JP5750956B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、ファクシミリ装置、プリンタ、複写機、及び複合機を含む画像形成装置に関する。

例えば、レーザプリンタ、ファックス装置、デジタル複合機等で用いられる電子写真方式画像形成装置では、印刷のカラー化や高速化により、感光体ドラム等の感光体を複数個備えるタンデム方式の装置が普及してきている。
このタンデム方式の画像形成装置では、複数個の感光体のそれぞれに対し、半導体レーザ光源によるレーザ光等の光ビームを照射する必要があるため、感光体の数が増加するに伴い、光ビームを発生させる光源数が増加する。

この光源数の増加は、部品点数の増加をもたらし、画像形成装置のコストアップを生じ、さらには複数光源間の波長差に起因する色ずれをもたらす。
また、光源数が増加すると、光源の劣化による書き込みユニットの故障確率も増加し、リサイクル性が低下する。
そこで従来、光源数を増加させないようにするために、共通の光源で発生させた光ビームを複数の光ビームに分割し、その分割された各光ビームにより相異なる被走査面を走査する画像形成装置（例えば、特許文献１参照）が提案されている。

この画像形成装置は、光源の出射光束を光束分割手段で２本に分け、互いに角度をずらして重ねた２枚のポリゴンミラーを同軸で回転させる偏向手段の上下段に取り付けられたポリゴンミラーにそれぞれ入力させ、この偏向手段により相異なるタイミングで偏向走査された各光束を、それぞれ所定の光学系である第１走査レンズ、ミラー、第２走査レンズを経て別個の感光体に到り主走査を行うように構成されている。

このように、複数段のポリゴンミラーによって相異なる被走査面を走査するための光学的配置を規定することにより、光源数を減らしながらも、高速な画像出力を可能にするとともに、ゴースト光を発生させず、良好な画像出力を可能にするものである。
また、光源数の減少は、画像形成装置の部品点数を減少させ、低コスト化を実現し、ユニット全体の故障率を減少させ、リサイクル性を向上させることができる。

更に従来、受光手段を用いて偏向走査された各光束の検知間隔が等間隔にならないように各多面反射鏡のずれ角を設定することにより、どの段の多面反射鏡がどのタイミングで走査するかを検知でき、検知の結果から適切な色の画像を被走査面上へ走査することが出来る画像形成装置（例えば、特許文献２参照）も提案されている。

一般的なカラー画像を形成する画像形成装置では、カラー画像を形成するために４つの感光体ドラムに静電潜像を形成し、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の４色のトナーにより各色毎に個別にトナー像を形成する。
このことから４つの感光体ドラムと４つの被走査面は対応している。

例えば、ブラックとシアンを上段と下段で走査するように構成した画像形成装置では、ブラックと上段のポリゴンミラー、シアンと下段のポリゴンミラーが対応している。
同様に、イエローが上段、マゼンタが下段に対応している画像形成装置の場合は、各段のポリゴンミラーにより静電潜像が形成され、最終出力であるカラー画像が適切に出力されることになる。

しかしながら、上述したような従来の画像形成装置では、同一光源によって分割された光ビームが必ず上下段のポリゴンミラーに入射されるため、モノクロ印刷のような単色での画像形成を行う場合、使用しない色の感光体に対しても光ビームが照射されてしまうことになる。
つまり、使用しない感光体は回転せずに止まっているため、同一の箇所に光ビームが照射され、さらに、同期検知が行われる前の非同期点灯期間は制御することが出来ないため、フルパワーに近い状態の光ビームが長い間照射されることになる。

このように、フルパワーに近い状態の光ビームの照射が、感光体の同一箇所に対して長時間行われると、除電プロセスでも消せないほどの電位レベルになる。
その結果、上記構成であれば、ブラックの感光体のみに露光を行いたいにも関わらず、シアンの感光体にも露光が行われてしまい、シアンの感光体にスジ等の意図しない静電潜像が形成されるため、画像出力時に異常画像が形成されてしまうという問題があった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、モノクロ印刷時に使用しない感光体に対応するポリゴンミラーに対する光ビームを遮光することを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、回転軸とその回転軸に少なくとも２段に、かつ回転方向への角度をずらして周設された多面反射鏡とを有し、その各多面反射鏡に入射された光ビームの出射方向を偏向させながら反射して複数の像担持体上をそれぞれ走査する偏向手段と、光源からの光ビームを少なくとも２つに分割し、その分割された各光ビームを相違なる段の多面反射鏡へ入射させる分割手段と、上記偏向手段により走査される光ビームを検知する受光手段と、その受光手段による光ビームの検知間隔に基いて各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングを検出する検出手段と、上記タイミング検出前の光源の点灯期間中に各像担持体の内の使用しない像担持体に対して照射される光ビームを遮光する遮光手段を設けた画像形成装置を提供する。

また、上記のような画像形成装置において、モノクロ印刷時は、光源の点灯開始前に遮光手段によって遮光してから光源を点灯させる手段を設けるとよい。
さらに、上記のような画像形成装置において、モノクロ印刷時は、遮光手段による遮光が有効になる時間だけ待機してから光源を点灯させる手段を設けるとよい。

また、上記のような画像形成装置において、上記遮光手段が未使用の像担持体に対する光ビームの光路をシャッタによって閉じて遮光する手段であり、上記シャッタの開閉を検知する検知手段と、モノクロ印刷時は、上記検知手段によって上記シャッタの閉状態を検知してから光源を点灯させる手段を設けるとよい。

さらに、上記のような画像形成装置において、画像形成終了時には上記シャッタを開状態あるいは閉状態のいずれか一方の位置に固定する手段を設けるとよい。
あるいはまた、上記のような画像形成装置において、光源を消灯してから上記シャッタを開状態あるいは閉状態のいずれか一方の位置に固定する手段を設けるとよい。

この発明による画像形成装置は、モノクロ印刷時に使用しない感光体に対応するポリゴンミラーに対する光ビームを遮光することができる。

この発明の一実施例である画像形成装置の概略構成を示す図である。 図１に示す光走査装置の内部構成を示す図である。 図２に示すハーフミラープリズムの外観斜視図である。

