JP2000168139A

JP2000168139A - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP2000168139A
Application number: JP10346984A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kimura; 哲也木村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で小型化が図れ、画質向上が可能なカラ
ー画像形成装置を提供する。【解決手段】半導体レーザアレイ１Ａは、Ｙ，Ｍ，
Ｃ，Ｋの画像信号に基づいて複数のレーザビーム２を出
射する。半導体レーザアレイ１Ａからの複数のレーザビ
ーム２は、共通の結像光学系４およびビームスプリッタ
１０Ａを透過し、光スイッチ制御回路８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ
によって反射あるいは透過に制御された光スイッチ５
Ｙ，５Ｍ，５Ｃを介して対応する感光体ドラム３Ｙ，３
Ｍ，３Ｃ，３Ｋの周面に導かれ、各色の画像を形成す
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、カラープリンタや
カラー複写機等のカラー画像形成装置に関し、特に、安
価で小型化が図れ、画質向上が可能なカラー画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、複数の走査光学系と複数の電
子写真ユニットからなる、いわゆるタンデム型の従来の
カラー画像形成装置を示す。同図において、コロトロン
等の帯電器２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋによってそ
れぞれ帯電された感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１
Ｃ，２１Ｋには、走査光学系２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，
２０Ｋによってそれぞれ各色、例えば、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック
（Ｋ）の潜像画像が描き込まれる。現像器２５Ｙ，２５
Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋによって潜像を現像することによっ
て得られたトナー画像は、搬送ベルト２３上を搬送され
ていく紙２２Ａ〜２２Ｃに転写された後、図示しない定
着器によって定着されてカラー画像を形成する。なお、
各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋは、ク
リーナー２７Ｙ，２７Ｍ，２７Ｃ，２７Ｋによってそれ
ぞれ清掃される。

【０００３】このようなタンデム型のカラー画像形成装
置により、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色からなるカラー画像を
形成することができる。そのために、同図の例では、４
つの走査光学系が必要であるが、走査光学系の数を減ら
すことができれば、装置の小型化とコストの削減に大き
な効果が期待できる。

【０００４】そこで、従来からポリゴンスキャナーを用
いた走査光学系において、複数の感光体ドラムを露光す
る複数のレーザビームに対する光学部品を共通化して、
小型化、低コスト化を図るようにしたカラー画像形成装
置が、例えば、特開平６−２８６２２６号公報によって
提案されている。

【０００５】図１１は、その従来のカラー画像形成装置
を示す。なお、同図において、Ｘは主走査方向、Ｙは光
軸方向、Ｚは副走査方向を示す。このカラー画像形成装
置は、４本のレーザビームを出射する半導体レーザアレ
イ（図示せず）と、半導体レーザアレイから出射された
４本のレーザビームを共通に反射偏向するポリゴンミラ
ー３７と、ポリゴンミラー３７で反射偏向した４本の偏
向ビーム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを所定の方向に導く反
射ミラー３８と、反射ミラー３８で反射した４本のレー
ザビーム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋをそれぞれ主走査方向
Ｘに集束させて感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，
３１Ｋの露光ライン上を等速度で走査させるｆθレンズ
３９と、ｆθレンズ３９を通過した４本のレーザビーム
２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを感光体ドラム３１Ｙ，３１
Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの配列位置に応じた方向に分離する
プリズム型反射鏡３０と、プリズム型反射鏡３０によっ
て分離された４本のレーザビーム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２
ｋをそれぞれ対応する感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３
１Ｃ，３１Ｋに導く反射ミラー３２Ａ〜３２Ｆと、反射
ミラー３２Ａ〜３２Ｆで反射した４本のレーザビーム２
ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを副走査方向Ｚにそれぞれ集束さ
せるシリンドリカルレンズ３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃ，３
３Ｋより構成されている。

【０００６】このような構成において、半導体レーザア
レイからＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像信号に基づいて変調され
た４本のレーザビームが出射されると、４本のレーザビ
ームは、ポリゴンミラー３７で共通に反射偏向され、反
射ミラー３８およびｆθレンズ３９を介してプリズム型
反射鏡３０に入射し、そこで感光体ドラム３１Ｙ，３１
Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの配列位置に応じた方向に分離され
る。分離された４本のレーザビーム２ｙ，２ｍ，２ｃ，
２ｋはそれぞれ対応する感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，
３１Ｃ，３１Ｋに導く反射ミラー３２Ａ〜３２Ｆで反射
され、シリンドリカルレンズ３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃ，
３３Ｋを経て予め帯電を受けて回転する感光体ドラム３
１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋを露光して、感光体ドラ
ム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの表面に静電潜像を
形成する。しかし、ポリゴンミラーを回転させて走査す
るポリゴンスキャナーを用いているので、高速化には一
定の限界がある。

【０００７】そこで、ポリゴンスキャナーを用いずに、
２次元状に配列された複数の光源から光学系を介して出
射された光ビームによって感光体ドラム上に画像を形成
する走査光学系を用いて高速化を図るようにした画像形
成装置が、例えば、特開平９−２００４３１号公報によ
って提案されている。

【０００８】図１２は、その従来の画像形成装置を示
す。同図（ａ）はそのＸＹ面図、同図（ｂ）はそのＹＺ
面図であり、Ｘは主走査方向、Ｙは光軸方向、Ｚは副走
査方向を示す。この画像形成装置４１は、２次元状に配
列され、複数のレーザビームを同時に出射可能な複数の
半導体レーザを有する半導体レーザアレイ４２Ａを備
え、複数の半導体レーザから複数のレーザビームを出射
するレーザアレイパッケージ４２と、半導体レーザアレ
イ４２Ａから出射された複数のレーザビームを拡大して
回転する感光体ドラム４３の周面上に結像させる結像レ
ンズ系４４と、結像レンズ系４４からの複数のレーザビ
ームを分割するビームスプリッター４５と、ビームスプ
リッター４５で反射したレーザビームを集光するシリン
ドリカルミラー４７と、シリンドリカルミラー４７によ
って集光されたレーザビームの光量を検出する光量セン
サー４９とを備えている。

