JP2000002845A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２ビーム走査光学系の構成を複数組み合わせ
ることにより、画像出力速度を高速化した画像形成装置
を提供する。 【解決手段】 ２本のレーザビームを感光体１０１表面
に同時に平行に走査可能な２つのマルチビーム走査光学
系１１０、１２０を備え、これら複数のマルチビーム走
査光学系１１０、１２０が回転多面鏡１２３を共用する
ように構成した。その結果、各マルチビーム走査光学系
１１０、１２０毎に回転多面鏡１２３を設けた場合と比
較して製造コストを大幅に削減でき、且つ２つのマルチ
ビーム走査光学系１１０、１２０によるレーザービーム
の走査特性を同一にできるので高品質の画像を形成でき
る。また、各々のマルチビーム走査光学系１１０，１２
０からのレーザービームを回転多面鏡１２３の相異なる
面に照射することにより、回転多面鏡１２３によるレー
ザービームの反射方向を各マルチビーム走査光学系毎に
異ならせ、光学素子等の配置を容易にすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１回の走査で同時
に複数ラインの走査を行うマルチビーム走査光学系を備
えた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタル複写機やレーザプリンタ
などの電子写真方式の画像形成装置においては、半導体
レーザからのレーザビームをポリゴンスキャナと呼ばれ
る回転多面鏡に照射し、回転多面鏡により主走査方向に
走査（スキャン）される反射ビームを副走査方向（主走
査方向と直交する方向）に移動する感光体表面に照射す
ることにより、出力すべき画像の潜像を形成する。レー
ザビームは、出力すべき画像に応じて変調されるので、
感光体上には出力すべき画像に応じた静電潜像が形成さ
れ、この静電潜像が現像されてトナー像となる。このよ
うなデジタル画像形成装置において出力画像の精細度を
高めるためには走査線の間隔を狭くする必要がある。ま
た、アナログ高速機並に高速で画像を出力するために
は、レーザービームの走査速度を高める必要がある。し
かし、感光体にレーザービームを照射する際の主走査方
向の走査速度は、回転多面鏡の回転速度の限界によって
制限される。 そこで近年、複数のレーザビームで被走
査面を同時に走査するマルチビーム方式が採用されるよ
うになった。この方式によれば、レーザビーム数に比例
して走査速度を高めることがことができる。したがっ
て、レーザビームにより静電潜像の書き込みを行うこの
種の画像形成装置において、複写速度、印字速度を高速
化するためには、理論上は感光体に同時に走査するレー
ザービームの走査本数を２本、３本と単純に増加させて
いけばよいが、そのためにはレーザービームを感光体に
安定して平行に走査可能なレンズ光学系の開発が必要に
なる。現在、複数の半導体レーザを近接させてマルチビ
ームレーザアレイを製造する方法の開発が進んでおり、
この種のマルチビームレーザアレイを光書き込み系の光
源に用いた画像形成装置が提案されはいるが（特開平5
−29711 号、特開平5−53068 号等参照）、この種の光
源はコストが高いため、また技術的にも３本以上のレー
ザビームを安定に出射可能なマルチビームレーザアレイ
光源は実用化に至っていない。また、この種のマルチビ
ームレーザアレイ光源が安価に供給されるようになった
としても、３本以上のレーザビームを感光体上で同時に
平行に走査する場合、各ビームの感光体上での副走査方
向（感光体の回転方向）の走査間隔（走査ピッチ）を光
学的な絞りを用いて十分近接させることが可能なマルチ
ビーム走査光学系を安価な構成で実現する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決すべき課
題は、現在既に実用に至っている２ビーム走査光学系の
構成を複数組み合わせることにより、画像出力速度を高
速化した画像形成装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明では、レーザビームを回転多面
鏡に照射し、該回転多面鏡により主走査方向に走査され
る反射ビームを副走査方向に移動する感光体表面に照射
することにより、出力すべき画像の潜像を形成するよう
になした画像形成装置において、２本以上のレーザビー
ムを感光体表面に同時に平行に走査可能な複数のマルチ
ビーム走査光学系を備えると共に、これら複数のマルチ
ビーム走査光学系が前記回転多面鏡を共用するように構
成したことを特徴としている。このように、回転多面鏡
を複数のマルチビーム走査光学系で共用することによ
り、各マルチビーム走査光学系毎に回転多面鏡を設けた
場合と比較して製造コストを大幅に削減できる。また、
複数のマルチビーム走査光学系で同一の回転多面鏡を使
用することにより、回転多面鏡の回転数精度等にむらが
あっても、これら複数のマルチビーム走査光学系による
レーザービームの走査特性を同一にできるので、高品質
の画像を形成できる。また、請求項２記載の発明では、
請求項１記載の画像形成装置において、各々のマルチビ
ーム走査光学系からのレーザービームを前記回転多面鏡
の相異なる面に照射するようになしたことを特徴として
いる。このように、各々のマルチビーム走査光学系から
のレーザービームを前記回転多面鏡の相異なる面に照射
することにより、回転多面鏡によるレーザービームの反
射方向を各マルチビーム走査光学系毎に異ならせること
ができるので、各々のマルチビーム走査光学系を光学的
に独立させて構成することが可能となり光学素子等の配
置を容易にすることができる。

