JP2008107674A - 光走査装置、光走査方法、画像形成装置、カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の光源を有する光走査装置において、副走査方向における画素の位置補正をより高精度に行う。
【解決手段】 複数の光源からの複数の光ビームを主走査方向に走査する光走査装置において、複数の光源を駆動制御する光源駆動制御手段５０を備え、複数の光源の場合、複数の光源の発光位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するとき、前記光源駆動制御手段５０は、副走査方向に異なる位置を走査可能なＮ個（Ｎ≧２）の光源のうちのＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ≧１）の光源を発光，走査させることによって１画素を形成する仮想光源列が副走査方向にＬ個（Ｌ≧２）並んでＬ個の画素が形成されるように、複数の光源の駆動制御を行うようになっており、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満であることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光走査装置、光走査方法、画像形成装置、カラー画像形成装置に関する。

図３２は電子写真プロセスを利用したレーザプリンタ，デジタル複写機等の一般的な画像形成装置の構成例を示す図である。図３２を参照すると、光源ユニットである半導体レーザユニット１００１から発光されたレーザ光は、回転するポリゴンミラー１００２により偏向走査（スキャン）され、走査レンズ（ｆθレンズ）１００３を介して被走査媒体である感光体１００４上に光スポットを形成し、その感光体１００４を露光して静電潜像が形成される。このとき、位相同期回路１００９は、クロック生成回路１００８により生成された変調信号を、ポリゴンミラー１００２により偏向走査された半導体レーザの光を検出するフォトディテクタ１００５に同期した位相に設定する。すなわち、位相同期回路１００９では、１ライン毎に、フォトディテクタ１００５の出力信号に基づいて、位相同期のとられた画像クロック（画素クロック）を生成して、画像処理ユニット１００６とレーザ駆動回路１００７へ供給する。このようにして、半導体レーザユニット１００１は、画像処理ユニット１００６により生成された画像データと位相同期回路１００９により１ライン毎に位相が設定された画像クロックに従い、レーザ駆動回路１００７を介して半導体レーザの発光時間をコントロールすることにより、被走査媒体（感光体）１００４上の静電潜像をコントロールすることができる。

ところが近年、印刷速度（画像形成速度）の高速化，画像の高画質化の要求が高まり、それに対して、偏向器であるポリゴンモータの高速化や、レーザ変調の基準クロックとなる画素クロックの高速化で対応してきたが、どちらの高速化にも限界が近づいてきており、従来の方法では対応しきれなくなってきている。

そこで、複数の光源を用いたマルチビームを採用することで、高速化対応がなされている。マルチビームによる光走査方法では、偏向器の偏向により同時に走査できる光束が増えることにより、偏向器であるポリゴンモータの回転速度や、画素クロック周波数の低減が可能となり、高速にかつ安定した光走査及び画像形成が可能となる。

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アレイなどを用いる方法が使用されている。

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出来るので、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に問題となる。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。

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において、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例が示されている。

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示されている。

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

しかしながら、複数の光源を有する従来の光走査装置では、一般に、１光源で１画素を構成するため、１画素の大きさよりも高い精度での位置ずれ補正を行うことができないという問題があった。

本発明は、複数の光源を有する光走査装置において、副走査方向における画素の位置補正をより高精度に行う事が可能な（副走査方向に対して画素密度以上の位置ずれ補正を行なうことが可能な）光走査装置、光走査方法、画像形成装置、カラー画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数の光源からの複数の光ビームを主走査方向に走査する光走査装置において、複数の光源を駆動制御する光源駆動制御手段を備え、複数の光源の場合、複数の光源の発光位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するとき、前記光源駆動制御手段は、副走査方向に異なる位置を走査可能なＮ個（Ｎ≧２）の光源のうちのＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ≧１）の光源を発光，走査させることによって１画素を形成する仮想光源列が副走査方向にＬ個（Ｌ≧２）並んでＬ個の画素が形成されるように、複数の光源の駆動制御を行うようになっており、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満であることを特徴としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数の光源からの複数の光ビームを主走査方向に走査する光走査装置において、複数の光源を駆動制御する光源駆動制御手段を備え、複数の光源の発生位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するときにおいて、光源チップ上での光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ以下であり、前記光源駆動制御手段は、副走査方向に異なる位置を走査可能なＮ個（Ｎ≧２）の光源のうちのＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ≧１）の光源を発光，走査させることによって１画素を形成する仮想光源列が副走査方向にＬ個（Ｌ≧２）並んでＬ個の画素が形成されるように、複数の光源の駆動制御を行うことを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記Ｍ個の光源は、副走査方向の走査位置が隣り合っていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、画素の重心位置を副走査方向に移動させるために、Ｍ個の光源の駆動状態を変化させるようになっていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、１画素の重心を副走査方向に移動させるための補正データが与えられるとき、前記補正データに応じた量だけ１画素の重心を副走査方向に移動させるために、Ｍ個の光源の駆動状態を変化させるようになっていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の光走査装置において、副走査画素位置を検出して副走査方向の画素位置補正を行うための補正データを出力するための副走査画素位置検出手段がさらに設けられており、前記光源駆動制御手段は、副走査画素位置検出手段から出力される補正データに応じた量だけ１画素の重心を副走査方向に移動させるために、Ｍ個の光源の駆動状態を変化させるようになっていることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記光源駆動制御手段は、１画素の重心を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の合計発光時間または合計露光面積が一定となるようにパルス幅変調によってＭ個の光源の発光時間比を段階的に変化させるようになっていることを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記光源駆動制御手段は、１画素の重心を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の合計露光エネルギーが一定となるようにパワー変調によってＭ個の光源の発光レベル比を段階的に変化させてＭ個の光源の露光エネルギー比を変化させるようになっていることを特徴としている。

また、請求項８記載の発明は、請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記光源駆動制御手段は、１画素の重心を副走査方向に移動させるために、パルス幅変調とパワー変調とを同時に行なうことによってＭ個の光源の発光時間比と発光レベル比を段階的に変化させるようになっていることを特徴としている。

また、請求項９記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、各画素ごとにＭ個の光源の発光をＮ個の光源の中から切り替える機能を有し、個々の画素について個別制御を行なうようになっていることを特徴としている。

また、請求項１０記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、仮想光源列の構成を切り替える機能を有していることを特徴としている。

また、請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の光走査装置において、前記複数の光源には、（Ｎ×Ｌ）個の光源の他に、予備光源が設けられていることを特徴としている。

また、請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の光走査装置において、前記予備光源は、（Ｎ×Ｌ）個の光源に対応して副走査方向に配列される（Ｎ×Ｌ）個の仮想光源列のいずれか一方の側に副走査方向に少なくとも（Ｎ−１）個の仮想光源列が配列されるように、少なくとも（Ｎ−１）個設けられていることを特徴としている。

また、請求項１３記載の発明は、請求項１１記載の光走査装置において、前記予備光源は、（Ｎ×Ｌ）個の光源に対応して副走査方向に配列される（Ｎ×Ｌ）個の仮想光源列の両方の側のそれぞれに副走査方向に少なくとも（Ｎ−１）個の仮想光源列が配列されるように、少なくとも２（Ｎ−１）個設けられていることを特徴としている。

また、請求項１４記載の発明は、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記（Ｎ×Ｌ）個の光源および／または前記予備光源には、面発光レーザが用いられることを特徴としている。

