JP2009274320A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子写真方式の画像形成装置において主走査方向の解像度を向上可能とする技術を提供する。
【解決手段】画像形成装置において、各々が入力された画像信号に基づき光ビームを射出するよう構成されたＮ個の発光部を有する光源と、画像データを入力する入力手段と、入力された画像データに基づいて一走査に対応する一走査画像データを抽出し、合成すると一走査画像データを構成するようなＮ個の画像信号を生成する信号生成手段と、感光体上の同一の軌道を光源から射出されるＮ個の光ビームにより走査し、一走査画像データに対応する潜像画像を感光体上に形成する走査制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光走査により潜像を形成し画像形成を行う技術に関するものである。
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体に光描画をおこなった潜像をトナーで現像し、現像されたトナー像を用紙に転写し、熱および圧力で用紙に定着させ画像形成出力する。画像形成装置において、より精密な画像形成画像、より微細な画像形成画像を生成するためにはより高解像度な描画機構が必要になる。また、生産性を上げるためには、画像形成速度が速いほうが望ましい。画像形成の解像度を変更せずに画像形成速度を２倍にするためには、描画クロックを２倍にする必要がある。さらに、画像形成速度を変更せずに画像形成の解像度を主走査及び副走査方向に２倍にするためには、描画クロックを４倍にする必要がある。
初期のレーザープリンタは１分間に８枚程度の画像形成速度で画像形成解像度が３００ｄｐｉ程度であった。しかし、現在では印刷速度が一分間に数十枚の出力を行う。現時点の電子写真方式のデジタル複写機において画像形成解像度は主流として６００ｄｐｉ、一部では１２００ｄｐｉ以上の機種もある。そのため控えめにいってレーザーを３０倍から１００倍の速度で駆動する必要があり、生産性を落とさずにより高品質の出力物を生成するためには更に高速駆動する必要がある。そのため、高速で発光のオンオフが可能なレーザー素子とそれを駆動する電子回路が必要になる。また、同時に高速走査のためには光学系と機械系の工作精度、動作精度の向上が必要である。そのため同一方式を採用しつつ速度向上を図る場合、採用する部品のコストや製造上のコストが幾何級数的に増大してしまうことになる。
そこで、画像形成速度および画像形成解像度の向上のため、複数光を用いて複数の走査線を同時に走査する方法が実現されている。特に、調整コストを低減させるためまた多光源を廉価に用意するためには複数光源のワンチップ化が有効な手法である。特許文献１にはこのようなワンチップデバイスを用い副走査方向の解像度を向上させる手法が開示されている。
特開２００６−１９８８８２号公報
上述の通り、副走査方向の画像形成解像度の向上および画像形成速度の向上は、多光源による同時走査により実現されるものの、主走査方向の解像度の向上は依然として描画信号の高速化のみに頼っている。しかしながら、一般的な光源である半導体レーザー自身の発光が描画信号の高速化に間に合わなくなってきている。
レーザーは発振であり、発振の開始から定常状態に落ち着くまでの時間が必要である。レーザー光源は描画信号のオンオフの制御に従って発振を開始するため、描画信号に対する光量が安定するまでのタイムラグ（応答遅延）が常に存在し、信号劣化が生じる。初期のレーザープリンタにおいては、このような発光タイムラグが描画時の最小パルスに対して十分小さく（１％未満）、ほとんど無視できる存在であった。しかし、現行の高速高解像度製品では描画時の最小パルス幅とレーザーの発振開始までのタイムラグが同じオーダーに乗ってきている。すなわちタイムラグが相対的に無視できない時間量を占めてきている。
孤立したパルス描画に対しては、電子回路上の補正技術が利用できる。具体的には、描画信号に対して応答の遅いデバイスがあった場合は、応答の遅い分だけパルスを引き伸ばす回路をロジック回路ないし電子回路で組み、発光時間の補正（補償）することが可能である。
図１は、補正前後の電気信号の波形および対応する発光パターンを示す図である。また、図２は、最も単純な補正回路であるパルスの引き伸ばし回路の例を示す図である。最も単純なパルス幅の引き延ばし手法はこのように信号を分割し、一方を遅延部を介して、もう一方を直接論理和回路に入力する。ここで、ＤＬは遅延素子であり、ロジック回路において遅延量ｄｅｌａｙを発生する。遅延線を介した波形は遅延時間ｄｅｌａｙだけ遅延したパルスとなり、２つのパルスは論理和（ＯＲ）によりオーバーラップされ遅延回路の遅延時間ｄｅｌａｙだけ引き伸ばされる。なお、パルス長よりも遅延幅は小さい。
