JP4409213B2 - 光ビーム走査装置および多色画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを複数の被走査体にそれぞれ導入して露光走査を行う光ビーム走査装置およびその光ビーム走査装置を備えてカラー画像を得ることができる多色画像形成装置に係り、特に、レーザービーム走査光学系の光学部品の共通化を図り小型化およびコストの低減化を図ることができる光ビーム走査装置および多色画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカラー複写機等の画像形成装置では、入力されたデータを各色成分毎に画像処理を施した後、各色成分毎の画像を形成し重ね合わせて多色画像を形成する。そのため、像担持体には、それぞれの色成分毎の画像データが、光ビーム走査装置などの光書込み手段によって書き込まれる。
【０００３】
近年、カラー画像形成の高速化が進み、従来、各成分色の現像手段を備えた1 つの画像形成ステーションを用いて像担持体に３回もしくは４回に分けて順次画像を形成し、像担持体上もしくは中間転写担持体上にて重ね合わせ多色画像を得るいわゆる４回転プロセス方式から、成分色毎にそれぞれ画像形成ステーションを備えたいわゆるタンデム方式の画像形成装置が主流となってきている。
【０００４】
しかしながら、タンデム方式は成分色毎の画像形成ステーションにて別々の光書込み手段により画像が形成される為に、成分色毎に光書込み手段を必要とし、高画質化特に色ずれ防止のためにはそれぞれの光学系の特性を一致させる必要がある。しかし光学部品のばらつきや温度ばらつき等により、それぞれの光学系の特性を一致させることが困難であることから、成分色毎に画像の形成特性が異なってしまうという画質の低下が発生しやすい。また、高価な光学部品が画像形成ステーション毎に必要となり装置の大型化や製造コストが嵩むなどの問題もある。
【０００５】
そこで、複数の光ビームに対する走査光学系を共用して装置の小型化、低コスト化を図ったレーザービームプリンタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、単一の偏向手段により偏向された複数のレーザービームを複数の感光体ドラムの配列方向に関して互いに異なる方向に分離する分離手段としてプリズム型反射鏡を用いている。
【０００６】
また、単一のポリゴンミラーと複数のｆθレンズおよび反射ミラーを備えた単一のレーザーダイオード（ＬＤ）ユニットにより複数の感光体ドラムを露光するように構成したカラー電子写真装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、ハーフミラーと液晶シャッタを用いることにより、単一のレーザー光源で複数の感光体ドラムを同時に露光するようにした画像形成装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
あるいは、レーザー光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、ミラーからなる単一の選択反射手段によって分割されたレーザー光を、液晶シャッタアレイにより、遮断もしくは透過させつつ感光体ドラムを露光するように構成した画像形成方法および画像形成装置も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２８６２２６号公報（図１，図４、段落「００１５」〜「００２０」）
【０００９】
【特許文献２】
特開平８−１６０６９４号公報（図１，図２、段落「００２１」〜「００３７」）
【００１０】
【特許文献３】
特開平１１−９１１６４号公報（図１，段落「００１１」）
【００１１】
【特許文献４】
特開２００２−５９５８８号公報（図１，段落「００２９」〜「００４３」）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１では、偏向手段により偏向されて互いに近接した複数のレーザービームを、単一の分離手段（プリズム型反射鏡）で分割するため、その分割手段に高い加工精度が要求され、かつ、光学系のレイアウトにも高い位置精度が必要とされる。従って、装置の製作・組付が容易でないという問題がある。
【００１３】
特許文献２では、イエロー、マゼンタ、シアン用の３つの感光体ドラムに対して、それぞれ第１，第２の２つのｆθレンズが設けられ、合計６つのｆθレンズが必要とされる。従って、装置のコンパクト化、コストの低減化が難しくなるという問題がある。
【００１４】
特許文献３では、レーザー光源を単一としているが、高価なｆθレンズおよびポリゴンミラーが複数の感光体ドラムと同数必要とされるため、装置のコンパクト化やコストの低減化の問題は依然として解消されていない。
【００１５】
特許文献４の場合、１ライン毎の高速なシャッタリングを行う必要上から、高速応答が可能な高価な液晶シャッタアレイ等のシャッタリング手段が必要とされるため、装置がコスト高になるという問題がある。
【００１６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、構成が簡易で、各被走査体に対して同一特性の走査が可能な光ビーム走査装置および多色画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００１８】
（１）画像データに基づいて光源部より出射された光ビームを、単一の偏向手段にて等角速度で偏向した後、複数の被走査体上のそれぞれに等速度で走査させるように単一の光学手段で変換し、さらに分割手段にて分割することにより、前記複数の被走査体にそれぞれ導入して露光走査を行う光ビーム走査装置において、
前記光源部は、前記光ビームを発生させる発光部を少なくとも前記被走査体と同一個数備えており、かつ、前記分割手段と前記各被走査体との間に、前記各被走査体に対して前記光ビームを選択的に透過又は遮光する遮光手段を設け、
前記各発光部から出射される全ての前記光ビームが全ての前記被走査体に向かうように光路を形成し、
前記分割手段は、前記光ビームをそれぞれ１／２の強度で透過および反射させる手段であり、前記各被走査体に対して形成される各光路中を進む光ビームがそれぞれ同一回数経由するように、前記偏向手段と前記複数の遮光手段との間に複数個設けられ、
前記各発光部から出射される前記光ビームの中、前記各被走査体に対応するもの以外の光ビームが、前記遮光手段により遮光されることを特徴とする。
