JP4662264B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光源からの光を走査対象物に対して走査する光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置では、画像情報に応じて変調された光源からの光をポリゴンミラー、及び走査レンズなどの走査光学系を介して感光体上に集光させるとともに、感光体上を所定の方向（主走査方向）に走査させ、感光体上に潜像（静電潜像）を形成している。そして、その潜像にトナーを付着させることにより、画像情報を顕像化させている。

近年、印刷速度の高速化の要求に対して、これまでポリゴンミラーの回転速度を高速化したり、光源からの光を変調する際に用いられるクロック信号の周波数を高くすることで対応してきたが、これらの手法では限界があり、更なる高速化に対応するために、複数の光源を用いる、いわゆるマルチビーム方式が考案された。（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）

上記マルチビームを構成する光源としては、シングルビームのレーザチップを組み合わせる方法や、複数個の発光素子を一つのレーザチップに組み込んだＬＤアレイや面発光レーザなどが使用されている。

上記マルチビームを構成するＬＤアレイなどの半導体レーザはきわめて小型であり、かつ駆動電流により高速に直接変調を行うことができるので、近年レーザプリンタ等の光源として広く用いられている。しかし、半導体レーザの駆動電流と光出力との関係は、温度により変化する特性を有するので、半導体レーザの光強度を所望の値に設定しようとする場合問題となる。特に複数の光源を同一チップ上に構成する面発光レーザの場合、光源間の距離が短いため発光、消光による温度変化や温度クロストークなどの影響が顕著であり、光量変動の要因となりやすい。

さらに、マルチビーム光学系の場合、各発光源の発振波長に差があると、走査レンズの色収差が補正されていない光学系の場合に露光位置ずれが発生し、各発光源に対応するスポットが被走査媒体上を走査する時の走査幅は、発光源毎に差が生じてしまい、画像品質の劣化の要因になってしまうため、走査幅の補正を行う必要がある。

例えば特許文献１には、複数の光源を２次元に配置し、複数の光束を偏向器で偏向することにより被走査媒体上を走査する光走査装置であって、発光点間の発熱によるクロストークの影響を発生させずに発光点の配置密度を最大とする光走査装置が開示されている。

また、特許文献２には、面発光レーザを用いた画像形成装置において、画素単位で各チップの発光強度を可変する手段及び発光時間を制御する手段を有することで、画素の静電潜像を制御する方法が開示されている。

また、特許文献３には、面発光レーザを用いた走査装置において、光源の配置を規定した構成とすることにより熱ストロークの問題を回避し、かつ、記録画像の高密度化を実現する方法が開示されている。

ところで、画像形成装置の走査光学系において、ポリゴンミラーの面倒れや偏向反射面の回転軸からの距離のばらつきに起因して、感光体上を走査する光スポット（走査ビーム）の走査位置ずれ、走査速度ムラが発生することがある。この走査位置ずれ、及び走査速度ムラは画像の揺らぎとなり画像品質の劣化を招く。

また、ユーザの画像品質に対する要求は年々厳しくなり、特許文献１〜特許文献３に開示されている装置では、高コスト化を招くことなく、今後要求される高い画像品質に対応するのは、困難であると思われる。

特開２００１−２７２６１５号公報 特開２００３−７２１３５号公報 特開２００１−３５０１１１号公報

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、高コスト化を招くことなく、走査対象物に対して光を精度良く走査することができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、複数の光源を有する光源ユニットと、走査対象物に対して前記光源ユニットからの光を走査して前記走査対象物上に像を形成する光学系と、前記光源ユニットを制御する制御装置と、を有する光走査装置において、前記複数の光源は、主走査方向に対応する第１の方向と副走査方向に対応する第２の方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列された複数の主光源と、前記第１の方向に並ぶ主光源の列間にそれぞれ配置された複数の副光源と、を含み、前記制御装置は、前記第１の方向に互いに隣接する２つの主光源を制御して前記走査対象物上に形成される像を主走査方向にシフトするとともに、互いに隣接する主光源と副光源とを制御して前記走査対象物上に形成される像を副走査方向にシフトすることを特徴とする光走査装置である。

