(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像保持する像担持体と、
この像担持体に形成された潜像に現像剤を供給して現像する現像手段と、
第１および第２の光源と、前記それぞれの光源からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、この偏向手段により偏向された前記それぞれの光源のうちの一方からの光を検出して水平同期信号を出力する光検出手段と、この光検出手段により前記それぞれの光源のうちの前記一方からの光が検出されてから前記偏向手段による前記潜像保持体の軸方向長さの全域を通過するまでの間の１回の走査の間、前記それぞれの光源のうちの前記一方からの光の放射を停止させ、前記偏向手段による１回の走査に対応する時間経過後、前記光検出手段に再び前記それぞれの光源のうちの前記一方からの光が検出されるまでの間、前記それぞれの光源のうちの前記一方から光を放射させるとともに、前記光検出手段に向けて光を放射している前記それぞれの光源のうちの前記一方の光源と異なる光源を画像データに対応して光強度が変更された光を放射可能に、予備駆動する発光制御手段と、を有する露光装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
潜像保持する像担持体と、
この像担持体に形成された潜像に現像剤を供給して現像する現像手段と、
第１の光を放射する第１の光源と、第２の光を放射する第２の光源と、前記第１および第２の光源のそれぞれから放射された第１および第２の光を一括して潜像を保持する像担持体の軸線方向に沿った第１の方向に偏向走査する偏向装置と、画像データが供給されて画像形成の開始が指示された場合に、前記偏向装置を駆動する偏向装置駆動機構と、画像データが供給されて画像形成の開始が指示された場合に、前記第１の光源から前記第１の光を放射させる第１の光源駆動機構と、画像データが供給されて画像形成の開始が指示された場合に、前記第２の光源から前記第２の光を放射させる第２の光源駆動機構と、前記偏向装置により偏向走査された前記第１および第２の光の少なくとも一方を検知してタイミング信号を出力する光検出器と、前記偏向装置駆動機構により前記偏向装置が駆動されて最初に前記光検出器により前記第１および第２の光の少なくとも一方が検知されたとき、所定時間経過後、前記偏向手段による１回の偏向走査の間、前記第１および第２の光源駆動機構から前記第１および第２の光源に供給される駆動電流の出力を停止させ、前記偏向手段による１回の偏向走査に対応する前記潜像保持体の軸方向長さの全域を通過するまでの時間経過後、前記光検出手段に再び前記光が検出されるまでの間、前記第１および第２の光源駆動機構から前記第１および第２の光源に所定の駆動電流を供給する発光制御手段と、を有する露光装置であって、前記発光制御手段は、前記第１および第２の光源駆動機構のいづれか一方により前記第１および第２の光源のいづれかから光が放射されている場合に、残りの光源を駆動する光源駆動機構から対応する光源に対し、所定のタイミングで光を放射可能な予備駆動電流を供給させる露光装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば高速デジタル複写装置あるいは高速プリンタ装置等に使用され、２以上の光ビームを一括して露光するマルチビーム露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電写真プロセスが利用されている画像形成装置は、シート状の原稿あるいは書籍等の読取対象物を照明して得られる読取対象物からの反射光の明暗パターンを画像情報として取り込み光電変換して画像信号として出力する画像読取部と、画像読取部で得られた画像信号に対応する画像を形成する画像形成部等を有している。なお、画像形成部は、画像読取部から供給される画像信号に加えて、外部から供給される画像信号に対応する画像も形成可能である。
【０００３】
画像読取部は、原稿を保持する板状のガラスに沿って移動可能に形成され、原稿の画像を順次照明する照明装置と、照明装置からの照明光により照明された原稿からの反射光すなわち画像光を取り出すミラーと、ミラーにより取出された画像光を所定倍率で縮小する縮小レンズと、縮小レンズによりを通過した画像光を光電変換して画像信号を出力する光電変換装置、例えばＣＣＤセンサとを有している。
【０００４】
画像形成部は、画像読取部または外部装置から供給される画像信号に対応して像担持体としての感光体に潜像を形成する露光装置と、感光体に形成された潜像にトナー等の現像剤を供給して現像する現像装置と、感光体から現像剤像を記録用紙に転写する転写装置と、用紙に転写されたの現像剤像を用紙に定着する定着装置とを有し、原稿画像の複写像または画像信号に対応するプリント出力を出力する。
【０００５】
この種の画像形成装置においては、画像形成速度を高めるために、出力画像に要求される解像度に対応する断面ビーム径に整えられた複数のレーザビームを、感光体に一括して照射（露光）して潜像を形成する方法が提案されている。
【０００６】
複数のレーザビームを感光体一括照射する方法としては、単一のレーザビームを出射する露光装置を複数用いる方法と、単一または複数の露光装置に、２以上の半導体レーザ素子と、それぞれの半導体レーザ素子からのレーザビームの断面ビーム径を所定の大きさに整えるとともに、それぞれのレーザビームを一括照射するための所定の位置関係を与える光学部材等を配置したマルチビーム露光装置を用いる方法とが提案されている。なお、複数の露光装置を用いる方法は、露光装置が複写装置（プリンタ装置）に占める大きさが大きくなりやすく、コストも増大することから、今日、マルチビーム露光装置が広く利用されている。
【０００７】
マルチビーム露光装置は、レーザビームを放射する複数の半導体レーザ素子、各半導体レーザ素子から放射されたレーザビームの断面ビーム径を、要求された解像度に対応する断面ビーム径に整え、それぞれのレーザビームの感光体の軸線方向と直交する方向での間隔が所定の間隔となるようレーザビーム相互間の間隔を設定する光学部材、間隔が所定間隔に設定された各レーザビームを軸線方向に沿って一括して偏向（走査）する偏向装置、並びに軸線方向における画像の露光（レーザビームの照射）位置を軸線方向と直交する方向に関して整合するために偏向装置により偏向されたレーザビームの位置を検出してタイミング信号（ＨＳＹＮＣ信号）を出力するビーム位置検出器等を有している。