【００１９】
従来のタンデム方式は、成分色毎の画像形成ステーションにて別々の光書込み手段により画像が形成される為に、成分色毎に光書込み手段を必要とし、高画質化特に色ずれ防止のためにはそれぞれの光学系の特性を一致させる必要があった。しかし光学部品のばらつきや温度ばらつき等により、それぞれの光学系の特性を一致させることが困難であることから、成分色毎に画像の形成特性が異なってしまうという画質の低下が発生しやすく、また、高価な光学部品が画像形成ステーション毎に必要となり装置の大型化や製造コストが嵩むなどの問題もあった。
【００２０】
この構成によれば、複数の被走査体を１つの偏向手段（回転多面鏡，ポリゴンミラー）により走査し、１つの光学手段（ｆθレンズ，ミラー等) を用いて走査を行うことができることから、各被走査体における光学部品毎の光学特性のばらつきをなくすことができ、環境温度の変化に伴う光学歪等による光学特性の変化を同一とすることができるため、それぞれの被走査体に対して同一特性の走査を行える。また、高価な偏向手段や光学手段が単一で済むため、コスト安を実現することができる。
【００２７】
また、複数の発光部から出射される光ビームの全てを全ての被走査体に導き、遮光手段によって不必要な光ビームを遮断し、それぞれの発光部からの光ビームをそれぞれの被走査体に対応させるので、偏向手段の全ての偏向面（反射面）を用いて被走査体を走査することができるため、偏向手段が単一であっても、高速化を図ることができる。
【００２８】
（２）前記遮光手段は、少なくとも前記被走査体の中、特定の被走査体に対しては液晶シャッタを用い、前記特定の被走査体に対応する光ビームに加えて、その他の発光部から出射される光ビームを更に含む走査を行えるように前記液晶シャッタを切換え可能に構成したことを特徴とする。
【００２９】
この構成においては、単色画像の形成時に、特定の被走査体に対して複数（例えば、全て）の発光部から出射される複数本の光ビームを用いて走査を行えるようにすることで、特定の被走査体に対する走査を大幅に高速化することができる。なお、特定の被走査体以外の被走査体に対しては、液晶シャッタに限られることなく、単なる遮光手段を用いてもよい。
【００３０】
（３）像担持体を転写担持体に対向させて配置した画像形成ステーションを成分色毎に備え、前記像担持体を、請求項１又は２に記載の光ビーム走査装置によって露光走査される前記被走査体としたことを特徴とする。
【００３１】
多色画像の形成時には、各画像形成ステーションで形成される画像に特性ずれが生じ色ずれとなって現れると見苦しい低品質の画質になりやすいが、この構成においては、各被走査体における光学部品毎の光学特性のばらつきをなくすことができ、環境温度の変化に伴う光学歪等による光学特性の変化を同一とすることができるため、それぞれの被走査体に対して同一特性の走査が行える。また、高価な偏向手段や光学手段が単一で済むため、コストの低減化を実現することができる。
【００３２】
（４）像担持体を転写担持体に対向させて配置した画像形成ステーションを成分色毎に備え、前記像担持体を、請求項２に記載の光ビーム走査装置によって露光走査される前記被走査体とした多色画像形成装置であって、
前記特定の被走査体は、前記画像形成ステーションの中、単色画像形成を行う画像形成ステーションの像担持体であることを特徴とする。
【００３３】
この構成においては、それぞれの成分色のうち特定の成分色の像担持体を具備した単一の画像形成ステーションを用いて画像を形成する単色画像形成時に、特定の成分色の像担持体に対して、光ビームを集約させることができるため、大幅な高速化を図ることができる。
【００３４】
（５）前記単色画像形成には、黒色の成分色を用いることを特徴とする。
【００３５】
この構成においては、黒色の色材を用いる白黒画像形成は画像形成頻度が最も高く、また、画像形成ボリュームが最も多いため、より大きな効果を得ることができる。すなわち、大幅な高速化を達成することができる。
【００３６】
（６）請求項４または５に記載の多色画像形成装置に用いる光ビーム走査装置で単色画像形成を行うときには、用いる光ビーム数をｎとする時、像担持体上での各光ビームの走査ライン間隔をｎ−１ラインに設定し、入力された画像データに基づいて特定の像担持体に対して同時に書込みを行い、副走査方向への像担持体の移動量を主走査方向の１走査当り前記ｎライン相当分の距離で定速移動するように設定して前記特定の像担持体に画像を書き込むことを特徴とする。
【００３７】
この構成においては、偏向手段としての回転多面鏡の倒れや触れ回りによる回転多面鏡１回転あたりの周期的なバンディングをスクランブル効果により目立たなくすることができ走査ムラの目立たない良好な画像形成を行うことができる。
【００３８】
（７）請求項４または５に記載の多色画像形成装置に用いる光ビーム走査装置で単色画像形成を行うときには、用いる光ビーム数をｍとする時、像担持体上での各光ビームの走査ライン間隔を整数ライン数（例えば３,４ライン等）に設定し、入力された画像データに基づいて特定の像担持体に対して同時に書込みを行い、副走査方向への像担持体の移動量を主走査方向の１走査当り前記１ライン相当分の距離で定速移動するように設定し、主走査方向へは前記ｍの整数倍の間隔で各光ビームごとに異なる部分となるように前記特定の像担持体に画像を書き込むことを特徴とする。
【００３９】
この構成においては、偏向手段としての回転多面鏡の倒れや触れ回りによる回転多面鏡１回転あたりの周期的なバンディングをスクランブル効果により目立たなくすることができ走査ムラの目立たない良好な画像形成を行うことができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係る光ビーム走査装置およびその装置を備えた画像形成装置について詳細に説明する。
【００４１】
《画像形成装置》
図１は画像形成装置１００の構成説明図である。この画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色および単色の画像を形成し、図示のように、露光ユニットとしての光ビーム走査装置１，現像器２，感光体ドラム（本発明の被走査体，像担持体）３，帯電器５，クリーナユニット４，転写搬送ベルトユニット８，定着ユニット１２と、用紙搬送路Ｓ，給紙トレイ１０および排紙トレイ１５，３３等を備えている。なお、この画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。