これによれば、複数の光源は、主走査方向に対応する第１の方向と副走査方向に対応する第２の方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列された複数の主光源と、第１の方向に並ぶ主光源の列間にそれぞれ配置された複数の副光源と、を含んでいる。そして、制御装置により、第１の方向に互いに隣接する２つの主光源が制御され走査対象物上に形成される像が主走査方向にシフトされる。また、制御装置により、互いに隣接する主光源と副光源とが制御され走査対象物上に形成される像が副走査方向にシフトされる。これにより、主走査方向及び副走査方向における像の位置ずれをそれぞれ精度良く補正することができるため、結果として、高コスト化を招くことなく、走査対象物に対して光を精度良く走査することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの走査対象物と；前記少なくとも１つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光を走査し、前記走査対象物に像を形成する少なくとも１つの請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置と；前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置を備えているために、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１５に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１００の概略構成が示されている。

図１に示されるレーザプリンタ１００は、光走査装置９００、走査対象物としての感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、排紙トレイ９１０、及び位置ずれセンサ９１５などを備えている。

上記帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向に関して、帯電チャージャ９０２→現像ローラ９０３→転写チャージャ９１１→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。

前記感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム９０１は、図１における面内で時計回り（矢印方向）に回転するようになっている。

前記帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。

前記光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム９０１の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記現像ローラ９０３の方向に移動する。ところで、感光体ドラム９０１の長手方向（回転軸に沿った方向）は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラム９０１の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。なお、以下では、便宜上、感光体ドラム９０１の表面に形成される潜像における画素の主走査方向に関する長さを「画素幅」ともいう。この光走査装置９００の構成については後述する。

前記トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは前記現像ローラ９０３に供給される。このトナーカートリッジ９０４内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部に交換を促すメッセージが表示される。

前記現像ローラ９０３は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ９０４から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、この現像ローラ９０３には、感光体ドラム９０１における帯電している部分（光が照射されなかった部分）と帯電していない部分（光が照射された部分）とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、現像ローラ９０３の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム９０１の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記転写チャージャ９１１の方向に移動する。

前記給紙トレイ９０６には転写対象物としての記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には前記給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚づつ取り出し、前記レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、前記転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙部に向けて送り出す。

前記転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム９０１の表面の潜像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、前記定着ローラ９０９に送られる。

この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、前記排紙ローラ９１２を介して前記排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。

前記クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。

前記位置ずれセンサ９１５は、感光体ドラム９０１の近傍に配置され、感光体ドラム９０１に形成された画素の位置を検出し、その位置ずれ情報が含まれる信号を出力する。

次に、前記光走査装置９００の構成について図２及び図３を用いて説明する。

この光走査装置９００は、光源ユニット８０１、コリメートレンズＣＬ、シリンダレンズ８０５、ポリゴンミラー８０８、該ポリゴンミラー８０８を回転させる不図示のポリゴンモータ、ｆθレンズ８０６、折り返しミラー８０７、トロイダルレンズ８１２、２つの反射ミラー（８１３、８１４）、プリント基板８０２、２つのＰＤ基板（８０９ａ、８０９ｂ）、及び処理回路８１５などを備えている。なお、以下では、光源ユニット８０１から感光体ドラム９０１に至る光の光路上に配置された、コリメートレンズＣＬ、シリンダレンズ８０５、ポリゴンミラー８０８、ｆθレンズ８０６、折り返しミラー８０７、及びトロイダルレンズ８１２などからなる光学系を「走査光学系」ともいう。

前記光源ユニット８０１は、画像情報に応じて変調されたレーザ光をポリゴンミラー８０８に向けて出射する半導体レーザＬＤを含んでいる。この半導体レーザＬＤは、一例として図４に示されるように、それぞれ互いにほぼ同じ発光特性を有する２７個の発光部を有する、いわゆる面発光レーザである。

ここでは、一例として２７個の発光部は、副走査方向に対応する方向（以下、便宜上、「dir_sub方向」ともいう。）と主走査方向に対応する方向（以下、便宜上、「dir_main方向」ともいう。）とにそれぞれ沿って、いわゆる千鳥状に二次元的に配列されている。ここでは、一例として、dir_main方向に並ぶ発光部列の数を９列（図４における紙面上から下に向かって順に「Ａ列〜Ｉ列」とする）、dir_sub方向に並ぶ発光部列の数を６列（図４における紙面左から右に向かって順に「第１列〜第６列」とする）、としている。そこで、以下では、例えば、Ｂ列で第３列目の発光部をＢ３発光部、Ｆ列で第６列目の発光部をＦ６発光部と呼ぶこととする。また、dir_main方向については、図４における紙面左側から右側に向かう方向を＋方向（＋dir_main方向）とし、dir_sub方向については、図４における紙面上側から下側に向かう方向を＋方向（＋dir_sub方向）とする。また、２７個の発光部は、dir_main方向及びdir_sub方向のいずれの方向においても、それぞれ等間隔に配置されている。