また、請求項１５記載の発明は、複数の光源からの複数の光ビームを主走査方向に走査する光走査方法において、複数の光源の場合、複数の光源の発光位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するとき、副走査方向に異なる位置を走査可能なＮ個（Ｎ≧２）の光源のうちのＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ≧１）の光源を発光，走査させることによって１画素を形成する仮想光源列が副走査方向にＬ個（Ｌ≧２）並んでＬ個の画素が形成されるように、複数の光源の駆動制御を行い、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満であることを特徴としている。

また、請求項１６記載の発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置である。

また、請求項１７記載の発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光走査装置を有することを特徴とするカラー画像形成装置である。

請求項１乃至請求項１５記載の発明によれば、複数の光源の場合に、複数の光源の発光位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するときにおいて、副走査方向に異なる位置を走査可能なＮ個（Ｎ≧２）の光源のうちのＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ≧１）の光源を発光，走査させることによって１画素を形成する仮想光源列が副走査方向にＬ個（Ｌ≧２）並んでＬ個の画素が形成されるように、複数の光源の駆動制御を行うので、１画素の大きさよりも高い精度で画素の副走査方向の位置補正が可能となる。

特に、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記Ｍ個の光源は、副走査方向の走査位置が隣り合っているので、より高い精度での副走査方向の画素位置補正が可能となる。

また、請求項３乃至請求項８の発明では、１画素の重心を副走査方向に移動させることができる。

特に、請求項６乃至請求項８記載の発明によれば、光源密度以上の解像度で副走査方向に画素の滑らかな（スムーズな）位置補正が可能となる。

また、請求項９記載の発明によれば、請求項１記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、画素ごとにＭ個の光源の発光をＮ個の光源の中から切り替える機能を有し、個々の画素について個別制御を行なうようになっているので、個別の画素について、高い精度での（１画素以下の大きさでの）画素位置の補正が可能となる。

また、請求項１０乃至請求項１３記載の発明によれば、請求項１記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、仮想光源列の構成を切り替える機能を有しているので、より高い精度での画素位置決めが可能となる。

また、請求項１４記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記（Ｎ×Ｌ）個の光源および／または前記予備光源には、面発光レーザが用いられるので、一般的な半導体レーザを使用する場合と比べて、消費電力を低減することが可能となり、また光源の配列を形成しやすい構造のため、光源ユニット部の構造を簡略化でき、コストダウンを図ることが可能となる。

また、請求項１６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置であるので、高精度な画像形成装置の実現が可能となる。

また、請求項１７記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光走査装置を有することを特徴とするカラー画像形成装置であるので、高精度なカラー画像形成装置の実現が可能となる。

さらに、請求項１乃至請求項１５記載の発明によれば、複数の光源の場合に複数の光源の発光位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するとき、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満であるので、画素の解像度（１個の光源で１画素を形成する場合は画素密度でもある）は、光学倍率（正確には、走査光学系の副走査方向横倍率）が２倍よりも大きいときに（例えば２．１２倍のときに）、約１０μｍ以下となり（副走査方向の光源間ピッチが４．８μｍや２．４μｍの場合、画素の解像度（１個の光源で１画素を形成する場合は画素密度でもある）は１０μｍ（２４００ｄｐｉ）や５μｍ（４８００ｄｐｉ）となり）、画素の解像度（１個の光源で１画素を形成する場合は画素密度でもある）を十分に細かくすることができる。より具体的な例を挙げると、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が例えば４μｍ以下である場合、画素の解像度は、光学倍率（正確には、走査光学系の副走査方向横倍率）が２．５倍のときに、１０μｍ以下となり（副走査方向のピッチが４μｍや２μｍの場合、画素の解像度は１０μｍ（２４００ｄｐｉ）や５μｍ（４８００ｄｐｉ）となり）、画素の解像度を十分に細かくすることができる。

より詳細に、請求項１乃至請求項１５記載の発明によれば、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満の複数の光源と副走査方向横倍率が｜β｜＞２の走査光学系とを組み合わせることにより、副走査方向の解像度２４００ｄｐｉ以上の高解像度な光書込光学系を実現できる。すなわち、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満の複数の光源と副走査方向横倍率が｜β｜＞２の走査光学系とを組み合わせることにより、副走査方向のアパーチャ径が小さくならないので、光源として面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等の光量の小さい光源を用いても、高解像度の光書込可能な光走査装置を実現できる。さらに、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満の複数の光源と副走査方向横倍率が｜β｜＞２の走査光学系とを組み合わせることにより、被走査面に集光させるレンズを感光体に近づける必要が無いために、被走査面に集光させるレンズを小さく出来て、これにより、容易なレイアウト，低コストな高解像度の光書込可能な光走査装置を実現できる。また、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満の複数の光源と副走査方向横倍率が｜β｜＞２の走査光学系とを組み合わせることにより、シリンドリカルレンズをポリゴンモータに近づける必要が無いために、発熱によるビームスポット径やビームピッチの変動を低減した高解像度の光書込可能な光走査装置を実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明において、１画素とは、純粋な１画素のことであり（例えば２４００ｄｐｉの画素とは約１０．６μｍ角の画素のことを意味し）、ディザマトリックスのように複数の画素（例えば４×４の画素）を合成した結果の１画素を意味するものではない。

また、本発明において、「少なくとも副走査方向に異なる位置に配置された」ｎ個の光源とは、単なる副走査方向に一列に並んだ光源配置のみならず、例えば図１に示すような光源配置などをも含むものとする。

図１は本発明の光走査装置の構成例を示す図である。図１を参照すると、本発明の光走査装置（複数の光源からの複数の光ビームを主走査方向に走査する光走査装置）は、複数の光源を駆動制御する光源駆動制御手段５０を備え、複数の光源が２次元に配列された２次元アレイの場合、複数の光源の発生位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するとき、前記光源駆動制御手段５０は、副走査方向に異なる位置を走査可能なＮ個（Ｎ≧２）の光源のうちのＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ≧１）の光源を発光，走査させることによって１画素を形成する仮想光源列が副走査方向にＬ個（Ｌ≧２）並んでＬ個の画素が形成されるように、複数の光源の駆動制御を行うことを特徴としている。

本発明の光走査装置について、具体的に説明する。

いま、図３２の一般的な画像形成装置（書込み光学系）において、光源ユニット１００１が図２に示すように、格子状に複数の光源（複数の半導体レーザ）が配置された半導体レーザアレイ、または、同一チップ上に複数光源（複数の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ，面発光型半導体レーザ）が格子状に配置された面発光レーザアレイから構成されるとき、複数の光源の配列方向が図３２のポリゴンミラーのような偏向器の回転軸に対してある角度θを有するように、光源ユニット１００１の配置，角度を調整する。

このとき、図２において、縦配列方向ａの４個の光源を左から光源ａ１，ａ２，ａ３，ａ４とし、これら４光源ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の中から例えばａ２，ａ３の２光源を発光，走査して１画素を形成する場合を考える（４個の光源から作られる１つの仮想光源列によって１画素が形成される場合を考える）。形成する画素密度を１２００ｄｐｉとしたとき２光源間の距離は４８００ｄｐｉ相当となり画素密度に対して光源密度が４倍となっている。よって、この場合、後述のように、１画素を構成する複数の光源の光量比などを変えることで、画素の重心位置を副走査方向にずらすことが可能となり、光源密度以上の高精度な画素形成が実現できる。