【００４２】
従って、現像器２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，３ｄ）は各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれａがブラック（Ｋ）に、ｂがシアン（Ｃ）に、ｃがマゼンタ（Ｍ）に、ｄがイエロー（Ｙ）に設定され４つの画像ステーションが構成されている。
【００４３】
感光体ドラム３は、本画像形成装置１００のほぼ中心部に配置（装着）されている。帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、例えば、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器のほか図に示すようにチャージャー型の帯電器等が用いられる。
【００４４】
光ビーム走査装置１としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いている。この光ビーム走査装置１により、帯電された感光体ドラム３を入力される画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する。
【００４５】
現像器２は、それぞれの感光体ドラム上に形成された静電潜像を（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）のトナーにより顕像化する。クリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム上の表面に残留したトナーを、除去・回収する。
【００４６】
感光体ドラム３の直下に配置されている転写搬送ベルトユニット８は、転写ベルト７、転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７２、転写ベルト従動ローラ７３、転写ベルト支持ローラ７４、転写ローラ（本発明の転写担持体）６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、および転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。
【００４７】
転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７２、転写ローラ６、転写ベルト従動ローラ７３、転写ベルト支持ローラ７４等は、転写ベルト７を張架し、転写ベルト７を矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。転写ローラ６は、転写ベルトユニット８の内側のフレーム（図示せず）に回転可能に支持されており、感光体ドラム３のトナー像を、転写ベルト７上に吸着されて搬送されるシート（記録用紙）に転写するものである。
【００４８】
転写ベルト７は、それぞれの感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像をシート（記録用紙）に順次的に重ねて転写することによって、カラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。この転写ベルトは、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００４９】
感光体ドラム３からシート（記録用紙）へのトナー像の転写は、転写ベルト７の裏側に接触している転写ローラ６によって行われる。転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。転写ローラは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、記録紙（シート）に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施の形態では、転写電極として転写ローラ６を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることができる。
【００５０】
また、感光体ドラム３との接触により転写ベルト７に付着したトナーは、記録紙の裏面を汚す原因となるために、転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収される。転写ベルトクリーニングユニット９には、転写ベルト７に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する転写ベルト７は、裏側から転写ベルト支持ローラ７４で支持されている。
【００５１】
給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、本画像形成装置１００の画像形成部の下側に設けられている。また、本画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのトレイであり、本画像形成装置の側部に設けられている排紙トレイ３３は、画像形成済みのシートをフェイスアップで載置するためのトレイである。
【００５２】
また、本画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシートを転写搬送ユニット８や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための、Ｓの字形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５および排紙トレイ３３までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１６，レジストローラ１４，定着部１２，搬送方向切換えガイド３４，シートを搬送する搬送ローラ２５等が配されている。
【００５３】
搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から、シートを１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。
【００５４】