図２に示すポリゴンミラーの上面と側面と下面の外観図である。 図２に示すポリゴンミラーの動きの説明図である。 図１に示す光走査装置の制御部の主要な構成を示す図である。

図６に示す遮光シャッタを開けた状態のままモノクロ印刷を行った場合についての光走査装置の従来の動作に係る信号の変化を示す図である。 図６に示す遮光シャッタとしてメカニカルシャッタを用いた場合の構成例を示す図である。

図６に示す遮光シャッタとして遮光用液晶シャッタを用いた場合の電界印加のＯＮ／ＯＦＦにおけるビームの出射方向について示す図である。 図６に示す遮光シャッタを用いてモノクロ印刷を行った場合についての光走査装置の動作に係る信号の変化を示す図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施例である画像形成装置の概略構成を示す図である。
この画像形成装置は、タンデム方式のフルカラー画像形成手段を備えたファクシミリ装置、プリンタ、複写機、及び複合機を含む画像形成装置である。

この画像形成装置は、４つの感光体ドラム１０ａ〜１０ｄと、４つの帯電ユニット１１ａ〜１１ｄと、現像ユニットとしての４つのトナーカートリッジ１２ａ〜１２ｄと、４つの転写ローラ１３ａ〜１３ｄと、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上のトナーを除去する図示を省略した４つのクリーナーと、中間転写ベルト１４と、中間転写ローラ１５と、中間転写ベルトクリーニング装置１６と、転写装置１７と、給紙レジストローラ１８と、定着装置１９と、排紙装置２０と、光走査装置２１とから構成されている。

光走査装置２１は、この画像形成装置の図示を省略した操作表示部の開始ボタンが押下されると、あるいは、この画像形成装置の同じく図示を省略したプリンタホストからの印刷ジョブ開始信号が有効にされると、タイミング制御した光ビームを感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上に露光する。

この光走査装置２１では、図示を省略したポリゴンモータにより上下２段の多面反射鏡であるポリゴンミラーを回転させ、光源からの光ビームを走査させ、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの被走査面にそれぞれ光ビームを書き込み、静電潜像を形成する。
すなわち、上記感光体ドラム１０ａ〜１０ｄは、図２に示す偏向手段３６によって出射された各光ビームを照射して静電潜像を形成する像担持体に相当する。

感光体ドラム１０ａ〜１０ｄに形成された静電潜像は、トナーカートリッジ１２ａ〜１２ｄから供給されるトナーにより現像され、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上では単色画像が形成される。

例えば、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄがそれぞれブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）のトナー像に割り当てられている場合、まず、最初の感光体ドラム１０ａではブラックのトナーが付着され、黒画像が形成されて、転写ローラ１３ａにより中間転写ベルト１４上に転写される。

次の感光体ドラム１０ｂではシアンのトナーが付着され、シアン画像が形成されて、転写ローラ１３ｂにより中間転写ベルト１４上に転写される。
なお、この中間転写ベルト１４上には既に黒画像が転写されているため、その上にシアン画像が転写される。

さらに、次の感光体ドラム１０ｃではイエローのトナーが付着され、黄画像が形成されて、転写ローラ１３ｃにより中間転写ベルト１４上に転写される。
この中間転写ベルト１４上には既に黒画像およびシアン画像が転写されているため、それらの上に黄画像が転写される。

最後の感光体ドラム１０ｄではマゼンタのトナーが付着され、マゼンタ画像が形成されて、転写ローラ１３ｄにより中間転写ベルト１４上に転写される。
中間転写ベルト１４上には既に黒画像およびシアン画像および黄画像が転写されているため、その上にマゼンタ画像が転写される。

なお、中間転写ベルト１４は、中間転写ローラ１５を駆動ローラとして回転駆動することにより転写された各色のトナー像を図中矢示Ａ方向に転写装置１７の方へ搬送する。
このようにして、中間転写ベルト１４上にＫ、Ｃ、Ｙ、Ｍの各色のトナー像が重ね合わされることにより、フルカラーの合成カラー画像が形成される。
この実施例では、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの順に作像しているが、作像する色順はこれに限られるものではない。

一方、この画像形成装置は、ジョブ開始信号が有効にされると、図示を省略した給紙装置から転写紙Ｓを１枚ずつ分離し、給紙搬送させ、給紙レジストローラ１８の付近に設けた図示を省略した給紙レジストセンサで転写紙Ｓが検知されると、その給紙を給紙レジストローラ１８の地点で一旦停止させる。

そして、中間転写ベルト１４上の合成カラー画像の搬送にタイミングを合わせ、給紙レジストローラ１８を回転させ、中間転写ベルト１４と転写装置１７との間に転写紙Ｓを送り込む。

転写装置１７は、転写紙Ｓへ中間転写ベルト１４上の合成カラー画像を転写し、定着装置１９は、搬送される合成カラー画像が転写された転写紙Ｓに、熱と圧力を加えて転写紙Ｓ上に定着させる。
その定着後、転写紙Ｓは、排紙装置２０に取り付けられた排紙ローラにより排出され、図示を省略した排紙トレイ上にスタックされる。

次に、上記光走査装置２１の内部構成を説明する。
図２は、図１に示した光走査装置２１の内部構成を示す図である。
図３は、図２に示したハーフミラープリズムの外観斜視図である。
図４は、図２に示したポリゴンミラーの上面と側面と下面の外観図である。
図５は、図２に示したポリゴンミラーの動きの説明図である。

図２に示すように、光走査装置２１は、図示を省略した光源から出射された発散光束である光ビーム３０を弱い収束光束もしくは平行光束または弱い発散光束へ変換するカップリングレンズ３１と、そのカップリングレンズ３１を出た光ビーム３０の被走査面上でのビーム径を安定させるための開口絞り３２と、光源からの光ビーム３０を上下段に分割するハーフミラープリズム３３とを備える。