なお、図２および以後の図において、白い丸は発光させていない光源、黒い丸は発光させている光源を表している。図２の例では、縦配列方向ａについては、４個の光源ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の中からａ２，ａ３の２光源を発光，走査して、１番目の画素を形成し、また、縦配列方向ｂについては、４個の光源ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４の中からｂ２，ｂ３の２光源を発光，走査して、２番目の画素を形成し、また、縦配列方向ｃについては、４個の光源ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４の中からｃ２，ｃ３の２光源を発光，走査して、３番目の画素を形成して、３個の画素を形成している。

図３には、図２のように４個の光源のうち、副走査方向の走査位置が隣り合う２個の光源（図２の例では、中央２光源）を発光，走査して、副走査方向にＬ個の仮想光源列１〜Ｌが並んだＬ個の画素を形成する例が示されている。なお、この例では、全体の光源数は（４×Ｌ）個である。

ここで、１画素に対して複数光源（図２，図３の例では２光源）を発光させて走査を行なうときには、次のような利点がある。すなわち、本発明の光源として面発光レーザを用いた場合には、面発光レーザの出力は従来のレーザに比べて出力が弱いために１光源での走査では現像に十分な光量を得られない可能性がある。そこで、十分な光量を得るために、１画素に対して複数の光源を発光させて走査を行うのが好ましい。

また、４個の光源のうち、副走査方向の走査位置が隣り合う２個の光源を発光させる利点について説明する。４光源のうち２光源を発光させて走査する場合に、光源間の距離は図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す３つのパターンがある。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）のそれぞれのパターンで走査した場合の静電潜像シミュレーションの結果を図５に示す。図５から、光源間の距離が１番短い図４（ａ）のパターンが潜像電荷分布の幅が広がっていないことが分かる。このことから、光源間の距離が１番短い隣り合う光源（副走査方向の走査位置が隣り合う光源）を走査に用いることで、高い解像度を実現できることが分かる。

また、１画素内の副走査方向に異なる位置を走査可能なＮ個の光源（Ｎ≧２）のすべてを発光，走査するのではなく、副走査方向の走査位置が隣り合うＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ）の光源を発光させて走査を行うのが好ましい。この利点について説明する。図６には、１画素に対して従来のように１光源で走査を行った場合（図６（ａ））と、副走査方向に並んだ４光源のうちの中央２光源で走査を行った場合（図６（ｂ））と、副走査方向に並んだ４光源すべてで走査した場合（図６（ｃ））とにおける、画素と光源との関係が示されている。なお、図６の例では、それぞれの画素に走査される光量（光源数×光源の出力）は一定となっている。また、画素の大きさに比べて走査されるビーム径（光の強度が最大値の１／ｅ^２以下になる位置の幅）が大きく、画素内に走査される光はそれぞれが重なっている。

図７には、図６の条件で走査を行った場合の露光強度の分布がそれぞれ示されている。図７から、１画素に対して副走査方向に並んだ４光源のうちの中央２光源で走査を行なう場合には、従来のように１光源で走査を行った場合と同程度の露光強度分布が得られていることが分かる。これに対し、１画素に対して副走査方向に複数光源を用意しそのすべての光源を用いて走査を行った場合には、露光強度，静電潜像の副走査方向の幅が広がってしまうために画素の精度が下がる。

従って、１画素に対して副走査方向に複数光源（光源数Ｎ）を用意し、その中の連続する複数光源（光源数Ｍ≦（Ｎ−１））を選択することによって、露光強度，静電潜像の副走査方向への幅の広がりを抑えると同時に、副走査方向に１画素よりも高い精度で位置ずれ補正が可能となる。

すなわち、本発明において、副走査方向に画素の位置ずれがない場合には、図８（ａ）に示すように、副走査方向の走査位置が隣り合う中央２光源（光源１２と光源１３，光源２３と光源２４，・・・光源Ｌ２と光源Ｌ３）を発光，走査させることにする。画素が下にずれた場合には、図８（ｂ）に示すように、上の隣り合う２光源（光源１１と光源１２，光源２１と光源２２，・・・光源Ｌ１と光源Ｌ２）を発光，走査させることで、画素位置を補正することができる。また同様に、画素が上にずれた場合には、図８（ｃ）に示すように、下の隣り合う２光源（光源１３と光源１４，光源２３と光源２４，・・・光源Ｌ３と光源Ｌ４）を発光，走査させることで、画素位置を補正することができる。

このように、本発明の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記Ｍ個の光源は、副走査方向の走査位置が隣り合っているのが好ましい。

そして、上記構成の本発明の光走査装置において、光源駆動制御手段５０は、画素の重心位置を副走査方向に移動させるために、Ｍ個の光源の駆動状態を変化させるように構成することができる。

より具体的に、本発明の光走査装置において、図９に示すように、光源駆動制御手段５０は、１画素の重心を副走査方向に移動させるための補正データが与えられるとき、前記補正データに応じた量だけ１画素の重心を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の駆動状態を変化させるように構成できる。

より詳細に、本発明の光走査装置は、図１０に示すように、副走査画素位置を検出して副走査方向の画素位置補正を行うための補正データを出力するための副走査画素位置検出手段５１が設けられているとき、光源駆動制御手段５０は、副走査画素位置検出手段５１から出力される補正データに応じた量だけ１画素の重心を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の駆動状態を変化させるように構成できる。

ここで、副走査画素位置検出手段５１には、例えば特許第３６４４９２３号に記載されている技術を用いることができる。

すなわち、特許第３６４４９２３号に記載されているカラー画像形成装置は、搬送ベルトの搬送方向に沿って配列されてそれぞれ異なる色の画像を電子写真方式によって形成する複数の画像形成部と、前記搬送ベルトの搬送方向と直交する主走査方向の中央部と両端部とを含む位置に配列された少なくとも３個以上のセンサと、前記搬送ベルト上において全ての前記センサのそれぞれにより読み取られる位置に前記画像形成部によって各色の位置検出用トナーマークを作成するトナーマーク作成手段と、前記位置検出用トナーマークを読み取った前記センサの出力に基づいてそれらの各センサの位置ごとに基準色に対する他の色の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段とを有しており、この位置ずれ量検出手段を本発明の副走査画素位置検出手段５１として用いることができる。

より正確には、本発明の副走査画素位置検出手段５１は、特許第３６４４９２３号の位置ずれ量検出手段で検出された位置ずれ量に基づいて、副走査方向の画素位置補正を行うための補正データを出力することができる。

また、光源駆動制御手段５０は、画素の重心位置を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の駆動状態を変化させる仕方としては、図８に示した仕方の他に、Ｍ個（但し、この場合、Ｍは（Ｎ−１）≧Ｍ≧２）の光源の合計発光時間または合計露光面積が一定となるようにＭ個の光源の発光時間比を変化させたり、あるいは、Ｍ個の光源の合計露光エネルギーが一定となるようにＭ個の光源の発光レベル比を変化させてＭ個の光源の露光エネルギー比を変化させたりすることなどが挙げられる。

図１１乃至図１５は光源駆動制御手段５０によってＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ≧２）の光源の駆動状態を変化させる仕方の具体例を説明するための図である。

図１１は、画素の重心位置を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の合計発光時間が一定となるようにＭ個の光源の発光時間比を変化させる場合の具体例を説明するための図である。図１１には、Ｍ個の光源が２光源Ａ，Ｂである場合が示されており、２光源Ａ，Ｂの発光信号が図の上部に示され、２光源Ａ，Ｂにより被走査媒体上に走査される光束による走査光量分布が、図の右側方向を主走査方向として図示されている。