搬送方向切換えガイド３４は、側面カバー３５に回転可能に設けられており、実線で示す状態から破線で示す状態にすることにより搬送路Ｓの途中からシートを分離し排紙トレイ３３にシートを排出できるようになっている。実線で示す状態の場合には、シートは定着ユニット１２と側面カバー３５，搬送切換えガイド３４の間に形成される搬送部Ｓ′（用紙搬送路Ｓの一部）を通り上部の排紙トレイ１５に排出される。
【００５５】
また、レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートをいったん保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像をシートに良好に多重転写できるように、感光体ドラム３の回転にあわせて、シートをタイミングよく搬送する機能を有している。すなわち、レジストローラ１４は、レジストセンサの出力した検知信号に基づいて、各感光体ドラム３上のトナー像の先端をシートにおける画像形成範囲の先端に合わせるように、シートを搬送するように設定されている。
【００５６】
定着ユニット１２は、ヒートローラ３１、加圧ローラ３２等を備えており、ヒートローラ３１および加圧ローラ３２は、シートを挟んで回転するようになっている。また、ヒートローラ３１は、図示しない温度検出器（図２のブロック図に記載）からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ３３とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。多色トナー像の定着後のシートは、搬送ローラ２５…によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。
【００５７】
なお、ここでは転写搬送ベルト８にシート（記録用紙）を担持させシートに対して感光体ドラム３に形成された画像をシート上に直接転写しながら重ね合わせ多色画像を形成する直接転写方式の多色画像形成装置について説明しているが、転写搬送ベルト８を中間転写ベルトとして機能させ、一旦中間転写ベルト上で各感光体ドラムに形成された画像を重ね合わせ、中間転写ベルトに対して搬送されてくるシートに一括転写を行う中間転写方式の多色画像形成装置は、直接転写方式の多色画像形成装置の構造に非常に類似しているため図示を省略したが、本発明の光ビーム走査装置１を用いることで同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００５８】
《光ビーム走査装置》
光ビーム走査装置１は、半導体レーザーからなる単一のレーザー発光部（本発明の光源部）５１から単一の画像光を出射するシングルビームタイプの構成（図３に図示）と、感光体ドラム３と同数のレーザー発光部５１，…から複数の光ビームを出射するマルチビームタイプの構成（図７に図示）と、がある。
【００５９】
〈シングルビームタイプ〉
シングルビームタイプの場合、図３に示すように、単一のレーザー発光部５１から出射される単一の光ビームは、コリメータレンズとシリンダレンズからなる入射光学系５２を介して、偏向手段としての単一のポリゴンミラー５３に入射される。次いで、ポリゴンミラー５３の反射面で反射された光ビームは、ｆθレンズ（本発明の光学手段）５４を経由して、複数のハーフミラー（本発明の分割手段）Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３（図４参照）によって、透過光と反射光に分割された後、各感光体ドラム３の直前に設けられている遮光手段としての液晶シャッタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４（図４参照）によって透過または遮断され、透過された光ビームのみが対応する感光体ドラム３上に照射（露光）される。なお、ｆθレンズ５４から出射される光ビームの一部は、反射されてフォトセンサからなるＢＤセンサ５５に入射され、その検出タイミングに基づいて各走査ラインにおける像書込み動作のタイミングが調整される。
【００６０】
図４は、光ビーム走査装置１の全体構成を示す。ｆθレンズ５４から出射された光ビームは、それぞれ２つのハーフミラー（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の中のいずれか２つ）を介していずれかの感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの中の一つ）に照射されるため、各感光体ドラム３に出射される光ビームの光強度は、それぞれ均等に１／４の光強度となる。なお、図４では、イエロー（Ｙ）の感光体ドラム３ｄにのみ、光ビームが出射される場合を示している。
【００６１】
従って、複数の感光体ドラム３に対して、単一のポリゴンミラー５３により走査し、かつ、単一のｆθレンズ５４等を用いて走査を行うことができるため、光学部品毎の光学特性のばらつきをなくすことができ、環境温度の変化に伴う光学歪等による光学特性の変化を同一とすることができるため、各感光体ドラム３に対して同一特性の走査が可能となる。そのため、面倒な光強度の補正を要することなく、各感光体ドラム３において均等な光強度が得られる。また、高価なポリゴンミラーやｆθレンズが単一で済み、かつ、遮光手段として安価な液晶シャッタＣ１，…を用いているため、装置をコスト安に提供することができる。
【００６２】
その液晶シャッタＣ１，…には、例えば、図５（ａ）に示すように、光ビームを遮段する全閉状態（遮断状態）と、図５（ｂ）に示すように、光ビームを全て透過させる全開状態（透過状態）の２つの状態にシャッタリング動作が可能なものを用いることができる。このような液晶シャッタＣ１，…は特に安価であるため、コストの低減効果が大きい。また、その制御も容易である。
【００６３】
各感光体ドラム３（３ａ〜３ｄ）への光ビームの照射経路について、図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照しつつ説明すると、まず、イエロー（Ｙ）の感光体ドラム３ｄへの照射経路は、図６（ａ）に示すように、レーザー発光部５１から出射された光ビームは、入射光学系（図示省略）、ポリゴンミラー５３、ｆθレンズ５４を経由して、まず、ハーフミラーＨ１でその１／２が反射される。さらに、ハーフミラーＨ３でその１／２が透過した後、反射ミラーＭ３，Ｍ４で反射されて、全開状態の液晶シャッタＣ４を透過して１／４の光強度で感光体ドラム３ｄに照射される。なお、このとき、他の液晶シャッタＣ１，Ｃ２，Ｃ３は全閉状態となっているため、その他の感光体ドラム３ｃ，３ｂ，３ａには光ビームは到達しない。