【０００９】図１３は、レーザアレイパッケージ４２を
示す。レーザアレイパッケージ４２の半導体レーザアレ
イ４２Ａは、半導体レーザアレイ４２Ａの副走査方向Ｚ
の数をｎ個（例えば１２個）、半導体レーザアレイ４２
Ａの主走査方向Ｘの数をｍ個（例えば１２００個）とす
るｎ×ｍ個の半導体レーザ４２ａがアレイ状に配列され
ている。

【００１０】このように構成された画像形成装置４１に
おいて、画像信号に応じて半導体レーザアレイ４２Ａを
駆動回路（図示せず）によって駆動すると、半導体レー
ザアレイ４２Ａから同時に出射された複数のレーザビー
ムは、結像レンズ系４４によって拡大され、回転する感
光体ドラム４３の周面上に結像されることにより、２次
元的に画像が形成される。このとき、各々のレーザビー
ムの光量を光量センサー４９によって検出し、各々のレ
ーザビームの光量が所定の値になるように駆動回路（図
示せず）によって各々のレーザビームの駆動条件を設定
することにより、感光体ドラム４３上に望ましい画像を
高速かつ高精度に形成することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の画像形
成装置によると、１つの色に対応してレーザアレイや結
像レンズ系および光量検出系を設けているので、カラー
画像を形成するために、それらを各色毎に設けたので
は、装置が大型化し、十分に低コスト化できないという
問題がある。また、各レーザアレイの相対位置誤差が各
色の結像位置ずれとなって色ずれが生じるため、複雑な
色ずれ補正機構が必要となる問題がある。

【００１２】従って、本発明の目的は、安価で小型化が
図れ、画質向上が可能なカラー画像形成装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、副走査方向に相対的に移動する複数の像担
持体上を主走査方向に露光走査することにより、前記複
数の像担持体上に異なる色の画像を形成するカラー画像
形成装置において、前記異なる色に対応する画像信号に
基づいて変調された光ビームを出射し、前記光ビームに
よって前記異なる色に対応する前記像担持体上を露光走
査する光走査手段と、前記光走査手段からの前記光ビー
ムを、光路切替信号に基づいて前記光ビームの光路を切
り替えることにより、前記異なる色に対応する前記像担
持体上に導いて前記像担持体上を露光走査させる光路切
替手段とを備えたことを特徴とするカラー画像形成装置
を提供する。上記構成によれば、光走査手段から出射さ
れる光ビームを、光路切替信号に基づいて光路を切り替
えて複数の像担持体上に導くことにより、光走査手段の
光源および光学系の共用化が可能になる。また、各像担
持体間での露光位置誤差による色ずれが生じ難くなるの
で、複雑な色ずれの補正機構が必要なくなり、画質向上
が可能になる。

【００１４】本発明は、上記目的を達成するため、副走
査方向に相対的に移動する複数の像担持体上を主走査方
向に露光走査することにより、前記複数の像担持体上に
異なる色の画像を形成するカラー画像形成装置におい
て、前記異なる色に対応する画像信号に基づいて変調さ
れた光ビームを出射し、前記光ビームによって前記異な
る色に対応する前記像担持体上を露光走査する光走査手
段と、前記光走査手段からの前記光ビームを、光路切替
信号に基づいて前記光ビームの光路を切り替えることに
より、前記異なる色に対応する前記像担持体上に導いて
前記像担持体上を露光走査させる光路切替手段と、前記
光走査手段からの前記光ビームの光量を検出する検出手
段と、前記検出手段によって検出された前記光ビームの
光量に基づいて前記光走査手段の駆動条件を制御する制
御手段とを備えたことを特徴とするカラー画像形成装置
を提供する。上記構成によれば、検出手段によって検出
された光ビームの光量に基づいて光走査手段の駆動条件
を制御することによって均一な画質が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態に係るカラー画像形成装置を示す。同図（ａ）はその
ＸＹ面図、同図（ｂ）はそのＹＺ面図であり、Ｘは主走
査方向、Ｙは光軸方向、Ｚは副走査方向を示す。このカ
ラー画像形成装置は、イエロ（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），
シアン（Ｃ），黒（Ｋ）用の画像信号に基づいて複数の
レーザビーム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを出射する半導体
レーザアレイ１Ａを備えるレーザアレイパッケージ１
と、半導体レーザアレイ１Ａから出射された複数のレー
ザビーム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを共通の集光点４ａに
集光した後、拡大して同図矢印方向に回転する感光体ド
ラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの周面上に結像させる結像
レンズ系４と、半導体レーザアレイ１Ａからの複数のレ
ーザビーム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを分割するビームス
プリッター１０Ａと、ビームスプリッター１０Ａで反射
した複数のレーザビーム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを主光
線が一致するように集光するシリンドリカルミラー７
と、レーザビーム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋの主光線の一
致点あるいはその近傍に配置され、シリンドリカルミラ
ー７によって集光されたレーザービーム２ｙ，２ｍ，２
ｃ，２ｋの光量を検出する光量センサー９と、ビームス
プリッター１０Ａを透過した複数のレーザビーム２ｙ，
２ｍ，２ｃ，２ｋを感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３
Ｋの周面上に導くように複数のレーザビーム２ｙ，２
ｍ，２ｃ，２ｋを反射あるいは透過するＹ，Ｍ，Ｃ用の
光スイッチ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃと、光スイッチ５Ｙ，５
Ｍ，５Ｃの反射あるいは透過を制御するＹ，Ｍ，Ｃ用の
光スイッチ制御回路８Ｙ，８Ｍ，８Ｃと、ビームスプリ
ッター１０Ａ、および光スイッチ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃを透
過したレーザビーム２ｋを反射して対応する感光体ドラ
ム３Ｋに導く反射ミラー６とを備えている。