【０００５】また、請求項３記載の発明では、請求項２
記載の画像形成装置において、各々のマルチビーム走査
光学系毎に設けられた複数のレーザ変調手段と、画像情
報をライン単位に分離して各レーザ変調手段に供給する
画像情報分離手段とを備え、前記複数のレーザ変調手段
のうちの少なくとも一つは、前記マルチビーム走査装置
による走査の向きに応じて、前記画像情報分離手段から
の画像情報の向きを反転させる画像反転手段を有するこ
とを特徴としている。このように、各々のマルチビーム
走査光学系からのレーザービームを前記回転多面鏡の相
異なる面に照射する場合に、マルチビーム走査装置によ
る走査の向きに応じて、画像情報の向きを反転させるよ
うに構成することにより、正常な画像を感光体上に書き
込むことができる。つまり、各マルチビーム走査光学系
からのレーザービームが回転多面鏡の相異なる面に照射
され反射した場合、反射光の振られる向きがマルチビー
ム走査光学系によって走査の向きが逆向きの状態（例え
ば、一方が主走査方向先端側から後端側に走査されてい
るときに、他方が主走査方向後端側から先端側に走査さ
れるといった状態）になることが考えられ、このような
場合に画像情報の向きをそのままにして書き込みを行っ
たのでは画像を正常に書き込むことができないが、上記
のように走査の向きに応じて画像情報の向きを反転させ
ればこのような不具合は生じない。また、請求項４記載
の発明は、請求項１、２または３記載の画像形成装置に
おいて、主走査方向の書き込み開始位置を一定にするた
めに各マルチビーム走査光学系によるビーム走査位置を
検出する同期検知手段を、前記複数のマルチビーム走査
光学系が共用するように構成したことを特徴としてい
る。このように、各マルチビーム走査光学系によるビー
ム走査位置を検出する同期検知手段を複数のマルチビー
ム走査光学系で共用することにより、各マルチビーム走
査光学系毎に同期検知手段を設けた場合と比較して製造
コストを大幅に削減できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態の一
例を示す画像形成装置の概略構成図である。図示するよ
うに、この画像形成装置１００は、感光体ドラム１０１
と、この感光体ドラム１０１の表面に各々２本のレーザ
ビーム（ビーム１、３）、（ビーム２、４）を照射する
第１及び第２のマルチビーム走査光学系１１０、１２０
を有するマルチビーム書込ユニット１０７とを備えてい
る。感光体ドラム１０１の周囲には、上記マルチビーム
書込ユニット１０７、帯電ユニット１０２、現像ユニッ
ト１０３、転写ユニット１０４、分離ユニット１０５、
クリーニングユニット１０６等がドラム回転方向（副走
査方向）に沿って配設されており、第１及び第２のマル
チビーム走査光学系１１０、１２０を有するマルチビー
ム書込ユニット１０７を備えたことを除けば、公知の電
子写真プロセスにより画像形成を行うように構成されて
いる。図中、ａは第１のマルチビーム走査光学系１１０
が感光体ドラム１０１上をビーム走査する位置、ｂは第
２のマルチビーム走査光学系１２０が感光体ドラム１０
１上をビーム走査する位置をそれぞれ示している。ここ
では位置ａと位置ｂとの間の距離をＤ［ｍｍ］とする。