【００６４】
マゼンタ（Ｍ）の感光体ドラム３ｃへの照射経路は、ｆθレンズ５４を経由した光ビームは、ハーフミラーＨ１を透過して１／２の光強度となった後、ハーフミラーＨ２で反射され、１／４の光強度となった光ビームが、反射ミラーＭ５，Ｍ６で反射された後、全開状態の液晶シャッタＣ３を透過して感光体ドラム３ｃに照射される。なお、このとき、他の液晶シャッタＣ１，Ｃ２，Ｃ４は全閉状態となっているため、その他の感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｄには光ビームは到達しない。
【００６５】
シアン（Ｃ）の感光体ドラム３ｂへの照射経路は、ｆθレンズ５４を経由した光ビームは、２つのハーフミラーＨ１，Ｈ２を透過して１／４の光強度となった後、反射ミラーＭ１，Ｍ７，Ｍ８で反射されてから、全開状態の液晶シャッタＣ３を透過して感光体ドラム３ｂに照射される。なお、このとき、他の液晶シャッタＣ１，Ｃ２，Ｃ４は全閉状態となっているため、その他の感光体ドラム３ａ，３ｃ，３ｄには光ビームは到達しない。
【００６６】
ブラック（Ｋ）の感光体ドラム３ａへの照射経路は、ｆθレンズ５４を経由してハーフミラーＨ１で反射されて１／２の光強度となった光ビームが、さらに、ハーフミラーＨ３で反射されて１／４の光強度となった後、反射ミラーＭ２によって反射された後、全開状態の液晶シャッタＣ４を透過して感光体ドラム３ａに照射される。なお、このとき、他の液晶シャッタＣ２，Ｃ３，Ｃ４は全閉状態となっているため、その他の感光体ドラム３ｂ，３ｃ，３ｄには光ビームは到達しない。
【００６７】
このように、液晶シャッタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のシャッタリング動作制御によって、順次、イエロー（Ｙ）→マゼンタ（Ｍ）→シアン（Ｃ）→ブラック（Ｋ）の光ビームが、それぞれ、対応する各感光体ドラム（３ｄ，３ｃ，３ｂ，３ａ）に照射され、カラー画像が形成される。このような液晶シャッタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の開閉制御は、例えば、図２に示すような制御部２００によって行われる。なお、ブラック（Ｋ）単色の場合には、液晶シャッタＣ１のみを開状態として、その他の液晶シャッタＣ２，Ｃ３，Ｃ４を閉じた状態とすればよい。
【００６８】
その制御部２００は、画像形成装置１００内に設けられ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、その入力側には、画像データ入力部２０１、及び、シート検出器（レジストセンサ）２３、環境検出器（温度検出器）２２が接続され、出力側には、画像処理部２０２、メモリ２０３、「書込み部」と「液晶シャッタ」を含む光ビーム走査装置（露光ユニット）１、帯電器５を備えた帯電部２０７、現像器２を備えた現像部２０８、転写搬送ベルトユニット８を備えた転写部２０９、定着ユニット１２を備えた定着部２１０、用紙搬送路Ｓを備えた搬送機構部２１１、転写ベルト７を感光体ドラム３ａ〜３ｄに対して離接動作させる操作およびその他の画像形成動作についての操作を行う操作部２１２が接続されている。
【００６９】
このような制御部２００によって行われる光ビーム走査の制御では、カラー画像の形成時には、各感光体ドラム３ａ〜３ｄへの光ビームの光強度が均等に１／４となっているため、各感光体ドラム３において光学的に均等な走査特性が得られる。そのため、面倒な光強度の調整を行う必要がなく、その制御内容がきわめて簡易なものとなり、多色再現性が良好となり、画質も安定化する。
【００７０】
〈マルチビームタイプ〉
複数のレーザー発光部５１，…から複数の光ビームを出射するマルチビームタイプの場合、図７に示すように、複数段に積み重ねたレーザー発光部５１，…から出射される複数の光ビームは、それぞれ入射光学系５２を介して単一のポリゴンミラー５３に導入される。次いで、ポリゴンミラー５３の反射面で反射された光ビームは、ｆθレンズ５４を経由して、複数のハーフミラーＨ１，Ｈ２，…によって、透過光と反射光に分割された後、各感光体ドラム３の直前に設けられている遮光手段としての液晶シャッタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４（図８，９参照）によって、透過または遮断され、透過された場合には対応する感光体ドラム３上に照射される。なお、複数の光ビームを出射するレーザー発光部５１，…は、複数の光ビームを出射する単一のレーザー発光アレイであってもよい。
【００７１】
〔１〕多色（カラー）画像形成の場合
多色画像の走査を行う場合には、光ビームは、図８に示すように、それぞれ２つのハーフミラー（Ｈ１１，Ｈ１２，Ｈ１３の中のいずれか２つ）を介して各感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）に照射されるため、各感光体ドラム３に照射される光ビームの強度は、それぞれ均等に１／４の光強度となる。従って、面倒な強度補正を必要とすることなく、均等な光強度が得られる。そのため、面倒な光強度の調整を行う必要がなく、その制御内容がきわめて簡易なものとなり、多色再現性が良好となり画質も安定化する。この点については、シングルビームタイプの場合と同じである。
【００７２】
マルチビームタイプの場合には、レーザー発光部５１，…から出射される各光ビームが近接しているため、分割手段として、ハーフミラーＨ１１，Ｈ１２，Ｈ１３を用いることによって、光ビーム相互の重なりを避けて透過光と反射光とに確実に分割することができる。各感光体ドラム３ａ〜３ｄの前段に設ける液晶シャッタＣ１１〜Ｃ１４は、例えば、図９（ａ），（ｂ）に示すように、４本の光ビームに対応する４つの開閉区画を有するものを用いればよい。例えば、ブラック（Ｋ）の感光体ドラム３ａに対しては、図９（ａ）に示すように、図示右端の区画のみを開状態としてブラック（Ｋ）の光ビームのみを透過させて、その他の３つの区画を閉状態として、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の光ビームを遮蔽するようなシャッタリング動作を行う液晶シャッタＣ１１を用いればよい。
【００７３】
