモルフィックレンズである。

カップリングレンズ２２０１Ｍと開口板２２０２Ｍと線像形成レンズ２２０４Ｍとからなる光学系は、Ｍステーションの偏向器前光学系である。

カップリングレンズ２２０１Ｋと開口板２２０２Ｋと線像形成レンズ２２０４Ｋとからなる光学系は、Ｋステーションの偏向器前光学系である。

ポリゴンミラー２１０４Ａは、Ｚ軸に平行な軸まわりに回転する４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。ここでは、４面鏡に内接する円の半径は約７ｍｍである。

線像形成レンズ２２０４Ｍからの光束はポリゴンミラー２１０４Ａの−Ｘ側に偏向され、線像形成レンズ２２０４Ｋからの光束はポリゴンミラー２１０４Ａの＋Ｘ側に偏向される。

偏向器側走査レンズ２１０５Ｍは、ポリゴンミラー２１０４Ａの−Ｘ側に配置され、像面側走査レンズ２１０５Ｋは、ポリゴンミラー２１０４Ａの＋Ｘ側に配置されている。

折り返しミラー２１０６Ｍは、走査レンズ２１０５Ｍを介した光束の光路上に配置され、該光束を反射する。

折り返しミラー２１０８Ｍは、折り返しミラー２１０６Ｍで反射された光束の光路上に配置され、該光束を反射する。

像面側走査レンズ２１０７Ｍは、折り返しミラー２１０８Ｍで反射された光束の光路上に配置されている。

折り返しミラー２１０６Ｋは、走査レンズ２１０５Ｋを介した光束の光路上に配置され、該光束を反射する。

折り返しミラー２１０８Ｋは、折り返しミラー２１０６Ｋで反射された光束の光路上に配置され、該光束を反射する。

像面側走査レンズ２１０７Ｋは、折り返しミラー２１０８Ｋで反射された光束の光路上に配置されている。

各像面側走査レンズは、副走査対応方向に関して正の屈折率を有するレンズである。

そこで、ポリゴンミラー２１０４Ａで偏向された線像形成レンズ２２０４Ｍからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５Ｍ、折り返しミラー２１０６Ｍ、折り返しミラー２１０８Ｍ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｍを介して、感光体ドラム２０３０Ｍに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転に伴って感光体ドラム２０３０Ｍの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０Ｍ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０Ｍでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０Ｍの回転方向が、感光体ドラム２０３０Ｍでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４Ａで偏向された線像形成レンズ２２０４Ｋからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５Ｋ、折り返しミラー２１０６Ｋ、折り返しミラー２１０８Ｋ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｋを介して、感光体ドラム２０３０Ｋに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転に伴って感光体ドラム２０３０Ｋの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０Ｋ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０Ｋでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０Ｋの回転方向が、感光体ドラム２０３０Ｋでの「副走査方向」である。

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１０４Ａから各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。

ポリゴンミラー２１０４Ａと各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。ここでは、偏向器側走査レンズ２１０５Ｍと折り返しミラー２１０６Ｍと折り返しミラー２１０８Ｍと像面側走査レンズ２１０７ＭとからＭステーションの走査光学系が構成されている。また、偏向器側走査レンズ２１０５Ｋと折り返しミラー２１０６Ｋと折り返しミラー２１０８Ｋと像面側走査レンズ２１０７ＫとからＫステーションの走査光学系が構成されている。

次に、前記光走査装置２０１０Ｂの構成について説明する。

光走査装置２０１０Ｂは、一例として図６〜図９に示されるように、３つの光源（２２００Ｃ、２２００Ｙ、２２００Ｔ）、３つのカップリングレンズ（２２０１Ｃ、２２０１Ｙ、２２０１Ｔ）、３つの開口板（２２０２Ｃ、２２０２Ｙ、２２０２Ｔ）、３つの線像形成レンズ（２２０４Ｃ、２２０４Ｙ、２２０４Ｔ）、ポリゴンミラー２１０４Ｂ、２つの偏向器側走査レンズ（２１０５Ｃ、２１０５Ｙ）、３つの像面側走査レンズ（２１０７Ｃ、２１０７Ｙ、２１０７Ｔ）、５枚の折り返しミラー（２１０６Ｃ、２１０６Ｙ、２１０６Ｔ、２１０８Ｃ、２１０８Ｙ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング（図示省略）の所定位置に組み付けられている。