【０００８】
上述した画像形成装置においては、偏向装置（ポリゴンミラー）を用いて画像データに対応して光強度が変化されたレーザビームを感光体の軸線方向に走査し、感光体を軸線と直交する方向に所定の速度で回転させることにより、予め感光体に与えられた表面電位を選択的に減衰させて、潜像を形成する。
【０００９】
軸線方向における画像データの書き込み（レーザビームの光強度を変化する）タイミングは、ビーム位置検出器にレーザビームが照射されることによりビーム位置検出器から出力されるＨＳＹＮＣ信号を基準として、所定時間経過後に設定される。なお、待機中等の非印字（非画像形成）動作時は、ポリゴンミラーは、停止または通常速度より遅い速度で回転され、さらに各半導体レーザ素子によるレーザビームの放射も停止されているため、ＨＹＳＮＣ信号は生成されず、複写装置におけるプリントキーのオンまたは外部装置からの画像信号の供給が可能か否かを画像形成部に通信するプリントリクエスト信号の入力によって印字（画像形成）動作が開始されると、ポリゴンミラーが所定の速度で回転され、ポリゴンミラーの回転が安定した時点で各半導体レーザ素子からレーザビームが放射され、ビーム位置検出器により、ＨＳＹＮＣ信号が生成される。
【００１０】
ＨＳＹＮＣ信号が出力されると、画像形成部への画像データの送信が許可され、画像読取部または外部装置から画像データが供給され、画像形成部の画像メモリに保持される。以下、感光体の軸線方向のレーザビームの照射開始位置すなわち画像データの書き出し位置がＨＳＹＮＣ信号が出力されてから所定時間ＴＨ経過後に設定され、画像メモリに保持されている画像データに応じて各半導体レーザ素子が放射するレーザビームの光強度が変化されて、感光体に、潜像（画像）が書き込まれる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した露光装置においては、それぞれの半導体レーザ素子にレーザ駆動信号（ＨＳＹＮＣ信号が出力されてから所定時間経過後に生成される）が入力されてからレーザビームが放射されるまでの立ち上がり時間とポリゴンミラーの回転が安定されるまでに要求される時間は、各半導体レーザ素子およびポリゴンミラーを回転するポリゴンモータのそれぞれにより異なることから、ビーム位置検出器からＨＳＹＮＣ信号が出力されてからレーザビームがポリゴンミラーの反射面に照射されるまでの時間は、一定していない。
【００１２】
このため、感光体に対して表面電位が帯電され、現像装置の現像ローラに所定の現像バイアス電圧が印加されている状態で、ポリゴンミラーの回転角と半導体レーザ素子がレーザビームを放射するタイミングが一致した場合には、感光体に、画像データ以外の不所望なレーザビームが照射されて、潜像が形成されることになる。この場合、感光体に形成された潜像は、現像装置からのトナーにより現像され、結果として、非画像データに対してトナーを消費することになる。なお、多くの画像形成装置では、一旦ＨＳＹＮＣ信号が出力されると画像データが供給されるまでの間、露光装置の各半導体レーザ素子が、オン状態で駆動されることから、非画像領域であるにも拘わらず、トナーが消費される問題がある。また、複数のレーザビームで同時に露光するマルチビーム露光装置においては、レーザビームの本数に比例してトナーが消費されることになり、例えば４本のレーザを用いる例では、トナー消費量は、４倍となる。このことは、ランニングコストを増大する問題がある。
【００１３】
なお、非画像領域におけるトナーの消費を抑える方法として、ＨＳＹＮＣ信号が検出されてから画像データの書き込みタイミングに達するまでの間、各半導体レーザ素子からのレーザビームの放射を、制御装置により停止する例があるが、レーザビームが停止されるまでの時間は、ポリゴンミラーが１組のレーザビームを走査する１周期の時間が数百マイクロ秒であるに対して、数ミリ秒にも達することから、例えば１枚のみのコピーやプリント出力が繰り返された場合、相当量のトナーを消費してしまう問題がある。
【００１４】
この発明の目的は、複数のレーザビームを用いて画像データを露光するマルチビーム露光装置において、非画像部で消費される不所望なトナーの消費量を低減し、ランニングコストの低い画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、潜像保持する像担持体と、この像担持体に形成された潜像に現像剤を供給して現像する現像手段と、第１および第２の光源と、前記それぞれの光源からの光を第１の方向へ偏向する偏向手段と、この偏向手段により偏向された前記それぞれの光源のうちの一方からの光を検出して水平同期信号を出力する光検出手段と、この光検出手段により前記それぞれの光源のうちの前記一方からの光が検出されてから前記偏向手段による前記潜像保持体の軸方向長さの全域を通過するまでの間の１回の走査の間、前記それぞれの光源のうちの前記一方からの光の放射を停止させ、前記偏向手段による１回の走査に対応する時間経過後、前記光検出手段に再び前記それぞれの光源のうちの前記一方からの光が検出されるまでの間、前記それぞれの光源のうちの前記一方から光を放射させるとともに、前記光検出手段に向けて光を放射している前記それぞれの光源のうちの前記一方の光源と異なる光源を画像データに対応して光強度が変更された光を放射可能に、予備駆動する発光制御手段と、を有する露光装置と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【００１６】