【０００７】図２にマルチビーム書込ユニット１０７の
構成を示す。図示するように、マルチビーム書込ユニッ
ト１０７は、レーザ光源としての第１及び第２のＬＤア
レイ１２１、１３１と、コリメートレンズ１２２、１３
２と、ＬＤアレイ１２１、１３１からのレーザ光を主走
査方向に振らせつつ感光体ドラム１０１上に照射するた
めの回転多面鏡（以下、ポリゴンミラーという。）１２
３と、感光体ドラム１０１上でのレーザビームの走査速
度を等速にするためのｆθレンズ１２４、１３４と、反
射ミラー１２６、１３６と、ポリゴンミラー１２３から
の反射光によりポリゴンミラー１２３の回転位置を検出
し、ポリゴンミラー１２３の回転に同期したタイミング
信号を生成する光検出器１２５とを有する。光検出器１
２５は、ポリゴンミラー１２３により反射されたＬＤア
レイ１２１、１３１からのレーザビームが、反射ミラー
１２７、１３７により反射されて感光体ドラム１０１に
到達する前に光検出器１２５の受光部を走査する位置に
配置されている。

【０００８】図２において、図１中の第１のマルチビー
ム走査光学系１１０は、第１のＬＤアレイ１２１、コリ
メートレンズ１２２、ポリゴンミラー１２３、ｆθレン
ズ１２４、及び反射ミラー１２６からなり、図１中の第
２のマルチビーム走査光学系１２０は、第２のＬＤアレ
イ１３１、コリメートレンズ１３２、ポリゴンミラー１
３３、ｆθレンズ１３４、及び反射ミラー１３６からな
る。すなわち、上記第１及び第２のマルチビーム走査光
学系１１０、１２０は、一つのポリゴンミラー１２３を
互いに共用している。各ＬＤアレイ１２１、１３１は各
々二つのレーザービーム（ビーム１、３）、（ビーム
２、４）を出射する２ビームＬＤアレイである。この実
施の形態では、第１及び第２のマルチビーム走査光学系
１１０、１２０からのレーザービームがポリゴンミラー
１３３の互いに逆向きの面に照射されるようになってい
る。したがって、第１のマルチビーム走査光学系１１０
からのレーザービームと、第２のマルチビーム走査光学
系１２０からのレーザービームの主走査方向における走
査の向きは互いに逆向きとなる。

【０００９】ポリゴンミラー１３３の回転数（ＲＰＭ）
は機器の印字速度の要求から決定され、感光体線速度を
ｖ［ｍｍ／ｓ］、印字画素密度をｄｐｉ（dpi ：dot pe
r inch）、ポリゴンミラー１３３のミラー面数をｎとす
ると次式（１）によって決まる。 ＲＰＭ＝（ｖ×ｄｐｉ×６０）／（２５．４×ｎ） ・・・（１） 上記式（１）は単一のレーザビームを感光体ドラム１０
１に走査させる場合のポリゴンミラー１３３すなわちミ
ラー駆動モータの回転数であり、複数のレーザビームで
同時に走査する場合、ポリゴンミラー１３３の回転数
は、同時に走査するレーザビーム本数をｍとすると、次
式（２）で与えられる。 ＲＰＭ（ｍ）＝（ｖ×ｄｐｉ×６０）／（２５．４×ｎ×ｍ） ・・・（２） したがって、この実施の形態のように、２ビームＬＤア
レイを２つ同時に使用して書き込みを行う構成の場合、
レーザビーム本数ｍは４であるので、ポリゴンミラー１
３３の回転数は、単一のレーザビームのみ使用した場合
の１／４に抑えることが可能となる。