光源２２００Ｃ及び光源２２００Ｙは、いずれも複数の発光部（例えば、３２個）を有する面発光レーザアレイを含んでいる。また、光源２２００Ｔは、複数の発光部（例えば、４個）を有するＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）アレイを含んでいる。

カップリングレンズ２２０１Ｃは、光源２２００Ｃから射出された光束（以下では、光束ＬＢｃともいう）の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１Ｙは、光源２２００Ｙから射出された光束（以下では、光束ＬＢｙともいう）の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１Ｔは、光源２２００Ｔから射出された光束（以下では、光束ＬＢｔともいう）の光路上に配置され、該光束を発散光束とする。

開口板２２０２Ｃは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｃを介した光束を整形する。

開口板２２０２Ｙは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｙを介した光束を整形する。

開口板２２０２Ｔは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｔを介した光束を整形する。

線像形成レンズ２２０４Ｃは、開口板２２０２Ｃの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４Ｂの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

線像形成レンズ２２０４Ｙは、開口板２２０２Ｙの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４Ｂの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

線像形成レンズ２２０４Ｔは、開口板２２０２Ｔの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４Ｂの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

カップリングレンズ２２０１Ｃと開口板２２０２Ｃと線像形成レンズ２２０４Ｃとからなる光学系は、Ｃステーションの偏向器前光学系である。

カップリングレンズ２２０１Ｙと開口板２２０２Ｙと線像形成レンズ２２０４Ｙとからなる光学系は、Ｙステーションの偏向器前光学系である。

カップリングレンズ２２０１Ｔと開口板２２０２Ｔと線像形成レンズ２２０４Ｔとからなる光学系は、Ｔステーションの偏向器前光学系である。

ポリゴンミラー２１０４Ｂは、Ｚ軸に平行な軸まわりに回転する４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。

ポリゴンミラー２１０４Ｂに入射する３つの光束のうち、線像形成レンズ２２０４Ｔからの光束は、ＸＹ面に対して−Ｚ側に傾斜した方向から入射される。すなわち、線像形成レンズ２２０４Ｔからの光束は、偏向反射面に斜入射される。なお、線像形成レンズ２２０４Ｔからの光束以外の２つの光束は、ＸＹ面に平行な方向から入射される。すなわち、線像形成レンズ２２０４Ｔからの光束以外の２つの光束は、偏向反射面に水平入射される。

ここでは、線像形成レンズ２２０４Ｃからの光束、及び線像形成レンズ２２０４Ｔからの光束はポリゴンミラー２１０４Ｂの−Ｘ側に偏向され、線像形成レンズ２２０４Ｙからの光束はポリゴンミラー２１０４Ｂの＋Ｘ側に偏向される。

偏向器側走査レンズ２１０５Ｃは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの−Ｘ側に配置され、像面側走査レンズ２１０５Ｙは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの＋Ｘ側に配置されている。