また、この発明は、潜像保持する像担持体と、この像担持体に形成された潜像に現像剤を供給して現像する現像手段と、第１の光を放射する第１の光源と、第２の光を放射する第２の光源と、前記第１および第２の光源のそれぞれから放射された第１および第２の光を一括して潜像を保持する像担持体の軸線方向に沿った第１の方向に偏向走査する偏向装置と、画像データが供給されて画像形成の開始が指示された場合に、前記偏向装置を駆動する偏向装置駆動機構と、画像データが供給されて画像形成の開始が指示された場合に、前記第１の光源から前記第１の光を放射させる第１の光源駆動機構と、画像データが供給されて画像形成の開始が指示された場合に、前記第２の光源から前記第２の光を放射させる第２の光源駆動機構と、前記偏向装置により偏向走査された前記第１および第２の光の少なくとも一方を検知してタイミング信号を出力する光検出器と、前記偏向装置駆動機構により前記偏向装置が駆動されて最初に前記光検出器により前記第１および第２の光の少なくとも一方が検知されたとき、所定時間経過後、前記偏向手段による１回の偏向走査の間、前記第１および第２の光源駆動機構から前記第１および第２の光源に供給される駆動電流の出力を停止させ、前記偏向手段による１回の偏向走査に対応する前記潜像保持体の軸方向長さの全域を通過するまでの時間経過後、前記光検出手段に再び前記光が検出されるまでの間、前記第１および第２の光源駆動機構から前記第１および第２の光源に所定の駆動電流を供給する発光制御手段と、を有する露光装置であって、前記発光制御手段は、前記第１および第２の光源駆動機構のいづれか一方により前記第１および第２の光源のいづれかから光が放射されている場合に、残りの光源を駆動する光源駆動機構から対応する光源に対し、所定のタイミングで光を放射可能な予備駆動電流を供給させる露光装置と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、この発明の実施の形態であるマルチビーム露光装置を有する画像形成装置としてのデジタル複写機を示すものである。
【００２３】
図１に示されるように、デジタル複写装置１は、例えば画像読みとり手段としての１０と画像形成手段としてのプリンタ部２０を有している。
スキャナ部１０は、矢印の方向に移動可能に形成された第１キャリッジ１１、第１キャリッジ１１に従動して移動される第２キャリッジ１２、第２キャリッジ１２からの光に所定の結像特性を与える光学レンズ１３、光学レンズ１３により所定の結像特性が与えられた光を光電変換して電気信号を出力する光電変換素子１４、原稿Ｏを保持する原稿台１５、原稿台１５に原稿Ｏを押しつける原稿固定カバー１６等を有している。
【００２４】
第１キャリッジ１１には、原稿Ｏを照明する光源１７、光源１７が放射する光で照明されて原稿Ｏから反射された反射光を、第２キャリッジ１２に向けて反射するミラー１８ａが設けられている。
【００２５】
第２キャリッジ１２には、第１キャリッジ１１のミラー１８ａから伝達された光を９０゜折り曲げるミラー１８ｂ、ミラー１８ｂで折り曲げられた光をさらに９０゜折り曲げるミラー１８ｃを有している。
【００２６】
原稿台１５に載置された原稿Ｏは、光源１７によって照明され、画像の有無に対応する光の明暗が分布する反射光を反射する。この原稿Ｏの反射光は、原稿Ｏの画像情報として、ミラー１８ａ，１８ｂおよび１８ｃを経由して、光学レンズ１３に入射される。
【００２７】
光学レンズ１３に案内された原稿Ｏからの反射光は、光学レンズ１３により、光電変換素子（ＣＣＤセンサ）１４の受光面に集光される。
以下、図示しないキャリッジ駆動用モータの駆動により第１キャリッジ１１と第２キャリッジ１２が相対速度２対１で原稿台１５に沿って移動されることで、原稿Ｏの画像情報すなわち原稿Ｏからの反射光がミラー１８ａが延出される方向に沿った所定の幅で切り出されるとともにミラー１８ａが延出される方向と直交する方向に順次取り出され、原稿Ｏの全ての画像情報がＣＣＤセンサ１４に案内される。
【００２８】
以上のようにして、原稿台１５上に載置された原稿Ｏの画像は、ＣＣＤセンサ１４により、ミラー１８ａが延出されている第１の方向に沿った１ラインごとに図示しない画像処理部において画像の濃淡を示す例えば８ビットのデジタル画像信号に変換される。
【００２９】
プリンタ部２０は、図２ないし図３を用いて後段に説明するマルチビーム露光装置２１および被画像形成媒体である記録用紙Ｐに画像形成が可能な電子写真方式の画像形成部２２を有している。
【００３０】
画像形成部２２は、マルチビーム露光装置２１から光ビームが照射されることで画像データすなわち原稿Ｏの画像に対応する静電潜像が形成されるドラム状の感光体（以下、感光体ドラムと示す）２３、感光体ドラム２３の表面に所定極性の表面電位を与える帯電装置２４、感光体ドラム２３にマルチビーム露光装置により形成された静電潜像に可視化材としてのトナーを選択的に供給して現像する現像装置２５、現像装置２５により感光体ドラム２３の外周に形成されたトナー像に所定の電界を与えて記録用紙Ｐに転写する転写装置２６、転写装置でトナー像が転写された記録用紙Ｐおよび記録用紙Ｐと感光体ドラム２３との間のトナーを、感光体ドラム２３との静電吸着から解放して（感光体ドラム２３から）分離する分離装置２７および感光体ドラム２３の外周に残った転写残りトナーを除去し感光体ドラム２３の電位分布を帯電装置２４により表面電位が供給される以前の状態に戻すクリーニング装置２８等を有している。なお、帯電装置２４、現像装置２５、転写装置２６、分離装置２７およびクリーニング装置２８は、感光体ドラム２３が回転される矢印方向に沿って、順に配列されている。また、マルチビーム露光装置２１からの露光ビーム（光ビーム）は、帯電装置２４と現像装置２５と間の感光体ドラム２３上の所定位置Ｘに照射される。
【００３１】
スキャナ部１０で原稿Ｏから読み取られた画像信号は、図示しない画像処理部において、例えば輪郭補正あるいは中間調表示のための階調処理等の処理により印字信号に変換され、さらにマルチビーム露光装置２１の以下に説明する半導体レーザ素子から放射されるレーザビームの光強度を、帯電装置２４により所定の表面電位が与えられている感光体ドラム２３の外周に静電潜像を記録可能な強度と静電潜像を記録しない強度とのいづれかに変化させるためのレーザ変調信号に変換される。
【００３２】
