画像形成装置
【課題】高品質の画像を安定して形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ４つの感光体ドラムと、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）と、各光源からの光束を偏向するポリゴンミラー２１０４と、該ポリゴンミラー２１０４で偏向された各光束を対応する感光体ドラムに集光して潜像を形成する走査光学系と、潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する４つの現像装置と、トナー画像を記録紙に転写する転写ローラと、記録紙に転写されたトナー画像を記録紙に定着させる定着装置とを備えている。そして、ポリゴンミラー２１０４は、Ｚ軸に平行な軸回りに、４つの光源における定着装置から最も遠い位置にある光源２２００ｄから定着装置に最も近い位置にある光源２２００ｂに向かう方向と同じ方向に回転している。
【解決手段】 ４つの感光体ドラムと、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）と、各光源からの光束を偏向するポリゴンミラー２１０４と、該ポリゴンミラー２１０４で偏向された各光束を対応する感光体ドラムに集光して潜像を形成する走査光学系と、潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する４つの現像装置と、トナー画像を記録紙に転写する転写ローラと、記録紙に転写されたトナー画像を記録紙に定着させる定着装置とを備えている。そして、ポリゴンミラー２１０４は、Ｚ軸に平行な軸回りに、４つの光源における定着装置から最も遠い位置にある光源２２００ｄから定着装置に最も近い位置にある光源２２００ｂに向かう方向と同じ方向に回転している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に係り、更に詳しくは、複数の光源を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置では、一般的に、像担持体の表面を帯電し、その帯電面に対して光走査装置により光走査を行って静電潜像を形成している。そして、その静電潜像にトナーを付着させでトナー像とし、該トナー像を紙面上に転写したのち、熱によりトナーを溶融させて紙に定着させている。すなわち、帯電→露光→現像→転写→定着の過程を経て画像が出力される。
【０００３】
ところで、近年、画像形成装置における画像出力の高速化が求められている。これに対処するには、帯電、露光、現像、転写、定着に関与する各ユニットでの処理速度の向上が必要となり、各ユニットから発生する熱量が従来に比べ大幅に上昇している。
【０００４】
上記光走査装置は、光源や複数の光学素子を有しており、これらは、周囲温度（熱）によりその特性が変化しやすい。その結果、光走査の精度が劣化し、出力画像の品質低下を招く。
【０００５】
そこで、温度上昇時の光学系の焦点位置のずれを相殺するような特殊面（例えば、回折面）を、光学素子に設ける方法が提案された（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の像担持体と；複数の光源と；複数の偏向反射面を有する多面鏡を回転させて前記複数の光源からの各光束を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された各光束を対応する像担持体に集光して潜像を形成する複数の走査光学素子を含む走査光学系と；前記潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する現像装置と；前記トナー画像を媒体に転写する転写装置と；前記媒体に転写されたトナー画像を前記媒体に定着させる定着装置と；を備え、前記複数の光源は、前記定着装置からの距離がそれぞれ異なる位置に配置され、前記多面鏡は、前記複数の光源における前記定着装置から最も遠い位置にある光源から前記定着装置に最も近い位置にある光源に向かう方向と同じ方向に回転することを特徴とする画像形成装置である。
【０００７】
これによれば、光学ハウジング内における温度のばらつきを従来よりも小さくすることができ、高品質の画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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説明するための図である。
【図２】光走査装置の概略構成を説明するための図（その１）である。
【図３】光走査装置の概略構成を説明するための図（その２）である。
【図４】Ｋステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。
【図５】Ｍステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。
【図６】Ｙステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。
【図７】Ｃステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。
【図８】カップリングレンズに形成された回折面を説明するための図である。
【図９】ポリゴンミラーの回転方向を説明するための図である。
【図１０】光走査装置の比較例を説明するための図である。
【図１１】比較例における各光源及び各トロイダルレンズの温度を説明するための図である。
【図１２】ポリゴンミラーの回転による各ｆθレンズの温度変化を説明するための図である。
【図１３】ポリゴンミラーの回転による気流の効果を説明するための図である。
【図１４】本実施形態における各光源及び各トロイダルレンズの温度を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１４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。
【００１０】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）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、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのドラムクリーニング装置（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像装置（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ベルトクリーニング装置２０８５、光学センサ２０４８、転写ローラ２０４９、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、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、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。
【００１１】
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、４つの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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像装置２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びドラムクリーニング装置２０３１ａ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。
【００１５】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像装置２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びドラムクリーニング装置２０３１ｂ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。
【００１６】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像装置２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びドラムクリーニング装置２０３１ｃ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。
【００１７】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像装置２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びドラムクリーニング装置２０３１ｄ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。