折り返しミラー２１０６Ｃは、走査レンズ２１０５Ｃを介した線像形成レンズ２２０４Ｃからの光束の光路上に配置され、該光束を反射する。

折り返しミラー２１０８Ｃは、折り返しミラー２１０６Ｃで反射された光束の光路上に配置され、該光束を反射する。

像面側走査レンズ２１０７Ｃは、折り返しミラー２１０８Ｃで反射された光束の光路上に配置されている。

折り返しミラー２１０６Ｔは、走査レンズ２１０５Ｃを介した線像形成レンズ２２０４Ｔからの光束の光路上に配置され、該光束を反射する。

像面側走査レンズ２１０７Ｔは、折り返しミラー２１０８Ｔで反射された光束の光路上に配置されている。

折り返しミラー２１０６Ｙは、走査レンズ２１０５Ｙを介した光束の光路上に配置され、該光束を反射する。

折り返しミラー２１０８Ｙは、折り返しミラー２１０６Ｙで反射された光束の光路上に配置され、該光束を反射する。

像面側走査レンズ２１０７Ｙは、折り返しミラー２１０８Ｙで反射された光束の光路上に配置されている。

そこで、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された線像形成レンズ２２０４Ｃからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５Ｃ、折り返しミラー２１０６Ｃ、折り返しミラー２１０８Ｃ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｃを介して、感光体ドラム２０３０Ｃに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの回転に伴って感光体ドラム２０３０Ｃの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０Ｃ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０Ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０Ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０Ｃでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された線像形成レンズ２２０４Ｔからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５Ｃ、折り返しミラー２１０６Ｔ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｔを介して、感光体ドラム２０３０Ｔに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの回転に伴って感光体ドラム２０３０Ｔの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０Ｔ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０Ｔでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０Ｔの回転方向が、感光体ドラム２０３０Ｔでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された線像形成レンズ２２０４Ｙからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５Ｙ、折り返しミラー２１０６Ｙ、折り返しミラー２１０８Ｙ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｙを介して、感光体ドラム２０３０Ｙに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの回転に伴って感光体ドラム２０３０Ｙの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０Ｙ上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０Ｙでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０Ｙの回転方向が、感光体ドラム２０３０Ｙでの「副走査方向」である。

ここでは、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された線像形成レンズ２２０４Ｃからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５Ｃの中心付近を通過するのに対して、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された線像形成レンズ２２０４Ｔからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５Ｃの端部を通過する。

ところで、光束ＬＢｔは、偏向反射面に斜入射しているため、感光体ドラム２０３０Ｔ表面の画像形成領域の端部近傍（図１０参照）では、副走査方向に関する光スポットの位置のずれ（以下では、便宜上「スポットずれ」と略述する）が大きくなり、走査線曲がりを生じさせる。このスポットずれは、画像形成領域の端部に近づくにつれて大きくなる。そこで、本実施形態では、光束ＬＢｔを偏向反射面で偏向する際の画角を、他の光束に比べて小さくしている（図１１参照）。

この場合は、透明色の像面位置は、基本色の像面位置よりも後方となる。そこで、本実施形態では、４つの基本色に対応するカップリングレンズ（２２０１Ｂ、２２０１Ｍ、２２０１Ｃ、２２０１Ｙ）は、入射した光束を略平行光束として射出するが、透明色に対応するカップリングレンズ２２０１Ｔは、入射した光束を発散光束として射出している。すなわち、カップリングレンズ２２０１Ｔの焦点距離を４つの基本色に対応するカップリングレンズの焦点距離よりも大きく設定している。これにより、透明色に対応する光束の集光位置を基本色に対応する光束の集光位置よりも後方にすることができる。

ところで、副走査対応方向からみたときに、走査光学系を構成する走査レンズ、特に副走査対応方向に関して強い屈折力を持つ走査レンズの入射側の面の形状が、偏向反射面での反射位置を中心とする円弧形状でない限り、偏向反射面での反射位置から走査レンズにおける入射位置までの光路長は主走査対応方向の位置によって異なる。通常、走査レンズの入射側の面の形状を上記円弧形状にすることは、光学性能を維持する上で困難である。そこで、通常、ポリゴンミラーで偏向され走査レンズに入射する光束は、副走査対応方向からみたときに、光軸以外の位置では、光学面に対し垂直に入射することはなく、ある入射角を持って入射する。このとき、光束が斜入射されていると、光偏向器により偏向反射された光束は、主走査対応方向の位置によって偏向反射面での反射位置から走査レンズの入射面までの光路長は異なる。また、副走査対応方向に関して、走査レンズへの入射位置は、走査レンズの周辺に行くほど走査レンズの中心より高い位置、もしくは低い位置になる。この結果、副走査対応方向に屈折力を持つ面を通過する際に、主走査対応方向の位置によって副走査対応方向に受ける屈折力が異なり、走査線曲がりが発生する。通常の水平入射であれば、偏向反射面での反射位置から走査レンズの入射面までの距離が異なっても、光束は走査レンズに対し水平に進行するため、走査レンズ上での副走査対応方向に関する入射位置が異なることはなく、走査線曲がりは生じない。