つまり、発光遅延量τとパルス信号の引き延ばし時間ｄｅｌａｙを調整して同じ時間にすることによって発光遅延を補正する。ただし全体的な信号タイミングはτだけ遅くなるため、遅延時間τの補正も併せて行う。
このように離散的なパルス信号に付いては発光遅延の問題は解決出来るが、画像形成装置の描画においてはレーザーの描画パルスが相互に離散的である保証はない。例えば、階調表現のための誤差拡散テクスチャや網掛けパターン、字画の多い漢字等の描画をビットイメージとして展開した場合、切り出した列イメージにおいて描画パルスが近接密集したパターンとなる。図３は、近接密集した描画パターンが正常に再現されない様子を例示的に示す図である。図に示すように近接密集した描画パターンに対し電子回路的な補正を行えば隣接パルス間は全て連なってしまい、光描画の画像を正常に再現できない。また、電子回路的な補正を行わない場合は、多数の孤立パルスはみな消失してやはり光描画による画像は正常に再現できない。そのため、主走査方向の解像度向上には描画信号の高速化しかないが、高速化には限界が来ている。そのため結果的に主走査方向の解像度向上にも限界が生じている。
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、主走査方向の解像度を向上可能とする技術を提供することを目的とする。
上述の問題点を解決するために、本発明の画像形成装置は以下の構成を備える。すなわち、電子写真方式の画像形成装置であって、各々が入力された画像信号に基づき光ビームを射出するよう構成されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光部を有する光源と、画像データを入力する入力手段と、入力された画像データに基づいて一走査に対応する一走査画像データを抽出し、合成すると該一走査画像データを構成するようなＮ個の画像信号を生成する信号生成手段と、感光体上の同一の軌道を前記光源から射出される前記Ｎ個の光ビームにより走査し、前記一走査画像データに対応する潜像画像を前記感光体上に形成する走査制御手段と、を備える。
上述の問題点を解決するために、本発明の画像形成装置の制御方法は以下の構成を備える。すなわち、各々が入力された画像信号に基づき光ビームを射出するよう構成されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光部を有する光源を用いる電子写真方式の画像形成装置の制御方法であって、画像データを入力する入力工程と、入力された画像データに基づいて一走査に対応する一走査画像データを抽出し、合成すると該一走査画像データを構成するようなＮ個の画像信号を生成する信号生成工程と、感光体上の同一の軌道を前記光源から射出される前記Ｎ個の光ビームにより走査し、前記一走査画像データに対応する潜像画像を前記感光体上に形成する走査制御工程と、を備える。
本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置における主走査方向の解像度を向上可能とする技術を提供することができる。
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。なお、以下の実施の形態はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。
（第１実施形態）
本発明に係る画像形成装置の第１実施形態として、光源上に１次元配置されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光部を有する光源により同一軌道を走査するよう構成された画像形成装置を例に挙げて以下に説明する。なお、以下においては、信号（パルス）処理は正論理を想定した回路により説明を行うがもちろんパルスは負論理の回路でも実現可能である。
＜装置構成＞
図５は、第１実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図である。
画像形成装置１０は、画像形成出力の対象となる画像情報（画像データ）を取得するため、外部機器との通信部１０１あるいは外部記憶部の読取部１０２あるいは画像入力部１００の少なくとも１つ備える。入力された画像情報は、それぞれの画像情報の取得方式に合わせて、個々の機器特性を画像処理によって補正され得る。さらに、装置固有の出力特性に合わせて変換補正され得る。これらの補正処理はソフトウェアないしハードウェア、あるいは双方の組み合わせによって実装される。具体的には、たとえばスキャナなどにより画像情報が入力された場合は、ノイズを除去あるいは階調特性の補正が実行される。