【００１８】
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。
【００１９】
光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）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、この光走査装置２０１０の構成については後述する。
【００２０】
トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ｄに供給される。
【００２１】
各現像装置は現像ローラを有し、該現像ローラの回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、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。ここでトナーが付着した像（以下、便宜上「トナー画像」という）は、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。
【００２２】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００２３】
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２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚づつ取り出し、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２０４９との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラ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。
【００２４】
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。なお、画像形成が行われているとき、カラープリンタ２０００内では、この定着装置２０５０が最も温度が高くなる。ここでは、定着装置２０５０は、光走査装置２０１０の−Ｘ側で、かつ＋Ｚ側に配置されている。
【００２５】
各ドラムクリーニング装置は、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。なお、ドラムクリーニング装置と帯電装置との間には、不図示の除電装置が設けられている。該除電装置は、感光体ドラムの表面を除電する。
【００２６】
転写ベルトクリーニング装置２０８５は、記録紙へのカラ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。
【００２７】
光学センサ２０４８は、転写ベルト２０４０上に形成された検出用パターン（トナーパターン）を読み取り、各感光体ドラムの表面に照射される光束の位置ずれ情報が含まれる信号を出力する（例えば、特開２００８−２７６０１０号公報、特開２００５−２３８５８４号公報参照）。
【００２８】
次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。
【００２９】
光走査装置２０１０は、一例として図２〜図７に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、ポリゴンミラー２１０４、４つのｆθレンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、複数の折返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ）、４つのトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、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２３００（図４〜図７では図示省略）の所定位置に組み付けられている。
【００３０】
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。
【００３１】
また、便宜上、カップリングレンズ２２０１ａの光軸に沿った方向を「ｗａ方向」、光源２２００ａにおける主走査対応方向を「ｍａ方向」とする。そして、カップリングレンズ２２０１ｂの光軸に沿った方向を「ｗｂ方向」、光源２２００ｂにおける主走査対応方向を「ｍｂ方向」とする。また、カップリングレンズ２２０１ｃの光軸に沿った方向を「ｗｃ方向」、光源２２００ｃにおける主走査対応方向を「ｍｃ方向」とする。さらに、カップリングレンズ２２０１ｄの光軸に沿った方向を「ｗｄ方向」、光源２２００ｄにおける主走査対応方向を「ｍｄ方向」とする。なお、各光源における副走査対応方向は、いずれもＺ軸方向と同じ方向である。
【００３２】
４つの光源は、定着装置２０５０からの距離がそれぞれ異なる位置に配置されている。ここでは、定着装置２０５０に最も近い位置に光源２２００ｂが配置され、光源２２００ａ、光源２２００ｃ、光源２２００ｄの順に定着装置２０５０からの距離が大きくなっている。
【００３３】
カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００３４】
カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００３５】
カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００ｃから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００３６】
カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００ｄから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００３７】
なお、各カップリングレンズにおける光源側のレンズ面（第１面）には、一例として図８に示されるように、温度補償を担う回折面が形成されている。そして、該回折面は、周囲の温度分布が均一のときに温度補償の機能が有効に作用するように設計されている。
【００３８】
開口板２２０２ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束を整形する。
【００３９】
開口板２２０２ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束を整形する。
【００４０】
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。
【００４１】
開口板２２０２ｄは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束を整形する。
【００４２】
シリンドリカルレンズ２２０４ａは、開口板２２０２ａの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００４３】
シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００４４】
シリンドリカルレンズ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２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００４５】
シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００４６】
カップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａとからなる光学系は、Ｋステーションの偏向器前光学系１０２Ａである。
【００４７】
カップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂとからなる光学系は、Ｍステーションの偏向器前光学系１０２Ｂである。
【００４８】
カップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃとからなる光学系は、Ｙステーションの偏向器前光学系１０２Ｃである。
【００４９】
カップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄとからなる光学系は、Ｃステーションの偏向器前光学系１０２Ｄである。
【００５０】