本実施形態では、Ｂ１発光部とＢ３発光部とＢ５発光部とＤ１発光部とＤ３発光部とＤ５発光部とＦ１発光部とＦ３発光部とＦ５発光部とＨ１発光部とＨ３発光部とＨ５発光部とが、いずれもいわゆる主画素を形成する際に用いられる主光源である。また、Ａ２発光部とＡ４発光部とＡ６発光部とＣ２発光部とＣ４発光部とＣ６発光部とＥ２発光部とＥ４発光部とＥ６発光部とＧ２発光部とＧ４発光部とＧ６発光部とＩ２発光部とＩ４発光部とＩ６発光部とが、いずれもいわゆる副画素を形成するための副光源である。すなわち、光源ユニット８０１は、dir_main方向とdir_sub方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列された１２個の主光源と、dir_main方向に並ぶ主光源の列間にそれぞれ配置された９個の副光源（Ｃ２発光部、Ｃ４発光部、Ｃ６発光部、Ｅ２発光部、Ｅ４発光部、Ｅ６発光部、Ｇ２発光部、Ｇ４発光部、Ｇ６発光部）と、を含んでいる。なお、以下において、主光源と副光源とを区別する必要がないときには、それらを総称して単に「光源」ともいう。また、dir_sub方向に関する各主光源の間隔をΔｙ１、各副光源の間隔をΔｙ２、互いに隣接する主光源と副光源の間隔をΔｙ１２とする。ここでは、Δｙ１＝Δｙ２＝２Δｙ１２である。さらに、dir_main方向に関する各主光源の間隔をΔｘ１、互いに隣接する主光源と副光源の間隔をΔｘ１２とする。ここでは、Δｘ１＝２Δｘ１２である。

また、第１列の４つの主光源と第２列の５つの副光源とからなる発光部群を第１の発光部群Ｇｒ１といい、第３列の４つの主光源と第４列の５つの副光源とからなる発光部群を第２の発光部群Ｇｒ２とし、第５列の４つの主光源と第６列の５つの副光源とからなる発光部群を第３の発光部群Ｇｒ３とする。

ところで、感光体ドラム９０１の表面に形成される潜像は、ｆθレンズ８０６の特性に起因する走査ムラ、ポリゴンミラー８０８における偏向反射面のいわゆる面倒れや、偏向反射面の回転軸からの距離のばらつき、ポリゴンミラー８０８の回転ムラ、半導体レーザＬＤから出射されるレーザ光の波長変動などによって位置ずれを生じる場合がある。以下では、便宜上、主走査方向の位置ずれを「主走査方向ずれ」ともいい、副走査方向の位置ずれを「副走査方向ずれ」ともいう。

図２に戻り、この光源ユニット８０１は、その背面に前記プリント基板８０２が装着された状態で光学ハウジング８０４の壁面にスプリングにより当接されている。なお、壁面に対する前記当接の姿勢は調節ネジ８０３によって調節可能となっている。これにより、光源ユニット８０１からの光の出射方向を調節することができる。この調節ネジ８０３は光学ハウジング８０４の壁面に形成された突起部に螺合されている。光学ハウジング８０４の内部には、図３に示されるように、前記コリメートレンズＣＬ、シリンダレンズ８０５、ポリゴンミラー８０８、ポリゴンモータ（不図示）、ｆθレンズ８０６、折り返しミラー８０７、トロイダルレンズ８１２、及び２つの反射ミラー（８１３、８１４）が、それぞれ所定の位置に位置決めされ支持されている。また、各ＰＤ基板は、光学ハウジング８０４に前記光源ユニット８０１と同様に、外側より装着されている。光学ハウジング８０４は、カバー８１１により上部が封止され、その壁面から突出した複数の取付部８１０にてレーザプリンタ１００のフレーム部材にネジで固定される。