マルチビーム露光装置２１の以下に示すそれぞれの半導本レーザ素子は、上述したレーザ変調信号に従って強度変調され、所定の画像データに対応して感光体ドラム２３の所定位置に静電潜像を記録するよう、発光する。この半導本レーザ素子からの光は、マルチビーム露光装置２１内の以下に説明する偏向装置によりスキャナ部１０の読み取りラインと同一の方向である第１の方向に偏向されて、感光体ドラム２３の外周上の所定位置Ｘに、照射される。
【００３３】
以下、感光体ドラム２３が所定速度で矢印方向に回転されることで、スキャナ部１０の第１キャリッジ１１および第２キャリッジ１２が原稿台７に沿って移動されると同様に、偏向装置により順次偏向される半導体レーザ素子からのレーザビームが１ライン毎に、感光体ドラム２３上の外周に所定間隔で露光される。
【００３４】
このようにして、感光体ドラム２３の外周上に、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
感光体ドラム２３の外周に形成ざれた静電潜像は、現像装置２５からのトナーにより現像され、感光体ドラム２３の回転により転写装置２６と対向する位置に搬送され、用紙カセット２９から、給紙ローラ３０および分離ローラ３１により１枚取り出され、アライニングローラ３２でタイミングが整合されて供給される記録用紙Ｐ上に、転写装置２６からの電界によって転写される。
【００３５】
トナー像が転写された記録用紙Ｐは、分離装置２７によりトナーとともに分離され、搬送装置３３により定着装置３４に案内される。
定着装置３４に案内された記録用紙Ｐは、定着装置３４からの熱と圧力によりトナー（トナー像）が定着されたのち、排紙ローラ３５によりトレイ３６に排出される。
【００３６】
一方、転写装置２６によりトナー像（トナー）を記録用紙Ｐに転写させた後の感光体ドラム２３は、引き続く回転の結果、クリーニング装置２８と対向され、外周に残っている転写残りトナー（残留トナー）が除去されて、さらに帯電装置２４により表面電位が供給される以前の状態に初期状態に戻され、次の画像形成が可能となる。
【００３７】
以上のプロセスが繰り返されることで、連続した画像形成動作が可能となる。
このように、原稿台１５にセットされた原稿Ｏは、スキャナ部１０で画像情報が読み取られ、読み取られた画像情報がプリンタ部２０でトナー像に変換されて記録用紙Ｐに出力されることで、複写される。
【００３８】
図２は、図１に示したデジタル複写装置に利用されるマルチビーム露光装置を、ハウジング（本体フレーム）を取り除き、装置の大きさを低減するためのミラーおよび感光体ドラム２３に向けて光ビームを出射するためのミラーを省略して、光ビームの光路を同一平面に展開した状態を示す概略平面図である。
【００３９】
図２に示されるように、マルチビーム露光装置２１は、第１ないし第４の４つの光源４１ａ，４１ｂ，４１ｃおよび４１ｄを有している。
第１ないし第４の光源４１ａ，４１ｂ，４１ｃおよび４１ｄは、それぞれ所定の波長のレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄを放射する半導体レーザ素子である。それぞれの半導体レーザ素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃおよび４１ｄから放射されたレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄは、偏向前光学系４２（４２ａ，４２ｂ，４２ｃおよび４２ｄ）を通過され、偏向装置４３に案内される。なお、偏向前光学系４２は、レーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄのそれぞれに個別に設けられる部分と、４本のレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄのいづれかまたは全てに共通して設けられる部分があるため、個別に設けられる部分については、添え字ａ，ｂ，ｃおよびｄを付加して、またレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄのいづれかまたは全てに共通して設けられる部分については、添え字ｐ，ｑ，ｒおよびｓを付加して、説明する。
【００４０】
偏向前光学系４２（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ）は、レーザ素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃおよび４１ｄから放射されたレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄの断面ビームスポット形状を所定の形状に整えるもので、それぞれ、レーザ素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃおよび４１ｄから放射された発散性のレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄに所定の収束性を与える有限焦点レンズ４４ａ，４４ｂ，４４ｃおよび４４ｄ、有限焦点レンズ４４ａ，４４ｂ，４４ｃおよび４４ｄを通過されて所定の収束性が与えられたレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄの断面ビーム形状を所定の形状に整える絞り４５ａ，４５ｂ，４５ｃおよび４５ｄ、絞り４５ａ，４５ｂ，４５ｃおよび４５ｄにより断面ビーム形状が所定の形状に整えられたレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄを偏向装置４２に向けて折り曲げるとともに感光体ドラム２３上で他のレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄとの副走査方向間隔が所定の間隔となるよう偏向装置４２に向かうレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄの第１の方向の位置を変化して反射する光路変更機構としてのガルバノミラー４６ａ，４６ｂ，４６ｃおよび４６ｄを有している。なお、有限焦点レンズ４４ａ，４４ｂ，４４ｃおよび４４ｄには、例えば非球面ガラスレンズまたは球面ガラスレンズに図示しないＵＶ（紫外線）硬化プラスチック非球面レンズを貼り合わせた単レンズが利用される。また、ガルバノミラー４６ａ，４６ｂ，４６ｃおよび４６ｄは、それぞれ、レーザビームを反射する方向を任意の方向に微少量変更可能な光路変更装置、例えばミラー面回動機構付きミラーである。このガルバノミラー４６ａ，４６ｂ，４６ｃおよび４６ｄは、図３を用いて以下に説明するガルバノミラー駆動回路により、独立に、ミラーの角度が任意の方向に変化される。