ポリゴンミラー２１０４は、２段構造の６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の６面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の６面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目の６面鏡及び２段目の６面鏡は、互いに位相が４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。
【００５１】
ポリゴンミラー２１０４は、一例として図９に示されるように、Ｚ軸に平行な軸回りに、光源２２００ｄから光源２２００ｂに向かう方向と同じ方向に回転している。
【００５２】
ここでは、シリンドリカルレンズ２２０４ａ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束はポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に偏向され、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束はポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に偏向される。
【００５３】
各ｆθレンズはそれぞれ、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。
【００５４】
ｆθレンズ２１０５ａ及びｆθレンズ２１０５ｂは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に配置され、ｆθレンズ２１０５ｃ及びｆθレンズ２１０５ｄは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に配置されている。
【００５５】
そして、ｆθレンズ２１０５ａとｆθレンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ａは１段目の６面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｂは２段目の６面鏡に対向している。また、ｆθレンズ２１０５ｃとｆθレンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ｃは２段目の６面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｄは１段目の６面鏡に対向している。
【００５６】
そこで、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、ｆθレンズ２１０５ａ、折返しミラー２１０６ａ、及びトロイダルレンズ２１０７ａを介して、感光体ドラム２０３０ａ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２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ａ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２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。
【００５７】
また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｂ、３つの折り返しミラー２１０６ｂ、及びトロイダルレンズ２１０７ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂ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２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂ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２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。
【００５８】
また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｃ、３つの折り返しミラー２１０６ｃ、及びトロイダルレンズ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２１０４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。
【００５９】
また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、及びトロイダルレンズ２１０７ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄ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２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｄ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２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。
【００６０】
なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１０４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。
【００６１】
また、各ステーションでは、シリンドリカルレンズとトロイダルレンズとにより、偏向点とそれに対応する感光体ドラム表面とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系が構成されている。
【００６２】
ポリゴンミラー２１０４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。本実施形態では、ｆθレンズ２１０５ａとトロイダルレンズ２１０７ａと折り返しミラー２１０６ａとからＫステーションの走査光学系が構成されている。また、ｆθレンズ２１０５ｂとトロイダルレンズ２１０７ｂと３つの折り返しミラー２１０６ｂとからＭステーションの走査光学系が構成されている。そして、ｆθレンズ２１０５ｃとトロイダルレンズ２１０７ｃと３つの折り返しミラー２１０６ｃとからＹステーションの走査光学系が構成されている。さらに、ｆθレンズ２１０５ｄとトロイダルレンズ２１０７ｄと折り返しミラー２１０６ｄとからＣステーションの走査光学系が構成されている。
【００６３】
各トロイダルレンズは、定着装置２０５０からの距離がそれぞれ異なる位置に配置されている。ここでは、定着装置２０５０に最も近い位置にトロイダルレンズ２１０７ｂが配置され、トロイダルレンズ２１０７ａ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｄの順に定着装置２０５０からの距離が大きくなっている。すなわち、４つの光源における定着装置２０５０からの距離の順番と、対応するトロイダルレンズの４つのトロイダルレンズにおける定着装置２０５０からの距離の順番とが同じである。
【００６４】
そして、トロイダルレンズ２１０７ａとトロイダルレンズ２１０７ｄは、Ｚ軸方向に関して、同じ位置（高さ）のところに配置されている。また、トロイダルレンズ２１０７ｂとトロイダルレンズ２１０７ｃは、Ｚ軸方向に関して、同じ位置（高さ）のところに配置されている。
【００６５】
そして、トロイダルレンズ２１０７ａとトロイダルレンズ２１０７ｂは、Ｚ軸方向に関して、異なる位置（高さ）のところに配置されている。また、トロイダルレンズ２１０７ｃとトロイダルレンズ２１０７ｄは、Ｚ軸方向に関して、異なる位置（高さ）のところに配置されている。
【００６６】
比較例として、従来の光走査装置が図１０に示されている。この光走査装置では、定着装置２０５０に最も近い位置に光源２２００ｂが配置され、光源２２００ａ、光源２２００ｄ、光源２２００ｃの順に定着装置からの距離が大きくなっている。なお、各トロイダルレンズの配置については、本実施形態と同じである。そして、この光走査装置を備えたカラープリンタにおいて画像形成が行われているときの、各光源及び各トロイダルレンズの温度を測定した結果が図１１に示されている。定着装置に最も近い位置に配置されている光源２２００ｂの温度は１１．７℃に達し、定着装置から最も離れた位置に配置されている光源２２００ｃの温度は３．４℃であり、両者には８．３℃の差があった。また、トロイダルレンズに関しては、定着装置に最も近い位置に配置されているトロイダルレンズ２１０７ｂの温度は１１．８℃、定着装置から最も離れた位置に配置されているトロイダルレンズ２１０７ｃの温度は４．２℃であり、両者に７．６℃の差がある。ステーション間の温度差は、各々の感光体ドラム上での走査位置のずれに繋がり、出力画像における色ずれを招くおそれがある。また、例えばＹステーションにおいて、光源とトロイダルレンズの温度差は６．８℃となり、温度補償レンズを搭載した場合であっても、温度補償の機能が十分に発揮されない。