【００１６】また、このカラー画像形成装置は、各感光
体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの周囲に、帯電器，現
像器，転写器等を設け、各感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３
Ｃ，３Ｋに沿って転写媒体としての用紙Ｐの搬送路１１
が形成され、搬送路１１の前段には給紙部、搬送路１１
の後段には定着器，排紙部等を設けている。これらの各
ユニットは、説明上図示を省略する。現像器によって感
光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ上に形成されたトナ
ー像が搬送路１１に沿って搬送されてくる用紙Ｐ上に転
写され、定着器によって定着されることにより、用紙Ｐ
上にカラー画像が形成されるようになっている。なお、
転写媒体として中間転写ベルトを用い、各色のトナー像
を中間転写ベルトに一旦転写した後、その各色のトナー
像を一括して用紙に転写・定着させてもよい。

【００１７】光スイッチ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、例えば、
特開昭６３−２２５２３５号公報に開示されているよう
に、ＬｉＮｂＯ₃等の電気光学物質に一対の電極を設
け、電極間への電圧印加の有無によって電気光学物質の
屈折率を変化させ、これに応じて入射光を全反射あるい
は全透過させるものを用いてもよい。なお、これと同様
の効果を示すものであれば、その他の物質でもよい。ま
た、本実施の形態では、光スイッチ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ
は、電圧印加（オン）によって入射光を全反射するもの
を用いる。

【００１８】図２は、レーザアレイパッケージ１を示
す。レーザアレイパッケージ１の半導体レーザアレイ１
Ａは、半導体レーザアレイ１Ａの副走査方向Ｚの数をｎ
個（例えば１２個）、半導体レーザアレイ１Ａの主走査
方向Ｘの数をｍ個（例えば１２００個）とするｎ×ｍ個
（１４４００個）の半導体レーザ１ａがアレイ状に配列
されている。なお、導体レーザアレイ１Ａで主走査方向
Ｘ１ライン分のドットを感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３
Ｃ，３Ｋの周面上に形成するため、半導体レーザアレイ
１Ａの各レーザビーム２の出射点は、感光体ドラム３
Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの周面上への投影画像が重ならな
いようにそれぞれ配置されている。

【００１９】図３は、このカラー画像形成装置の制御系
の主要部を示す。このカラー画像形成装置は、装置全体
の制御を行う主制御回路１２を有し、この主制御回路１
２に、光量センサー９からの検出信号をＡ／Ｄ変換器１
３を介して入力する演算回路１４と、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの
各色の画像信号を記憶する画像メモリ１５と、レーザア
レイ１Ａの各半導体レーザ１ａを駆動する駆動信号を出
力するレーザ駆動回路１６と、Ｙ用の光スイッチ５Ｙを
制御する光スイッチ制御回路８Ｙと、Ｍ用の光スイッチ
５Ｍを制御する光スイッチ制御回路８Ｍと、Ｃ用の光ス
イッチ５Ｃを制御する光スイッチ制御回路８Ｃとを接続
している。

【００２０】演算回路１４は、各半導体レーザ１ａ毎に
光量の基準値を記憶するＲＡＭを備え、光量センサー９
からのアナログの検出信号をＡ／Ｄ変換器１３によって
ディジタルの検出信号に変換し、その検出信号とＲＡＭ
から読み出した基準値とを比較してその差を示す差信号
を主制御回路１２に出力するようになっている。

【００２１】主制御回路１２は、テストモードと画像記
録モードを有し、テストモードでは、演算回路１４から
の差信号に基づいて基準値と光量センサー９の検出信号
との差を低減する制御信号をレーザ駆動回路１６に出力
し、画像記録モードでは、画像メモリ１５から画像信号
を読み出してレーザ駆動回路１６に出力するようになっ
ている。また、主制御回路１２は、所定のタイミング、
例えば、オペレータによって記録操作が行われた際、テ
ストモードを実行し、引き続き画像記録モードを実行す
るようになっている。

【００２２】レーザ駆動回路１６は、各半導体レーザ１
ａ毎に駆動電流，露光時間等の駆動条件を記憶するＲＡ
Ｍを備え、主制御回路１２からの制御信号に基づいて駆
動条件を補正し、主制御回路１２からの画像信号に基づ
いてＲＡＭが記憶する駆動条件で各半導体レーザ１ａを
駆動するようになっている。

【００２３】次に、第１の実施の形態の動作を説明す
る。なお、光スイッチ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、初期状態に
おいて透過に制御されているとする。