また、本実施形態では、４つの基本色に対応する像面側走査レンズ（２１０７Ｂ、２１０７Ｍ、２１０７Ｃ、２１０７Ｙ）は、同一の光学特性を有しているが、透明色に対応する像面側走査レンズ２１０７Ｔは、４つの基本色に対応する像面側走査レンズとは異なる光学特性を有している。ここでは、透明色に対応する像面側走査レンズ２１０７Ｔとして、４つの基本色に対応する像面側走査レンズよりも安価なレンズを用いている。なお、透明色に対応する光束が、偏向器側走査レンズ２１０５Ｃの端を通ることによる光学特性の著しい劣化がある場合は、該劣化を補正するため、４つの基本色に対応する像面側走査レンズよりも高価なレンズを用いても良い。

さらに、透明色に対応する像面側走査レンズ２１０７Ｔから被走査面までの距離は、４つの基本色に対応する像面側走査レンズから被走査面までの距離よりも長くなるように設定されている。これにより、透明色に対応する光束の光量を確保している。

なお、感光体ドラム上での必要な露光エネルギＱは、次の（１）式で得ることができる。ここで、Ｐ_０は必要なＬＤパワー、Ｍはビーム数、Ｌは画像形成領域の幅、ηは光学系全体での光利用効率、νは線速度である。また、Ｅ_Ｒは有効走査期間率であり、画角をθ、偏向反射面の数をＮとすると、θ／（３６０／Ｎ）である。

ここでは、光束ＬＢｔを偏向反射面で偏向する際の画角を、他の光束（光束ＬＢｍ、光束ＬＢｋ、光束ＬＢｃ、光束ＬＢｙ）に比べて小さくしているため、光束ＬＢｔが被走査面上を１走査するのに要する時間（１走査時間）は、他の光束に比べて短い。なお、１走査時間は、ポリゴンミラーの回転速度をω、画角をθとすると、θ／ωで表される。そこで、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調する際のクロックの周波数を５つの光源（２２００Ｍ、２２００Ｋ、２２００Ｃ、２２００Ｙ、２２００Ｔ）で同一とし、感光体ドラム２０３０Ｔの表面に描かれる潜像の画素密度を、他の感光体ドラム（２０３０Ｍ、２０３０Ｋ、２０３０Ｃ、２０３０Ｙ）の表面に描かれる潜像の画素密度よりも小さくすることにより、調整している（図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）参照）。

以上、説明したように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、透明色のそれぞれに対応する５つの感光体ドラム（２０３０Ｋ、２０３０Ｍ、２０３０Ｙ、２０３０Ｃ、２０３０Ｔ）と、マゼンタ及びブラックの各潜像を形成する光走査装置２０１０Ａと、シアン、イエロー及び透明色の各潜像を形成する光走査装置２０１０Ｂなどを備えている。

光走査装置２０１０Ｂでは、シアンに対応する光束と透明色に対応する光束は、ポリゴンミラー２１０４Ｂにおける同一の偏向反射面に入射する。このとき、シアンに対応する光束は水平入射され、透明色に対応する光束は斜入射される。そして、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向されたシアンに対応する光束及び透明色に対応する光束は、同一の偏向器側走査レンズ２１０５Ｃを通過する。

この場合は、透明色に対応する光束専用のポリゴンミラー及び偏向器側走査レンズが不要である。また、基本色に対応する４つの光束は、いずれも偏向器側走査レンズの光軸近傍を通過することができる。そこで、高い画像品質を維持しつつ、小型化、低コスト化及び消費電力の低減を図ることができる。

また、光走査装置２０１０Ｂでは、色毎に像面側走査レンズを有しているため、結像性能を向上させることができる。

なお、上記実施形態において、図１３に示されるように、前記光走査装置２０１０Ａと前記光走査装置２０１０Ｂとに代えて、それらが一体化された光走査装置２０１０を用いても良い。

この場合は、光走査装置２０１０は１つのポリゴンミラー２１０４を有し、５つの光源から射出された光束は、一例として図１４に示されるように、ポリゴンミラー２１０４における同一の偏向反射面に向かう。そして、すべての光束は、偏向反射面に斜入射する。このとき、５つの光束の中で光束ＬＢｔが最も斜入射角が大きくなるように設定されている。