【００１０】図３は上記画像形成装置１００の画像信号
処理系の構成を示したブロック図である。図中、１５０
は原稿読み取り装置など画像入力部、１６０はこの画像
形成装置１００全体を統括制御するＣＰＵ１６１や画像
処理部１６２などからなるメイン制御部である。画像入
力部１５０により取り込まれた画像情報はメイン制御部
１６０に入力される。メイン制御部１６０に入力された
画像情報は、画像処理部１６２において処理され、上記
第１及び第２のＬＤアレイ１２１、１３１を画像情報に
応じて変調駆動する書込部２００に伝送される。書込部
２００は、画像情報分離部２１０、第１のＬＤアレイ変
調部２２０、第２のＬＤアレイ変調部２３０で楕成され
ている。

【００１１】図４に示すように、第１ＬＤアレイ変調部
２２０は、ＬＤ変調部Ａ（２２１）、ＬＤ変調部Ｂ（２
２２）、及び制御部２２７で構成され、第２ＬＤアレイ
変調部２３０はＬＤ変調部Ｃ（２３１）、ＬＤ変調部Ｄ
（２３２）、及び制御部２２７で構成されている。第２
ＬＤアレイ変調部２３０の制御部２２７は、ラインメモ
リ２３７及び画像反転部２３８を有している。また、各
ＬＤアレイ１２１、１３１は、それぞれ２つのＬＤ２２
４及び２２５、２３４及び２３５と、１つのＰＤ（フォ
トダイオード）２２６、２３６を１パッケージに収納し
てなり、図示のように接続されているものとする。書込
部２００に伝送された画像情報は通常、主走査方向の走
査ライン毎の情報として順次送信されて来るので、画像
情報分離部２１０において、順次、奇数ラインの画像情
報は第１ＬＤアレイ変調部２２０へ送信し、偶数ライン
の画像情報は第２のＬＤアレイ変調部２３０へ送信す
る。

【００１２】第１のアレイ変調部２２０においては、
１，５，〜，４ｍ＋１ライン目の画像情報をＬＤ変調部
Ａ（２２１）に送信し、３，７，〜，４ｍ＋３ライン目
の画像情報をＬＤ変調部Ｂ（２２２）に送信する。同様
にして、第２のＬＤアレイ変調部（２３０）において
は、ラインメモリ２３７に偶数ラインの画像情報を下記
式（３）で与えられる一定の時間だけ一時保管し、２，
６，〜，４ｍ＋２ライン目の画像情報をＬＤ変調部Ｃ
（２３１）に送信し、４，８，〜，４ｍライン目の画像
情報をＬＤ変調部Ｄ（２３２）に送信する。（ただし、
ｍ＝１，２，３，・・・）ここで、ラインメモリ２３７
に一時保管されたライン画像情報は、画像反転手段２３
８により反転され、主走査方向の後端より第２のＬＤア
レイ変調部（２３０）に送出する。 一定時間（補間時間）Ｔ（ｓ）＝Ｄ［ｍｍ］／ｖ［ｍｍ／ｓ］ ・・・（３ ） 第１のＬＤアレイ変調部２２０は第１のマルチビーム走
査光学系１１０に含まれており、第２のＬＤアレイ変調
部２３０は第２のマルチビーム走査光学系１２０に含ま
れている。なお、この実施の形態では、第２のＬＤアレ
イ変調部２３０の制御部２３９にラインメモリ２３７、
画像反転部２３８を有する構成としているが、画像情報
分離部２１０と第２のＬＤアレイ変調部２３０の間や、
画像情報分離部２１０にこれらを設けてもよい。