【００２４】(1) テストモードオペレータが、記録操作を行うと、主制御回路１２に記
録操作信号が入力される。主制御回路１２は、その記録
操作信号に基づき、以下に説明するようにテストモード
を実行する。主制御回路１２は、レーザ駆動回路１６の
ＲＡＭに予め記憶されている駆動条件でレーザ駆動回路
１６によってレーザアレイ１Ａの各半導体レーザ１ａを
１つずつ順次駆動させる。レーザアレイ１Ａは、各半導
体レーザ１ａからレーザビーム２を順次出射する。各半
導体レーザ１ａから順次出射されたレーザビーム２は、
結像レンズ系４を通過し、ビームスプリッター１０Ａに
よって感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ側とシリン
ドリカルミラー７側とに分割される。シリンドリカルミ
ラー７側に分割されたレーザビーム２は、シリンドリカ
ルミラー７によってレーザビーム２の主光線が光量セン
サー９上で一致するように曲げられ、光量センサー９の
ほぼ同一位置に入射する。光量センサー９は、各半導体
レーザ１ａからのレーザビーム２の光量を個別に検出
し、その検出信号をＡ／Ｄ変換器１３に出力する。Ａ／
Ｄ変換器１３は、光量センサー９からの光量の検出信号
をアナログからデジタルに変換し、演算回路１４に出力
する。演算回路１４は、光量センサー９からの検出信号
とＲＡＭから読み出した基準値とを比較してその差を示
す差信号を主制御回路１２に出力する。主制御回路１２
は、演算回路１４からの差信号に基づいて基準値と光量
センサー９の検出信号との差を低減する制御信号をレー
ザ駆動回路１６に出力する。レーザ駆動回路１６は、主
制御回路１２からの制御信号に基づいてＲＡＭ内の駆動
条件を補正する。このようにして、テストモードが終了
する。

【００２５】(2) 画像記録モード

【００２６】図４は、第１の実施の形態に係るカラー画
像形成装置のタイミングチャートであり、図５は、第１
の実施の形態に係るカラー画像形成装置の画像記録モー
ドにおける動作を説明するためのフローチャートであ
る。上記テストモードが終了すると、主制御回路１２
は、以下に説明するように画像記録モードを実行する。
主制御回路１２は、画像メモリ１５から感光体ドラム３
Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ上の主走査方向Ｘの第１ライン〜
第ｇラインに対応する各色毎の画像信号Ｓ_y1，Ｓ_m1，Ｓ
_c1，Ｓ_k1，Ｓ_y2，Ｓ_m2，Ｓ_c2，Ｓ_k2，・・・，Ｓ_y1g，
Ｓ_m1g，Ｓ_c1g，Ｓ _k1gを読み出し、レーザ駆動回路１
６に出力する。レーザ駆動回路１６は、主制御回路１２
の制御の下に、ＲＡＭ内の補正後の駆動条件でレーザア
レイ１Ａの全て（１４４００個）の半導体レーザ１ａ
を、例えば、主走査方向Ｘに沿う１ライン単位で同時に
駆動する。

【００２７】まず、主制御回路１２は、Ｙ用の光スッチ
制御回路８Ｙによって光スイッチ５Ｙを反射に制御し
（ＳＴ１）、感光体ドラム３Ｙ上の主走査方向Ｘの第１
ラインに対応するＹの画像信号Ｓ_y1に基づいて全ての半
導体レーザ１ａをレーザ駆動回路１６によって駆動し、
全ての半導体レーザ１ａから同時に出射したＹ用の複数
のレーザビーム２ｙは、結像レンズ系４によって拡大さ
れ、ビームスプリッター１０Ａを透過し、光スイッチ５
Ｙによって反射されて対応する感光体ドラム３Ｙの周面
上に導かれ、主走査方向Ｘの１ライン分のＹ画像（静電
潜像）を露光する（ＳＴ２）。

【００２８】次に、主制御回路１２は、Ｙ用の光スイッ
チ制御回路８Ｙによって光スイッチ５Ｙを透過に、Ｍ用
の光スイッチ制御回路８Ｍによって光スイッチ５Ｍを反
射にそれぞれ制御し（ＳＴ３）、感光体ドラム３Ｍ上の
主走査方向Ｘの第１ラインに対応するＭの画像信号Ｓ_m1
に基づいて全ての半導体レーザ１ａをレーザ駆動回路１
６によって駆動し、全ての半導体レーザ１ａから同時に
出射したＭ用の複数のレーザビーム２ｍは、結像レンズ
系４によって拡大され、ビームスプリッター１０Ａおよ
び光スイッチ５Ｙを透過し、光スイッチ５Ｍによって反
射して対応する感光体ドラム３Ｍの周面上に導かれ、主
走査方向Ｘの１ライン分のＭ画像を露光する（ＳＴ
４）。

【００２９】次に、主制御回路１２は、Ｍ用のスイッチ
駆動回路８Ｍによって光スイッチ５Ｍを透過に、Ｃ用の
光スイッチ制御回路８Ｃによって光スイッチ５Ｃを反射
にそれぞれ制御し（ＳＴ５）、感光体ドラム３Ｃ上の主
走査方向Ｘの第１ラインに対応するＣの画像信号Ｓ_c1に
基づいて全ての半導体レーザ１ａをレーザ駆動回路１６
によって駆動し、全ての半導体レーザ１ａから同時に出
射したＣ用の複数のレーザビーム２ｃは、結像レンズ系
４によって拡大され、ビームスプリッター１０Ａおよび
光スイッチ５Ｙ，５Ｍを透過し、光スイッチ５Ｃによっ
て反射して対応する感光体ドラム３Ｃの周面上に導か
れ、主走査方向Ｘの１ライン分のＣ画像を露光する（Ｓ
Ｔ６）。