そして、図１５に示されるように、ポリゴンミラー２１０４で偏向された線像形成レンズ２２０４Ｋからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５、折り返しミラー２１０６Ｋ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｋを介して、感光体ドラム２０３０Ｋに照射され、光スポットが形成される。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向された線像形成レンズ２２０４Ｙからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５、折り返しミラー２１０６Ｙ、折り返しミラー２１０８Ｙ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｙを介して、感光体ドラム２０３０Ｙに照射され、光スポットが形成される。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向された線像形成レンズ２２０４Ｍからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５、折り返しミラー２１０６Ｍ、折り返しミラー２１０８Ｍ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｍを介して、感光体ドラム２０３０Ｍに照射され、光スポットが形成される。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向された線像形成レンズ２２０４Ｃからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５、折り返しミラー２１０６Ｃ、折り返しミラー２１０８Ｃ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｃを介して、感光体ドラム２０３０Ｃに照射され、光スポットが形成される。

また、ポリゴンミラー２１０４で偏向された線像形成レンズ２２０４Ｔからの光束は、偏向器側走査レンズ２１０５、折り返しミラー２１０６Ｔ、折り返しミラー２１０８Ｔ、及び像面側走査レンズ２１０７Ｔを介して、感光体ドラム２０３０Ｔに照射され、光スポットが形成される。

すなわち、偏向器側走査レンズ２１０５は、５つの画像形成ステーションで共用されている。

そして、基本色に対応する４つの光束（ＬＢｋ、ＬＢｙ、ＬＢｍ、ＬＢｃ）は偏向器側走査レンズ２１０５の中央部を通過し、透明色に対応する光束ＬＢｔは偏向器側走査レンズ２１０５の端部を通過する。

この場合、基本色に対応する４つの光束（ＬＢｋ、ＬＢｙ、ＬＢｍ、ＬＢｃ）における波面収差の増大を抑制することができる。なお、透明色に対応する光束ＬＢｔについては、波面収差が基本色に対応する４つの光束よりも大きくなるが、画像品質に対する影響はほとんどない。

また、この場合に、ポリゴンミラー２１０４における一側に位置する偏向反射面と他側に位置する偏向反射面とで光束が偏向されても良い。図１６には、光束ＬＢｋ及び光束ＬＢｃが＋Ｘ側に位置する偏向反射面で偏向され、光束ＬＢｔ、光束ＬＢｍ及び光束ＬＢｙが−Ｘ側に位置する偏向反射面で偏向される場合の例が示されている。このとき、光束ＬＢｙ及び光束ＬＢｍと比較して、光束ＬＢｔの斜入射角が大きい。

さらに、この場合に、図１７に示されるように、ポリゴンミラー２１０４における偏向反射面を２段構造とし、光束ＬＢｔのみを斜入射させても良い。

また、上記実施形態では、光源から射出される光束を画像情報に応じて変調する際のクロックの周波数を５つの光源で同一とする場合について説明したが、これに限らず、光源２２００Ｔから射出される光束を変調する際のクロックの周波数を、他の光源よりも高くし、感光体ドラム２０３０Ｔの表面に描かれる潜像の副走査対応方向における画素密度を、他の感光体ドラムの表面に描かれる潜像の副走査対応方向における画素密度と同じとしても良い（図１８〜図１９（Ｂ）参照）。

また、上記実施形態では、光源２２００Ｔから射出される光束がＸＹ平面に対して傾斜している場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図２０に示されるように、光源２２００Ｔから射出される光束をＸＹ面に平行とし、線像形成レンズで、該光束をＸＹ面に対して傾斜させても良い。また、反射ミラーを用いて該光束を偏向反射面に斜入射させても良い。

また、上記実施形態では、シアンに対応する光束が、透明色に対応する光束と同一の偏向反射面に入射する場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、透明色に対応する光束が、他の光束と同一の偏向反射面に入射されれば良い。

また、上記実施形態では、各走査光学系に含まれる走査レンズの数が２枚の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、各走査光学系に含まれる走査レンズの数が１枚であっても良いし、３枚以上であっても良い。