例えば図２の光源ａ２を図１１の光源Ａ、光源ａ３を光源Ｂとした場合を考える。画素１の場合には光源Ｂのみが点灯しており、画素１，２，３・・・となるにつれて、光源Ｂの発光時間が短くなり、光源Ａの発光時間が長くなっている。例えば画素４のとき光源Ａ，Ｂ共に同じ発光時間点灯しており、この画素を基準画素としたとき、画素５，６，７は図中上方向である副走査方向に画素の重心位置がずれている。逆に、画素３，２，１となるにつれ、図中下方向の副走査方向に画素の重心位置がずれており、２光源の合計発光時間を略一定として、その比率を変えることにより、画素の重心を副走査方向にずらすことができる。例えば画素３において、光源Ａの発光時間をＴａ３、光源Ｂの発光時間をＴｂ３としたとき、発光時間の和Ｔａｌｌ＝Ｔａ３＋Ｔｂ３＝Ｔａｎ＋Ｔｂｎ（ｎは自然数）＝一定となるように露光時間比を変えてやるとする。このとき、例えば前述した特許第３６４４９２３号の技術を用いて、トナー画像の副走査方向の位置ずれをパッチ計測により測定し、位置ずれ量を補正するように補正データを与えて上記発光時間の比率を変えてやることにより、副走査方向の画素位置ずれを補正することが可能となる。

また、図１２は、画素の重心位置を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の合計露光面積が一定となるようにＭ個の光源の発光時間比を変化させる場合の具体例を説明するための図である。図１２には、Ｍ個の光源が２光源Ａ，Ｂである場合が示されており、２光源Ａ，Ｂの発光信号の比を変えたときの感光体上の露光面積Ｓａ，Ｓｂが、図の右側方向を主走査方向として図示されている。

すなわち、図１２では発光信号の発光時間幅を光源Ａと光源Ｂとで変える場合に、各光源Ａ，Ｂからの発光信号に基づいて光走査装置における感光体上に露光が行われるが、そのときの露光面積を光源Ａ，Ｂによるものをそれぞれ露光面積Ｓａ，Ｓｂとする。画素３における露光面積をそれぞれＳａ３，Ｓｂ３としたとき、露光面積の和Ｓａｌｌ＝Ｓａ３＋Ｓｂ３＝Ｓａｉ＋Ｓｂｉ（ｉは自然数）＝一定となるように発光信号を制御することで、２光源全体での露光面積を一定とすることができる。このとき、１画素あたりの露光面積を変えることなく、露光面積の重心を副走査方向に、光源Ａ，Ｂの発光信号のここでは発光時間比を変えてやることでずらすことができるようになる。図１２の場合も図１１と同様に位置ずれ量を補正してやるように発光信号の発光時間比を決めることで、副走査方向の画素位置ずれ補正が可能となる。

また、図１３は２光源の発光信号を変えたときの、感光体上の表面電位に関するものである。すなわち、図１３では、Ｍ個の光源が２光源Ａ，Ｂの場合が示されており、発光信号の発光時間幅を光源Ａと光源Ｂとで変える場合に、各光源Ａ，Ｂからの発光信号に基づいて感光体上に露光が行われるが、このとき発光時間，発光レベルにより感光体上には現像閾値を越えた発光量の場合に画素を形成するに足る表面電位が得られる。このときの現像閾値以下となる領域面積を光源Ａ，ＢによるものをそれぞれＳＶａ，ＳＶｂとする。画素３における領域面積をそれぞれＳＶａ３，ＳＶｂ３としたとき、領域面積の和ＳＶａｌｌ＝ＳＶａ３＋ＳＶｂ３＝ＳＶａｉ＋ＳＶｂｉ（ｉは自然数）＝一定となるように発光信号を制御することで、２光源全体での表面電位による領域面積を一定とすることができる。このとき、１画素あたりの領域面積を変えることなく、領域面積の重心を副走査方向に、光源Ａ，Ｂの発光信号（例えば図中では発光時間比であり、発光レベルでも可能）を変えてやることで、画素の重心位置をずらすことができる。すなわち、図１３の場合も、図１１と同様に、位置ずれ量を補正してやるように発光信号の発光時間比を決めることで、副走査方向の画素位置ずれ補正が可能となる。

また、図１４は３光源の場合の例が示されている。図１１，図１２では、２光源の発光信号の発光時間比を変え、かつ２光源での総発光時間、露光面積を略一定とすることで、副走査方向の画素位置ずれを補正するようにしたが、図１４の例では、光源Ａ，Ｂに光源Ｃを加えることで、Ｍ個の光源を３光源としている。また例えば図１４の画素６に対して副走査方向に画素位置ずれが発生した場合には、図１４の他の画素に示すように光源Ａ，Ｂ，Ｃの発光信号を制御することで、画素の重心位置を副走査方向にずらすことが可能となり、図１１と同様に位置ずれ量を補正してやるように発光信号の発光時間比を決めることで、副走査方向の画素位置ずれ補正が可能となる。

また、図１５は、複数光源の発光信号の発光レベル比を変えた場合の、走査光の感光体上での露光エネルギーに関するものである。すなわち、図１５は、画素の重心位置を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の合計露光エネルギーが一定となるようにＭ個の光源の発光レベル比を変化させてＭ個の光源の露光エネルギー比を変化させる場合の具体例を説明するための図である。

図１５の例では、発光レベル比を変更することで、露光エネルギー量の比を変更するものである。例えば画素３において、光源Ａの露光エネルギーをＥａ３とし、光源Ｂの露光エネルギーをＥｂ３としたとき、露光エネルギーの和Ｅａｌｌ＝Ｅａ３＋Ｅｂ３＝Ｅａｉ＋Ｅｂｉ（ｉは自然数）＝一定となるように発光レベルを決めることで、２光源全体での露光エネルギーを略一定とすることができる。このとき、１画素あたりの露光エネルギーを変えることなく、露光エネルギーの重心を副走査方向に、光源Ａ，Ｂの発光レベルの比を変えてやることでずらすことができるようになる。このように、図１５の場合も図１１と同様に位置ずれ量を補正してやるように発光レベル比を決めることで、副走査方向の画素位置ずれ補正が可能となる。

図１６，図１７は例えば図１１の例において２光源Ａ，Ｂの発光時間を変化させる仕方（光源駆動制御手段５０の制御動作例）を説明するための図である。図１６では１画素（例えば図１１の画素１，画素２，画素３，・・・）を８個のパルスで構成する場合に、光源駆動制御手段５０で生成されるパルスの例を画像データと画素イメージで示した図である。図１１では、１画素の中央からパルスを形成する例が示されている。ここで、画素イメージは１画素の幅を示しており、画像データ１はその１／８幅の画素、画像データ２は２／８幅、・・・画像データ８は８／８幅という時間幅で定義されているとする。また、図１７は図１６の画像データと画素イメージ出力の関係に基づいて、図１１のように２光源Ａ，Ｂの発光時間を制御するパターンを示した表である。表の縦軸は２光源Ａ，Ｂに与える７種類の制御パターン１〜７を表しており、各光源の数字は図１６の画像データを表している。