【００６７】
本実施形態に係る光走査装置２０１０単体において、ポリゴンミラー２１０４のみを回転させたときの、ｆθレンズにおける温度分布が、図１２に示されている。各ｆθレンズでは、ポリゴンミラー２１０４の回転方向に向かって、温度が高くなっている。これはポリゴンミラー２１０４が回転することにより光学ハウジング２３００内で気流（回転気流）が発生し、下流側の熱が上流に送り込まれているためである（図１３参照）。
【００６８】
また、本実施形態では、定着装置２０５０からの距離に関して、光源２２００ｂ＜光源２２００ａ＜光源２２００ｃ＜光源２２００ｄの関係があるため、画像形成が行われているとき、各光源の温度は、光源２２００ｂ＞光源２２００ａ＞光源２２００ｃ＞光源２２００ｄの関係になることが予想される。しかしながら、ポリゴンミラー２１０４が、光源２２００ｄから光源２２００ｂに向かう方向と同じ方向に回転しているため、光源２２００ｂ及び光源２２００ａでは、回転気流によって熱が奪われて温度は低下し、光源２２００ｃ及び光源２２００ｄでは、回転気流により暖められて温度は上昇する。これにより、光学ハウジング２３００内の温度分布は均一に近づくこととなる。
【００６９】
本実施形態に係るカラープリンタ２０００において画像形成が行われているときの、各光源及び各トロイダルレンズの温度を測定した結果が図１４に示されている。各光源間の温度差は、上記比較例に対して、８．３℃から５．０℃に減少した。この効果は高速印刷であればあるほど、ポリゴンミラーの回転速度が上昇し、気流による熱輸送の効果が大きくなるため、より有効である。
【００７０】
また、本実施形態では、定着装置２０５０と各光源との位置関係と、定着装置２０５０と各トロイダルレンズとの位置関係を調整することにより、同一ステーションにおける、光源とトロイダルレンズの温度差を小さくしている。例えば、Ｙステーションにおいて、光源とトロイダルレンズの温度差は、上記比較例に対して、６．８℃から４．８℃に減少した。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置２０００によると、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）と、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）と、４つの光源からの各光束を偏向するポリゴンミラー２１０４と、該ポリゴンミラー２１０４で偏向された各光束を対応する感光体ドラムに集光して潜像を形成する走査光学系と、前記潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する４つの現像装置（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）と、トナー画像を記録紙に転写する転写ローラ２０４９と、記録紙に転写されたトナー画像を記録紙に定着させる定着装置２０５０とを備えている。
【００７２】
そして、ポリゴンミラー２１０４は、Ｚ軸に平行な軸回りに、４つの光源における定着装置２０５０から最も遠い位置にある光源２２００ｄから定着装置２０５０に最も近い位置にある光源２２００ｂに向かう方向と同じ方向に回転している。
【００７３】
この場合には、光学ハウジング２３００内における温度のばらつきを従来よりも小さくすることができる。その結果、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。
【００７４】
また、各走査光学系は、４つの光源に対応した４つのトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）を含み、各トロイダルレンズは、定着装置２０５０からの距離がそれぞれ異なる位置に配置されている。
【００７５】
そして、４つの光源における定着装置２０５０からの距離の順番と、対応するトロイダルレンズの４つのトロイダルレンズにおける定着装置２０５０からの距離の順番とが同じである。この場合には、各ステーションにおいて、光源とトロイダルレンズの温度差を従来よりも小さくすることができる。
【００７６】
また、各ステーションにおいて、光源と感光体ドラムの間の光路上に、光源側のレンズ面に温度補償を担う回折面が形成されているカップリングレンズが設けられている。そして、カップリングレンズの回折面は、周囲の温度分布が均一のときに温度補償の機能が有効に作用するように設計されている。本実施形態では、光学ハウジング２３００内における温度のばらつきが従来よりも小さいため、回折面の効果を十分に生かすことができる。
【００７７】
なお、上記実施形態では、トロイダルレンズ２１０７ａとトロイダルレンズ２１０７ｂが、Ｚ軸方向に関して、それぞれ異なる位置に配置され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。この場合に、定着装置２０５０からの距離に関して、トロイダルレンズ２１０７ａ＞トロイダルレンズ２１０７ｂであれば良い。
【００７８】
また、トロイダルレンズ２１０７ｃとトロイダルレンズ２１０７ｄが、Ｚ軸方向に関して、それぞれ異なる位置に配置され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。この場合に、定着装置２０５０からの距離に関して、トロイダルレンズ２１０７ｄ＞トロイダルレンズ２１０７ｃであれば良い。
【００７９】
すなわち、４つのトロイダルレンズのＺ軸方向の位置が同じ場合には、各ステーションにおいて、トロイダルレンズ及びそれに対応する光源が、定着装置２０５０からの距離に関して、それぞれ同じ順位となるように配置すれば良い。
【００８０】
また、４つの光源における温度の順番と、対応するトロイダルレンズの４つのトロイダルレンズにおける温度の順番とが同じとなるように、各光源及び各トロイダルレンズを配置しても良い。
【００８１】
また、上記実施形態では、カップリングレンズに回折面が形成され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。要するに、光源と感光体ドラムの間の光路上に配置されているいずれかの光学素子に温度補償を担う回折面が形成されていれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を安定して形成するのに適している。
【符号の説明】
【００８３】
２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０３３ａ〜２０３３ｄ…現像装置、２０４９…転写ローラ（転写装置）、２０５０…定着装置、２１０４…ポリゴンミラー（偏向器）、２２００ａ〜２２００ｄ…光源、２１０５ａ〜２１０５ｄ…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２１０７ａ〜２１０７ｄ…トロイダルレンズ（走査光学素子）、２２０１ａ〜２２０１ｄ…カップリングレンズ（補償光学素子）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２００６−０９８７３７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に係り、更に詳しくは、複数の光源を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置では、一般的に、像担持体の表面を帯電し、その帯電面に対して光走査装置により光走査を行って静電潜像を形成している。そして、その静電潜像にトナーを付着させでトナー像とし、該トナー像を紙面上に転写したのち、熱によりトナーを溶融させて紙に定着させている。すなわち、帯電→露光→現像→転写→定着の過程を経て画像が出力される。
【０００３】
ところで、近年、画像形成装置における画像出力の高速化が求められている。これに対処するには、帯電、露光、現像、転写、定着に関与する各ユニットでの処理速度の向上が必要となり、各ユニットから発生する熱量が従来に比べ大幅に上昇している。
【０００４】
上記光走査装置は、光源や複数の光学素子を有しており、これらは、周囲温度（熱）によりその特性が変化しやすい。その結果、光走査の精度が劣化し、出力画像の品質低下を招く。
【０００５】