【００３０】次に、主制御回路１２は、Ｃ用の光スイッ
チ制御回路８Ｃによって光スイッチ５Ｃを透過に制御し
（ＳＴ７）、感光体ドラム３Ｋ上の主走査方向Ｘの第１
ラインに対応するＫの画像信号Ｓ_k1に基づいて全ての半
導体レーザ１ａをレーザ駆動回路１６によって駆動し、
全ての半導体レーザ１ａから同時に出射されたＫ用の複
数のレーザビーム２ｋは、結像レンズ系４によって拡大
され、ビームスプリッター１０Ａおよび光スイッチ５
Ｙ，５Ｍ，５Ｃを透過し、反射ミラー６によって反射し
て対応する感光体ドラム３Ｋの周面上に導かれ、主走査
方向Ｘの１ライン分のＫ画像を露光する（ＳＴ８）。

【００３１】上記のステップＳＴ１〜ＳＴ８の工程を、
プリント画像の副走査方向Ｚの長さに対応する数の主走
査方向Ｘの第１乃至第ｇラインの画像を露光するまで順
次繰り返し（ＳＴ９）、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色の画像信
号に対応するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像（静電潜像）を感光
体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの周面上に露光する。
その後、静電潜像は、現像器によってトナー現像され、
そのトナー像が転写器によって給紙部から搬送路１１に
沿って給紙された用紙Ｐ上に転写され、さらに定着器に
よって定着された後、用紙Ｐは排紙部へと送られる。こ
のようにして用紙Ｐ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色からなるカ
ラー画像が記録される。

【００３２】次に、上記第１の実施の形態におけるカラ
ー画像形成時間について説明する。例えば、Ａ４サイズ
用紙を１分間に６０枚プリントする速度（６０ｐｐｍ：
print per minute）で副走査方向Ｚに４８００ｄｐｉ
（dot per inch）の解像度を実現する高速高画質の場合
は、感光体ドラム３の副走査方向Ｚの移動速度は約２５
０ｍｍ／sec 、画像スポット間隔は５．２５μｍであ
る。よって、１つの感光体ドラム３に主走査方向Ｘに１
ライン分の画像スポットを形成する時間を含めて、次の
ラインの画像を形成するまでの時間は５．２５×１０−
３÷２５０＝２１μsec である。この２１μsec の間
に、上記のステップＳＴ１〜ＳＴ８の工程を行えば、プ
リント速度を落とすことなく１つの走査光学系（半導体
レーザアレイ１Ａ，結像レンズ系４）によってＹ，Ｍ，
Ｃ，Ｋのカラー画像データをそれぞれ４つの感光体ドラ
ム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに記録するカラー画像形成装
置を実現できる。例えば、１つの感光体ドラム３に記録
する時間を４μsec とし、光スイッチ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ
の反射あるいは透過を制御する時間を１．２５μsec と
すれば、上記のステップＳＴ１〜ＳＴ８の工程にかかる
時間は２１μsec となる。このとき、全ての半導体レー
ザ１ａが同時に発光すれば、半導体レーザアレイ１Ａの
最大発光時間は４μsec であり、例えば、半導体レーザ
アレイ１Ａの４分の１（例えば３６００個）が同時に発
光するとすると、１つの半導体レーザアレイ１Ａの最大
発光時間は４μsec の４分の１、すなわち１μsec であ
る。よって、半導体レーザアレイ１Ａの出力が０．８ｍ
Ｗ程度であったとしても、感光体ドラム３を十分に露光
することができる。

【００３３】上述した第１の実施の形態によれば以下の
効果が得られる。 (イ) １つの走査光学系（半導体レーザアレイ１Ａ，結像
レンズ系４）によってＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのカラー画像デー
タをそれぞれ４つの感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３
Ｋに記録するこができるため、部品点数を削減すること
による低コストを実現することができる。 (ロ) １つの走査光学系によってＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのカラー
画像データをそれぞれ４つの感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，
３Ｃ，３Ｋに記録するこができるため、各感光体ドラム
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ間での露光位置誤差による色ず
れが生じ難く、複雑な色ずれの補正機構が必要ないこと
から、低コストを実現することができるとともに、画質
が向上する。 (ハ) 露光する感光体ドラム３へのレーザビーム２の切換
えを、高速に反射と透過を制御できる電気光学物質等で
行うことにより、４つの走査光学系によってＹ，Ｍ，
Ｃ，Ｋのカラー画像データをそれぞれ４つの感光体ドラ
ムに記録するカラー画像形成装置と同等のプリント速度
を実現することができる。 (ニ) 各レーザビーム２の光量を光量センサー９によって
検出し、各レーザビーム２の光量が、画像信号、ビーム
スプリッター１０Ａの透過率、光スイッチ５Ｙ，５Ｍ，
５Ｃの反射率、光スイッチ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃの透過率、
反射ミラー６の反射率等を考慮した所定の値になるよう
に各半導体レーザ１ａの駆動条件を設定することによ
り、感光体ドラム３上に望ましい画像を高精度に形成す
ることができる。

【００３４】図６(a) ，(b) は、本発明の第２の実施の
形態に係るカラー画像形成装置を示す。この第２の実施
の形態は、第１の実施の形態において、ビームスプリッ
ター１０Ａと反射ミラー６との間に、複数のレーザビー
ム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，
３Ｃ，３Ｋの周面上に導くように、複数のレーザビーム
２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを反射と透過に分離するビーム
スプリッター１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃを配置し、各感光
体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの前段に、レーザビー
ム２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋを透過あるいは遮光する光シ
ャッター１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋを配置し、光
シャッター１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋの透過ある
いは遮光を制御する光シャッター制御回路１８Ｙ，１８
Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋとを備えている。