１０３は演算部であり、ＲＯＭなどの記憶部に記憶されたプログラムを実行し、装置内の各種制御を実行する。また、入力された画像情報のフォーマットを解釈し、画像形成装置１０の内部で利用される画像データ構造に変換を行い、一般的にはビットマップイメージを生成する。そして、ビットマップイメージに対し各種処理を行った後、後述する画像形成部１０７で用いられる画像形成イメージを出力する。
１０４は記憶部であり、プログラム記述や設定値等の電源停止時等の未使用時に消失しては画像形成装置の運用時の動作に支障の生じる情報の保存を行う。一般的にはＲＯＭやフラッシュメモリなどから構成される。
１０６は電源の停止時等の未使用時に失われても良い情報が記憶される一時記憶部である。一般的にはＲＡＭなどから構成される。一時記憶部１０６の一部領域に画像形成イメージの展開領域３０１が確保される。
１０５は出力制御部であり、後述する画像形成部１０７に含まれる各機構を演算部１０３からの指令によって制御する。また制御に必要な情報を画像形成装置１０内の各部から取得する。
１０７は画像形成部であり、電子写真方式の画像形成を実行する部分である。画像形成部１０７には、給紙搬送機構３０５、光走査機構３０４、転写現像機構３０３、定着機構３０２が含まれる。
給紙搬送機構３０５は、１枚あるいは複数枚の用紙から使用する用紙を紙搬送路に給紙し、画像形成部１０７内を搬送する。また、搬送タイミングおよび副走査方向画素の描画タイミング情報を出力制御部１０５から受け取るよう構成される。
光走査機構３０４は、画像形成イメージの展開領域３０１に格納されている画像情報に基づいて、レーザ光などの光ビームを射出し感光体上に描画を行う機構である。なお、画像形成イメージの展開領域３０１から光走査機構３０４への情報の伝達は、タイミングがシビアで、かつ高速転送が必要なため一般的にはハードウェアにより構成される。具体的には、ハードウェアによるタイミングの調停や専用の通信線制御線を使用する構成が使用される。図５においては当該ハードウェアをタイミング調停機構１０８として表現してある。
画像形成装置１０は、他の多くの可動部および制御対象を有しており、例えば演算部１０３が記憶部１０４に記憶した各種制御プログラムを実行することにより各部の制御が行われる。
図６は、第１実施形態に係る画像形成装置のタイミング調停機構が光走査機構にデータを転送する様子を例示的に示す図である。
１５０はラインバッファであり、データの読み込みと書き出しを非同期に実行可能な一時記憶部である。タイミング調停機構１０８は、展開領域３０１に格納された画像形成イメージを主走査方向のライン単位にラインバッファ１５０に読み込み、光走査機構３０４に光走査機構３０４の描画タイミングにあわせて出力される。具体的には、光走査機構３０４の生成したタイミング信号に基づいて、ラインバッファ１５０に読み込まれた画像形成イメージのライン情報を出力する。
光源１７０〜１７３からの光を感光体上に走査するには幾つかの手法が有る。そのうちの一つは回転する鏡面に光を入射させ走査を行う物である。そして、反射された光を光学系を介して感光体上の等速走査に変換する。鏡面を回転させたとき、走査に関与しない時間のデッドタイムを低減し、感光体上の走査時間を延ばし、画素クロックを低減させるために、鏡面としては複数面を有する多面体鏡（ポリゴンミラー）が使用される。
なお、ポリゴンミラーの工作精度によって、光走査機構３０４による走査は、一走査毎に画像形成位置、画素サイズ等の変動を持ちうる。この工作精度上の異なる鏡面の変動要因を吸収するため、また、ポリゴンミラーの回転制御の変動を吸収するため、一般的に一走査毎にタイミングの再調停を行う同期が必要になる。通常は感光体脇に光センサーを用意し、走査光の入射によって走査開始の同期信号とする。なお、光走査機構３０４は、請求項における走査制御手段に相当する。
図９は、第１実施形態に係る画像形成装置に用いられる光走査機構３０４に含まれる光学系を例示的に示す図である。
３１０は感光体であり、光源からの光により画像形成イメージに基づく潜像画像が形成される。３１１は同期センサであり、上述した、同期信号を生成するために走査線の延長上に配置される光センサである。つまり、ポリゴンミラー３１２により走査された光は、感光体３１０上を走査する前にまず同期センサ３１１に入射する。同期センサ３１１は時間応答性の高い光センサであり、これを画像形成イメージの展開領域３０１上の画像形成イメージを出力するための同期トリガーとして使用する。