そこで、温度上昇時の光学系の焦点位置のずれを相殺するような特殊面（例えば、回折面）を、光学素子に設ける方法が提案された（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の像担持体と；複数の光源と；複数の偏向反射面を有する多面鏡を回転させて前記複数の光源からの各光束を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された各光束を対応する像担持体に集光して潜像を形成する複数の走査光学素子を含む走査光学系と；前記潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する現像装置と；前記トナー画像を媒体に転写する転写装置と；前記媒体に転写されたトナー画像を前記媒体に定着させる定着装置と；を備え、前記複数の光源は、前記定着装置からの距離がそれぞれ異なる位置に配置され、前記多面鏡は、前記複数の光源における前記定着装置から最も遠い位置にある光源から前記定着装置に最も近い位置にある光源に向かう方向と同じ方向に回転することを特徴とする画像形成装置である。
【０００７】
これによれば、光学ハウジング内における温度のばらつきを従来よりも小さくすることができ、高品質の画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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説明するための図である。
【図２】光走査装置の概略構成を説明するための図（その１）である。
【図３】光走査装置の概略構成を説明するための図（その２）である。
【図４】Ｋステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。
【図５】Ｍステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。
【図６】Ｙステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。
【図７】Ｃステーションの偏向器前光学系を説明するための図である。
【図８】カップリングレンズに形成された回折面を説明するための図である。
【図９】ポリゴンミラーの回転方向を説明するための図である。
【図１０】光走査装置の比較例を説明するための図である。
【図１１】比較例における各光源及び各トロイダルレンズの温度を説明するための図である。
【図１２】ポリゴンミラーの回転による各ｆθレンズの温度変化を説明するための図である。
【図１３】ポリゴンミラーの回転による気流の効果を説明するための図である。
【図１４】本実施形態における各光源及び各トロイダルレンズの温度を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１４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。
【００１０】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）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、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのドラムクリーニング装置（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像装置（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ベルトクリーニング装置２０８５、光学センサ２０４８、転写ローラ２０４９、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、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、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。
【００１１】
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、４つの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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像装置２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びドラムクリーニング装置２０３１ａ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。
【００１５】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像装置２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びドラムクリーニング装置２０３１ｂ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。
【００１６】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像装置２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びドラムクリーニング装置２０３１ｃ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。
【００１７】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像装置２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びドラムクリーニング装置２０３１ｄ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。
【００１８】
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。
【００１９】
光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）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、この光走査装置２０１０の構成については後述する。
【００２０】
トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像装置２０３３ｄに供給される。
【００２１】
各現像装置は現像ローラを有し、該現像ローラの回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、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。ここでトナーが付着した像（以下、便宜上「トナー画像」という）は、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。
【００２２】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００２３】
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２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚づつ取り出し、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２０４９との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラ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。
【００２４】
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。なお、画像形成が行われているとき、カラープリンタ２０００内では、この定着装置２０５０が最も温度が高くなる。ここでは、定着装置２０５０は、光走査装置２０１０の−Ｘ側で、かつ＋Ｚ側に配置されている。
【００２５】
各ドラムクリーニング装置は、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。なお、ドラムクリーニング装置と帯電装置との間には、不図示の除電装置が設けられている。該除電装置は、感光体ドラムの表面を除電する。
【００２６】
転写ベルトクリーニング装置２０８５は、記録紙へのカラ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。
【００２７】
光学センサ２０４８は、転写ベルト２０４０上に形成された検出用パターン（トナーパターン）を読み取り、各感光体ドラムの表面に照射される光束の位置ずれ情報が含まれる信号を出力する（例えば、特開２００８−２７６０１０号公報、特開２００５−２３８５８４号公報参照）。
【００２８】
次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。
【００２９】