【００４１】
また、偏向前光学系４２の偏向装置４３よりの光路上には、ガルバノミラー４６ａにより反射された第１のレーザ素子４１ａからのレーザビームＬａとガルバノミラー４６ｂにより反射された第２のレーザ素子４１ｂからのレーザビームＬｂを、平面方向からみた状態では１本で副走査方向には所定の間隔を有する合成レーザビーム（Ｌａ＋Ｌｂ）にまとめる第１のハーフミラー４２ｐ、この第１のハーフミラー４２ｐによりまとめられたレーザビーム（Ｌａ＋Ｌｂ）にガルバノミラー４６ｃにより反射された第３のレーザ素子４１ｃからのレーザビームＬｃを、平面方向からみた状態では１本で副走査方向には所定の間隔を有するレーザビーム（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ）となるようさらに合成する第２のハーフミラー４２ｑ、この第２のハーフミラー４２ｑによりまとめられたレーザビーム（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ）にガルバノミラー４６ｄにより反射された第４のレーザ素子４１ｄからのレーザビームＬｄを、平面方向からみた状態では１本で副走査方向には所定の間隔を有するレーザビーム（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）となるようにまとめる第３のハーフミラー４２ｒ、および第３のハーフミラー４２ｒにより合成されたレーザビーム（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）に、副走査方向に関してさらに収束性を与えるシリンダレンズ４２ｓが、順に設けられている。なお、シリンダレンズ４２ｓは、副走査方向に等しい曲率が与えられたポリメチルメタクリル（ＰＭＭＡ）等の第１レンズとＴａＳＦ２１等のガラスの第２レンズとが、第１レンズの出射面と第２レンズの入射面との間での接着によりまたは図示しない位置決め部材に向かって所定の方向から押圧されることで一体に形成されたものである。この場合、第１レンズを第２レンズに一体に成型してもよい。また、ＰＭＭＡの第１レンズは、空気と接する面がほぼ平面に形成されている。なお、シリンダレンズ４２ｓは、図示しない保持部材により有限焦点レンズ４４ａ，４４ｂ，４４ｃおよび４４ｄのそれぞれと正確な間隔で固定される。これにより、以下に説明する偏向後光学系５０の２枚の結像レンズにより結像されるレーザビームの結像位置が温度の変化による屈折率の変化に関連して大きく変動することを±０．５ｍｍ程度に抑えることができる。すなわち、偏向前光学系４２がガラスレンズで偏向後光学系５０がプラスチックレンズである従来の光学系に比較して、偏向後光学系５０のレンズの温度変化による屈折率の変化に起因して発生する副走査方向の色収差が補正できる。
【００４２】
次に、各レーザ素子から放射されたレーザビームの挙動について、詳細に説明する。
第１のレーザ素子４１ａからのレーザビームＬａは、有限焦点レンズ４４ａにより所定の収束性が与えられ、絞り４５ａにより断面ビーム形状が所定の形状に整形されてガルバノミラー４６ａにより偏向装置４３の反射面に対して第１の方向の所定の位置に向けて反射される。このレーザビームＬａは、第１のハーフミラー４２ｐを通過される。また、第２のレーザ素子４１ｂからのレーザビームＬｂは、有限焦点レンズ４４ｂにより所定の収束性が与えられ、絞り４５ｂにより断面ビーム形状が所定の形状に整形されて、第１のレーザビームＬａとの間の副走査方向距離が所定の距離となるようガルバノミラー４６ｂで、偏向装置４３の反射面に向けて反射される。なお、レーザビームＬｂは、第１のハーフミラー４２ｐで反射されて、第１のレーザビームＬａと合成される。
【００４３】
一方、第３のレーザ素子４１ｃからのレーザビームＬｃは、第２のレーザ素子４１ｂからのレーザビームＬｂに対して副走査方向に所定のビーム間隔を提供可能にレーザ素子４１ｃを出射され、有限焦点レンズ４４ｃにより所定の収束性が与えられ、絞り４５ｃにより断面ビーム形状が所定の形状に整えられて、ガルバノミラー４６ｃで反射されて第２のハーフミラー４２ｑに案内される。ハーフミラー４２ｑに案内されたレーザビームＬｃは、ハーフミラー４２ｑで反射され、第１のハーフミラー４２ｐで合成されたレーザビーム（Ｌａ＋Ｌｂ）に、さらに合成される。第４のレーザ素子４１ｄからのレーザビームＬｄは、第３のレーザ素子４１ｃからのレーザビームＬｃに対して副走査方向に所定のビーム間隔を提供可能にレーザ素子４１ｄを出射され、有限焦点レンズ４４ｄにより所定の収束性が与えられ、絞り４５ｄにより断面ビーム形状が所定の形状に整えられて、ガルバノミラー４６ｄで反射されて第３のハーフミラー４２ｒに案内される。このハーフミラー４２ｒに案内されたレーザビームＬｄは、ハーフミラー４２ｒで反射され、第２のハーフミラー４２ｑで合成されたレーザビーム（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ）に、さらに合成される。
【００４４】
このようにして、平面方向からみた状態では１本で、副走査方向には所定間隔を有するレーザビームＬ＝（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）が、偏向前光学系４２により合成され、シリンダレンズ４２ｓにより副走査方向に関してのみさらに収束性が与えられて、偏向装置４３の反射面に向けて出射される。
【００４５】