同期センサ３１１によって同期信号を確認後、光源１７０〜１７３からの光は感光体へ到達する前に消灯し、タイミング調停機構１０８から入力された画像形成イメージのライン情報が発光の駆動源になるように切り変える。
ポリゴンミラー３１２の回転により、光源から発せられる光は同期センサ３１１および感光体３１０上を走査する。なお、上述したように、光は不図示の光学補正系を通過することにより、感光体上では等速走査になる。
なお、詳細については後述するが、第１実施形態に係る画像形成装置１０の光学系においては、光源１７０〜１７３からの光は感光体上で主走査方向（Ｘ方向）に並び、つまり、同一の走査線を重ね書き（合成）していく。なお、背景技術で説明した、従来の多光源の同時走査系では、光源１７０〜１７３からの光は感光体上で副走査方向（Ｙ方向）に並び、それぞれの光点が異なる走査を行う。
図６に戻ると、また、第１実施形態のタイミング調停機構１０８においては、本発明に特に特徴的な部分として波形を離散するための離散部１５１を有する。これは、請求項における信号生成手段に相当する。さらにタイミング調停機構１０８は、離散された波形それぞれのパルスを引き伸ばすパルス引延し部１５２〜１５５を構成要素として備える。ここでは、パルス引延し部１５２〜１５５は上述した図２に示すような簡単な回路構成であるとして説明する。
図４は、入力されたライン信号の処理を例示的に示す図である。図４（ａ）は、タイミング調停機構１０８のラインバッファ１５０からのライン信号（一走査画像データ）を示す。ライン信号は、離散部１５１に入力され後述する論理に基づいて、図４（ｂ）に示すような４つの離散ライン信号に離散される。そして、それぞれの離散ライン信号はパルス引延し部１５２〜１５５により波形補正され、図４（ｃ）に示すような４つの補正された離散ライン信号に離散される。
なお、図４、図６および図９においては、離散部１５１は、画像形成イメージから抽出されたライン信号を４つに離散しているが、離散する数はシステムを構成するに適した任意の数でよく、４つに限定される物ではない。後述する駆動回路１９０〜１９３と光源であるレーザーダイオード１７０〜１７３も同様であり、４つに限定されない。感光体上の同一軌跡の走査を行う光源の数によってこれらは決定される。なお、以降では離散数（＝重畳される光源の数）をｋと表現する。
図２を参照して説明したように、パルス幅の引き伸ばした場合、応答遅延の遅延量に相当する時間だけ本来の送出タイミングよりも早いタイミングでデータが送出する必要が有る。この、画像の書き出しタイミングは例えば、前述した感光体脇の同期センサ３１１への光の入射検出から予め設定された所定時間によって決定される。
２３０〜２３３は位置調整部である。複数の光源１７０〜１７３は物理的には少しずつ異なった位置に配置されているため、同一タイミングで駆動した場合、走査線上では主走査方向に数画素から数百画素ずれている。たとえばある光源と別な光源の主走査方向の投影間隔が４２０μｍの場合、６００ｄｐｉならば１０画素、２４００ｄｐｉならば４０画素離れていることになる。そのため、駆動タイミング（出力タイミング）を調整し位置を修正する必要が有る。この位置の差のタイミング修正を行うために用意されているのが位置調整部２３０〜２３３である。具体的には、物理的な位置の差を走査タイミングの調整により修正する。なお、位置調整部２３０〜２３３はシンプルな遅延素子のみでも実現可能である。また、パルスの引延し部１５２〜１５５と位置調整部２３０〜２３３による信号処理の順は逆であっても良いし、さらに、同時に処理を行うよう構成してもよい。
１９０〜１９３は光源であるレーザーダイオード１７０〜１７３を駆動する駆動回路である。駆動回路１９０〜１９３は、ロジック回路レベルの信号をレーザーダイオードを駆動するに十分な電圧電流に変換する。
＜信号処理の詳細＞
以下では、ライン信号がＨｉｇｈのときに描画（＝レーザ発光）を意味し、Ｌｏｗの時に非描画（＝レーザ非発光）を意味するものとする。ここでは、信号の補正をＨｉｇｈに対して行うものとする。
波形離散部１５１は１入力、ｋ出力、ｋ状態を有する状態遷移回路として構成される。状態遷移回路は状態ｉのときに、出力ｉに入力を出力する。他の出力値はＬｏｗである。
状態遷移回路はパルスの立下り（ＨｉｇｈからＬｏｗへの移行）によって状態を遷移させ、状態ｉから状態ｉ＋１に移行する。そして、ｉ＝ｋとなったときにｉ＝０に戻る。すなわち数式では以下のように表現される。
ｉ ＝ （ｉ＋１） ｍｏｄ ｋ （ここで、ｍｏｄは剰余演算子）
ラインバッファ１５０から読み出されたライン信号は波形離散部１５１に入力される。波形離散部１５１は入力されたライン信号に基づき、順次状態遷移を行っていき、ｋ本のサブ描画信号線に対してパルスを離散させて出力する。前述したように、ｋ本のサブ描画信号線は個々に別個のパルス幅の引き伸ばし部１５２〜１５５に入力される。パルス幅の引き伸ばしはアナログ回路で実施してもデジタル信号変換で実施してもかまわない。