【００１３】第１のＬＤアレイ変調部２２０のＬＤ変調
部Ａ、Ｂは各々、送信されたライン画像情報に応じて、
光検出器１２５によって検出されたポリゴンミラー１３
３の回転と同期してＬＤ１（２２４）、ＬＤ３（２２
５）を変調制御して、感光体ドラム１０１上に２ライン
同時に奇数ラインを平行に走査して静電潜像を形成す
る。同様に第２のＬＤアレイ変調部２３０のＬＤ変調部
Ｃ、Ｄは各々、送信されたライン情報に応じて、ポリゴ
ンミラー１３３の回転と同期してＬＤ２（２３４），Ｌ
Ｄ４（２３５）を変調制御して、感光体ドラム１０１上
に２ライン同時に偶数ラインを平行に走査して静電潜像
を形成する。上記構成及び動作により、感光体ドラム１
０１上には、図５のようにして静電潜像が形成される。
すなわち、第１のマルチビーム走査光学系１１０により
奇数番目のラインが２ラインずつ走査され、その一定時
間Ｔ（ｓ）後に第２のマルチビーム走査光学系１２０に
より奇数番目のラインが２ラインずつ走査される。奇数
番目のラインの書き込み終了後、上記一定時間Ｔ（ｓ）
経過する間に、感光体ドラム１０１が回転し、第１のマ
ルチビーム走査光学系１１０が走査を行った箇所がＤ[
ｍｍ] だけ移動し、そのタイミングで偶数ラインの書き
込みが行われるので、奇数番目と偶数番目のライン画像
が正しく交互に書き込まれる。

【００１４】また、偶数番目のライン走査方向は、奇数
番目のライン走査方向と逆方向となっているが、偶数番
目のラインの画像はラインメモリ２３７に一時保管され
た後画像反転手段２３８により反転されて出力されるの
で、奇数番目も偶数番目もライン画像が正常に書き込ま
れる。上記のようにして、奇数番目のライン画像と偶数
番目のライン画像の書き込みを各々２ラインずつ行って
感光体ドラム１０１表面に静電潜像を書き込んだ後、静
電潜像がトナーで現像され、そのトナー画像が用紙に転
写、定着されることにより所望の画像が形成される。な
お、装置ごとにおけるマルチビーム書込ユニット１０７
の取り付け位置や感光体ドラム１０１上での書込位置の
ばらつきを吸収できるようにするために、奇数番目のラ
イン走査を行ってから偶数番目のライン走査を行うまで
の上記一定時間Ｔ（ｓ）は装置ごとに調整可能ととす
る。また、上記の例ではマルチビーム走査光学系の光源
としてＬＤアレイを用いているが、ＬＤアレイを用いる
代わりに、単一ビームのＬＤを複数平行に設置し、プリ
ズム、レンズ等の光学素子を用いて感光体ドラム上に所
望のビームピッチで集光するようにしてもよい。また、
上記の例では２ビーム走査光学系を複数（上記の例では
２つ）用いているが、各々３本以上のレーザビームを出
射するマルチビーム走査光学系を複数用いるようにして
もよい。３ビーム以上のマルチビーム走査光学系が実用
化されれば、本発明の構成により容易に、印字速度を高
速化できるようになる。また、本発明をデジタル複写
機、プリンタ、ファクシミリなど様々な画像形成装置に
適用可能である。すなわち、上記画像入力部１５０は、
デジタル複写機の場合は原稿読み取り装置（スキャナ）
に相当し、プリンタの場合はパーソナルコンピュータ等
との通信インタフェースに相当し、ファクシミリの場合
は回線通信手段に相当する。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような優れた効果を発揮できる。請求項１に記載の
発明では、レーザビームを回転多面鏡に照射し、該回転
多面鏡により主走査方向に走査される反射ビームを副走
査方向に移動する感光体表面に照射することにより、出
力すべき画像の潜像を形成するようになした画像形成装
置において、２本以上のレーザビームを感光体表面に同
時に平行に走査可能な複数のマルチビーム走査光学系を
備えると共に、これら複数のマルチビーム走査光学系が
前記回転多面鏡を共用するように構成したことにより、
各マルチビーム走査光学系毎に回転多面鏡を設けた場合
と比較して製造コストを大幅に削減でき、且つ、複数の
マルチビーム走査光学系によるレーザービームの走査特
性を同一にできるので高品質の画像を形成できる。ま
た、請求項２記載の発明では、請求項１記載の画像形成
装置において、各々のマルチビーム走査光学系からのレ
ーザービームを前記回転多面鏡の相異なる面に照射する
ようになしたことにより、回転多面鏡によるレーザービ
ームの反射方向を各マルチビーム走査光学系毎に異なら
せることができるので、各々のマルチビーム走査光学系
を光学的に独立させて構成することが可能となり光学素
子等の配置を容易にすることができる。また、請求項３
記載の発明では、請求項２記載の画像形成装置におい
て、各々のマルチビーム走査光学系毎に設けられた複数
のレーザ変調手段と、画像情報をライン単位に分離して
各レーザ変調手段に供給する画像情報分離手段とを備
え、前記複数のレーザ変調手段のうちの少なくとも一つ
は、前記マルチビーム走査装置による走査の向きに応じ
て、前記画像情報分離手段からの画像情報の向きを反転
させる画像反転手段を有することにより、正常な画像を
感光体上に書き込むことができる。また、請求項４記載
の発明では、請求項１、２または３記載の画像形成装置
において、各マルチビーム走査光学系によるビーム走査
位置を検出する同期検知手段を複数のマルチビーム走査
光学系で共用することにより、各マルチビーム走査光学
系毎に同期検知手段を設けた場合と比較して製造コスト
を大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す画像形成装置
の概略構成図である。