また、シアン（Ｃ）の感光体ドラム５ｂに対しては、図９（ｂ）に示すように、図示右から２番目の区画のみを開状態として、シアン（Ｃ）の光ビームのみを透過させて、その他の３つの区画を閉状態として、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の光ビームを遮蔽するような液晶シャッタＣ１２を用いればよい。
【００７４】
このような液晶シャッタＣ１１〜Ｃ１４を用いた光ビーム走査の制御では、マルチビームタイプの場合には、図８に示すように、光ビームは、ブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各感光体ドラム３ａ〜３ｄに同時に到達するため、画像形成速度がシングルビームの場合に比して４倍速くなる利点があり、大幅な高速化を実現することができる。
【００７５】
このように、カラー画像形成の場合には、遮光手段は、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの色相に対応する光ビームのみを透過させることができればよいので、図９（ａ），（ｂ）に示すような開閉式の液晶シャッタに代えて、例えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すような、絞り部材Ｓ１２，Ｓ１４等を用いることもできる。なお、この絞り部材Ｓ１１〜Ｓ１４には、光ビームを透過させるべき区画のみを開状態に形成した板材を用いればよく、液晶シャッタＣ１１〜１４よりもさらに安価に調達することができる。
【００７６】
〔２〕単色（モノクロ）画像形成の場合
単色画像の走査を行う場合には、図１１に示すように、ブラック（Ｋ）の感光体ドラム３ａに対して、２つのハーフミラーＨ１１，Ｈ１３を介して１／４の光強度となった光ビームが４本同時に照射されるため、シングルビームタイプの場合よりも、格段の高速化が可能となり、かつ、格段に鮮明な画像を形成することができる。
【００７７】
この場合、液晶シャッタＣ１４の動作は、図１２（ａ）に示すカラー画像形成時の動作状態、すなわち、右端の区画のみ開の状態から、モノクロ画像形成時の図１２（ｂ）に示すような４区画全開の状態とすればよく、このような液晶シャッタＣ１１のシャッタリング動作の制御は、前述したように、図２に示す制御部２００からの指令によって容易に行うことができる。
【００７８】
ところで、このような単色画像形成を行うときに用いる光ビームのビーム数をｎとする時、感光体ドラム３ａ上での各光ビームの走査ライン間隔をｎライン（１ライン当たりのビーム数）に設定し、入力された画像データに基づいて特定の感光体ドラム３ａに対してほぼ同時に書込みを行い、副走査方向への感光体ドラム３ａの移動量を主走査方向の１走査面当りｎ−１ライン相当の移動量で定速移動するように設定して、感光体ドラム３ａに画像を書き込みを行うようにすれば、ポリゴンミラー５３の倒れや触れ回りによるポリゴンミラー１回転あたりの周期的なバンディングを、スクランブル効果により目立たなくすることができ、走査ムラの目立たない良好な画像形成を行うことができる。
【００７９】
具体的には、例えば、ｎ＝４の場合、図１３（ａ），（ｂ）および図１４（ａ），（ｂ）に示すように、１回目の走査では、１，４，７，１０のラインで走査し、２回目の走査では、５，８，１１，１４のラインで走査し、３回目の走査では、９，１２，１５，１８のラインで走査し、４回目の走査では、１３，１６，１９，２２のラインで走査すればよい。
【００８０】
次いで、スクランブル効果について、図１５，１６，１７，１８を参照してより詳しく説明する。図１５は、副走査方向にスクランブルさせた場合の書込み例を示す（請求項９に対応）。この書込み例の説明で、▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼，▲６▼は６面の回転多面鏡（例えば、ポリゴンミラー５３）を用いたときのミラー面の番号を示し、４本の光ビームを３ラインずらして同一のミラー面で照射し、１ミラー面ごとに副走査方向に４ラインずらしながら書込みを行っている。
【００８１】
１，２，３，４，・・・・は書込みラインを表している。つまり、７ライン目は▲１▼のミラー面で照射された光ビームにより書込んでいることを、８ライン目は▲２▼のミラー面で照射された光ビームにより書込んでいることを、９ライン目は▲３▼のミラー面で照射された光ビームにより書込んでいることを、１０ライン目は▲１▼のミラー面で照射された光ビームにより書込んでいることを表している。
【００８２】
そして、この図１５では、例えば▲３▼のミラー面に大きな倒れがあり、副走査方向下流側（下側）に倒れている場合を想定しており、▲３▼のミラー面を用いて照射されたときに書込まれたラインが、図示のように、副走査方向下流側（下側）にずれ込んでいる。ただし、８ライン目〜１９ライン目までを見れば分かるように、▲３▼のミラー面で書込まれたラインの前後は、８ライン目１０ライン目では▲２▼，▲１▼であり、１１ライン目１３ライン目では▲２▼，▲４▼であり、１４ライン目１６ライン目でも▲２▼，▲４▼と同じであるが、１７ライン目１９ライン目では▲５▼，▲４▼と変わる。
【００８３】
そして、３２ライン目まで▲３▼にミラー面での書込みは行われない。つまり、主操作方向に形成するラインの前後の関係が、常に等しくなく入れ替わりが起こり（スクランブル）、そのため、規則正しい周期を有する筋等による画像ムラ（バンディング）が目立ちにくくなる（○印参照）。
【００８４】
これに対して、図１７は、従来の１本の光ビームを用いた通常の書込み例を示す。この場合、ミラー面の使用は▲１▼〜▲６▼の規則正しい繰り返しとなり、倒れの大きな▲３▼のミラー面による書込みが規則正しい周期を持っているため、規則正しい筋や画像ムラが発生し非常に目立ちやすく画像品質が著しく低下する。つまり、ライン３、９、１５、２１、２７、３３、３９は、いずれも、同程度に副走査方向下流側（下側）にずれ込んでいるため、よく目立つことになる（×印参照）。
【００８５】
また、図１８は、従来のマルチビームを用いた書込み例を示す。この場合、４本の光ビームを近接した配置とし、感光体ドラムの副走査方向への移動速度を４倍の速度としたものであり、筋や画像ムラのピッチは大きくなるが、規則正しい筋や画像ムラが目立ちやすい。
【００８６】
また、４本のビームの位置ずれがある場合には、その位置ずれがそのまま現れてしまう。つまりライン１，２，３，４は発光部１，２，３，４で書込まれ、ライン５，６，７，８も発光部１，２，３，４で書込まれ、常に、４ラインごとの繰り返しで書込みが行われる。