光走査装置２０１０は、一例として図２〜図７に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、ポリゴンミラー２１０４、４つのｆθレンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、複数の折返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ）、４つのトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、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２３００（図４〜図７では図示省略）の所定位置に組み付けられている。
【００３０】
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。
【００３１】
また、便宜上、カップリングレンズ２２０１ａの光軸に沿った方向を「ｗａ方向」、光源２２００ａにおける主走査対応方向を「ｍａ方向」とする。そして、カップリングレンズ２２０１ｂの光軸に沿った方向を「ｗｂ方向」、光源２２００ｂにおける主走査対応方向を「ｍｂ方向」とする。また、カップリングレンズ２２０１ｃの光軸に沿った方向を「ｗｃ方向」、光源２２００ｃにおける主走査対応方向を「ｍｃ方向」とする。さらに、カップリングレンズ２２０１ｄの光軸に沿った方向を「ｗｄ方向」、光源２２００ｄにおける主走査対応方向を「ｍｄ方向」とする。なお、各光源における副走査対応方向は、いずれもＺ軸方向と同じ方向である。
【００３２】
４つの光源は、定着装置２０５０からの距離がそれぞれ異なる位置に配置されている。ここでは、定着装置２０５０に最も近い位置に光源２２００ｂが配置され、光源２２００ａ、光源２２００ｃ、光源２２００ｄの順に定着装置２０５０からの距離が大きくなっている。
【００３３】
カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００３４】
カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００３５】
カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００ｃから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００３６】
カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００ｄから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
【００３７】
なお、各カップリングレンズにおける光源側のレンズ面（第１面）には、一例として図８に示されるように、温度補償を担う回折面が形成されている。そして、該回折面は、周囲の温度分布が均一のときに温度補償の機能が有効に作用するように設計されている。
【００３８】
開口板２２０２ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束を整形する。
【００３９】
開口板２２０２ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束を整形する。
【００４０】
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。
【００４１】
開口板２２０２ｄは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束を整形する。
【００４２】
シリンドリカルレンズ２２０４ａは、開口板２２０２ａの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００４３】
シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００４４】
シリンドリカルレンズ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２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００４５】
シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。
【００４６】
カップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａとからなる光学系は、Ｋステーションの偏向器前光学系１０２Ａである。
【００４７】
カップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂとからなる光学系は、Ｍステーションの偏向器前光学系１０２Ｂである。
【００４８】
カップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃとからなる光学系は、Ｙステーションの偏向器前光学系１０２Ｃである。
【００４９】
カップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄとからなる光学系は、Ｃステーションの偏向器前光学系１０２Ｄである。
【００５０】
ポリゴンミラー２１０４は、２段構造の６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の６面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の６面鏡ではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目の６面鏡及び２段目の６面鏡は、互いに位相が４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。
【００５１】
ポリゴンミラー２１０４は、一例として図９に示されるように、Ｚ軸に平行な軸回りに、光源２２００ｄから光源２２００ｂに向かう方向と同じ方向に回転している。
【００５２】
ここでは、シリンドリカルレンズ２２０４ａ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束はポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に偏向され、シリンドリカルレンズ２２０４ｃ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束はポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に偏向される。
【００５３】
各ｆθレンズはそれぞれ、ポリゴンミラー２１０４の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。
【００５４】
ｆθレンズ２１０５ａ及びｆθレンズ２１０５ｂは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に配置され、ｆθレンズ２１０５ｃ及びｆθレンズ２１０５ｄは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に配置されている。
【００５５】
そして、ｆθレンズ２１０５ａとｆθレンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ａは１段目の６面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｂは２段目の６面鏡に対向している。また、ｆθレンズ２１０５ｃとｆθレンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ２１０５ｃは２段目の６面鏡に対向し、ｆθレンズ２１０５ｄは１段目の６面鏡に対向している。
【００５６】
そこで、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、ｆθレンズ２１０５ａ、折返しミラー２１０６ａ、及びトロイダルレンズ２１０７ａを介して、感光体ドラム２０３０ａ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２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ａ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２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。
【００５７】