【図２】図１に示す画像形成装置の一構成要素であるマ
ルチビーム書込ユニットの構成を示す概略斜視図であ
る。

【図３】図１に示す画像形成装置の画像信号処理系の構
成を示すブロック図である。

【図４】図３中のＬＤアレイ変調部及びＬＤアレイの構
成を示すブロック図である。

【図５】本発明の実施の形態を示す静電潜像形成動作の
説明図である。

【符号の説明】

１００：画像形成装置、１０１：感光体ドラム、１、
３：レーザビーム、２、４：レーザビーム、１１０：第
１のマルチビーム走査光学系、１２０：第２のマルチビ
ーム走査光学系、１０７：マルチビーム書込ユニット、
１２１：第１のＬＤアレイ、１３１：第２のＬＤアレ
イ、１２２：コリメートレンズ、１３２：コリメートレ
ンズ、１２１：ＬＤアレイ、１３１：ＬＤアレイ、１２
３：回転多面鏡と、１２５ 光検出器（同期検知手
段）、１５０：画像入力部、１６２：画像処理部、１６
０：メイン制御部、２００：書込部、２１０ 画像情報
分離部（画像情報分離手段）、２２０：第１のＬＤアレ
イ変調部（レーザ変調手段）、２３０：第２のＬＤアレ
イ変調部（レーザ変調手段）、２２１：ＬＤ変調部Ａ、
２２２：ＬＤ変調部Ｂ、２３１：ＬＤ変調部Ｃ、２３
２：ＬＤ変調部Ｄ、２３７ ラインメモリ、２３８：画
像反転部（画像反転手段）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームを回転多面鏡に照射し、該
   回転多面鏡により主走査方向に走査される反射ビームを
   副走査方向に移動する感光体表面に照射することによ
   り、出力すべき画像の潜像を形成するようになした画像
   形成装置において、２本以上のレーザビームを感光体表
   面に同時に平行に走査可能な複数のマルチビーム走査光
   学系を備えると共に、これら複数のマルチビーム走査光
   学系が前記回転多面鏡を共用するように構成したことを
   特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、
   各々のマルチビーム走査光学系からのレーザービームを
   前記回転多面鏡の相異なる面に照射するようになしたこ
   とを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の画像形成装置において、
   各々のマルチビーム走査光学系毎に設けられた複数のレ
   ーザ変調手段と、画像情報をライン単位に分離して各レ
   ーザ変調手段に供給する画像情報分離手段とを備え、 前記複数のレーザ変調手段のうちの少なくとも一つは、
   前記マルチビーム走査装置による走査の向きに応じて、
   前記画像情報分離手段からの画像情報の向きを反転させ
   る画像反転手段を有することを特徴とする画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の画像形成装
   置において、主走査方向の書き込み開始位置を一定にす
   るために各マルチビーム走査光学系によるビーム走査位
   置を検出する同期検知手段を、前記複数のマルチビーム
   走査光学系が共用するように構成したことを特徴とする
   画像形成装置。