これにより、４本のレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄは、副走査方向に関してのみ所定の間隔が与えられた１本のレーザビームＬ＝（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）として、偏向装置４３の他面鏡４３ａにより同時に偏向（走査）され、感光体ドラム２３の所定の位置に結像される。従って、通常の１ライン露光の露光装置に比較して、以下に説明する偏向装置の反射面（ポリゴンミラー）の回転数が同一である場合でも、副走査方向については４倍の速度で画像を記録できる。
【００４６】
偏向装置４３は、例えば８面の平面反射鏡（反射面）が正多角形に配置された多面鏡４３ａと、多面鏡４３ａを主走査方向（第２の方向）に、所定速度で回転させる図示しないモータとを有している。
【００４７】
多面鏡４３ａは、例えばアルミニウムにより形成される。また、多面鏡４３ａの各反射面（反射鏡）は、多面鏡４３ａが回転される方向を含む面すなわち主走査方向と直交する副走査方向に沿って切り出されたのち、切断面にＳｉＯ2 などの表面保護および反射輝度改善層が蒸着されることで提供される。
【００４８】
偏向装置４３と像面すなわち感光体ドラム２３の外周の露光位置Ｘに対応する位置であって設計上の焦平面との間には、偏向装置４３の他面鏡４３ａの各反射面により所定の方向に偏向（走査）されたレーザビームＬ＝（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）に、所定の光学特性を与える第１および第２の結像レンズ５０ａおよび５０ｂからなる２枚組みレンズ系を含む偏向後光学系５０、偏向後光学系５０の第２の結像レンズ５０ｂを出射されたレーザビームＬ＝（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）のそれぞれのレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄが、画像が書き込まれる領域より前の所定の位置に到達したこと（通過タイミング）およびその位置を検知するためのビーム位置検出器５１、および偏向後光学系５０とビーム位置検出器５１との間に配置され、偏向後光学系５０を通過された４本のレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄすなわちＬ＝（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）の一部をビーム位置検出器５１に向かって、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関して異なる方向へ反射させる折り返しミラー５２、およびマルチビーム露光装置２１とプリンタ部２０を気密する防塵ガラス５３等が配列されている。なお、ビーム位置検出器５１は、詳述しない受光面が感光体ドラム２３の外周の位置と光学的に同等距離となる等価像面であって、感光体ドラム２３の端部近傍に対応する位置に配置されている。
【００４９】
次に、図２に示した露光装置の制御について説明する。
図３は、図２に示した露光装置２１の制御系一例を説明する概略ブロック図である。
【００５０】
図３に示されるように、半導体レーザ素子４１ａないし４１ｄは、それぞれ、レーザ駆動回路７１ないし７１ｄにより、以下に説明する所定のタイミングで画像データに対応して光強度が変化された画像露光ビーム（レーザビーム）Ｌａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄを、放射する。なお、それぞれの半導体レーザ素子４１ａないし４１ｄは、偏向装置（ポリゴンミラー）４３の多面鏡４３ａの回転が所定の回転数に達するまでの間はレーザビームを放射しないが、偏向装置（ポリゴンミラー）４３の図示しないミラーモータから回転数の安定を示す、例えばＰＬＬ（Ｐｈｅｓｅ  Ｌｏｏｐ  Ｌｏｃｋ）信号が出力されると、ＣＰＵ６０の制御によりレーザ駆動回路７１ａないし７１ｄのそれぞれに所定の制御コマンドが出力されて付勢され、レーザ駆動電流が所定の大きさに達した時点で、レーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄを放射する。このレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄは、感光体ドラム２３に所定の表面電位ＳＰが印加され、現像装置２５の現像ローラに所定の現像バイアス電圧が印加されている場合、ポリゴンミラー４３の各多面鏡４３ａの回転角が感光体ドラム２３の所定位置に各レーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄを偏向（走査）可能である場合には、感光体ドラム２３に静電潜像を書き込むことのできる光強度を有している。なお、このレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄは、予めＮＶＭ（不揮発性メモリ）６２に記憶されている回動量に基づいて反射角が独立に設定されたガルバノミラー４６ａないし４６ｄのそれぞれにより副走査方向に関して所定の間隔となるように反射されてハーフミラー４２ｐ，４２ｑおよび４２ｒで順に合成され、偏向装置４３の多面鏡４３ａにより、一括して主走査方向に走査される。
【００５１】
それぞれのレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄはまた、ビーム位置検出器５１に入射することで、ビーム位置検出器５１から水平同期信号ＨＳＹＮＣを出力させる。なお、各レーザビームは、一旦、ＨＳＹＮＣ信号が出力されると、通常は画像データが供給されるまでの間、継続して放射される。
【００５２】
次に、図４および図５を用いて、上述した露光装置２１の各半導体レーザ素子４１ａないし４１ｄの発光制御について詳細に説明する。なお、図５は、図４に示したフローチャートに対応するタイミングチャートおよびレーザビームのオン／オフのイメージを示す模式図である。
【００５３】
図４に示されるように、操作パネル８１の図示しないプリントキー（コピーボタン）がオンされることにより、または図示しない外部装置から画像信号の供給開始が報知されると、ＣＰＵ６０の制御によりポリゴンモータ駆動回路７３に所定の制御コマンドが出力され、図示しないポリゴンモータが回転が開始されて、偏向装置４３の多面鏡４３ａが回転される。なお、ポリゴンモータの回転が安定すると、ポリゴンモータ駆動回路７３からＣＰＵ６０に、モータの回転の安定を示すＭＯＴ−ＯＫ（ＭＯＴ−ＯＫ＝Ｌ）が出力される。