光源から出射される光ビーム３０が１本である場合、ハーフミラープリズム３３から出射される光ビームは２本の光ビームとなる。
なお、この実施例では、光源から出射される光ビーム３０は１本の場合で説明するが、１本に限らず、２本以上であってもよい。

ここで、図３を参照して、ハーフミラープリズム３３について説明する。
図３は、ハーフミラープリズム３３の副走査断面図である。
ハーフミラープリズム３３は、入射された光ビーム３０を、透過光と反射光に１：１の割合で分離するハーフミラー部３３ａを備える。
また、ハーフミラープリズム３３は、光ビーム３０の進む方向を変換する機能を有する全反射面３３ｂを備える。

開口絞り３２を出た光ビーム３０は、ハーフミラープリズム３３へ入射されるが、ハーフミラー部３３ａで上下段の透過光と反射光の２つに分離され、反射光はさらに全反射面３３ｂで方向を変換され、上下段に配置されたポリゴンミラー３６ａ、３６ｂへ透過光と反射光がそれぞれ出射される。

すなわち、このハーフミラープリズム３３が、光源からの光ビームを少なくとも２つに分割し、その分割された各光ビームを相違なる段の多面反射鏡へ入射させる分割手段の機能を果たす。

この実施例ではハーフミラープリズム３３を用いた場合を説明したが、単体のハーフミラーと一般に使用されるミラーとを用いて同様の機能を有する光学系デバイスを用いるようにしてもよい。
また、ハーフミラープリズム３３を含むハーフミラーによる光の分離割合は、上記の１：１に限定されるものではなく、他の光学系デバイスに条件に合わせて適宜設定することができる。

再び図２を参照して、光走査装置２１について説明する。
光走査装置２１は、その他、シリンドリカルレンズ３４ａ、３４ｂと、防音ガラス３５と、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂと、偏向手段３６と、走査レンズ３７ａ、３７ｂと、ミラー３８ａ〜３８ｆと、走査レンズ３９ａ、３９ｂを備えている。

ハーフミラープリズム３３を出た光ビーム３０は、上下段のそれぞれに合わせて配置されるシリンドリカルレンズ３４ａ、３４ｂにより、偏向反射面の近傍にて主走査方向に長い潜像へ変換される。

偏向手段３６は、回転軸３６ｃに、上下２段にそれぞれポリゴンミラー３６ａ、３６ｂが周設されており、上段のポリゴンミラー３６ａに対して下段のポリゴンミラー３６ｂが回転方向へ角度φほどずらして設置されている。

すなわち、この偏向手段３６が、回転軸とその回転軸に少なくとも２段に、かつ回転方向への角度をずらして周設された多面反射鏡とを有し、その各多面反射鏡に入射された光ビームの出射方向を偏向させながら反射して複数の像担持体上をそれぞれ走査する手段の機能を果たす。
なお、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂは、一体的に形成されていてもよく、別体として組み付けてもよい。

ポリゴンミラー３６ａと３６ｂとの回転方向へのずれ角φが均等である場合、ずれ角φは、ポリゴンミラー３６ａと３６ｂのミラー面の面数（Ｍ）に対し、π／Ｍで表すことができる。
その面数が４である場合、ずれ角φはπ／４、すなわち４５ｄｅｇとなる。

このずれ角が４５ｄｅｇである場合、上段のポリゴンミラー３６ａにより走査を開始し、その後に下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査を開始するまでの間隔と、下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査を開始し、その後に上段のポリゴンミラー３６ａにより走査を開始するまでの間隔は同じ間隔となり、どのタイミングの光ビーム３０が上段で反射され、どのタイミングの光ビーム３０が下段で反射されて走査を行っているのかを見分けることができない。

そこで、このミラー面のずれ角φを不均等にする。
具体的には、図４の（ａ）に示すように、上段のポリゴンミラー３６ａから下段のポリゴンミラー３６ｂを見た場合のミラー面のずれ角をφ１とし、図４の（ｃ）に示すように、下段のポリゴンミラー３６ｂから上段のポリゴンミラー３６ａを見た場合のミラー面のずれ角をφ２として、φ１＝π／Ｍ＋α、φ２＝π／Ｍ−αとなるように、±αの角度差を設けてミラー面を配置する。

なお、図４の（ａ）の場合の側方から見た図が、図４の（ｂ）である。
例えば、ミラー面が４面で、角度ずれ量αが１°であると、φ１＝４６°、φ２＝４４°となる。

この場合、上段のポリゴンミラー３６ａにより走査を開始し、その後に下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査を開始するまでの間隔は、下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査を開始し、その後に上段のポリゴンミラー３６ａにより走査を開始するまでの間隔より長くなり、間隔が長いほうが上段のポリゴンミラー３６ａにより走査したと判断でき、間隔が短いほうが下段のポリゴンミラー３６ｂにより走査したと判断することができる。
したがって、角度ずれ量αを設けることにより、その間隔からいずれの段により走査を行っているかを検出することができる。

この角度ずれ量αの範囲は、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂを組み立てるにあたって部品公差が大きなパラメータとなる。
この公差とは、規定値と実物の値との差で、法令で許容される範囲で、機械加工でいう許し代（ゆるししろ）である。

例えば、部品公差を±０．２５ｄｅｇとすると、α＝０．２５にしてもφ１＝φ２となり、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの上段と下段を検出することができない。
また、αが０．２５未満になると、φ１とφ２の大小関係が逆転してしまい、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの上段と下段を検出することはできるが、その結果が上下段で逆の結果となる。
このため、αが０．２５を超える値でなければならない。

また、部品公差を±０．５ｄｅｇとすると、α＝０．５にしてもφ１＝φ２となり、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの上段と下段を検出することができない。
このため、α＝０．５を超える値でなければならない。

例えば、α＝０．５００５とすることができるが、この０．５００５は、０．５に対し、わずか０．０００５程大きくしただけであるが、高速クロックによりカウントを行うため、検知信号の間隔をカウントする値の差分が数百以上の差分があるので上下段の検出は十分に可能である。