ここで、光源駆動制御手段５０は、補正データとして（０００）が与えられると図１７のパターン１を選択し、また、補正データとして（００１）が与えられると図１７のパターン２を選択し、また、補正データとして（０１０）が与えられると図１７のパターン３を選択し、また、補正データとして（０１１）が与えられると図１７のパターン４を選択し、また、補正データとして（１００）が与えられると図１７のパターン５を選択し、また、補正データとして（１０１）が与えられると図１７のパターン６を選択し、また、補正データとして（１１１）が与えられると図１７のパターン７を選択するというように、７種類のパターンのうちの１つを選択するようになっている。例えば補正データとして、（０００），（００１），（０１０），（０１１），（１００），（１０１），（１１１）が順次与えられると、光源駆動制御手段５０は、２光源Ａ，Ｂの駆動状態を図１１に示すように変化させることができる。

このように、図１７の制御パターンを、その画素の副走査ドット位置ずれ量に応じて変更することで、図１１に示すように画素の重心位置を副走査方向にずらすことが可能となり、位置ずれ量を補正するように制御パターンを選択することで、副走査ドット位置ずれ補正が可能となる。

なお、図１６に示すような画像データは、一般に図１８に示すようなパルス変調信号生成回路１０からパルス幅変調信号ＰＷＭとして生成することができる。図１８のパルス変調信号生成回路１０は、高周波クロック生成回路１１と、変調データ生成回路１２と、シリアル変調信号生成回路１３とから構成されている。ここで、高周波クロック生成回路１１では、一般に画像形成装置で必要とされる画素クロックという１画素を表す基本的な周期よりも格段に高速な高周波クロックＶＣＬＫを生成する。また、変調データ生成回路１２は、図示しない画像処理ユニット等の外部から与えられた画像データに基づいて所望ビットパターンを表す変調データを生成する。また、シリアル変調信号生成回路１３は、変調データ生成回路１２から出力される変調データを入力して、それを高周波クロックＶＣＬＫに基づいてシリアルなパルスパターン列（パルス列）に変換し、パルス変調信号ＰＷＭとして出力する。例えば外部からの変調データをシリアル変調信号生成回路１３へ直接入力するようにすれば、変調データ生成回路１２を省略することが出来る。

このようなパルス変調信号生成回路１０の最大の特徴は、シリアル変調信号生成回路１３に変調データを入力し、画素クロックよりもはるかに高速な高周波クロックに基づき、変調データのビットパターンに対応するパルス列をシリアルに出力してパルス変調信号ＰＷＭを生成することにある。シリアル変調信号生成回路１３には例えばシフトレジスタを利用すれば良い。

図１６に示すような画像データをパルス幅変調信号ＰＷＭとして生成し、図１７に示すような制御パターンで駆動制御を行なうのに、図１８のパルス変調信号生成回路１０の概念を基本的に用いた図１９に示すような光源変調信号生成回路１７を用いることができる。

すなわち、図１９の光源変調信号生成回路１７では、２光源Ａ，Ｂを制御するときに、その制御データとして、画像データと補正データを用いるようになっている。ここで、画像データとは、コピー機におけるスキャナ画像や、プリンタ時のデータなどである。一方、補正データとは、副走査画素位置検出手段５１から出力される副走査方向の画素位置補正データなどの、画像データに対して副走査方向の画素位置補正を行うためのデータである。

図１９の光源変調信号生成回路１７では、画像データは、変調データ生成回路１（１２）により変調データに変換され、シリアル変調信号生成回路１（１３）に入力される。同様に、補正データも、変調データ生成回路２（１４）により変調データに変換され、シリアル変調信号生成１，２（１３，１５）にそれぞれ入力される。シリアル変調信号生成回路１，２（１３，１５）では、変調データ生成回路１，２（１２，１４）からの変調データと、高周波クロック生成回路１１から出力される高周波クロックとに基づいて、パルス幅変調信号（主光源パルス幅変調信号Ｍ−ＰＷＭ，副光源パルス幅変調信号Ｓ−ＰＷＭ）を出力する。この関係は図１６にイメージ図として示されており、入力データであるここでは４ビットの画像データに基づいて、図示されたドットイメージのパルス変調信号が出力される。ここで、主光源パルス幅変調信号Ｍ−ＰＷＭを図１１の光源Ｂの駆動制御信号とし、また、副光源パルス幅変調信号Ｓ−ＰＷＭを図１１の光源Ａの駆動制御信号とすることができる。

この場合、補正データを用いて、図１７に示す７種類のパターンのいずれかを選択することができる。いま画像データ８（１０００）のときのパルス幅を基準点灯時間としたとき、図１７では２光源の画像データと出力パターンの関係を示しているが、各パターンでのパルス幅時間の総和は全て８となるように設定されている。このとき図１７に示すＬＵＴ（ルックアップテーブル）などを設け、補正データの値に基づき７種類のパターンのうちから１つのパターンを選択することで、２光源による副走査位置ずれ補正を実現することが可能となる。具体的に、補正データが（０００）のときは、図１７のパターン１が選択され、光源Ａ，Ｂはそれぞれ図１６の画像データ０，８で駆動制御され、また、補正データが（０１０）のときは、図１７のパターン３が選択され、光源Ａ，Ｂはそれぞれ図１６の画像データ３，５で駆動制御される。

このように、光源駆動制御手段５０に図１８のパルス変調信号生成回路１０（より正確には、図１９の光源変調信号生成回路１７）を用いることで、２光源Ａ，Ｂの駆動状態を図１１に示すように変化させることができる。

なお、上述の例では、図１１に示すような光源駆動制御がなされる場合の具体的な回路構成について説明したが、図１５に示すような光源駆動制御がなされる場合には、基本回路構成として、図１８のパルス変調信号生成回路１０のかわりに、図２０に示すようなパワー変調信号生成回路１８を用いることができる。図２０のパワー変調信号生成回路１８では、変調データ生成回路１２に入力される画像データは各光源における発光量を示しており、変調データ生成回路１２にて強度変調された信号は、高周波クロック生成回路１１で生成される画素クロックよりはるかに高速な高周波クロックに基づき、変調データの発光強度に対応するパワー信号をシリアルに出力してパワー変調信号ＰＭを生成することができる。

図２０に示すような回路を基本とした図１９に示したと同様の回路を構成することによって、図１５に示すような光源駆動制御を行なうことができる。

さらには、本発明の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、光源駆動制御手段５０は、１画素の重心を副走査方向に移動させるために、パルス幅変調とパワー変調とを同時に行なうことによってＭ個の光源の発光時間比と発光レベル化を段階的に変化させることも可能である。

また、駆動制御される光源数が３つ以上になる場合（例えば図１４に示すような駆動制御がなされる場合）には、図１９に示した回路構成を拡張した回路構成で、容易に実現できる。

また、本発明では、上述した光源駆動制御の他にも、種々の形態の光源駆動制御を行なうことが可能である。

すなわち、例えば図８に示したように、光源駆動制御手段５０は、各画素ごとにＭ個の光源の発光をＮ個の光源の中から切り替える機能を有し、個々の画素について個別制御を行なうようになっている。この場合には、個別の画素について、高い精度での（１画素以下の大きさでの）画素位置の補正が可能となる。

また、上述の説明では、図３に示したように例えば４個の光源のうち、副走査方向の走査位置が隣り合う光源（例えば２個の光源）を発光，走査させるのが好ましいとしたが、例えば図２１のような光源駆動制御を行なうことももちろん可能である。