【００３５】光シャッター１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１
７Ｋは、例えば、特開昭５４−１３０９４９号公報に開
示されているような偏光子と検光子の間に透明電極を両
端に設けた電気光学効果を有する単結晶板を配置したも
のを用いてもよい。なお、同様の効果を示すものであれ
ば、液晶その他の物質でもよい。また、本実施の形態で
は、光シャッター１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋは、
所定の電圧印加（オン）によって入射光を全透過するも
のを用いる。

【００３６】図７は、第２の実施の形態に係るカラー画
像形成装置の制御系の主要部を示す。このカラー画像形
成装置は、装置全体の制御を行う主制御回路１２を有
し、この主制御回路１２に、第１の実施の形態と同様
に、光量センサー９からの検出信号をＡ／Ｄ変換器１３
を介して入力する演算回路１４、画像メモリ１５、レー
ザ駆動回路１６を接続するとともに、Ｙ用の光シャッタ
ー１７Ｙを制御する光シャッター制御回路１８Ｙと、Ｍ
用の光シャッター１７Ｍを制御する光シャッター制御回
路１８Ｍと、Ｃ用の光シャッター１７Ｃを制御する光シ
ャッター制御回路１８Ｃとを接続している。

【００３７】次に、第２の実施の形態の動作を説明す
る。なお、光シャッター１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７
Ｋは、初期状態において遮光に制御されているとする。

【００３８】図８は、第２の実施の形態に係るカラー画
像形成装置のタイミングチャートであり、図９は、第２
の実施の形態に係るカラー画像形成装置の画像記録モー
ドにおける動作を説明するためのフローチャートであ
る。テストモードは、第１の実施の形態と同様であるの
でその説明を省略し、ここでは、画像記録モードについ
て説明する。まず、主制御回路１２は、Ｙ用の光シャッ
ター制御回路１８Ｙによって光シャッター１７Ｙを透過
に制御し（光シャッター１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋは遮
光）（ＳＴ１１）、感光体ドラム３Ｙ上の主走査方向Ｘ
の第１ラインに対応するＹの画像信号Ｓ_y1に基づいて全
ての半導体レーザ１ａをレーザ駆動回路１６によって駆
動する。全ての半導体レーザ１ａから同時に出射したＹ
用の複数のレーザビーム２ｙは、結像レンズ系４によっ
て拡大され、ビームスプリッター１０Ａを透過し、ビー
ムスプリッター１０Ｙによって反射し、光シャッター１
７Ｙを透過して対応する感光体ドラム３Ｙの周面上に導
かれ、主走査方向Ｘの１ライン分のＹ画像（静電潜像）
を露光する（ＳＴ１２）。

【００３９】次に、主制御回路１２は、Ｙ用の光シャッ
ター制御回路１８Ｙによって光シャッター１７Ｙを遮光
に、Ｍ用の光シャッター制御回路１８Ｍによって光シャ
ッター１７Ｍを透過にそれぞれ制御し（ＳＴ１３）、感
光体ドラム３Ｍ上の主走査方向Ｘの第１ラインに対応す
るＭの画像信号Ｓ_m1に基づいて全ての半導体レーザ１ａ
をレーザ駆動回路１６によって駆動する。全ての半導体
レーザ１ａから同時に出射したＭ用の複数のレーザビー
ム２ｍは、結像レンズ系４によって拡大され、ビームス
プリッター１０Ａ，１０Ｙを透過し、ビームスプリッタ
ー１０Ｍによって反射し、光シャッター１７Ｍを透過し
て対応する感光体ドラム３Ｍの周面上に導かれ、主走査
方向Ｘの１ライン分のＭ画像を露光する（ＳＴ１４）。

【００４０】次に、主制御回路１２は、Ｍ用の光シャッ
ター制御回路１８Ｍによって光シャッター１７Ｍを遮光
に、Ｃ用の光シャッター制御回路１８Ｃによって光シャ
ッター１７Ｃを透過にそれぞれ制御し（ＳＴ１５）、感
光体ドラム３Ｃ上の主走査方向Ｘの第１ラインに対応す
るＣの画像信号Ｓ_c1に基づいて全ての半導体レーザ１ａ
をレーザ駆動回路１６によって駆動する。全ての半導体
レーザ１ａから同時に出射したＣ用の複数のレーザビー
ム２ｃは、結像レンズ系４によって拡大され、ビームス
プリッター１０Ａ，１０Ｙ，１０Ｍを透過し、ビームス
プリッター１０Ｃによって反射し、光シャッター１７Ｃ
を透過して対応する感光体ドラム３Ｃの周面上に導か
れ、主走査方向Ｘの１ライン分のＣ画像を露光する（Ｓ
Ｔ１６）。

【００４１】次に、主制御回路１２は、Ｃ用の光シャッ
ター制御回路１８Ｃによって光シャッター１７Ｃを遮光
に、Ｋ用の光シャッター制御回路１８Ｋによって光シャ
ッター１７Ｋを透過にそれぞれ制御し（ＳＴ１７）、感
光体ドラム３Ｋ上の主走査方向Ｘの第１ラインに対応す
るＫの画像信号に基づいて全ての半導体レーザ１ａをレ
ーザ駆動回路１６によって駆動する。全ての半導体レー
ザ１ａから同時に出射したＫ用の複数のレーザビーム２
ｋは、結像レンズ系４によって拡大され、ビームスプリ
ッター１０Ａ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃを透過し、反射
ミラー６によって反射し、光シャッター１７Ｋを透過し
て対応する感光体ドラム３Ｋの周面上に導かれ、主走査
方向Ｘの１ライン分のＫ画像を露光する（ＳＴ１８）。