また、上記実施形態では、補助色が透明色の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ、ライトイエロー、ライトブラックなどの淡い色であっても良い。

また、上記実施形態では、補助色が１色の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、補助色が、上記透明色に加えて、淡い色を含む複数の色であっても良い。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、高い画像品質を維持しつつ、消費電力を低減させるのに適している。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０１０Ａ…光走査装置、２０１０Ｂ…光走査装置、２０３０Ｃ，２０３０Ｋ，２０３０Ｍ，２０３０Ｔ，２０３０Ｙ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０４Ａ…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０４Ｂ…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０５Ｃ，２１０５Ｋ，２１０５Ｍ，２１０５Ｔ，２１０５Ｙ…偏向器側走査レンズ（第１の走査レンズ）、２１０７Ｃ，２１０７Ｋ，２１０７Ｍ，２１０７Ｔ，２１０７Ｙ…像面側走査レンズ（第２の走査レンズ）、２２０１Ｃ，２２０１Ｋ，２２０１Ｍ，２２０１Ｔ，２２０１Ｙ…カップリングレンズ。

特開２００７−１７１４９８号公報 特開２００７−３１６３１３号公報 特開２００７−１７１４９３号公報

Claims (12)

1. イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの基本色及び前記４色以外の少なくとも１つの補助色のそれぞれに対応する複数の像担持体と、複数の偏向反射面を回転軸まわりに回転させて前記複数の色に対応する複数の光束を偏向する少なくとも１つの光偏向器と、該光偏向器で偏向された光束を対応する像担持体上に集光する走査光学系とを備える画像形成装置において、
   前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束と前記補助色に対応する光束は、同一の偏向反射面に入射し、そのときの前記補助色に対応する光束の入射角は、該同一の偏向反射面に入射する前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束の入射角よりも大きく、該同一の偏向反射面で偏向された前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束と前記補助色に対応する光束は、前記走査光学系に含まれる少なくとも１つの同一の光学素子を通過することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補助色に対応する光束の前記光偏向器で偏向されるときの画角は、同一の偏向反射面で偏向される前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束の前記光偏向器で偏向されるときの画角よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 副走査方向に関して、前記補助色に対応する像担持体に形成される像の画素密度は、他の像担持体に形成される各像の画素密度よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記補助色に対応する光束を変調する際のクロック周波数は、前記基本色に対応する各光束を変調する際のクロック周波数よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束及び前記補助色に対応する光束は、それぞれカップリングレンズを介して偏向反射面に入射し、
   前記補助色に対応する光束が通過するカップリングレンズの焦点距離は、前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束が通過するカップリングレンズの焦点距離よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記走査光学系は、偏向器側に配置された少なくとも１つの第１の走査レンズと像面側に配置された複数の第２の走査レンズを含み、該複数の第２の走査レンズは、それぞれ前記複数の像担持体に対応していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記補助色に対応する第２の走査レンズと像担持体までの光路長は、前記基本色に対応する第２の走査レンズと像担持体までの光路長よりも長いことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記補助色に対応する第２の走査レンズと前記基本色に対応する第２の走査レンズは、互いに異なる結像特性を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記補助色に対応する光束と同一の偏向反射面に入射する前記基本色に対応する４つの光束のうちの少なくとも１つの光束は、前記回転軸に直交する面に平行な方向から該偏向反射面に入射することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記少なくとも１つの光偏向器は、第１の光偏向器と第２の光偏向器の２つの光偏向器であり、
    前記補助色に対応する光束と前記基本色に対応する４つの光束のうちの１つの光束は、前記第１の光偏向器における一側に位置する偏向反射面に入射し、
    前記基本色に対応する残り３つの光束のうちの１つの光束は、前記第１の光偏向器における他側に位置する偏向反射面にその回転軸に直交する方向から入射し、
    前記基本色に対応する残り２つの光束は、前記第２の光偏向器における異なる偏向反射面にその回転軸に直交する面に平行な方向からそれぞれ入射することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記基本色に対応する４つの光束は、いずれも面発光レーザから射出された光束であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記少なくとも１つの補助色は、透明色、ライトシアン、ライトマゼンタ、ライトイエロー、ライトブラックのうちの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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