また、本発明の光走査装置において、光源駆動制御手段５０は、仮想光源列の構成を切り替える機能を有することもできる。図２２は仮想光源列の構成を切り替える機能を説明するための図である。なお、図２２の例では、１つの仮想光源列は４個の光源から構成され、そのうちの２個の光源を発光させる場合が示されている。図２２（ａ）では、４個の仮想光源列によって４画素を形成している。図２２（ｂ）では、３個の仮想光源列を図２２（ａ）とは異なる区切り方で構成することによって、図２２（ａ）の仮想光源列の区切りをまたいだ位置に画素を形成している。このように、仮想光源列の数や区切り方を変化させることによって、より高精度の画素位置決めを実現することが出来る。

なお、図２２の例では、仮想光源列の構成を図２２（ａ）から図２２（ｂ）に切り換えると、画素数が４から３に減ってしまう。これを回避するために、光源としては、（Ｎ×Ｌ）個の光源の他に、予備光源を設けるのが好ましい。

ここで、予備光源は、（Ｎ×Ｌ）個の光源に対応して副走査方向に配列される（Ｎ×Ｌ）個の仮想光源列のいずれか一方の側に副走査方向に少なくとも（Ｎ−１）個の仮想光源列が配列されるように、少なくとも（Ｎ−１）個設けることができる。

図２３，図２４には、Ｎ＝４，Ｌ＝４であるとき、（４×４）個（すなわち、１６個）の光源の下側（図２３の例）に、あるいは上側（図２４の例）に、（Ｎ−１）＝３個の予備光源が設けられている例が示されている。このような予備光源を設けることによって、仮想光源列の構成を図２３（ａ）から図２３（ｂ）に、あるいは、図２４（ａ）から図２４（ｂ）に切り換えても、画素数を４のままに維持することができる。

さらに、予備光源は、（Ｎ×Ｌ）個の光源に対応して副走査方向に配列される（Ｎ×Ｌ）個の仮想光源列の両方の側のそれぞれに副走査方向に少なくとも（Ｎ−１）個の仮想光源列が配列されるように、少なくとも２（Ｎ−１）個設けることができる。

図２５には、Ｎ＝４，Ｌ＝４であるとき、（４×４）個（すなわち、１６個）の光源の下側と上側とのそれぞれに、（Ｎ−１）＝３個の予備光源（合計で２（Ｎ−１）＝６個の予備光源）が設けられている例が示されている。このような予備光源を設けることによって、仮想光源列の構成を図２５（ａ）から図２５（ｂ）に、あるいは、図２５（ｃ）に切り換えても、画素数を４のままに維持することができる。

なお、上述した本発明の光走査装置において、複数の光源の場合に複数の光源の発光位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するとき、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔は５μｍ未満であることが好ましい。

すなわち、光源の副走査方向の配置間隔（以下、簡単のため、光源間ピッチと称す）を５μｍ未満とすると（例えば４．８μｍや２．４μｍにすると）、画素の解像度（１個の光源で１画素を形成する場合は画素密度でもある）は、光学倍率（正確には、走査光学系の副走査方向横倍率）が２倍よりも大きいときに（例えば２．１２倍のときに）、約１０μｍ以下となり（副走査方向の光源間ピッチが４．８μｍや２．４μｍの場合、画素の解像度（１個の光源で１画素を形成する場合は画素密度でもある）は１０μｍ（２４００ｄｐｉ）や５μｍ（４８００ｄｐｉ）となり）、画素の解像度（１個の光源で１画素を形成する場合は画素密度でもある）は十分に細かくなって、人間の目の視覚特性から考えて、画素の段差も人間の目で認識されることがなくなる。図３５は、１２００ｄｐｉと２４００ｄｐｉとの画質を比較した図であり、２４００ｄｐｉの場合には、特に、鮮鋭性，ジャギー特性（ジャギーが認識できなくなる程度）が優れている。このことからも、副走査方向の光源間ピッチは５μｍ未満（画素の解像度（１個の光源で１画素を形成する場合は画素密度でもある）は約１０μｍ以下（２４００ｄｐｉ以上））が好ましい。

なお、ここで、光学倍率が２倍よりも大きくしたのは、後述のように、光学倍率を２倍よりも大きくすると、光源の光量は差程大きくなくても済み、光源に光量の小さい面発光レーザを用いることができること、また、被走査面に集光させるレンズの大きさを差程大きくせずともレンズの透過率を向上できるという利点があることによる。

図２６は本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の一例を示す図である。図２６を参照すると、光源ユニット８０１の背面には、半導体レーザの制御を司る駆動回路及び画素クロック生成装置が形成されたプリント基板８０２が装着され、光軸と直交する光学ハウジングの壁面にスプリングにより当接され、調節ネジ８０３により傾きが合わせられ姿勢が保持される。尚、調節ネジ８０３はハウジング壁面に形成された突起部に螺合される。光学ハウジング内部には、シリンダレンズ８０５、ポリゴンミラーを回転するポリゴンモータ８０８、ｆθレンズ８０６、トロイダルレンズ、および折り返しミラー８０７が各々位置決めされ支持され、また、同期検知センサを実装するプリント基板８０９は、ハウジング壁面に光源ユニットと同様、外側より装着される。光学ハウジングは、カバー８１１により上部を封止し、壁面から突出した複数の取付部８１０にて画像形成装置本体のフレーム部材にネジ固定される。

このとき、半導体レーザとして、図２に示すような複数光源を有する半導体アレイまたは面発光レーザ（面発光レーザアレイ）を用いることができる。半導体レーザ（面発光レーザ）から出射された光はシリンダレンズ８０５を介して、ポリゴンミラーでその回転に伴い偏向走査され、偏向走査された光束はｆθレンズ８０６、トロイダルレンズ、および折り返しミラー８０７などを介して図示されていない感光体ドラムに入射する。また、走査光は、感光体に走査されない領域や、途中ミラー等による反射光として、センサにより検知される。このときセンサで検知される信号としては、ポリゴンミラーの回転に伴う走査方向である主走査方向の２点間の時間間隔を同期検知センサにより検出したり、主走査方向に対し９０度回転した方向の副走査方向への位置ずれ量などを位置検出センサで測定し、その値をＬＤ制御、変調回路やその前段の変調データ生成部へフィードバック制御することにより、画素位置の補正を行うことができる。

次に、複数の光源を用いて構成するマルチビーム走査装置（マルチビーム光学系）について説明する。

図２７はマルチビーム走査装置の一例を示す図である。図２７の例では、２個の発光源が間隔ｄｓ＝２５μｍでモノリシックに配列された半導体レーザアレイ（４チャンネル）を２個（３０１，３０２）用いている（８個の光源としている）。

図２７において、半導体レーザアレイ３０１，３０２は、コリメートレンズ３０３，３０４との光軸を一致させ、主走査方向に対称に射出角度を持たせ、ポリゴンミラー３０７の反射点で射出軸が交差するようレイアウトされている。各半導体レーザアレイ３０１，３０２より射出された複数のビームは、シリンダレンズ３０８を介してポリゴンミラー３０７で一括して走査され、ｆθレンズ３１０、トロイダルレンズ３１１により感光体３１２上に結像される。バッファメモリには各発光源に１ライン分の印字データが蓄えられ、ポリゴンミラー１面毎に読み出されて、４ラインずつ同時に記録が行なわれる。

また、マルチビームを構成するＬＤ毎の波長誤差により生じる光学的走査長さの差、倍率差を補正するために、画素クロックについて位相シフトを行うことにより、位相シフトの精度まで走査長さの差を補正し、走査光のばらつきを緩和することが可能となる。

図２８には、複数の面発光レーザが２次元アレイ状に配置された２次元面発光レーザアレイを光走査装置の光源ユニットに用いた例が示されている。図２８の例では、横方向に３個、縦方向に４個、計１２個の発光源（面発光レーザ）を有する２次元面発光レーザアレイが示されている。