前記コリメートレンズＣＬは、光源ユニット８０１からの光を略平行光とする。前記シリンダレンズ８０５は、コリメートレンズＣＬからの光を整形する。

この走査光学系の動作について簡単に説明する。光源ユニット８０１からの光は、コリメートレンズＣＬ及びシリンダレンズ８０５を介して、ポリゴンミラー８０８の偏向面近傍に一旦結像される。ポリゴンミラー８０８は、ポリゴンモータ（不図示）によって一定の速度で図３中の矢印Ｂ方向に回転しており、その回転に伴って偏向面近傍に結像された光は等角速度的に偏向される。このポリゴンミラー８０８で偏向された光は、ｆθレンズ８０６を介して、折り返しミラー８０７に入射し、折り返しミラー８０７で反射され、トロイダルレンズ８１２を介して感光体ドラム９０１の表面を主走査方向に走査する。なお、以下では、便宜上、主走査方向における走査開始位置から走査終了位置までの１回の走査を「単位走査」ともいう。

また、主走査方向に関して前記折り返しミラー８０７の両端には、前記２つの反射ミラー（８１３、８１４）が設けられている。そして、反射ミラー８１３で反射された光はＰＤ基板８０９ａに実装されている受光素子（ＰＤ１とする。）で受光され、反射ミラー８１４で反射された光はＰＤ基板８０９ｂに実装されている受光素子（ＰＤ２とする。）で受光されるようになっている。なお、各受光素子は、いずれも像面と等価な位置に配置されている。ここでは、各反射ミラーは、ポリゴンミラー８０８により偏向された光が、単位走査前に受光素子ＰＤ１に入射し、単位走査後に受光素子ＰＤ２に入射するように配置されている。各受光素子は、それぞれ受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

前記プリント基板８０２には、図５に示されるように、レーザ駆動回路５０が実装されている。このレーザ駆動回路５０は、処理回路８１５からの後述するシリアル信号に基づいて各主光源及び各副光源の駆動信号をそれぞれ生成する。ここで生成された各駆動信号は前記光源ユニット８０１に出力される。光源ユニット８０１では、各駆動信号を半導体レーザＬＤに供給する。

前記処理回路８１５は、図５に示されるように、信号調整回路６０、位置ずれ情報取得回路１０、変調データ生成回路３０、シリアル信号生成回路３５、画像データ生成回路４０、及び発光部群選択回路４７などを有している。

信号調整回路６０は、受光素子ＰＤ１の出力信号を増幅、反転及び２値化して信号Hsync1を生成するとともに、受光素子ＰＤ２の出力信号を増幅、反転及び２値化して信号Hsync2を生成する。そこで、受光素子ＰＤ１に光が入射すると信号Hsync1は「Ｈ（ハイレベル）」から「Ｌ（ローレベル）」に変化し、受光素子ＰＤ２に光が入射すると信号Hsync2は「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。また、信号調整回路６０は、位置ずれセンサ９１５の出力信号を増幅及び２値化して信号Ｓsnを生成する。

位置ずれ情報取得回路１０は、画像情報に応じた本来の走査に先立って行われる位置ずれ情報を取得するための走査における前記信号Hsync1、信号Hsync2、及び信号Ｓsnに基づいて、主走査方向ずれ情報及び副走査方向ずれ情報を取得する。

そして、本来の走査の際に、位置ずれ情報取得回路１０は、主走査方向ずれ情報に基づいて主走査方向における画素位置や画素幅を補正するための補正情報が含まれる主走査方向補正情報信号を生成するとともに、副走査方向ずれ情報に基づいて副走査方向における画素位置を補正するための補正情報が含まれる副走査方向補正情報信号を生成する。これらの補正情報信号は変調データ生成回路３０に出力される。

前記画像データ生成回路４０は、上位装置からの画像情報に基づいて、画像データを生成する。

前記発光部群選択回路４７は、前記３つの発光部群のうちのいずれかを選択し、変調データ生成回路３０に通知する。ここでは一例として、発光部群選択回路４７は、ページ毎に発光部群を切り替えるように設定されている。なお、ライン毎やジョブ毎に発光部群を切り替えるように設定することも可能である。これにより、解像度を変更することなく、各発光部の寿命を長くすることができる。また、光源ユニット８０１の近傍に温度センサを配置し、光源ユニット８０１の近傍の温度変化に応じて発光部群を切り替えても良い。

前記変調データ生成回路３０は、画像データ生成回路４０からの画像データ、位置ずれ情報取得回路１０からの各補正情報信号、発光部群選択回路４７からの選択情報に基づいて、変調データを生成する。副走査方向ずれの補正、主走査方向ずれの補正及び画素幅の補正は、この変調データ生成回路３０で行われる。

前記シリアル信号生成回路３５は、変調データ生成回路３０からの変調データをシリアル信号に変換し、レーザ駆動回路５０に出力する。このシリアル信号生成回路３５は、例えばシフトレジスタを用いて構成することができる。