パルス幅の引き伸ばし量は画像形成部の一画素の幅よりも小さい単位で調整する必要がある。よってパルス幅の引き伸ばしをデジタル的に実現する場合には画像信号をオーバーサンプリング等により細かいサブピクセルで調整できるように変換する。つまり、パルスの引き伸ばしはパルスにサブピクセルを所定数付加する事によって実現する。このような値はレジスタの設定値変更で実現可能なので、アナログ回路で実施する際のような最適値となる遅延素子の選択などは不要であり調整しやすいという利点がある。
なお、サブピクセルの処理には当然ながら元の画像信号よりも高い周波数（高い時間解像度）で行う必要がある。ただし、半導体チップ内部で実現出来る論理回路は発光素子の応答速度よりも安価に高い周波数が利用出来るため、容易にシステム構築が可能である。
このようにして、個々にパルス幅の引き伸ばし部を経たサブ描画信号線群は、それぞれ別個の光源の描画信号として光源の駆動回路１９０〜１９３へと入力される。
個々のレーザーダイオード１７０〜１７３はパルス幅を補正されたサブ描画信号に基づいてオン／オフを行い、発せられた光は光学系によって走査され感光体上へと導かれる。そして、個々の光源の発した光は感光体上の同一軌跡を走査し、感光体上に生成される潜像は描画信号と合致したものになる。
なお、信号の分割数ｋは発光遅延量τと描画時に発生しうるパルスとパルスの最小間隔によって決定するとよい。最小間隔は通常は一画素の幅ｗとなる。τがｗに比較し十分小さい従来の画像形成部においては補正が必要とならない。ｗ＞τならばｋ＝２で本発明の実施が可能であるが、動作マージンを考えるとｗとτの値が近接しているときにはｋ＝３が望ましい。より一般的には、以下の式を満たすような最小のｋを選択するとよい。
ｋ×ｗ＞τ＞（ｋ−１）×ｗ
このようにして最小のｋを選択することにより、必要最小限の光学系で最もローコストに実現することが可能となる。なお、多光源のアレイレーザー光源としては２のべき乗の素子数のものが生産されることが多い。そのため、最小のｋよりも大きい２のべき乗の値を選択するよう構成してもよい。
＜装置の動作＞
図１３は、第１実施形態に係る画像形成装置の動作フローチャートである。なお、以下の動作は、例えば、演算部１０３が記憶部１０４に記憶された制御プログラムを実行し、出力制御部１０５を制御することにより実現される。また、図１１は、画像形成装置内部の各機構部における画像信号を例示的に示す図である。
ステップＳ１００１では、各種機構により、入力された画像情報に対する画像形成イメージを展開領域３０１に生成する。
ステップＳ１００２では、ラインバッファ１５０は、画像形成イメージから順次画素列を取り出す。
ステップＳ１００３では、波形離散部１５１は、ラインバッファ１５０に格納されている画素列に基づいて分散された部分画素列を生成し、引き伸ばし部１５２〜１５５に入力する。
ステップＳ１００４およびステップＳ１００５では、位置調整部２３０〜２３３および引き伸ばし部１５２〜１５５は、発光点の物理的配置に起因するタイミング（位相）のずれおよびパルス幅を補正する。
ステップＳ１００６では、ステップＳ１００４およびステップＳ１００５で処理した信号を光源の駆動回路１９０〜１９３へ出力する。
ステップＳ１００７では、画像形成イメージに含まれる画素列を全て処理したか確認する。未処理の画素列が有る場合はステップＳ１００２に戻り、全ての画素列について処理が完了している場合は処理を終了する。
以上説明したように、第１実施形態に係る画像形成装置によれば、主走査方向の解像度を簡単な構成で向上させることが可能となる。特に、高速描画時において、光源群の同一軌道ないし重畳軌道の光走査と波形離散部の組み合わせによって電子回路系の信号処理だけでは実現困難な主走査方向の高解像度化を実現することが可能になる。特に、ワンチップデバイス化された複数光源を利用することにより、コストを低減しつつ解像度の向上が可能となる。
（第２実施形態）
第２実施形態では、２次元配置されたＭ個の発光部を有する光源を備える画像形成装置について説明する。つまり、Ｍ個の発光部のうち少なくとも１個は同一ライン上に無い構成を取ることになる。なお、画像形成装置のタイミング調停機構および光走査機構以外の内部構成については第１実施形態と同様であるため説明は省略する。また、装置の動作についても第１実施形態とほぼ同様であるため説明は省略する。
＜装置構成＞
図７は、第２実施形態に係る画像形成装置のタイミング調停機構が光走査機構にデータを転送する様子を例示的に示す図である。特に、ここでは副走査方向の同時描画数４、主走査方向の重畳描画数ｋ＝４における例を示している。