したがって、角度ずれ量αの最小値は、部品公差が±０．２５ｄｅｇである場合には、αはその公差の絶対値０．２５ｄｅｇを超える値、例えば０．２５０５ｄｅｇとすることができる。
また、部品公差が±０．５ｄｅｇである場合には、αはその公差の絶対値０．５ｄｅｇを超える値、例えば０．５００５ｄｅｇとすることができる。

一方、角度ずれ量αの最大値は、αが大きくなると検知信号の間隔が短い段のミラー面で感光体ドラムを走査できる有効書き込み幅に相当する偏向角が小さくなり、主走査幅を走査するための制御クロックを大幅に高速化する必要があることから、４５°に対して約２〜３％の約０．９〜１．３５°が好ましい。

この光走査装置２１では、角度ずれ量αを設けた偏向手段３６を備えることで、いずれの段により走査を行っているかを検出することができる。
この光走査装置２１において、角度ずれ量αが０の偏向手段３６を取り付けた場合、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの上下段の検出はできないものの、上記間隔が等間隔で一定であることを検出し、角度差がないことを検知することができる。

このため、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの製造時に、角度差がないように製作した場合であっても、このようにして検出した検知信号の間隔が異なるときは、ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの製造段階で角度差が生じていることを検知することができる。

この光走査装置２１における実際の走査について説明すると、図５の（ａ）に示すように、共通の光源からの上段の光ビームＢ１が感光体ドラム（被走査面）を走査しているときは、下段の光ビームＢ２が被走査面上に到達しないように、遮光部材である遮光シャッタ４０により遮光するようにする。

また、共通の光源からの下段の光ビームＢ２が被走査面を走査しているときは、図５の（ｂ）に示すように、上段の光ビームＢ１が被走査面上に到達しないように、遮光シャッタ４０により遮光するようにする。

次に、光走査装置２１が備える制御部の主要な構成およびその制御部により行われる走査の制御について詳細に説明する。
図６は、図１に示した光走査装置２１の制御部の主要な構成を示す図である。
この制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを含むマイクロコンピュータによって実現され、画像処理部１、データ選択部２、画像出力制御部３、光源制御部４、シャッタ開閉制御部５、および偏向走査段検出部６を備えている。

偏向走査段検出部６は、さらに同期検知計測部６１と比較判定部６２とを備えている。
光源制御部４は、２つの光源７ａ、７ｂから上段のポリゴンミラー３６ａと下段のポリゴンミラー３６ｂとに出射する各光ビームを制御するために、各光源７ａ、７ｂに対して変調信号を出力する。

各光源７ａ、７ｂから出射された光ビームは、シリンドリカルレンズ３４ａ、３４ｂを透過して上段のポリゴンミラー３６ａのミラー面と、下段のポリゴンミラー３６ｂのミラー面とにそれぞれ入射する。
各ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの回転により光ビームは、主走査方向へ走査し、図２に示した走査レンズ３７ａ、３７ｂとミラー３８ａ〜３８ｆ（いずれも図６では図示を省略）とを介して各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄを走査する。

各ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの回転位置は、それぞれの走査先端位置に配置された同期検知手段である受光素子８ａ、８ｂにより主走査の書き出し位置を示す同期検知信号として検出する。

この実施例では、それぞれの受光素子８ａ、８ｂで同時に光ビームを検知していることから同期検知信号としている。
すなわち、この受光素子８ａ、８ｂが、上記偏向手段３６により感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上に走査される光ビームを検知する受光手段の機能を果たす。

それぞれの受光素子８ａ、８ｂで検出された同期検知信号は、偏向走査段検出部６へ入力され、偏向走査段検出部６の同期検知計測部６１が同期検知信号の間隔を計測する。
同期検知計測部６１により計測された結果は、比較判定部６２へ出力され、その比較判定部６２が予め設定された所定値と比較する。

すなわち、上記同期検知計測部６１が、受光手段による光ビームの検知間隔に基いて各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングを検出する検出手段の機能を果たす。
上記所定値は、各ポリゴンミラー３６ａ、３６ｂの上下段を判定するための限界値、もしくは固定値、または同期検知計測部６１で計測された直前の値にすることができる。

上記所定値が固定値である場合、上段のポリゴンミラー３６ａにより反射された光ビームを検知した受光素子８ａが出力した同期検知信号を受けてから、その後に下段のポリゴンミラー３６ｂにより反射された光ビームを検知した受光素子８ｂが出力した同期検知信号を受けるまでの間隔Ｔａと、下段のポリゴンミラー３６ｂにより反射された光ビームを検知した受光素子８ｂが出力した同期検知信号を受けてから、その後に上段のポリゴンミラー３６ａにより反射された光ビームを検知した受光素子８ａが出力した同期検知信号を受けるまでの間隔Ｔｂとの平均値（Ｔａ＋Ｔｂ）／２とすることができる。

また、上記所定値が同期検知計測部６１で計測された直前の値である場合、間隔Ｔａに比較して、間隔Ｔｂが長い光学系デバイスでは、同期検知計測部６１により計測された結果が交互に間隔が長いものと短いものを繰り返すことから、その直前の計測結果と現在の計測結果とを比較し、現在の計測結果のほうが大きい場合には下段、小さい場合には上段を走査したと判断することができる。

この判定結果から、ミラー面の走査を上段と下段を判別する偏向走査段信号を比較判定部６２からデータ選択部２へ出力する。
データ選択部２では、比較判定部６２からの偏向走査段信号に基いて画像処理部１からの画像データを合成する。

画像処理部１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の４色の画像データをデータ選択部２へ入力する。
光走査装置２１と各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの配置により、各光源７ａ、７ｂで作像するトナー色を決定する。

ここでは、１つの光源７ａでブラックとシアンを、もう１つの光源７ｂでイエローとマゼンタを作像する場合を説明すると、データ選択部２では比較判定部６２からの偏向走査段信号に基いてブラックとシアンを１つの光源７ａ用の画像データとして合成したデータ信号を、もう１つの光源７ｂ用にはイエローとマゼンタの画像データを合成したデータ信号を、それぞれ光源制御部４へ出力する。