《副走査方向ずれの補正》
ここで、副走査方向補正情報信号に基づいて変調データ生成回路３０で行われる副走査方向ずれの補正方法について説明する。本実施形態では、一例として図６に示されるように、１画素に対応する時間幅（Ｔsとする）の１／８のパルス幅で各光源の発光時間を制御できるものとする。そこで、副走査方向補正情報信号に基づいて、一例として図７に示されるように、１７種類（Ｍ１〜Ｍ１７）の発光パターンのうちのいずれかが、変調データ生成回路３０で選択される。なお、ここでは、具体例として、Ｂ１発光部により形成される画素（主画素）の副走査方向ずれを、Ａ２発光部又はＣ２発光部を用いて補正する場合について説明する。また、Ａ２発光部又はＣ２発光部の発光タイミングは、dir_main方向におけるＢ１発光部との間隔（ここではΔｘ１２）を考慮して調整される。

発光パターンＭ１は、副走査方向ずれが０の場合に適用され、Ｂ１発光部が通常のパルス幅Ｔsで発光され、Ａ２発光部及びＣ２発光部はいずれも発光されない。このときの光の重心は図８（Ａ）に符号Ｇａで示されるように、Ｂ１発光部の発光点とほぼ一致する。すなわち、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向にシフトしない。

発光パターンＭ２は、副走査方向ずれが−（1／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（７／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部が（１／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図８（Ｂ）に符号Ｇｂで示されるように、Ｇａよりも（１／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に＋となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の＋側に（1／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ３は、副走査方向ずれが−（２／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（６／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部が（２／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図８（Ｃ）に符号Ｇｃで示されるように、Ｇａよりも（２／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に＋となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の＋側に（２／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ４は、副走査方向ずれが−（３／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（５／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部が（３／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図８（Ｄ）に符号Ｇｄで示されるように、Ｇａよりも（３／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に＋となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の＋側に（３／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ５は、副走査方向ずれが−（４／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（４／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部が（４／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図８（Ｅ）に符号Ｇｅで示されるように、Ｇａよりも（４／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に＋となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の＋側に（４／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ６は、副走査方向ずれが−（５／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（３／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部が（５／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図８（Ｆ）に符号Ｇｆで示されるように、Ｇａよりも（５／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に＋となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の＋側に（５／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ７は、副走査方向ずれが−（６／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（２／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部が（６／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図８（Ｇ）に符号Ｇｇで示されるように、Ｇａよりも（６／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に＋となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の＋側に（６／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ８は、副走査方向ずれが−（７／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（１／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部が（７／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図８（Ｈ）に符号Ｇｈで示されるように、Ｇａよりも（７／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に＋となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の＋側に（７／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ９は、副走査方向ずれが−（８／１６）画素の場合に適用され、Ｃ２発光部がＴsのパルス幅で発光され、Ｂ１発光部及びＡ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図８（Ｉ）に符号Ｇｉで示されるように、Ｃ２発光部の発光点とほぼ一致する。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の＋側に（８／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ１０は、副走査方向ずれが＋（1／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（７／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部が（１／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図９（Ｂ）に符号Ｇｊで示されるように、Ｇａよりも（１／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に−となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の−側に（1／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ１１は、副走査方向ずれが＋（２／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（６／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部が（２／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図９（Ｃ）に符号Ｇｋで示されるように、Ｇａよりも（２／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に−となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の−側に（２／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ１２は、副走査方向ずれが＋（３／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（５／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部が（３／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図９（Ｄ）に符号Ｇｌで示されるように、Ｇａよりも（３／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に−となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の−側に（３／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ１３は、副走査方向ずれが＋（４／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（４／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部が（４／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図９（Ｅ）に符号Ｇｍで示されるように、Ｇａよりも（４／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に−となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の−側に（４／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ１４は、副走査方向ずれが＋（５／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（３／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部が（５／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図９（Ｆ）に符号Ｇｎで示されるように、Ｇａよりも（５／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に−となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の−側に（５／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ１５は、副走査方向ずれが＋（６／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（２／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部が（６／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図９（Ｇ）に符号Ｇｏで示されるように、Ｇａよりも（６／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に−となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の−側に（６／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ１６は、副走査方向ずれが＋（７／１６）画素の場合に適用され、Ｂ１発光部が（１／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ａ２発光部が（７／８）Ｔsのパルス幅で発光され、Ｃ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図９（Ｈ）に符号Ｇｐで示されるように、Ｇａよりも（７／８）×Δｙ１２だけdir_sub方向に−となる。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の−側に（７／１６）画素分だけシフトする。