【００８７】
従って、書込みに使用されるミラー面ごとに４本の光ビーム全体が上下するが、４本の光ビームそれぞれの間の書込みラインの副走査方向のずれは、４つの発光部１，２，３，４の配置の特性の影響を受けて同じように発生することとなる。そのため、光ビームの発光部の配置のばらつきやポリゴンミラーの面倒れによる影響を受け、周期的に筋や画像ムラが目立ちやすくなる（×印参照）。図示の例では、ライン９，１０，１１，１２、および、ライン３３，３４，３５，３６が目立ちやすい。
【００８８】
図１６は、主走査方向でのスクランブル効果を利用した書込み例を示す。この場合、副走査方向には、ミラー面を規則正しく１回転ごとの繰り返しで書込みを行うが、同じ主走査方向のラインをミラー面を切換ながら書込んでいるので、同一の主走査方向のラインがポリゴンミラーの倒れによるずれが緩和し目立たなくなる（○印参照）。つまり、主走査方向には図では４ドットに１ドットとなるように４ドット間隔で書込みを行い、主走査方向に隣り合うドットが別のミラー面により書込まれるようにしている。このため、主走査方向のラインを形成するときに副走査方向にドットが揃わないため筋や画像ムラが目立たなくなる。
【００８９】
副走査方向への光ビームの間隔は、図では（ｍ−１ライン）３ラインとしているが、４ラインにしても構わない。ただし、この間隔はポリゴンミラーの面数により決まる値であり、ミラー面数と同じ間隔にすると意味がない。また、２ライン（１ライン置き）と狭くしてもよいが、光ビームを遮光する場合に光ビームが近接するのであまり好ましくない。
【００９０】
また、図では主走査方向へは４ドットに１ドットの書込みとしたが、連続した２ドットを８ドット間隔や連続する３ドットを１２ドット間隔で書込む方法でも良い。しかしながら、間隔を長くすると筋や画像ムラが目立ちやすくなるので注意が必要とされる。なお、図ではミラー面▲３▼のみが大きい倒れがあり、ミラー面▲３▼で書込んだところが副走査方向に大きくずらして書き表しているが、実際には他のミラー面もミラー面ごとに固有の倒れを有しており、かつ、ポリゴンミラーの取付けや回転時の振れ回りなどによる倒れが加わり、図示の場合よりも一層複雑になる。
【００９１】
なお、多色画像形成装置は、図１に示す構成に限定されるものではなく、少なくとも、転写担持体と対向する像担持体を備えた画像形成ステーションを各成分色毎に備え、画像データに基づいて光源部より出射された光ビームを単一の偏向手段（回転多面鏡）にて等角速度で偏向した後、該光ビームが前記被走査体上に等速度で走査されるように単一の光学手段で変換し、さらに該光ビームを分割手段にて分割して複数の被走査体に導入し露光走査を行う光ビーム走査装置を具備して、単色画像および多色画像の形成が可能であれば、その形式や構成の如何を問わず、本発明を適用することができる。
【００９２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００９３】
（１）複数の被走査体を１つの偏向手段（回転多面鏡，ポリゴンミラー）により走査し、１つの光学手段（ｆθレンズ，ミラー等) を用いて走査することができるので、各被走査体における光学部品毎の光学特性のばらつきをなくすことができ、環境温度の変化に伴う光学歪等による光学特性の変化を同一とすることができるため、それぞれの被走査体に対して同一特性の走査を行える。また、高価な偏向手段や光学手段が単一で済むため、コスト安を実現することができる。
【００９４】
（２）遮光手段として液晶シャッタを用いるので、選択的に走査する被走査体の選択が容易になり、偏向手段としての回転多面鏡の走査面（反射面）ごとに１つの被走査体が選択され選択された被走査体が光ビームで走査される。
【００９５】
また、液晶シャッタは被走査体の走査領域全幅をカバーし、備えられた被走査体の個数分の１の走査周期に合わせてシャッタリングを行えばよいので、構造が簡単で安価な液晶シャッタを用いることができ、かつその制御も容易となる。
【００９６】
（３）分割手段としてハーフミラーを用いるので、透過光と反射光とをほぼ半分に分割することができ、かつ、それぞれの光路中を進む光ビームを同一回数経由するように構成されているので、同一の光源から出射された光ビームが、分割後においてもそれぞれほぼ同一の光強度を得ることができ。それぞれの被走査体に対する光強度を均一にできる上に、制御が容易になる。
【００９７】
（４）複数の発光部から出射される光ビームをそれぞれの被走査体に導き、遮光手段によって不必要な光ビームを遮断し、それぞれの発光部からの光ビームをそれぞれの被走査体に対応させるので、偏向手段の全ての偏向面（反射面）を用いて被走査体を走査することができるため、偏向手段が単一であっても、高速化を図ることができる。
【００９８】
（５）単色画像の形成時に、特定の被走査体に対して全ての発光部から出射される光ビームを複数本用いて走査を行えるので、特定の被走査体に対する走査を大幅に高速化することができる。
【００９９】
（６）各画像形成ステーションの像担持体を被走査体とするので、各像担持体における光学部品毎の光学特性のばらつきをなくすことができ、環境温度の変化に伴う光学歪等による光学特性の変化を同一とすることができるため、それぞれの像担持体に対して同一特性の走査が行える。また、高価な偏向手段や光学手段が単一で済むため、コスト安を実現することができる。
【０１００】
（７）それぞれの成分色のうち特定の成分色の像担持体を具備した単一の画像形成ステーションを用いて画像を形成する単色画像形成時に、特定の成分色の像担持体に対して、光ビームを集約させることができるので、大幅な高速化を図ることができる。
【０１０１】
（８）単色画像形成には黒色の成分色を用いるので、白黒画像形成は画像形成頻度が最も高く、また、画像形成ボリュームが最も多いため、より大きな効果を得ることができる。すなわち、大幅な高速化を達成することができる。
【０１０２】
（９）単色画像形成を行うときには、用いる光ビーム数をｎとする時、像担持体上での各光ビームの走査ライン間隔をｎ−１ラインに設定し、入力された画像データに基づいて特定の像担持体に対してほぼ同時に書込みを行い、副走査方向への像担持体の移動量を主走査方向の１走査面当り前記ｎライン間隔で定速移動するように設定して前記特定の像担持体に画像を書き込むので、偏向手段としての回転多面鏡の倒れや触れ回りによる回転多面鏡１回転あたりの周期的なバンディングをスクランブル効果により目立たなくすることができ走査ムラの目立たない良好な画像形成を行うことができる。