ラインバッファ１４０〜１４３はラインバッファである。走査線４本分を同時に描画するために、ラインバッファは４系統必要になる。つまり、画像形成イメージの展開領域３０１の４列分の情報をそれぞれラインバッファ１４０〜１４３に保持し、光走査機構の生成したタイミング信号に基づいて出力するよう構成されている。
１４４〜１４７はそれぞれラインバッファ１４０〜１４３から出力された波形を離散するための波形離散部である。そして、さらにタイミング調停機構１０８は、パルス幅を引延す引延し部１５２〜１６７および駆動回路１９０〜２０５を構成要素として有する。１７０〜１８５はレーザーダイオードである。このうち、レーザーダイオード１７０〜１７３、１７４〜１７７、１７８〜１８１、１８２〜１８５の各々のグループがそれぞれ同一軌道を走査するレーザーダイオードを構成する。
図８は、半導体チップ上のレーザーダイオードのレイアウトを例示的に示す図である。
図に示されるように、主走査および副走査方向の発光点は必ずしも直交するとは限らない。つまり、ＸＹ直交座標に沿った配置でなくとも良い。例えば、放熱や配線パターンの都合によって、レーザーダイオードの発光点位置は半導体チップ上で正方格子状に配置されていないことがある。そして、設置間隔を広めつつ発光点間隔を走査密度に合致させるために平行四辺形状に配置される。
ただし、このような配置の場合には、位置調整部２３０〜２４５は、重畳される各光源のずれに加えて、副走査方向のタイミングのずれも考慮して補正する必要が有る。そこで、位置調整部２３０〜２４５によってこれらのタイミングを併せて調整する。
多光源光走査においても画像形成部に対する画像の同期は走査線毎に行うのが望ましい。しかし、副走査方向に並ぶ複数の光源により複数の走査線を同時に描画する画像形成部の場合、個々の光分離が困難である。６００ｄｐｉでも光源間の間隔は４２μｍにすぎず、２４００ｄｐｉの機械においてはさらにその１／４となる。
そのため、同期検出用のセンサである同期センサ３１１において個々の光源の光を区別するためには光応答速度と座標分解能を高める必要が有る。また多素子化し、物理的な位置の調整に製造コストをかけることになる。このコストは大きいので、実際には多光源デバイスの同期信号としては最も早くセンサに入射される光を同期信号として残りのタイミングはデバイスの光源間の間隔から計算して個々の位置調整部のタイミングを生成するとよい。
ここでは、図８に示すように、主走査方向に配置された同一走査される光源の間隔をＬ（μｍ）、異なる走査位置にある光源間の主走査方向のずれをＲ（μｍ）とする。このとき、最も早く同期センサ３１１および感光体３１０を走査する光源に対して任意の光源の走査遅れ量は光源のずれの量をｄｘ、ｄｙとすると以下の式が満たされる。
ｄｘ×Ｌ＋ｄｙ×Ｒ
そのため、光走査速度をＳ（μｍ／ｓｅｃ）とするとこれらのずれの量の時間補正量は以下の通りである。
（ｄｘ×Ｌ＋ｄｙ×Ｒ）／Ｓ
そのため、これらの時間補正を位置調整部２３０〜２４５によっておこなうよう構成する。
以上説明したように、第２実施形態に係る画像形成装置によれば、主走査方向の解像度を簡単な構成で向上させることが可能となる。特に、複数の画素列を同時に処理することにより、画像形成の高速化を併せて実現することが可能となる。
（第３実施形態）
ワンチップ多素子光源のデバイスにおいては、一方向の高密度化にのみ留意し設計されたデバイスがある。このようなデバイスの光源配置は原理的に一列に配置されている。ただし、チップ幅（図におけるＹ方向）を押さえるために何回か折り返された配置となっているデバイスがある。第３実施形態では、このような折り返し型配置のデバイスを用いた例について説明する。
図１０は、折り返し型配置のデバイスにおける光源配置を例示的に示す図である。なお、副走査方向について等間隔Ｗでレイアウトされている。
このような配置のデバイスを用い、光源のレーザービームのスポット径が十数〜数十μｍの直径を有する場合、隣接する光源だけでなく近傍の光源の照射光はほとんどオーバーラップすることになる。そのため、このような副走査方向の解像度向上のために設計されたデバイスも主走査方向の解像度向上に応用出来る。
例えば副走査方向の分解能が９６００ｄｐｉで設計されたチップの場合、画素間隔に相当するＷは２．６５μｍにすぎない。レーザースポット径が２０μｍとすると隣接画素と走査面積は８７％重畳する。そこで、隣接する光源群をそれぞれグループ化することにより、第１実施形態あるいは第２実施形態で説明した手法と同様の手法を用いることが可能となる。