【００４２】上記のステップＳＴ１１〜ＳＴ１８の工程
を、プリント画像の副走査方向Ｚの長さに対応する数の
主走査方向Ｘの第１乃至第ｇラインの画像を露光するま
で順次繰り返し（ＳＴ１９）、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色の
画像信号に対応するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像（静電潜像）
を感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの周面上に露光
する。その後、静電潜像は、現像器によってトナー現像
され、そのトナー像が転写器によって給紙部から搬送路
１１に沿って給紙された用紙Ｐ上に転写され、さらに定
着器によって定着された後、用紙Ｐは排紙部へと送られ
る。このようにして用紙Ｐ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色から
なるカラー画像が記録される。

【００４３】この第２の実施の形態に係るカラー画像形
成装置におけるカラー画像形成時間についても、第１の
実施の形態に係るカラー画像形成装置と同様に、２１μ
secの間に、上記のステップＳＴ１１〜ＳＴ１８の工程
を行えば、プリント速度を落とすことなく１つの走査光
学系（半導体レーザアレイ１Ａ，結像レンズ系４）によ
ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのカラー画像データをそれぞれ４つ
の感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに記録するカラ
ー画像形成装置を実現できる。例えば、１つの感光体ド
ラム３に記録する時間を４μsec とし、光シャッター１
７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋの透過あるいは遮光を制
御する時間を１．２５μsec とすれば、上記のステップ
ＳＴ１１〜ＳＴ１８の工程にかかる時間は２１μsec と
なる。このとき、全ての半導体レーザ１ａが同時に発光
すれば、半導体レーザアレイ１Ａの最大発光時間は４μ
sec であり、例えば、半導体レーザアレイ２ａの４分の
１（例えば３６００個）が同時に発光するとすると、１
つの半導体レーザアレイ１Ａの最大発光時間は４μsec
の４分の１、すなわち１μsec である。ビームスプリッ
ター１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃによって半導体レーザアレ
イ１Ａの出力が４分の１程度に減少するが、出力が３ｍ
Ｗ程度であったとしても、感光体ドラム３を十分に露光
することができる。

【００４４】上述した第２の実施の形態によれば、第１
の実施の形態と同様に、部品点数を削減することによる
低コストを実現することができる。また、各感光体ドラ
ム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ間での露光位置誤差による色
ずれが生じ難く、複雑な色ずれの補正機構が必要ないこ
とから、低コストを実現することができるとともに、画
質が向上する。また、露光する感光体ドラム３へのレー
ザビーム２のシャッター動作を高速に行えるので、４つ
の走査光学系によってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのカラー画像デー
タをそれぞれ４つの感光体ドラムに記録するカラー画像
形成装置と同等のプリント速度を実現することができ
る。さらに、各半導体レーザ１ａからのレーザビーム２
の光量を検出し、その検出結果に基づいて各半導体レー
ザ１ａの駆動条件を設定することにより、感光体ドラム
３上に望ましい画像を高精度に形成することができる。

【００４５】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、種々に変形実施が可能である。例えば、光源にＬ
ＥＤアレイや蛍光アレイを用いてもよい。また、光走査
手段として半導体レーザから１本のレーザビームを出射
させ、そのレーザビームをポリゴンミラーを用いて主走
査方向に走査させる構造のものでもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のカラー画像
形成装置によれば、光走査手段の光源および光学系の共
用化が可能であるので、安価で小型化が図れ、また、各
像担持体間での露光位置誤差による色ずれが生じ難くな
るので、複雑な色ずれの補正機構が必要なくなり、画質
向上が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は、本発明の第１の実施の形態に係るカラ
ー画像形成装置のＸＹ面図、(b) はそのＹＺ面図であ
る。

【図２】第１の実施の形態のレーザアレイパッケージの
正面図である。

【図３】第１の実施の形態に係るカラー画像形成装置の
制御系の主要部を示すブロック図である。

【図４】第１の実施の形態に係るカラー画像形成装置の
動作を示すタイミングチャートである。

【図５】第１の実施の形態に係るカラー画像形成装置の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図６】(a) は、本発明の第２の実施の形態に係るカラ
ー画像形成装置のＸＹ面図、(b) はそのＹＺ面図であ
る。