光源制御部４は、各光源７ａ、７ｂに対して変調信号を出力し、各光源７ａ、７ｂがこれを基に各光ビームを出射し、所望の静電潜像を各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄに形成する。
また、この光走査装置２１には、後に詳述する遮光シャッタ４０を、シアンの画像を形成するための光ビームの光路上に設けており、その遮光シャッタ４０を閉じたり開いたりする動作の制御はシャッタ開閉制御部５が行う。

この遮光シャッタ４０とシャッタ開閉制御部５が、光ビームの検知間隔に基いて各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングの検出前の光源の点灯期間中に各像担持体の内の使用しない像担持体に対して照射される光ビームを遮光する遮光手段の機能を果たす。

この実施例では、１つの光源で２色の画像を形成することを特徴とし、図６に示すように、２つの光源７ａ、７ｂでＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの計４色の画像を形成しているが、光源数は２つに限られるものではなく、例えば、高速で画像形成を行うために、２色の画像を形成する光源を２つ用い、４色の画像を計４つの光源を使用して形成することもできる。

また、光源７ａ、７ｂには、単独の光源素子で１つの発光点をもつ半導体レーザ光源だけではなく、複数の発光点を有する半導体レーザダイオードアレイや、二次元に発光点を配置した面発光型半導体レーザを光源に使用することもできる。

この実施例の画像形成装置では、発光点数を削減することができるため、特に、多くの発光点を有する面発光型半導体レーザは、画像形成装置全体での部品点数を削減することができることから有効である。

以上は、カラー印刷時の動作についての説明であるが、次にモノクロ印刷時の動作について説明する。
まずは、遮光シャッタ４０を開けた状態のままモノクロ印刷を行った場合についての光走査装置２１の従来の動作を以下に説明する。
図７は、図６に示した遮光シャッタ４０を開けた状態のままモノクロ印刷を行った場合についての光走査装置２１の従来の動作に係る信号の変化を示す図である。

モノクロ印刷時はブラック（Ｋ）１色のみの画像形成となるため、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の残り３色の画像形成は行われない。
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）については使用する同一の光源７ｂを止めることにより、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）に対応した各感光体ドラム１０ｃ、１０ｄへの光ビームの露光は常時行われなくなる。

しかし、この光走査装置２１は、同一光源７ａでブラック（Ｋ）に対応する光ビームが上段のポリゴンミラー３６ａに、シアン（Ｃ）に対応する光ビームが下段のポリゴンミラー３６ｂに出射するようにしているため、使用するブラック（Ｋ）の感光体ドラム１０ａだけでなく、使用しないシアン（Ｃ）の感光体ドラム１０ｂにも光ビームが出射されるようになってしまう。

遮光シャッタ４０を開けた状態で、モノクロ印刷でのブラック及びシアンの各感光体ドラム１０ａ、１０ｂの露光状態は、図７に示すように、画像形成を行う前の同期検知信号（図７の（ｂ））が出力されるまでの初期点灯期間（図７の（ａ））では、出射開始のタイミングによっては長期間で光ビームの出射が行われ続けることになる。

この期間の光ビームのビーム強度は同期検知を行うため、最大出力に近いレベルにある。
また、使用しないシアンの感光体ドラム１０ｂは、回転せずに止まったままの状態にあるため、同一箇所に上記光ビームの出射がされ続けることになり、その後に行う除電プロセスでも除去できないレベルまで到達することになる。
したがって、図７の（ｆ）に示すような状態となったシアンの感光体ドラム１０ｂには、画像形成時にスジ等の意図しない静電潜像が形成されてしまう。

この画像形成装置でモノクロ印刷のジョブ要求が発生すると、まず、最初の感光体ドラム１０ａではブラックのトナーが付着され、黒画像が形成されて、転写ローラ１３ａにより図１の中間転写ベルト１４上に転写される。
次の感光体ドラム１０ｂではシアンの静電潜像が形成されているためトナーが付着され、シアン画像が形成されて、転写ローラ１３ｂにより中間転写ベルト１４上に転写される。

カラー印刷時と同様に中間転写ベルト１４上には既に黒画像が転写されているため、その上にシアン画像が転写される。
イエロー、マゼンタについては光源７ｂ自体を止めているため各感光体ドラム１０ｃ、１０ｄへの出射が行われず、各感光体ドラム１０ｃ、１０ｄには静電潜像が形成されず、中間転写ベルト１４上にもイエロー画像並びにマゼンタ画像は形成されない。

出力画像としてはカラー印刷時と同様に、中間転写ベルト１４上に各色のトナー像が重ね合わされることにより合成された画像が形成される。
本来であれば出力したい画像にはブラック画像しか転写されないはずであるが、従来の構成ではスジ等のシアン画像が形成されてしまうため、結果として意図しない画像として異常画像が出力されることになる。

また、初期点灯期間以外でも画像形成を行っている間は、同期検知信号を得るために画像形成周期間隔で光源７ａ、７ｂの点灯を行っている。
ブラック画像の形成が行われた後、下段のポリゴンミラー３６ｂに対応した同期検知信号を得る必要があるため、画像出力制御部３を通して光源７ａの点灯が行われる。

つまり、初期点灯期間と同様に、シアンに対応した感光体ドラム１０ｂにはページ単位ごとに同一箇所に強い強度の光ビームが出射され続けることになる。
結果として、意図しない静電潜像が形成され、ブラックの画像にシアンの画像が合わさった異常画像が出力されることになる。

上記の問題を考慮し、この実施例の画像形成装置では、光走査装置２１を遮光シャッタ４０を備えた構成にすることで解決している。
図８は、上記遮光シャッタ４０としてメカニカルシャッタを用いた場合の構成例を示す図である。
図１０は、図６に示した遮光シャッタ４０を用いてモノクロ印刷を行った場合についての光走査装置２１の動作に係る信号の変化を示す図である。

遮光シャッタ４０はハーフミラープリズム３３と使用しない感光体ドラム１０ｂに対応した下段のポリゴンミラー３６ｂの間に配設している。
カラー印刷時はシアン画像の形成のため、下段のポリゴンミラー３６ｂに対して出射が必要となる。