また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｂ、３つの折り返しミラー２１０６ｂ、及びトロイダルレンズ２１０７ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂ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２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂ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２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。
【００５８】
また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｃ、３つの折り返しミラー２１０６ｃ、及びトロイダルレンズ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２１０４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。
【００５９】
また、ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、ｆθレンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、及びトロイダルレンズ２１０７ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄ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２１０４の回転に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム２０３０ｄ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２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。
【００６０】
なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１０４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。
【００６１】
また、各ステーションでは、シリンドリカルレンズとトロイダルレンズとにより、偏向点とそれに対応する感光体ドラム表面とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系が構成されている。
【００６２】
ポリゴンミラー２１０４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。本実施形態では、ｆθレンズ２１０５ａとトロイダルレンズ２１０７ａと折り返しミラー２１０６ａとからＫステーションの走査光学系が構成されている。また、ｆθレンズ２１０５ｂとトロイダルレンズ２１０７ｂと３つの折り返しミラー２１０６ｂとからＭステーションの走査光学系が構成されている。そして、ｆθレンズ２１０５ｃとトロイダルレンズ２１０７ｃと３つの折り返しミラー２１０６ｃとからＹステーションの走査光学系が構成されている。さらに、ｆθレンズ２１０５ｄとトロイダルレンズ２１０７ｄと折り返しミラー２１０６ｄとからＣステーションの走査光学系が構成されている。
【００６３】
各トロイダルレンズは、定着装置２０５０からの距離がそれぞれ異なる位置に配置されている。ここでは、定着装置２０５０に最も近い位置にトロイダルレンズ２１０７ｂが配置され、トロイダルレンズ２１０７ａ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｄの順に定着装置２０５０からの距離が大きくなっている。すなわち、４つの光源における定着装置２０５０からの距離の順番と、対応するトロイダルレンズの４つのトロイダルレンズにおける定着装置２０５０からの距離の順番とが同じである。
【００６４】
そして、トロイダルレンズ２１０７ａとトロイダルレンズ２１０７ｄは、Ｚ軸方向に関して、同じ位置（高さ）のところに配置されている。また、トロイダルレンズ２１０７ｂとトロイダルレンズ２１０７ｃは、Ｚ軸方向に関して、同じ位置（高さ）のところに配置されている。
【００６５】
そして、トロイダルレンズ２１０７ａとトロイダルレンズ２１０７ｂは、Ｚ軸方向に関して、異なる位置（高さ）のところに配置されている。また、トロイダルレンズ２１０７ｃとトロイダルレンズ２１０７ｄは、Ｚ軸方向に関して、異なる位置（高さ）のところに配置されている。
【００６６】
比較例として、従来の光走査装置が図１０に示されている。この光走査装置では、定着装置２０５０に最も近い位置に光源２２００ｂが配置され、光源２２００ａ、光源２２００ｄ、光源２２００ｃの順に定着装置からの距離が大きくなっている。なお、各トロイダルレンズの配置については、本実施形態と同じである。そして、この光走査装置を備えたカラープリンタにおいて画像形成が行われているときの、各光源及び各トロイダルレンズの温度を測定した結果が図１１に示されている。定着装置に最も近い位置に配置されている光源２２００ｂの温度は１１．７℃に達し、定着装置から最も離れた位置に配置されている光源２２００ｃの温度は３．４℃であり、両者には８．３℃の差があった。また、トロイダルレンズに関しては、定着装置に最も近い位置に配置されているトロイダルレンズ２１０７ｂの温度は１１．８℃、定着装置から最も離れた位置に配置されているトロイダルレンズ２１０７ｃの温度は４．２℃であり、両者に７．６℃の差がある。ステーション間の温度差は、各々の感光体ドラム上での走査位置のずれに繋がり、出力画像における色ずれを招くおそれがある。また、例えばＹステーションにおいて、光源とトロイダルレンズの温度差は６．８℃となり、温度補償レンズを搭載した場合であっても、温度補償の機能が十分に発揮されない。
【００６７】
本実施形態に係る光走査装置２０１０単体において、ポリゴンミラー２１０４のみを回転させたときの、ｆθレンズにおける温度分布が、図１２に示されている。各ｆθレンズでは、ポリゴンミラー２１０４の回転方向に向かって、温度が高くなっている。これはポリゴンミラー２１０４が回転することにより光学ハウジング２３００内で気流（回転気流）が発生し、下流側の熱が上流に送り込まれているためである（図１３参照）。
【００６８】
また、本実施形態では、定着装置２０５０からの距離に関して、光源２２００ｂ＜光源２２００ａ＜光源２２００ｃ＜光源２２００ｄの関係があるため、画像形成が行われているとき、各光源の温度は、光源２２００ｂ＞光源２２００ａ＞光源２２００ｃ＞光源２２００ｄの関係になることが予想される。しかしながら、ポリゴンミラー２１０４が、光源２２００ｄから光源２２００ｂに向かう方向と同じ方向に回転しているため、光源２２００ｂ及び光源２２００ａでは、回転気流によって熱が奪われて温度は低下し、光源２２００ｃ及び光源２２００ｄでは、回転気流により暖められて温度は上昇する。これにより、光学ハウジング２３００内の温度分布は均一に近づくこととなる。
【００６９】
本実施形態に係るカラープリンタ２０００において画像形成が行われているときの、各光源及び各トロイダルレンズの温度を測定した結果が図１４に示されている。各光源間の温度差は、上記比較例に対して、８．３℃から５．０℃に減少した。この効果は高速印刷であればあるほど、ポリゴンミラーの回転速度が上昇し、気流による熱輸送の効果が大きくなるため、より有効である。
【００７０】
また、本実施形態では、定着装置２０５０と各光源との位置関係と、定着装置２０５０と各トロイダルレンズとの位置関係を調整することにより、同一ステーションにおける、光源とトロイダルレンズの温度差を小さくしている。例えば、Ｙステーションにおいて、光源とトロイダルレンズの温度差は、上記比較例に対して、６．８℃から４．８℃に減少した。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置２０００によると、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）と、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）と、４つの光源からの各光束を偏向するポリゴンミラー２１０４と、該ポリゴンミラー２１０４で偏向された各光束を対応する感光体ドラムに集光して潜像を形成する走査光学系と、前記潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する４つの現像装置（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）と、トナー画像を記録紙に転写する転写ローラ２０４９と、記録紙に転写されたトナー画像を記録紙に定着させる定着装置２０５０とを備えている。
【００７２】