図１０のデバイスが、発光点配置がＷ＝２．６５μｍの９６００ｄｐｉのデバイスであると仮定する。その場合、レーザーダイオードを、１７０〜１７３、１７４〜１７７、１７８〜１８１、１８２〜１８５の４つのグループに分ける。つまり、副走査方向の隣接した発光素子群でグループ分けを行い、グループ内の走査軌道を擬似的に同一と見なす。この場合ｋ＝４に相当し、第２実施形態に相当する半導体チップと同様なものと見なすことができる。ただし、個々の発光素子の配置に依存する走査遅延を位置調整部により調整することが必要となる。
図１０に示すデバイスを例に説明すると、最も早くセンサーに入射される光源（１７０および１７８）に対して他の光源の座標は
ｄｘ×Ｌ （ただし、ｄｘ＝１〜７）
と表される。そのため、光走査速度をＳ（μｍ／ｓｅｃ）とすると時間補正量は
（ｄｘ×Ｌ）／Ｓ
で算出出来る。
ｋ＝４のとき、副走査方向は２４００ｄｐｉの画像形成装置として機能することになる。副走査方向に高密度かつ等間隔で光源が並んでいるデバイスの場合、グループ分けは任意であり、光スポットの重畳性が高い範囲で、画像形成速度に応じた設計を行うことが出来る。
例えば、１７０〜１７４、１７５〜１７９、１８０〜１８４と３グループにわけ、１８５を不使用とすれば、離散数ｋは５になり、副走査方向が１９２０ｄｐｉの画像形成装置として機能することになる。一方、１７０〜１７２、１７３〜１７５、１７６〜１７８、１７９〜１８１、１８２〜１８４と分割すれば離散数ｋは３になり、副走査方向が３２００ｄｐｉの画像形成装置として機能することになる。
ただし、スポット径に対して離散数ｋを大きく取った場合、近似的に同一軌道とは見なせなくなる。たとえばスポット径が２０μｍのときには、ｋ＝５まで上げると、最も離れた両端の光源の走査間隔は
２．６５×４＝１０．６
となり、走査面積の重畳率が５０％を切ってしまい、同一軌道と見なすことが困難となる。
ただし、光源のスポット径が３０μｍのときは、ｋ＝６まで上げても、両端の光源の走査間隔は
２．６５×５＝１３．２５
となるため、走査面積の重畳率が６５％を確保出来、同一軌道とみなせる。
そのため、光源の副走査方向の間隔および光源のスポット径に基づいて、離散数ｋの上限を決定すると良い。
以上説明したように、第３実施形態に係る画像形成装置によれば、折り返し型配置の光源デバイスを用い、主走査方向の解像度を簡単な構成で向上させることが可能となる。
（第４実施形態）
第４実施形態では、光学素子の物理配置のタイミング補正および発光遅延量の補正等を、展開領域内の画像形成イメージを変形処理することにより実現する例について説明する。つまり、画像形成イメージにおける画素の位置をずらし、画素列パターンを変換することにより、後段の機構でのタイミング調整を不要あるいは軽減可能とする構成について説明する。
図１２は、画像形成イメージの変形を例示的に示す図である。図１２（ａ）の上段は展開された画像形成イメージを示しており、下段は当該画像形成イメージの１列目を取り出したものを示している。この１列の画像形成イメージに対し、以下のように処理を行なう。
まず、第１実施形態での波形離散部１５１に相当する処理を実行し離散信号を生成する。図１２（ｂ）では、離散数ｋ＝３の例を示している。また、同時に、微細なタイミングを補正するために、走査方向の解像度をより高い解像度に変換している。図１２（ｂ）では、走査方向に４倍の解像度にした例を示している。このようなデータを格納するため、より大容量のメモリが必要になる。例えば図１２（ｂ）では、約１２倍（＝３×４）のメモリ容量が必要となる。
そして、光源の物理配置に依存する遅延補正のための画素データのシフト処理を行なう。図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のデータに対して遅延補正のための画素シフトを行なった例を示している。さらに、発光遅延の補正のための画素データの引き延ばし処理を行なう。図１２（ｄ）は図１２（ｃ）のデータに対して引き伸ばし処理を行なった例を示している。なお、画素データのシフト処理および引き延ばし処理の順番は任意に設定が可能であり、どちらを先に実行してもかまわない。
このようにして得られた高解像度ラインバッファデータを順次レーザー駆動回路に送出することによって、後段に第１実施形態における波形離散部、パルスの引延し部、位置調整部に相当する機構を設けること無く主走査方向の解像度を向上させることが可能となる。つまり、物理的な回路の一部をソフトウェア構成に置き換えることが可能である。
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置が、供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどがある。