この場合、画像出力制御部３にて生成されるモノクロ印刷かカラー印刷かを判別するための印刷モード判定信号が、シャッタ開閉制御部５に対して出力される。
ここで印刷モード判定信号のレベルとしてモノクロ印刷がロー（Ｌｏｗ）／カラー印刷がハイ（Ｈｉｇｈ）、図１０の（ｅ）に示すように、シャッタ開閉制御信号のレベルとして遮光シャッタ４０を開いた状態（ＯＦＦ）にする要求をＬｏｗ、遮光シャッタ４０を閉じた状態（ＯＮ）にする要求をＨｉｇｈとする。

カラー印刷時、シャッタ開閉制御部５がＨｉｇｈレベルの印刷モード判定信号を検出すると、直後に遮光シャッタ４０をＯＦＦにするために遮光シャッタ４０に対してＬｏｗレベルのシャッタ開閉制御信号を出力する。

遮光シャッタ４０は、Ｌｏｗレベルの信号を検知後、一定期間経過した後に駆動モータ５２を回転させて回転軸５１に設けられた遮光フィルタ５０（シャッタに相当する）を回転移動させて光ビームの光路を開けるようにシャッタを開けて、その後に下段のポリゴンミラー３６ｂに対して光ビームの出射が行われるようにする。

カラー印刷時、シャッタ開閉制御部５が印刷モード判定信号を検出直後に遮光シャッタ４０を開ける指示を行うことにより、誤って光源制御部４から出力される光源７ａの光ビームの遮断が行われることは無い。
これにより、上下段のポリゴンミラー３６ａ，３６ｂに対応した静電潜像画像が形成されるので、最適な画像出力を得ることが出来る。

次に、遮光シャッタ４０としてメカニカルシャッタを用いた場合のモノクロ印刷時の動作について説明する。
遮光シャッタ４０は、図８の（ａ）に示すように、駆動モータ５２の回転軸５１に遮光フィルタ５０が設けられており、駆動モータ５２による回転軸５１の回転駆動により、遮光フィルタ５０を光ビームの光路を閉じる状態あるいは開いた状態にする。

モノクロ印刷時は、画像出力制御部３からモノクロ印刷を示すＬｏｗレベルの印刷モード判定信号がシャッタ開閉制御部５に対して出力される。
シャッタ開閉制御部５は、遮光シャッタ４０にＨｉｇｈレベルのシャッタ開閉制御信号を出力し、遮光シャッタ４０はＨｉｇｈレベルのシャッタ開閉制御信号によって光源７ａの光ビームを遮光するようにシャッタを閉じる。

ここで、シャッタ開閉制御信号がＨｉｇｈになるタイミングが画像出力制御部３で出力するＬＤ点灯制御信号よりも遅かった場合、シアンの感光体ドラム１０ｂが露光されてしまう恐れがある。

この問題は画像出力制御部３が、シャッタ開閉制御部５がシャッタ開閉制御信号をＨｉｇｈレベルにしてからＬＤ点灯制御信号を出力することにより、シャッタ開閉制御部５が遮光シャッタ４０を閉じた後に光源７ａが発光するので、光源７ａからの光ビームを遮光してポリゴンミラー３６ｂまで到達させないので、シアンの感光体ドラム１０ｂへの露光を防ぐことが出来る。
したがって、図１０の（ｇ）に示すように、感光体ドラム１０ｂの露光レベルは無く、画像形成時にはシアン画像を形成する感光体ドラム１０ｂによるスジ等の異常画像は転写されない。

ただし、遮光シャッタ４０が遮光フィルタ５０を回転させてシャッタを開閉するのは瞬時には行えず、シャッタを開閉するためのシャッタ反応時間が必要になる。
つまり、シャッタ開閉制御信号を検出してから、遮光シャッタ４０が閉まるまでにはシャッタ反応時間分の待ち時間が発生する。

仮に画像出力制御部３がシャッタ開閉制御信号をＨｉｇｈレベル出力した直後に、ＬＤ点灯制御信号を出力してしまうとシャッタが閉まるまでの反応時間の間にシアンの感光体ドラム１０ｂに対して露光が行われてしまう。
この問題については、画像出力制御部３がシャッタ開閉制御信号をＨｉｇｈレベルにした後、シャッタ反応時間分待ってからＬＤ点灯制御信号を出力することによって、シアンの感光体ドラム１０ｂに対しての露光を防ぐことが可能になる。

上記のように、遮光シャッタ４０の開閉及び閉開は、あくまで画像形成終了後の遮光フィルタ５０の位置がハーフミラープリズム３３から光ビームが出射される方向に平行な方向に位置し遮光しない状態にあるか、または光ビームが出射される方向に垂直な方向に位置して出射される光ビームを遮光する状態にあることを前提にしている。

しかし、画像形成装置のジャムや故障等により、遮光フィルタ５０を駆動する駆動モータ５２の電源が突発的にＯＦＦされてしまった場合、遮光フィルタ５０の位置は前述の位置で止まらない可能性がある。

また、基準の開始位置が異なっているため、正常動作時と同様に遮光フィルタ５０の開閉を行ってしまうと、遮光フィルタ５０が本来止まるべき位置よりも行き過ぎて近傍に配置されている他の部材に衝突したり、遮光する位置の手前で遮光フィルタ５０が止まってしまい遮光が出来なくなる可能性が発生する。

そこで、画像出力制御部３が出力するシャッタ開閉制御部５に対し、遮光フィルタ５０が正しい位置に止まることができるようにするために、図８の（ｂ）に示すように、ハーフミラープリズム３３から光ビームが出射される方向に垂直な方向の位置をホームポジションとしたホームポジションを検知するためのセンサ５４を配設することにより上記の問題を解決することが可能になる。