次に、光源ユニットに面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）を用いたマルチビーム走査装置（マルチビーム光学系）について説明する。図３３は光源ユニットにＶＣＳＥＬアレイを用いたマルチビーム走査装置の一例を示す図である。図３３の例では、図２７の２個の発光源３０１，３０２を１個のＶＣＳＥＬアレイ４０２に置き換えたものとなっている。

図３３において、ＶＣＳＥＬアレイ４０２から射出された複数の光ビームはコリメートレンズ４０４，シリンダレンズ４０８を介してポリゴンミラー４０７で一括して走査され、ｆθレンズ４１０，トロイダルレンズ４１１により被走査面である感光体４１２上に結像される。バッファメモリには各発光源に１ライン分の印字データが蓄えられ、ポリゴンミラー１面毎に読み出されて、複数本ずつ同時に記録が行なわれる。また、マルチビームを構成する各面発光レーザ毎の波長誤差により生じる光学的走査長さの差，倍率差を補正するために、画素クロックについて位相シフトを行うことにより、位相シフトの精度まで走査長さの差を補正し、走査光のばらつきを緩和することが可能となる。

図３４は光源ユニットとしての面発光レーザアレイから射出された複数の光ビームが走査光学系を介し被走査面に走査される例を示す図である。ここで、走査光学系は、図３３と同様に、コリメートレンズ４０３、シリンダレンズ４０８、ポリゴンミラー４０７、ｆθレンズ４１０、トロイダルレンズ４１１等から構成されている。

副走査方向に所定の間隔で配置された複数の光源から射出した複数の光ビームが複数のレンズを介して被走査面上に導光して光走査する場合に、光源から被走査面上にいたる光路中に配置したレンズによる被走査面上の副走査方向横倍率βが２より大きくなるように構成した図３４の例では、４光源で１画素を形成し、１２光源で３画素を同時に形成可能となっている。すなわち光源ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の４光源からの光ビームで１画素すなわち画素Ａを形成する。同様に、光源ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４の４光源からの光ビームで画素Ｂを形成し、光源ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４の４光源からの光ビームで画素Ｃを形成する。すなわち、上記１２光源により被走査媒体上には３画素が形成されることとなる。

光源である面発光レーザが２次元に配置された面発光レーザアレイとして、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が４．８μｍであり、副走査方向横倍率｜β｜＝２．１２の場合を考える。この時、被走査面上での副走査方向ビーム間ピッチは４．８μｍ×２．１２＝１０．１μｍとなる。これは副走査方向２４００ｄｐｉの解像度が得られることになる。また、同様に副走査方向横倍率｜β｜＝２．１２の時、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔を２．４μｍとすると、被走査面上での副走査方向ビーム間ピッチは２．４μｍ×２．１２＝５．０μｍとなり、副走査方向４８００ｄｐｉの解像度を実現できる。

これに対し、副走査方向横倍率を｜β｜≦２とした場合には、被走査面上での副走査方向において所望のビームスポット径（例えば主副５０×６０μｍ）を得ようとするとアパーチャ径が小さくなり、アパーチャを通り抜ける光が減少するために、光量不足となってしまう。特に光源としてＶＣＳＥＬを用いる場合には、光量面での課題が大きいため、この問題は切実である。次に、走査光学系全体で副走査方向横倍率を｜β｜≦２と設定した場合を考える。その場合、被走査面に集光させるレンズ、図３３ではトロイダルレンズ３１１を感光体４１２に近づけることになる。そのため、トロイダルレンズ３１１を大きくしなければならないので、機内のレンズのレイアウトが困難となり、コストアップに繋がる。また副走査方向横倍率を｜β｜≦２とした場合には、シリンドリカルレンズ４０８をポリゴンモータ４０７に近づける必要がある。この時、ポリゴンモータの発熱によってシリンドリカルレンズ４０８の温度が上昇し、光学特性の温度変動によってビームスポット径やビームピッチが変動し、安定した画像が得られないという問題がある。よって、副走査方向横倍率を｜β｜＞２とすることで、これらの問題を軽減できる。

図２９は本発明の画像形成装置の構成例を示す図である。図２９を参照すると、被走査面である感光体ドラム９０１の周囲には、感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラ９０３にトナーを供給するトナーカートリッジ９０４、ドラム９０１に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース９０５が配置されている。感光体ドラム９０１へは上記したように１面毎に複数ライン同時に潜像記録が行われる。記録紙は、給紙トレイ９０６から給紙コロ９０７により供給され、レジストローラ対９０８により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送り出され、感光体ドラム９０１を通過する際に転写チャージャ９０６によってトナーが転写され、定着ローラ９０９で定着されて排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１０に排出される。上記画像形成装置の光走査装置９００に本発明の光走査装置を適用することにより、高精度なドット位置補正が可能となり、高画質な画像を得ることができる。

また、本発明は、カラー画像形成装置にも適用可能である。図３０には、本発明を、複数の感光体を有する画像形成装置であるタンデムカラー機に搭載した例が示されている。タンデムカラー機は、シアン，マゼンダ，イエロー，ブラックの各色に対応した別々の感光体が必要であり、光走査光学系はそれぞれの感光体に対応して、別の光路を経て潜像を形成する。したがって、各感光体上で発生する主走査ドット位置ずれは異なる特性を有する場合が多い。

図３０において、１８は転写ベルト、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは各色に対応した感光体、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは各色に対応した光走査装置である。

ここで、光走査装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに本発明の光走査装置を用いることにより、副走査ドット位置ずれが良好に補正された高画質な画像を得ることができる。特に画質の面では副走査方向の位置ずれに対して本発明は有効であり、各ステーション間の色ずれを効果的に低減した、色再現性の良い画像が得られる。

図３１は、本発明の光走査装置の光源駆動制御手段５０のハードウェア構成例を示す図である。この例では、光源駆動制御手段５０は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１０４、ＨＤ（ハードディスク）１０５、ＦＤＤ（フレキシブルディスクドライブ）１０６などが、バス１００によって接続され構成されている。

ＣＰＵ１０１は、装置全体を制御する。ＲＯＭ１０２には、制御プログラムが記憶されている。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ１０４は、ＣＰＵ１０１の制御にしたがってＨＤ１０５に対するデータのリード／ライトの制御を行なう。ＨＤ１０５は、ＨＤＤ１０４の制御にしたがって書き込まれたデータを記憶する。ＦＤＤ１０６は、ＣＰＵ１０１の制御にしたがってＦＤ（フレキシブルディスク）１０７に対するデータのリード／ライトの制御を行なう。ＦＤ１０７は、着脱自在になっており、ＦＤＤ１０６の制御にしたがって書き込まれたデータを記憶する。

なお、本発明を実施するための上述した最良の形態で説明した光源駆動制御手段５０における処理は、コンピュータ（例えばＣＰＵ１０１）に実現させるプログラムの形で提供することができる。

また、本発明を実施するための上述した最良の形態で説明した光源駆動制御手段５０における処理をコンピュータに実現させるためのプログラムは、ハードディスク（１０５）、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、上記記録媒体を解して、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。