発光パターンＭ１７は、副走査方向ずれが＋（８／１６）画素の場合に適用され、Ａ２発光部がＴsのパルス幅で発光され、Ｂ１発光部及びＣ２発光部は発光されない。このときの光の重心は図９（Ｉ）に符号Ｇｑで示されるように、Ａ２発光部の発光点とほぼ一致する。これにより、感光体ドラム９０１上での画素の位置は、副走査方向の−側に（８／１６）画素分だけシフトする。

例えば、図１０（Ａ）に示されるような上位装置からの直線の画像情報が、位置ずれ情報を取得するための走査において図１０（Ｂ）に示されるように非直線となった場合には、図１０（Ｃ）に示されるような発光パターンが選択され、図１０（Ｄ）に示されるように潜像において各画素を副走査方向における最適位置に形成することが可能となる。

この場合には、主光源の発光光量と副光源の発光光量との合計が予め設定された値と一致するため、光源ユニット８０１からの光の光量を一定に保ちつつ、光源ユニット８０１からの光の重心をdir_sub方向にシフトさせることができる。

次に、主走査方向補正情報信号に基づいて変調データ生成回路３０で行われる画素幅の補正及び主走査方向ずれの補正方法について説明する。ここでは、具体例として、Ｂ３発光部により形成される主画素の主走査方向ずれを、Ｂ１発光部又はＢ５発光部を用いて補正する場合について説明する。なお、各発光部の発光タイミングは互いにほぼ同一であるものとする。また、この場合には、前記発光部群選択回路４７からの選択情報は無効とされる。

《画素幅の補正》
一例として図１１（Ａ）に示されるように、Ｂ３発光部を２画素クロック分点灯させたときの感光体ドラム９０１に形成される２画素の幅をＬ33とすると、一例として図１１（Ｂ）に示されるように、Ｂ３発光部を１画素クロック分点灯させ、続けてＢ１発光部を１画素クロック分点灯させた時には、感光体ドラム９０１に形成される２画素の幅はＬ33よりも短いL31となる。また、一例として図１１（Ｃ）に示されるように、Ｂ３発光部を１画素クロック分点灯させ、続けてＢ５発光部を１画素クロック分点灯させた時には、感光体ドラム９０１に形成される２画素の幅はＬ33よりも長いL35となる。このように、dir_main方向の同一直線上に並ぶ複数の主光源の点灯を制御することにより、感光体ドラム９０１上に形成される画素幅を補正することができる。なお、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）におけるＰＣＬＫは、変調データ生成回路３０内で生成される画素クロック信号である。

《主走査方向ずれの補正》
また、一例として図１２（Ａ）に示されるように、Ｂ３発光部のみを発光パワー１０００μＷで１画素クロック分点灯させたときの感光体ドラム９０１の表面での光量分布が一例として図１２（Ｂ）に示されている。このときの主走査方向における光の重心をＰ１とする。一方、一例として図１３（Ａ）に示されるように、Ｂ１発光部とＢ３発光部とをそれぞれ発光パワー５００μＷで同時に１画素クロック分点灯させると、一例として図１３（Ｂ）に示されるように主走査方向における光の重心Ｐ３はＰ１よりも−側となる。また、一例として図１４（Ａ）に示されるように、Ｂ３発光部とＢ５発光部とをそれぞれ発光パワー５００μＷで同時に１画素クロック分点灯させると、一例として図１４（Ｂ）に示されるように主走査方向における光の重心Ｐ５はＰ１よりも＋側となる。このように、dir_main方向に並ぶ複数の主光源の点灯を制御することで、感光体ドラム９０１に形成される画素位置を補正することができる。すなわち、主走査方向における画素位置を＋方向（順方向）及び−方向（逆方向）にシフトすることができる。

なお、副走査方向ずれ及び主走査方向ずれの両方が生じる画素では、副走査方向ずれを補正するのに用いられる副光源に対しても、主光源と同様に上記主走査方向ずれの補正が行われる。