一方、遮光シャッタ４０にはセンサ５４に検知させるセンサ用遮光板５３が回転軸５１に対して垂直方向に取り付けている。
センサ５４は、センサ用遮光板５３がセンサ５４の検知範囲内に移動するとセンサ５４内に位置していることを示すセンサ検知信号としてＨｉｇｈレベルの信号を、センサ検知範囲外に移動するとセンサ５４内に位置していないことを示すセンサ検知信号としてＬｏｗレベルの信号を出力する。

そして、遮光シャッタ４０が開いている状態から閉まる状態に変化するとセンサ用遮光板５３がセンサ５４に対してセンサ検知範囲外からセンサ検知範囲内へと移動する。
センサ５４は、センサ用遮光板５３が内部に移動するとセンサ用遮光板５３を検出し、センサ検知信号としてＨｉｇｈレベルで出力する。このセンサ検知信号を画像出力制御部３に出力する。

画像出力制御部３は、センサ５４からのセンサ検知信号を用いることによりリアルタイムで遮光シャッタ４０の開閉状態（光ビームの光路を完全に明けているか閉じているかの状態）を監視することが可能になる。

次に、ジャム等により駆動モータ５２の電源が突発的にＯＦＦとなった場合、遮光シャッタ４０の遮光フィルタ５０の位置は狙いの位置からずれた位置で止まっている可能性がある。

そこで、駆動モータ５２の電源がＯＮになった際に、ホーミング動作を行うことにより、遮光シャッタ４０の遮光フィルタ５０をまずホームポジションの位置に移動させる。
ただし、ホームポジションの位置では、遮光シャッタ４０の遮光フィルタ５０はハーフミラープリズム３３から光ビームが出射される方向に垂直な方向の位置にいるので光ビームを遮光する形になっている。

また、仮に画像出力制御部３が遮光しない制御を行っていた場合、カラー印刷時にシアン画像が抜けた意図しない画像が形成される恐れがある。
そこで、駆動モータ５２の電源ＯＮ後に遮光シャッタ４０の遮光フィルタ５０がホームポジションに移った時に生成されるセンサ検知信号をトリガとして、画像出力制御部３は内部で生成する印刷モード判定信号と偏向走査段検出部６からの同期検知信号に基いて、シャッタ開閉制御部５に対してシャッタ開閉制御信号を出力することで遮光シャッタ４０の遮光フィルタ５０を本来のあるべき位置に移動させることが可能になる。

次に、遮光シャッタとして液晶シャッタを用いた場合について説明する。
図９は、上記遮光シャッタ４０として遮光用液晶シャッタを用いた場合の電界印加のＯＮ／ＯＦＦにおけるビームの出射方向について示す図である。
遮光用液晶シャッタは、シャッタに対する印加電圧レベルを変化させることで照射される光の回折率を変化させることが可能である。

例えば、印加電圧を加えるのに比例して回折率が下がる遮光用液晶シャッタであれば、図９の（ａ）に示すように、電圧が印加されていない時は光が進行方向からずれた方向に光が透過され、電圧がある一定レベル以上印加されている時は進行方向に光が透過されることになる。

また、図９の（ｂ）に示すように、シャッタ開閉制御信号により遮光用液晶シャッタに対する印加電圧を制御することでメカニカルシャッタを用いた場合と同様の遮光動作を行うことが可能である。

つまり、シャッタ開閉制御信号がＬｏｗレベルの時に印加電圧を一定電圧以上に保つことでポリゴンミラー３６ｂに光ビームが照射されることが出来、シャッタ開閉制御信号がＨｉｇｈレベルの時に印加電圧を加えないことでポリゴンミラー３６ｂへの光ビームの照射を防ぐことが出来る。
この遮光用液晶シャッタを用いた場合も、モノクロ印刷動作を行う際の画像出力制御部３及びシャッタ開閉制御部５の制御はメカニカルシャッタを用いた時と同様である。

次に、上述の説明では遮光シャッタ４０をＯＮする動作について説明したがＯＦＦする動作について説明を行う。
遮光シャッタ４０は、ＯＮの状態を維持するだけで電力を消費するため、極力ＯＮになっている時間を短くすることが省エネの観点から望ましい。

例えば、シアンの感光体ドラム１０ｂに対しての露光は、ＬＤ点灯が行われる期間のみでそれ以外の期間は露光が行われることはない。
つまり、点灯していない期間は遮光シャッタ４０をＯＦＦの状態にしておくことが可能である。

また、カラー印刷時も点灯していない期間中は遮光シャッタ４０をＯＦＦにしておいてよい。
よって、モノクロ印刷／カラー印刷のモードによらずＬＤ消灯を行う時に、遮光シャッタ４０をＯＦＦするとよい。

ここで、遮光シャッタ４０をＬＤ消灯が行われる前にＯＦＦにしてしまうと、ＬＤ消灯が行われるまでの間にシアンの感光体ドラム１０ｂに対して露光が行われてしまうことになる。
そこで、画像出力制御部３は光源制御部４に対してＬＤ消灯の指示を出した後、光源制御部４がＬＤ消灯を行ったことを確認してから遮光シャッタ４０に対してシャッタ開閉制御信号をＬｏｗレベルにすることで確実に遮光を行うことが可能になる。

このようにして、モノクロ印刷時に使用しないカラーのシアン画像を形成する感光体ドラム１０ｂに対応したハーフミラープリズム３３とポリゴンミラー３６ｂの間に遮光シャッタ４０を設け、印刷モード（モノクロ／カラー）に応じて同期検知前のＬＤ点灯期間中に適切なタイミングで遮光を行うことにより、最適な画像出力を得ることが可能になる。
さらに、遮光シャッタ４０に対してホームポジション用のセンサ５４を用いての遮光フィルタ５０の位置（シャッタの開閉状態）を検知することにより、誤って使用しない感光体ドラムに対して露光が行われ、異常画像が出力されることを防ぐことが可能になる。

この実施例の画像形成装置では、使用しない感光体の光路上にあるシリンドリカルレンズとポリゴンミラーの間に遮光シャッタを配設しているので、モノクロ印刷モード時に同期検知前の光源点灯期間中において、使用しない感光体に対応したポリゴンミラーに対しての光ビームを遮光することができ、感光体に不要な光ビームが長時間照射されることを防ぎ、それによって感光体表面が劣化して異常画像が出力されることを防止することができる。