【０１０３】
（１０）単色画像形成を行うときには、用いる光ビーム数をｍとする時、像担持体上での各光ビームの走査ライン間隔を整数ライン数（例えば３,４ライン等）に設定し、入力された画像データに基づいて特定の像担持体に対して同時に書込みを行い、副走査方向への像担持体の移動量を主走査方向の１走査当り前記１ライン相当分の距離で定速移動するように設定し、主走査方向へは前記ｍの整数倍の間隔で各光ビームごとに異なる部分となるように前記特定の像担持体に画像を書き込むので、偏向手段としての回転多面鏡の倒れや触れ回りによる回転多面鏡１回転あたりの周期的なバンディングをスクランブル効果により目立たなくすることができ走査ムラの目立たない良好な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る多色画像形成装置の構成説明図である。
【図２】同制御系統ブロック図である。
【図３】同シングルビームタイプの光ビーム走査装置の要部構成説明図である。
【図４】同光ビーム走査装置の全体構成説明図である。
【図５】同液晶シャッタの説明図である。
【図６】同光ビーム走査装置の走査手順についての説明図である。
【図７】同マルチビームタイプの光ビーム走査装置の要部構成説明図である。
【図８】同カラー画像形成時の光路の説明図である。
【図９】同液晶シャッタの説明図である。
【図１０】同絞り部材の説明図である。
【図１１】同モノクロ画像形成時の光路の説明図である。
【図１２】同液晶シャッタの説明図である。
【図１３】同単色画像形成を行うときの光ビームの走査ライン間隔についての説明図の一部である。
【図１４】同説明図の残部である。
【図１５】同副走査方向にスクランブルさせた場合の書込み例の説明図である。
【図１６】同副走査方向にスクランブルさせた場合の書込み例の説明図である。
【図１７】従来の１本ビームを用いた場合の書込み例の説明図である。
【図１８】従来のマルチビームを用いた場合の書込み例の説明図である。
【符号の説明】
３（３ａ〜３ｄ）−被走査体，像担持体（感光体ドラム）
６（６ａ〜６ｄ）−転写担持体（転写ローラ）
５１−光源部
５３−偏向手段（ポリゴンミラー）
５４−光学手段（ｆθレンズ）
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ１１，Ｈ１２，Ｈ１３−分割手段（ハーフミラー）
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４−遮光手段（液晶シャッタ）
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４−遮光手段（絞り部材）

Claims (7)

1. 画像データに基づいて光源部より出射された光ビームを、単一の偏向手段にて等角速度で偏向した後、複数の被走査体上のそれぞれに等速度で走査させるように単一の光学手段で変換し、さらに分割手段にて分割することにより、前記複数の被走査体にそれぞれ導入して露光走査を行う光ビーム走査装置において、
   前記光源部は、前記光ビームを発生させる発光部を少なくとも前記被走査体と同一個数備えており、かつ、前記分割手段と前記各被走査体との間に、前記各被走査体に対して前記光ビームを選択的に透過又は遮光する遮光手段を設け、
   前記各発光部から出射される全ての前記光ビームが全ての前記被走査体に向かうように光路を形成し、
   前記分割手段は、前記光ビームをそれぞれ１／２の強度で透過および反射させる手段であり、前記各被走査体に対して形成される各光路中を進む光ビームがそれぞれ同一回数経由するように、前記偏向手段と前記複数の遮光手段との間に複数個設けられ、
   前記各発光部から出射される前記光ビームの中、前記各被走査体に対応するもの以外の光ビームが、前記遮光手段により遮光されることを特徴とする光ビーム走査装置。
2. 前記遮光手段は、少なくとも前記被走査体の中、特定の被走査体に対しては液晶シャッタを用い、前記特定の被走査体に対応する光ビームに加えて、その他の発光部から出射される光ビームを更に含む走査を行えるように前記液晶シャッタを切換え可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の光ビーム走査装置。
3. 像担持体を転写担持体に対向させて配置した画像形成ステーションを成分色毎に備え、前記像担持体を、請求項１又は２に記載の光ビーム走査装置によって露光走査される前記被走査体としたことを特徴とする多色画像形成装置。
4. 像担持体を転写担持体に対向させて配置した画像形成ステーションを成分色毎に備え、前記像担持体を、請求項２に記載の光ビーム走査装置によって露光走査される前記被走査体とした多色画像形成装置であって、
   前記特定の被走査体は、前記画像形成ステーションの中、単色画像形成を行う画像形成ステーションの像担持体であることを特徴とする多色画像形成装置。
5. 前記単色画像形成には、黒色の成分色を用いることを特徴とする請求項４に記載の多色画像形成装置。
6. 請求項４または５に記載の多色画像形成装置に用いる光ビーム走査装置で単色画像形成を行うときには、用いる光ビーム数をｎとする時、像担持体上での各光ビームの走査ライン間隔をｎ−１ラインに設定し、入力された画像データに基づいて特定の像担持体に対して同時に書込みを行い、副走査方向への像担持体の移動量を主走査方向の１走査当り前記ｎライン相当分の距離で定速移動するように設定して前記特定の像担持体に画像を書き込むことを特徴とする多色画像形成装置。
7. 請求項４または５に記載の多色画像形成装置に用いる光ビーム走査装置で単色画像形成を行うときには、用いる光ビーム数をｍとする時、像担持体上での各光ビームの走査ライン間隔を整数ライン数に設定し、入力された画像データに基づいて特定の像担持体に対して同時に書込みを行い、副走査方向への像担持体の移動量を主走査方向の１走査当り前記１ライン相当分の距離で定速移動するように設定し、主走査方向へは前記ｍの整数倍の間隔で各光ビームごとに異なる部分となるように前記特定の像担持体に画像を書き込むことを特徴とする多色画像形成装置。

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