【図７】第２の実施の形態に係るカラー画像形成装置の
制御系の主要部を示すブロック図である。

【図８】第２の実施の形態に係るカラー画像形成装置の
動作を示すタイミングチャートである。

【図９】第２の実施の形態に係るカラー画像形成装置の
動作を説明するためのフローチャートである。

【図１０】従来のタンデム型のカラー画像形成装置の一
例を示す図である。

【図１１】従来の他のタンデム型のカラー画像形成装置
の一例を示す図である。

【図１２】(a) は従来の画像形成装置の一例を示すＸＹ
面図、(b) はそのＹＺ面図である。

【図１３】図１２の装置に用いられるレーザアレイパッ
ケージの正面図である。

【符号の説明】

１レーザアレイパッケージ１Ａ半導体レーザアレイ１ａ半導体レーザ２，２ｙ，２ｍ，２ｃ，２ｋレーザビーム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ感光体ドラム４結像レンズ系５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ光スイッチ６反射ミラー７シリンドリカルミラー８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ光スイッチ制御回路９光量センサー１０Ａ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃビームスプリッター１１搬送路１２主制御回路１３Ａ／Ｄ変換器１４演算回路１５画像メモリ１６レーザ駆動回路１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ光シャッター１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ光シャッター制御回
路Ｐ用紙Ｘ主走査方向Ｙ光軸方向Ｚ副走査方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/04 Ｆターム(参考） 2C262 AA05 AA17 AB15 AB20 EA10 FA02 GA36 GA37 GA40 2C362 AA13 AA53 AA54 BA50 BA51 BA54 BA66 BA83 CA22 CA39 DA06 DA09 2H030 AA01 AA05 AB02 AC09 BB02 BB12 BB13 2H045 AA01 BA26 DA02 2H076 AB02 AB06 AB11 AB16 AB34 AB61 DA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】副走査方向に相対的に移動する複数の像担
持体上を主走査方向に露光走査することにより、前記複
数の像担持体上に異なる色の画像を形成するカラー画像
形成装置において、前記異なる色に対応する画像信号に基づいて変調された
光ビームを出射し、前記光ビームによって前記異なる色
に対応する前記像担持体上を露光走査する光走査手段
と、前記光走査手段からの前記光ビームを、光路切替信号に
基づいて前記光ビームの光路を切り替えることにより、
前記異なる色に対応する前記像担持体上に導いて前記像
担持体上を露光走査させる光路切替手段とを備えたこと
を特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】前記光路切替手段は、前記光走査手段から
の前記光ビームを前記光路切替信号に基づいて反射ある
いは透過させる複数の光スイッチ手段を備えた構成の請
求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項３】前記複数の像担持体は、第１乃至第ｎの像
担持体から構成され、前記光路切替手段は、前記光走査手段からの前記光ビー
ムの光軸上に前記第１乃至第（ｎ−１）の像担持体に対
応して設けられ、前記光走査手段からの前記光ビームを
前記光路切替信号に基づいて反射あるいは透過させるｎ
−１個の光スイッチ手段と、前記ｎ−１個の光スイッチ
手段を透過した前記光ビームを反射して前記第ｎの像担
持体上に導く反射ミラーとを備えた構成の請求項１記載
のカラー画像形成装置。
【請求項４】前記光スイッチ手段は、電気光学物質を用
いた構成の請求項２又は３記載のカラー画像形成装置。
【請求項５】前記光路切替手段は、前記光走査手段から
の前記光ビームを前記異なる色に応じて偏光する偏光手
段と、前記偏光手段によって偏光された前記光ビームを
前記光路切替信号に基づいて遮光あるいは透過させる複
数の光シャッター手段とを備えた構成の請求項１記載の
カラー画像形成装置。
【請求項６】前記複数の像担持体は、第１乃至第ｎの像
担持体から構成され、前記光路切替手段は、前記光走査手段からの前記光ビー
ムの光軸上に前記第１乃至第（ｎ−１）の像担持体に対
応して設けられ、前記光走査手段からの前記光ビームを
反射および透過させるｎ−１個のハーフミラーと、前記
ｎ−１個のハーフミラーを透過した前記光ビームを反射
して前記第ｎの像担持体上に導く反射ミラーと、前記ｎ
−１個のハーフミラー、および前記反射ミラーで反射し
た前記光ビームを前記光路切替信号に基づいて遮光ある
いは透過させるｎ個の光スイッチ手段とを備えた構成の
請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項７】前記光シャッター手段は、偏光子と検光子
との間に配置され、透明電極を両端に設けた電気光学効
果を有する単結晶板である構成の請求項５又は６記載の
カラー画像形成装置。
【請求項８】前記光シャッター手段は、液晶を用いた構
成の請求項５又は６記載のカラー画像形成装置。
【請求項９】前記光走査手段は、少なくとも主走査方向
にアレイ状に配列された複数の発光素子を有し、前記複
数の発光素子から前記異なる色に対応する画像信号に基
づいて変調された複数の前記光ビームを出射する光源ア
レイを備えた構成の請求項１記載のカラー画像形成装
置。
【請求項１０】前記光走査手段は、前記光源アレイから
の前記複数の光ビームを共通の集光点に集光して前記複
数の像担持体上に結像させる結像光学系を備えた構成の
請求項９記載のカラー画像形成装置。
【請求項１１】副走査方向に相対的に移動する複数の像
担持体上を主走査方向に露光走査することにより、前記
複数の像担持体上に異なる色の画像を形成するカラー画
像形成装置において、前記異なる色に対応する画像信号に基づいて変調された
光ビームを出射し、前記光ビームによって前記異なる色
に対応する前記像担持体上を露光走査する光走査手段
と、前記光走査手段からの前記光ビームを、光路切替信号に
基づいて前記光ビームの光路を切り替えることにより、
前記異なる色に対応する前記像担持体上に導いて前記像
担持体上を露光走査させる光路切替手段と、前記光走査手段からの前記光ビームの光量を検出する検
出手段と、前記検出手段によって検出された前記光ビームの光量に
基づいて前記光走査手段の駆動条件を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１２】前記光走査手段は、少なくとも主走査方
向にアレイ状に配列された複数の発光素子を有し、前記
複数の発光素子から前記異なる色に対応する画像信号に
基づいて変調された複数の前記光ビームを出射する光源
アレイを備えた構成の請求項１１記載のカラー画像形成
装置。
【請求項１３】前記検出手段は、前記光源アレイからの
前記複数の光ビームの光路上に配置され、前記光源アレ
イからの前記複数の光ビームを前記複数の像担持体の方
向と前記複数の像担持体の方向とは異なる所定の方向と
に分割する分割光学系と、前記分割光学系によって前記
所定の方向に分割された前記複数の光ビームを前記光ビ
ームの主光線が一致するように偏向する偏向光学系と、
前記偏向光学系によって形成された前記主光線の一致点
あるいはその近傍に配置され、前記複数の光ビームの光
量を検出する光量検出部とを備えた構成の請求項１２記
載のカラー画像形成装置。