【００５４】
次に、ＣＰＵ６０の制御により、４つの半導体レーザ素子４１ａないし４１ｄのいづれか１つのレーザ素子からのレーザビームの放射が許可される（ＤＤＩＳＡ−１＝Ｌ）。続いて、ＣＰＵ６０のファームウェアであるタイマ６０ａがクリアされ、カウント動作が開始される（ＬＥ−０＝Ｌ）。
【００５５】
次に、タイマ６０ａの設定値ＴａがＴａ＝７５００で、第１の半導体レーザ４１ａからレーザビームＬａを放射させるために、ＣＰＵ６０からレーザ駆動回路７１ａに、レーザ駆動電流を出力させるための制御コマンドＳＭＰＡ−１が出力される（ＳＭＰＡ−１＝Ｈ）。
【００５６】
これにより、レーザ駆動回路７１ａからのレーザ駆動電流により、第１の半導体レーザ４１ａから所定波長および光強度のレーザビームＬａが放射される。なお、タイマ６０ａの設定値ＴａすなわちＴａ＝７５００は、図３に示すように、感光体ドラム２３の軸方向（主走査方向）長さを７０００とし、余裕分として、ビーム位置検出器５１と感光体ドラム２３との間の所定間隔ＴＨを２００および感光体ドラム２３の軸方向に関してビーム位置検出器５１と反対側に走査されたレーザビームが偏向装置４３の多面鏡４３ａの次の反射面により走査されて再びビーム位置検出器５１に入射されるまでのカウンタ値として３００（すなわち、２００＋３００＝）５００を付加した数値であり、同時にビーム位置検出器５１によりＨＳＹＮＣ信号が正常に検出された場合には、それ以降感光体ドラム２３に、レーザビームが照射されることを防止するものである。
【００５７】
第１の半導体レーザ素子４１ａから所定波長および光強度のレーザビームＬａが放射されると、ＣＰＵ６０によりビーム位置検出器５１に、レーザビームＬａが入射したか否かがチェックされる。すなわち、ビーム位置検出器５１にレーザビームＬａが入射すると、レーザビームＬａがビーム位置検出器５１に入射した瞬間に所定値の電流が出力されることから、ビーム位置検出器５１の出力電流を図示しないＡ／Ｄコンバータを用いてデジタル信号に変換して、ビーム位置検出回路７４により取り込むことで、水平同期信号ＨＳＹＮＣが得られる。このとき、タイマＴａの最大計時長さＴｂは、１走査長さ（８０００カウント）と感光体長さ（７０００カウント）の合計以上に設定する。これは、ポリゴンモータの回転数の安定時期がレーザビームの走査タイミングと非同期、すなわちポリゴンモータの回転数が安定するまでの時間と半導体レーザ素子４１ａに駆動電流が供給されてからレーザビームが放射されるまでの立ち上がり時間とが独立したパラメータであることによるもので、ビーム位置検出器５１に、少なくとも１回レーザビームが入射されてビーム位置検出回路７４からＨＹＳＮＣ信号が発生される前に、オーバフローが生じることを防ぐためである。例えば、設定値Ｔａが余裕度０で、感光体長さ（７０００）に設定されたとする。この場合、ＭＯＴ−ＯＫ（ＭＯＴ−ＯＫ＝Ｌ）からタイマの設定値Ｔａ＝７０００をカウントし、カウント数（７０００）を計時し終わった走査上の位置がビーム位置検出器５１を通過した直後になったとすると、ＨＳＹＮＣ信号が生成されるためには、少なくとも１走査分は、半導体レーザ素子４１ａのレーザビームが放射されている必要があるためである。
【００５８】
なお、設定値Ｔａがオーバフローする（Ｔａ＝７５００がカウントされる）までにＨＹＳＮＣ信号（ビーム位置検出器５１の出力）が検出されない場合、レーザ素子の破損等によりレーザビームが放射されない、または光軸のずれ等によってレーザビームがビーム位置検出器５１に入射されない等の、動作エラーと判断し、操作パネル８１の図示しないメッセージ表示部に、サービスコールを表示する。
【００５９】
一方、ＨＳＹＮＣ信号が検出されるとＣＰＵ６０は、残りの半導体レーザ素子４１ｂないし４１ｄのそれぞれからレーザビームＬｂ，ＬｃおよびＬｄの放射を許可し、対応するレーザ駆動回路７１ｂないし７１ｄに、予備電流を出力させる制御コマンドを出力する。これにより、第２ないし第４の半導体レーザ素子４１ｂないし４１ｄはデータ待ち状態となり、ＣＰＵ６０は、画像読取部１０または外部装置に画像データの転送を可能とする制御コマンド（ＤＤＩＳＢ−１＝Ｌ，ＤＤＩＳＣ−１＝ＬおよびＤＤＩＳＤ−１＝Ｌ）を出力する。
【００６０】
続いて、ＣＰＵ６０は、第１の半導体レーザ素子４１ａを駆動するレーザ駆動回路７１ａにレーザビームＬａの放射の停止を指示し、感光体ドラム２３に潜像が形成されることを防止する。
【００６１】
以下、ＣＰＵ６０により、タイマ６０ａの設定値Ｔａがリセットされ、第１の半導体レーザ素子４１ａからのレーザビームＬａを基準としてＨＹＳＮＣ信号が繰り返し検出され、画像読取部１０または外部装置から供給される画像データに対応する画像形成の開始が指示されるまで、待機状態となる。なお、この場合、ＨＹＳＮＣ信号が検出される毎に第１の半導体レーザ素子４１ａからのレーザビームＬａの放射がタイマ６０ａの設定値Ｔａ（７５００）のカウントの間だけ停止される。すなわち、第１の半導体レーザ素子４１ａのレーザビームＬａは、感光体ドラム２３の軸線方向（主走査方向）においては、非放射となり、感光体ドラム２３の軸線方向のビーム位置検出器５１と反対側の端部を通過した以降に放射が開始され、ビーム位置検出器５１に入射するタイミングを経過後、再び非放射となるため、感光体ドラム２３に潜像が形成されることが防止される。なお、既に説明したと同様に、設定値Ｔａがオーバフローする（Ｔａ＝７５００がカウントされる）までにＨＹＳＮＣ信号（ビーム位置検出器５１の出力）が検出されない場合、レーザ素子の破損等によりレーザビームが放射されない、または光軸のずれ等によってレーザビームがビーム位置検出器５１に入射されない等の、動作エラーと判断し、操作パネル８１の図示しないメッセージ表示部に、サービスコールを表示する。
【００６２】