本発明は、レーザプリンタ、デジタル複写機等に利用可能である。

本発明の光走査装置の構成例を示す図である。 光源ユニットの一例を示す図である。 副走査方向にＬ個の仮想光源列１〜Ｌが並んだＬ個の画素を形成する例を示す図である。 ４光源のうち２光源を発光させる場合の光源間の距離のパターンを示す図である。 図４（ａ），（ｂ），（ｃ）のそれぞれのパターンで走査した場合の静電潜像シミュレーションの結果を示す図である。 副走査方向の走査位置が隣り合うＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ）の光源を発光させて走査を行う利点を説明するための図である。 図６の条件で走査を行った場合の露光強度の分布を示す図である。 画素位置を補正する処理を説明するための図である。 本発明の光走査装置の構成例を示す図である。 本発明の光走査装置の構成例を示す図である。 ｍ個の光源の駆動状態を変化させる仕方の具体例を説明するための図である。 ｍ個の光源の駆動状態を変化させる仕方の具体例を説明するための図である。 ｍ個の光源の駆動状態を変化させる仕方の具体例を説明するための図である。 ｍ個の光源の駆動状態を変化させる仕方の具体例を説明するための図である。 ｍ個の光源の駆動状態を変化させる仕方の具体例を説明するための図である。 光源駆動制御手段の制御動作例を説明するための図である。 光源駆動制御手段の制御動作例を説明するための図である。 パルス変調信号生成回路の基本構成例を示す図である。 図１８のパルス変調信号生成回路の基本構成例を用いた光源変調信号生成回路の構成例を示す図である。 パワー変調信号生成回路の基本構成例を示す図である。 光源駆動制御の一例を示す図である。 仮想光源列の構成を切り替える機能を説明するための図である。 予備光源を設けた一例を示す図である。 予備光源を設けた一例を示す図である。 予備光源を設けた一例を示す図である。 本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の一例を示す図である。 マルチビーム走査装置の一例を示す図である。 光源ユニットの一例を示す図である。 本発明の画像形成装置の構成例を示す図である。 カラー画像形成装置の一例を示す図である。 本発明の光走査装置の光源駆動制御手段のハードウェア構成例を示す図である。 一般的な画像形成装置の構成例を示す図である。 マルチビーム走査装置の一例を示す図である。 光源ユニットから射出された光ビームが走査光学系を介し被走査面に走査される例を示す図である。 １２００ｄｐｉと２４００ｄｐｉとの画質を比較した図である。

符号の説明

５０ 光源駆動制御手段
５１ 副走査画素位置検出手段
１１ 高周波クロック生成回路
１２，１４ 変調データ生成回路
１３，１５ シリアル変調信号生成回路
８０１ 光源ユニット
１００ バス
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）
１０５ ＨＤ（ハードディスク）
１０６ ＦＤＤ（フレキシブルディスクドライブ）
１０７ ＦＤ（フレキシブルディスク）
２０１ 画像処理制御装置
２０３ 画像処理デバイス
２０４ 不正コピー検知用デバイス
３０１ 操作部
３０２ 上位の制御ソフト
３０３ 蓄積文書情報管理部
５０１ １プロセス要求管理部
５０２ インタフェースプロトコル管理部
５０３ 蓄積文書情報管理部
５０４ リソース管理およびサービス管理部
５０５ 詳細情報変換管理部
５０６ ダウンロード要求管理部

Claims (17)

1. 複数の光源からの複数の光ビームを主走査方向に走査する光走査装置において、複数の光源を駆動制御する光源駆動制御手段を備え、複数の光源の場合、複数の光源の発光位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するとき、前記光源駆動制御手段は、副走査方向に異なる位置を走査可能なＮ個（Ｎ≧２）の光源のうちのＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ≧１）の光源を発光，走査させることによって１画素を形成する仮想光源列が副走査方向にＬ個（Ｌ≧２）並んでＬ個の画素が形成されるように、複数の光源の駆動制御を行うようになっており、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満であることを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記Ｍ個の光源は、副走査方向の走査位置が隣り合っていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、画素の重心位置を副走査方向に移動させるために、Ｍ個の光源の駆動状態を変化させるようになっていることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、１画素の重心を副走査方向に移動させるための補正データが与えられるとき、前記補正データに応じた量だけ１画素の重心を副走査方向に移動させるために、Ｍ個の光源の駆動状態を変化させるようになっていることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項４記載の光走査装置において、副走査画素位置を検出して副走査方向の画素位置補正を行うための補正データを出力するための副走査画素位置検出手段がさらに設けられており、前記光源駆動制御手段は、副走査画素位置検出手段から出力される補正データに応じた量だけ１画素の重心を副走査方向に移動させるために、Ｍ個の光源の駆動状態を変化させるようになっていることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記光源駆動制御手段は、１画素の重心を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の合計発光時間または合計露光面積が一定となるようにパルス幅変調によってＭ個の光源の発光時間比を段階的に変化させるようになっていることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記光源駆動制御手段は、１画素の重心を副走査方向に移動させるためにＭ個の光源の合計露光エネルギーが一定となるようにパワー変調によってＭ個の光源の発光レベル比を段階的に変化させてＭ個の光源の露光エネルギー比を変化させるようになっていることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の光走査装置において、Ｍが（Ｎ−１）≧Ｍ≧２である場合に、前記光源駆動制御手段は、１画素の重心を副走査方向に移動させるために、パルス幅変調とパワー変調とを同時に行なうことによってＭ個の光源の発光時間比と発光レベル比を段階的に変化させるようになっていることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、各画素ごとにＭ個の光源の発光をＮ個の光源の中から切り替える機能を有し、個々の画素について個別制御を行なうようになっていることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１記載の光走査装置において、前記光源駆動制御手段は、仮想光源列の構成を切り替える機能を有していることを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１０記載の光走査装置において、前記複数の光源には、（Ｎ×Ｌ）個の光源の他に、予備光源が設けられていることを特徴とする光走査装置。
12. 請求項１１記載の光走査装置において、前記予備光源は、（Ｎ×Ｌ）個の光源に対応して副走査方向に配列される（Ｎ×Ｌ）個の仮想光源列のいずれか一方の側に副走査方向に少なくとも（Ｎ−１）個の仮想光源列が配列されるように、少なくとも（Ｎ−１）個設けられていることを特徴とする光走査装置。
13. 請求項１１記載の光走査装置において、前記予備光源は、（Ｎ×Ｌ）個の光源に対応して副走査方向に配列される（Ｎ×Ｌ）個の仮想光源列の両方の側のそれぞれに副走査方向に少なくとも（Ｎ−１）個の仮想光源列が配列されるように、少なくとも２（Ｎ−１）個設けられていることを特徴とする光走査装置。
14. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記（Ｎ×Ｌ）個の光源および／または前記予備光源には、面発光レーザが用いられることを特徴とする光走査装置。
15. 複数の光源からの複数の光ビームを主走査方向に走査する光走査方法において、複数の光源の場合、複数の光源の発光位置と複数の光源からの光ビームの配列が異なっていることがあることを考慮して光ビームの副走査方向の配列を仮想光源列と称するとき、副走査方向に異なる位置を走査可能なＮ個（Ｎ≧２）の光源のうちのＭ個（（Ｎ−１）≧Ｍ≧１）の光源を発光，走査させることによって１画素を形成する仮想光源列が副走査方向にＬ個（Ｌ≧２）並んでＬ個の画素が形成されるように、複数の光源の駆動制御を行い、仮想光源列において隣り合う光ビームに対応した光源の副走査方向の配置間隔が５μｍ未満であることを特徴とする光走査方法。
16. 請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。
17. 請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の光走査装置を有することを特徴とするカラー画像形成装置。

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