また、この実施例の画像形成装置では、カラー印刷モード時は上下段で分割された光ビームを全て使用するため、遮光シャッタは常時開いた状態にしておいて必要な光ビームを通すことで適切な画像出力ができる。

さらに、同期検知前の光源点灯動作中に遮光シャッタを閉じた状態にしてしまうと、使用しない感光体に意図しない静電潜像が形成される恐れがあるため、この実施例の画像形成装置では、画像出力制御部による同期検知前の光源点灯動作は遮光シャッタを閉じた状態にする指示を出してから行うことにより、感光体に対する不要な光ビームの遮光を確実に実施することができ、使用しない感光体に意図しない静電潜像が形成されるのを防止することができる。

また、画像出力制御部からの指示を受けてから遮光シャッタが反応するまでにはある程度の時間（シャッタ反応時間）が必要であり、遮光シャッタを閉じる指示を出した直後に光源点灯動作を行ってしまうと、上述と同様に使用しない感光体に対して遮光されずに光ビームが照射されてしまう可能性がある。

そこで、この実施例の画像形成装置では、光源点灯動作は遮光シャッタを閉じる指示を出した後に遮光シャッタが反応する時間分待ってから開始するので、遮光シャッタが閉じる前に光ビームを通すことなく、使用しない感光体に意図しない静電潜像が形成されるのを防止することができる。

また、シャッタへの開閉指示は出しても実際にシャッタが意図した動作を行っているかは判断することが出来ない。
そこで、この実施例の画像形成装置では、遮光シャッタの開閉を検知する透過センサを用い、その透過センサの検出結果に基づいて、遮光シャッタの位置ずれを検知した場合は光源の点灯を開始せず、遮光シャッタが正しく閉じた状態になったことを検知してから光源点灯動作をさせることによって、確実な遮光を行うことが可能である。

さらに、印刷ジョブの完了である画像形成終了時は光源消灯動作が行われるため、遮光シャッタを閉じた状態にしておく必要が無いため、開いた状態にすることが可能である。
また、上述のようにカラー印刷時は遮光シャッタを常時開いた状態にすることが可能なため、遮光シャッタを開く動作はモノクロ／カラーの印刷モードによらず可能である。

ただし、光源消灯前に遮光シャッタを開いてしまうとこれまでと同様に使用しない感光体に対して光ビームが遮光されずに照射されてしまう可能性があるため、画像出力制御部で光源消灯動作を行った後に遮光シャッタを開く指示を出すことがより望ましい。
このようにして、遮光シャッタによる不要な遮光を防ぐことができ、その遮光シャッタによる遮光を適切なタイミングで行うことが可能になる。

この発明による画像形成装置は、ファクシミリ装置、プリンタ、複写機、及び複合機を含む画像形成装置の全般に適用することができる。

１：画像処理部 ２：データ選択部 ３：画像出力制御部 ４：光源制御部 ５：シャッタ開閉制御部 ６：偏向走査段検出部 ７ａ、７ｂ：光源 ８ａ、８ｂ：受光素子 １０ａ〜１０ｄ：感光体ドラム １１ａ〜１１ｄ：帯電ユニット １２ａ〜１２ｄ：トナーカートリッジ １３ａ〜１３ｄ：転写ローラ １４：中間転写ベルト １５：中間転写ローラ １６：中間転写ベルトクリーニング装置 １７：転写装置 １８：給紙レジストローラ １９：定着装置 ２０：排紙装置 ２１：光走査装置 ３０：光ビーム ３１：カップリングレンズ ３２：開口絞り ３３：ハーフミラープリズム ３３ａ：ハーフミラー部 ３３ｂ：全反射面 ３４ａ、３４ｂ：シリンドリカルレンズ ３５：防音ガラス ３６：偏向手段 ３６ａ、３６ｂ：ポリゴンミラー ３６ｃ：回転軸 ３７ａ、３７ｂ：走査レンズ ３８ａ〜３８ｆ：ミラー ３９ａ、３９ｂ：走査レンズ ４０：遮光シャッタ ５０：遮光フィルタ ５１：回転軸 ５２：駆動モータ ５３：センサ用遮光板 ５４：センサ ６１：同期検知計測部 ６２：比較判定部 Ｓ：転写紙

特開２００６−２８４８２２号公報 特開２０１０−０７２６３４号公報

Claims (6)

1. 回転軸と該回転軸に少なくとも２段に、かつ回転方向への角度をずらして周設された多面反射鏡とを有し、その各多面反射鏡に入射された光ビームの出射方向を偏向させながら反射して複数の像担持体上をそれぞれ走査する偏向手段と、
   光源からの光ビームを少なくとも２つに分割し、その分割された各光ビームを相違なる段の多面反射鏡へ入射させる分割手段と、
   前記偏向手段により走査される光ビームを検知する受光手段と、
   該受光手段による光ビームの検知間隔に基いて各段の多面反射鏡により走査を行うタイミングを検出する検出手段と、
   前記タイミング検出前の前記光源の点灯期間中に前記各像担持体の内の使用しない像担持体に対して照射される光ビームを遮光する遮光手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. モノクロ印刷時は、前記光源の点灯開始前に前記遮光手段によって遮光してから前記光源を点灯させる手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. モノクロ印刷時は、前記遮光手段による遮光が有効になる時間だけ待機してから前記光源を点灯させる手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記遮光手段が前記使用しない像担持体に対する光ビームの光路をシャッタによって閉じて遮光する手段であり、
   前記シャッタの開閉を検知する検知手段と、モノクロ印刷時は、前記検知手段によって前記シャッタの閉状態を検知してから前記光源を点灯させる手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 画像形成終了時には前記シャッタを開状態あるいは閉状態のいずれか一方の位置に固定する手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記光源を消灯してから前記シャッタを開状態あるいは閉状態のいずれか一方の位置に固定する手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。