ところで、各発光部の発光タイミングが互いにほぼ同一のときには、主走査方向における画素位置の補正量は、dir_main方向における各主光源の間隔（ここではΔｘ１）と走査速度によって決定される。そこで、各発光部の発光タイミングを制御するタイミング制御手段を新たに設けることにより、各主光源の間隔や走査速度によらずに、主走査方向ずれを更に精度良く補正することが可能となる。具体的には、一例として図１５に示されるように、主走査方向ずれの程度（ずれ量）に応じて、前記シリアル信号生成回路３５にて生成されたシリアル信号を遅延させるディレイ回路を上記タイミング制御手段として更に設けても良い。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るレーザプリンタ１００では、帯電チャージャ９０２と現像ローラ９０３とトナーカートリッジ９０４と転写チャージャ９１１とによって転写装置が構成されている。

また、本実施形態に係る光走査装置９００では、変調データ生成回路３０によって制御装置が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置９００によると、光源ユニット８０１は、dir_main方向（第１の方向）とdir_sub方向（第２の方向）とにそれぞれ沿って二次元的に配列された１２個の主光源と、dir_main方向に並ぶ主光源の列間にそれぞれ配置された９個の副光源と、を含んでいる。そして、変調データ生成回路３０は、dir_main方向に互いに隣接する２つの主光源を制御して感光体ドラム９０１上に形成される像を主走査方向にシフトする。また、変調データ生成回路３０は、互いに隣接する主光源と副光源とを制御して感光体ドラム９０１上に形成される像を副走査方向にシフトする。これにより、高コスト化を招くことなく、主走査方向及び副走査方向における像の位置ずれをそれぞれ精度良く補正することができ、結果として感光体ドラム９０１に対して光を精度良く走査することが可能となる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、光源ユニット８０１は、３つの発光部群を有し、発光部群選択回路４７によってページ毎にいずれかが選択され、主走査方向ずれが小さいときには、使用される発光部群が切り替えられている。これにより、解像度を変更することなく、各発光部の寿命を長くすることができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、複数の発光部は、それぞれ同一チップ上に形成されているため、発光部の間隔がそれぞれほぼ設計通りとなり、主走査方向及び副走査方向における像の位置ずれをそれぞれ精度良く補正することができる。更に、単一の光源を複数個用いる場合に比べて消費電力を低減することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、各副光源は、それぞれ隣接する主光源とのdir_sub方向に関する距離がいずれも同じとなるように配置されているため、副走査方向ずれの補正アルゴリズムを単純化することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、変調データ生成回路３０は、互いに隣接する主光源及び副光源の各駆動信号におけるパルス幅をそれぞれ制御して感光体ドラム９０１上に形成される像を副走査方向にシフトしているため、副走査方向ずれの補正アルゴリズムを単純化することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、変調データ生成回路３０は、互いに隣接する主光源及び副光源からそれぞれ出射される光の光量の合計が予め設定された値と一致するように制御しているため、濃度むらの発生を抑制することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、変調データ生成回路３０は、dir_main方向に互いに隣接する２つの主光源をそれぞれ同一の発光タイミングで駆動して感光体ドラム９０１上に形成される像を主走査方向にシフトしているため、主走査方向ずれの補正アルゴリズムを単純化することができる。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１００によると、高コスト化を招くことなく、感光体ドラム９０１に対して光を精度良く走査することができる光走査装置９００を備えているため、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

なお、上記実施形態では、副走査方向ずれに対する発光パターンが１７種類の場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、副走査方向ずれが正のときと負のときとで、発光パターンの数が同じ場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、副走査方向ずれが正のときと負のときとで、発光パターンの数が異なっていても良い。

また、上記実施形態では、半導体レーザＬＤが３つの発光部群を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１６に示されるように、２つの発光部群を有していても良い。

また、上記実施形態では、１つの発光部群が４つの主光源と５つの副光源とから構成される場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに発光部群がｎ個（ｎは自然数）の主光源とｎ個又はｎ＋１個の副光源とから構成されていれば良い。

また、上記実施形態では、副走査方向ずれを補正する際に、主光源及び副光源の各駆動信号におけるパルス幅をそれぞれ調整する場合について説明したが、これに限らず、例えば主光源及び副光源の各発光パワーをそれぞれ調整しても良い。この場合に、主光源及び副光源からそれぞれ出射される光の光量の合計が予め設定された値と一致するように調整しても良い。