以下、画像読取部１０または外部装置から転送された画像データを画像メモリ内で展開した印字データ（ビットマップデータ）に対応して、第１ないし第４の半導体レーザ素子４１ａないし４１ｄのそれぞれが対応するレーザ駆動回路７１ａないし７１ｄにより所定のタイミングでレーザビームＬａ，Ｌｂ，ＬｃおよびＬｄを放射するよう駆動され、それぞれのレーザ素子４１ａないし４１ｄから放射されたレーザビームＬ＝（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＋Ｌｄ）が偏向装置４３の多面鏡４３ａにより一括して走査（偏向）されて、感光体ドラム２３の軸線方向に、副走査方向に所定の間隔が与えられた４本のレーザビームが照射される。
【００６３】
また、各半導体レーザ素子４１ａないし４１ｄのそれぞれからのレーザビームが偏向装置４３の多面鏡４３ａにより主走査方向に偏向される毎に、図示しないドラム回転用モータにより、感光体ドラム２３が所定速度で回転されることで、各レーザビームが偏向される方向と直交する方向に画像データに対応する潜像が順に露光される。
【００６４】
このようにして、画像読取部１０の原稿台１５にセットされた原稿Ｏの画像に対応する複写物、または外部装置から供給される画像データに対応する印字出力が形成される。
【００６５】
なお、上述したタイマ設定値Ｔａは、感光体ドラム２３の非画像（印字）領域以外の領域にレーザビームを露光させないための値であり、偏向装置４３の多面鏡４３ａの反射面の面数および回転数、感光体ドラム２３の外周面の移動速度および感光体ドラム２３の軸方向長さ等に基づいて、適切な大きさに、設定される。
【００６６】
また、タイマ６０ａは、ＣＰＵ６０のファームウェアとしてＡＳＩＣ等により構成され、ＨＹＳＮＣ信号を検出した以降の待機中に感光体ドラム２３にレーザビームにより潜像が形成されることを防止するカウンタと、ポリゴンモータの回転が安定した以降で最初に第１のレーザ素子４１ａからレーザビームＬａを放射させるために利用されるカウンタを共用しているが、それぞれのカウンタを独立に用意してもよい。なお、ポリゴンモータの回転が安定した以降で最初に第１のレーザ素子４１ａからレーザビームＬａを放射させる際に、図５に示したＴｂ（レーザビームＬａが放射されている時間）を、１走査期間以上に設定することで、ポリゴンモータの回転が安定した以降で最初に第１のレーザ素子４１ａからレーザビームＬａを放射させるためのカウンタを省略できる。
【００６７】
以上説明したように、独立したパラメータである偏向装置４３の多面鏡４３ａの回転数が安定するまでの時間と、レーザ駆動回路から半導体レーザ素子に駆動電流が供給されてからレーザビームが放射されるまでの時間（半導体レーザ素子の立ち上がり時間）とが非同期である露光装置を用いた画像形成装置において、ポリゴンモータの回転が安定した以降で最初に第１のレーザ素子４１ａからレーザビームＬａを放射させるためのカウンタと感光体ドラム２３の軸方向長さに対応するカウンタを用い、１つの半導体レーザ素子４１ａのみを駆動して１本のレーザビームＬａを放射させて、レーザビームＬａをビーム位置検出器５１で検出した以降、１走査サイクル分のみ半導体レーザ素子４１ａからレーザビームＬａを放射させた後、画像信号が供給されるまでの間、感光体ドラム２３の軸方向長さに対応するカウンタのカウンタ値が設定値Ｔａに一致するまでの間、第１のレーザ素子からのレーザビームの放射を停止することで、主走査方向のレーザビームの露光タイミングを設定するＨＹＳＮＣ信号を正確に出力可能で、しかも画像データが供給されるまでの間に、画像データ以外の不所望なレーザビームが照射されることにより感光体ドラム２３に潜像が形成されて、その結果、トナーが消費される問題が防止できる。
【００６８】
従って、トナーの消費量が低減され、ランニングコストが低減される。また、２つのカウンタは、ＣＰＵ６０のファームウェアとしてＡＳＩＣ等により一体に構成されることから、カウンタに必要なコストが増大されることもない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の露光装置によれば、画像形成装置に通電されてから、またはプリントキー（コピーボタン）がオンされてから、もしくは外部装置から画像形成が指示されてから、感光体ドラムに潜像を形成するための軸線方向の書き出し位置を特定するＨＹＳＮＣ信号を検出した以降に、非画像領域に潜像が継続して形成されることにより生じるトナーの消費が防止される。
これにより、非出力画像のために画像形成装置内部で消費されるトナーの量が低減され、ランニングコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態である露光装置が組み込まれるデジタル複写装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示した複写装置に組み込まれる露光装置の概略平面図。
【図３】図２に示した露光装置の制御ブロックを説明する概略図。
【図４】図２および図３に示した露光装置の動作の一例を示すフローチャート。
【図５】図４に示したフローチャートに対応する各部の動作の例を説明するタイミングチャート。
【符号の説明】
１  ・・・デジタル複写装置、
１０  ・・・スキャナ部、
２０  ・・・プリンタ部、
２１  ・・・マルチビーム露光装置、
２２  ・・・画像形成部、
２３  ・・・感光体ドラム、
３２  ・・・アライニングローラ、
４１（ａ，ｂ，ｃおよびｄ）・・・半導体レーザ素子、
４３  ・・・偏向装置、
４３ａ・・・多面鏡、
５０ａ・・・第１の結像レンズ、
５０ｂ・・・第２の結像レンズ、
５１  ・・・ビーム位置検出器、
５２  ・・・折り返しミラー、
６０  ・・・ＣＰＵ、
６０ａ・・・タイマ、
６１  ・・・クロック発生回路、
６２  ・・・ＮＶＭ、
６３  ・・・画像メモリ、
６４  ・・・画像バス、
７１（ａ，ｂ，ｃおよびｄ）・・・レーザ駆動回路、
７３  ・・・ポリゴンモータ駆動回路、
７４  ・・・ビーム位置検出回路、
８１  ・・・操作パネル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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