そして、ポリゴンミラー２１０４は、Ｚ軸に平行な軸回りに、４つの光源における定着装置２０５０から最も遠い位置にある光源２２００ｄから定着装置２０５０に最も近い位置にある光源２２００ｂに向かう方向と同じ方向に回転している。
【００７３】
この場合には、光学ハウジング２３００内における温度のばらつきを従来よりも小さくすることができる。その結果、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。
【００７４】
また、各走査光学系は、４つの光源に対応した４つのトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）を含み、各トロイダルレンズは、定着装置２０５０からの距離がそれぞれ異なる位置に配置されている。
【００７５】
そして、４つの光源における定着装置２０５０からの距離の順番と、対応するトロイダルレンズの４つのトロイダルレンズにおける定着装置２０５０からの距離の順番とが同じである。この場合には、各ステーションにおいて、光源とトロイダルレンズの温度差を従来よりも小さくすることができる。
【００７６】
また、各ステーションにおいて、光源と感光体ドラムの間の光路上に、光源側のレンズ面に温度補償を担う回折面が形成されているカップリングレンズが設けられている。そして、カップリングレンズの回折面は、周囲の温度分布が均一のときに温度補償の機能が有効に作用するように設計されている。本実施形態では、光学ハウジング２３００内における温度のばらつきが従来よりも小さいため、回折面の効果を十分に生かすことができる。
【００７７】
なお、上記実施形態では、トロイダルレンズ２１０７ａとトロイダルレンズ２１０７ｂが、Ｚ軸方向に関して、それぞれ異なる位置に配置され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。この場合に、定着装置２０５０からの距離に関して、トロイダルレンズ２１０７ａ＞トロイダルレンズ２１０７ｂであれば良い。
【００７８】
また、トロイダルレンズ２１０７ｃとトロイダルレンズ２１０７ｄが、Ｚ軸方向に関して、それぞれ異なる位置に配置され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。この場合に、定着装置２０５０からの距離に関して、トロイダルレンズ２１０７ｄ＞トロイダルレンズ２１０７ｃであれば良い。
【００７９】
すなわち、４つのトロイダルレンズのＺ軸方向の位置が同じ場合には、各ステーションにおいて、トロイダルレンズ及びそれに対応する光源が、定着装置２０５０からの距離に関して、それぞれ同じ順位となるように配置すれば良い。
【００８０】
また、４つの光源における温度の順番と、対応するトロイダルレンズの４つのトロイダルレンズにおける温度の順番とが同じとなるように、各光源及び各トロイダルレンズを配置しても良い。
【００８１】
また、上記実施形態では、カップリングレンズに回折面が形成され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。要するに、光源と感光体ドラムの間の光路上に配置されているいずれかの光学素子に温度補償を担う回折面が形成されていれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を安定して形成するのに適している。
【符号の説明】
【００８３】
２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０３３ａ〜２０３３ｄ…現像装置、２０４９…転写ローラ（転写装置）、２０５０…定着装置、２１０４…ポリゴンミラー（偏向器）、２２００ａ〜２２００ｄ…光源、２１０５ａ〜２１０５ｄ…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２１０７ａ〜２１０７ｄ…トロイダルレンズ（走査光学素子）、２２０１ａ〜２２０１ｄ…カップリングレンズ（補償光学素子）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２００６−０９８７３７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の像担持体と；
複数の光源と；
複数の偏向反射面を有する多面鏡を回転させて前記複数の光源からの各光束を偏向する偏向器と；
前記偏向器で偏向された各光束を対応する像担持体に集光して潜像を形成する複数の走査光学素子を含む走査光学系と；
前記潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する現像装置と；
前記トナー画像を媒体に転写する転写装置と；
前記媒体に転写されたトナー画像を前記媒体に定着させる定着装置と；を備え、
前記複数の光源は、前記定着装置からの距離がそれぞれ異なる位置に配置され、
前記多面鏡は、前記複数の光源における前記定着装置から最も遠い位置にある光源から前記定着装置に最も近い位置にある光源に向かう方向と同じ方向に回転することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の走査光学素子は、前記複数の光源に個別に対応し、前記定着装置からの距離がそれぞれ異なる位置に配置され、
前記複数の光源における前記定着装置からの距離の順番と、対応する走査光学素子の前記複数の走査光学素子における前記定着装置からの距離の順番とが同じであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の走査光学素子は、前記多面鏡の回転軸に平行な方向に関して、それぞれ異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記複数の走査光学素子は、前記多面鏡の回転軸に平行な方向に関して、それぞれ同じ位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の光源と前記複数の像担持体との間の各光路上に、温度補償の機能を有する補償光学素子が更に設けられている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。
【請求項６】
前記補償光学素子は、周囲の温度分布が均一のときに温度補償の機能が有効となることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項１】
複数の像担持体と；
複数の光源と；
複数の偏向反射面を有する多面鏡を回転させて前記複数の光源からの各光束を偏向する偏向器と；
前記偏向器で偏向された各光束を対応する像担持体に集光して潜像を形成する複数の走査光学素子を含む走査光学系と；
前記潜像にトナーを付着させトナー画像を生成する現像装置と；
前記トナー画像を媒体に転写する転写装置と；
前記媒体に転写されたトナー画像を前記媒体に定着させる定着装置と；を備え、
前記複数の光源は、前記定着装置からの距離がそれぞれ異なる位置に配置され、
前記多面鏡は、前記複数の光源における前記定着装置から最も遠い位置にある光源から前記定着装置に最も近い位置にある光源に向かう方向と同じ方向に回転することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の走査光学素子は、前記複数の光源に個別に対応し、前記定着装置からの距離がそれぞれ異なる位置に配置され、
前記複数の光源における前記定着装置からの距離の順番と、対応する走査光学素子の前記複数の走査光学素子における前記定着装置からの距離の順番とが同じであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の走査光学素子は、前記多面鏡の回転軸に平行な方向に関して、それぞれ異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記複数の走査光学素子は、前記多面鏡の回転軸に平行な方向に関して、それぞれ同じ位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の光源と前記複数の像担持体との間の各光路上に、温度補償の機能を有する補償光学素子が更に設けられている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。
【請求項６】
前記補償光学素子は、周囲の温度分布が均一のときに温度補償の機能が有効となることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１９７４３５（Ｐ２０１０−１９７４３５Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３８９２５（Ｐ２００９−３８９２５）
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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