また、上記実施形態における前記処理回路８１５は一例であり、同様な処理を行う回路であれば、その回路構成は上記実施形態に限定されるものではない。

また、上記実施形態において、前記処理回路８１５を構成する回路の少なくとも一部が前記プリント基板８０２に実装されても良い。

また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高品質の画像を形成することが可能となる。

また、画像形成装置として、カラー画像に対応し、画像情報毎に感光ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。一例として図１７に示されるタンデムカラー機には、Ｙ画像情報用の感光ドラム９０１ａにＹ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ａと、Ｍ画像情報用の感光ドラム９０１ｂにＭ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ｂと、Ｃ画像情報用の感光ドラム９０１ｃにＣ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ｃと、Ｋ画像情報用の感光ドラム９０１ｄにＫ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ｄと、を有している。この場合には、上記実施形態と同様にして主走査方向ずれ及び副走査方向ずれがいずれも精度良く補正され、高品質の画像を形成することが可能となる。

また、上記実施形態では、画像形成装置がレーザプリンタ１００の場合について説明したが、これに限らず、例えば、光走査装置９００を備えたデジタル複写機、スキャナ、ファクシミリ、及びいわゆる複合機であっても良い。要するに、光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を示す概略斜視図（その１）である。 図１における光走査装置を示す概略斜視図（その２）である。 図３における半導体レーザを説明するための図である。 図２におけるプリント基板に実装されている各種回路及び処理回路を説明するための図である。 画像データと発光タイミングとの関係を説明するための図である。 副走査方向ずれを補正する際の発光パターンの種類を説明するための図である。 図８（Ａ）〜図８（Ｉ）は、それぞれ各発光パターンを説明するための図（その１）である。 図９（Ａ）〜図９（Ｉ）は、それぞれ各発光パターンを説明するための図（その２）である。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、それぞれ副走査方向ずれの補正を説明するための図である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、それぞれ主走査方向における画素幅の補正を説明するための図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ主走査方向における画素位置の補正を説明するための図（その１）である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ主走査方向における画素位置の補正を説明するための図（その２）である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ主走査方向における画素位置の補正を説明するための図（その３）である。 ディレイ回路を説明するための図である。 図３における半導体レーザの変形例を説明するための図である。 タンデムカラー機を説明するための概略図である。

符号の説明

３０…変調データ生成回路（制御装置）、１００…レーザプリンタ（画像形成装置）、８０１…光源ユニット、９００…光走査装置、９０１…感光体ドラム（走査対象物）、９０２…帯電チャージャ（転写装置の一部）、９０３…現像ローラ（転写装置の一部）、９０４…トナーカートリッジ（転写装置の一部）、９０９…定着ローラ（転写装置の一部）、９１１…転写チャージャ（転写装置の一部）、９１３…記録紙（転写対象物）。

Claims (10)

1. 複数の光源を有する光源ユニットと、走査対象物に対して前記光源ユニットからの光を走査して前記走査対象物上に像を形成する光学系と、前記光源ユニットを制御する制御装置と、を有する光走査装置において、
   前記複数の光源は、主走査方向に対応する第１の方向と副走査方向に対応する第２の方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列された複数の主光源と、前記第１の方向に並ぶ主光源の列間にそれぞれ配置された複数の副光源と、を含み、
   前記制御装置は、前記第１の方向に互いに隣接する２つの主光源を制御して前記走査対象物上に形成される像を主走査方向にシフトするとともに、互いに隣接する主光源と副光源とを制御して前記走査対象物上に形成される像を副走査方向にシフトすることを特徴とする光走査装置。
2. 前記複数の副光源は、それぞれ隣接する主光源との前記第２の方向に関する距離がいずれも同じとなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記制御装置は、前記互いに隣接する主光源及び副光源の各駆動信号におけるパルス幅をそれぞれ制御して前記走査対象物上に形成される像を副走査方向にシフトすることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記制御装置は、前記互いに隣接する主光源及び副光源の各発光パワーをそれぞれ制御して前記走査対象物上に形成される像を副走査方向にシフトすることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
5. 前記互いに隣接する主光源及び副光源からそれぞれ出射される光の光量の合計が予め設定された値と一致することを特徴とする請求項３又は４に記載の光走査装置。
6. 前記制御装置は、前記第１の方向に互いに隣接する２つの主光源をそれぞれ同一の発光タイミングで駆動して前記走査対象物上に形成される像を主走査方向にシフトすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記制御装置は、前記第１の方向に互いに隣接する２つの主光源の少なくとも一方の発光タイミングを調整して前記走査対象物上に形成される像を主走査方向にシフトすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記複数の光源は、それぞれ同一チップ上に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 少なくとも１つの走査対象物と；
   前記少なくとも１つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光を走査し、前記走査対象物に像を形成する少なくとも１つの請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置と；
   前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置。
10. 前記画像情報は、カラー画像情報であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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