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
引き伸ばし前後の電気信号の波形および対応する発光パターンを示す図である（従来技術）。 単純な補正回路であるパルスの引き伸ばし回路の例を示す図である（従来技術）。 近接密集した描画パターンが正常に再現されない様子を例示的に示す図である。 入力されたライン信号の処理を例示的に示す図である。 第１実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図である。 第１実施形態に係る画像形成装置のタイミング調停機構が光走査機構にデータを転送する様子を例示的に示す図である。 第２実施形態に係る画像形成装置のタイミング調停機構が光走査機構にデータを転送する様子を例示的に示す図である。 半導体チップ上のレーザーダイオードのレイアウトを例示的に示す図である。 第１実施形態に係る画像形成装置に用いられる光走査機構３０４に含まれる光学系を例示的に示す図である。 折り返し型配置のデバイスにおける光源配置を例示的に示す図である。 画像形成装置内部の各機構部における画像信号を例示的に示す図である。 第４実施形態に係る画像形成イメージの変形を例示的に示す図である。 第１実施形態に係る画像形成装置の動作フローチャートである。

Claims (8)

  1. 電子写真方式の画像形成装置であって、
    各々が入力された画像信号に基づき光ビームを射出するよう構成されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光部を有する光源と、
    画像データを入力する入力手段と、
    入力された画像データに基づいて一走査に対応する一走査画像データを抽出し、合成すると該一走査画像データを構成するようなＮ個の画像信号を生成する信号生成手段と、
    感光体上の同一の軌道を前記光源から射出される前記Ｎ個の光ビームにより走査し、前記一走査画像データに対応する潜像画像を前記感光体上に形成する走査制御手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記走査制御手段は、
    前記光源における前記Ｎ個の発光部の位置に基づき、該Ｎ個の発光部から照射する光ビームの出力タイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  3. 前記信号生成手段は、前記発光部の応答遅延による信号劣化を補償するような画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  4. 前記信号生成手段は、遅延素子および論理和（ＯＲ）素子により信号劣化を補償するような画像信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
  5. 前記画像信号はパルス信号として生成され、前記Ｎ個の画像信号の各々は、各画像信号に含まれる隣接パルス間の間隔が予め設定された間隔よりも大きくなるように生成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  6. 前記Ｎ個の発光部は前記光源上で１次元配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  7. Ｍ個（Ｍ＞Ｎの整数）の発光部が前記光源上に２次元配置されており、
    前記Ｍ個の発光部のうち少なくとも１個の発光部は、前記Ｎ個が走査する軌道とは異なる軌道を走査するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  8. 各々が入力された画像信号に基づき光ビームを射出するよう構成されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の発光部を有する光源を用いる電子写真方式の画像形成装置の制御方法であって、
    画像データを入力する入力工程と、
    入力された画像データに基づいて一走査に対応する一走査画像データを抽出し、合成すると該一走査画像データを構成するようなＮ個の画像信号を生成する信号生成工程と、
    感光体上の同一の軌道を前記光源から射出される前記Ｎ個の光ビームにより走査し、前記一走査画像データに対応する潜像画像を前記感光体上に形成する走査制御工程と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
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