JP2008310281A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の熱的な劣化を抑制する。
【解決手段】書込み領域の走査を行なう際の同期信号を得るために、走査ごとに光源１０の１列目のＶＣＳＥＬ_１，１〜ＶＣＳＥＬ_４，１から１０列目のＶＣＳＥＬ_１，１〜ＶＣＳＥＬ_４，１を列ごとに順番に選択して発光させる。これにより、光ビームを射出することに起因する光源１０の熱的な負担を、４０個のＶＣＳＥＬに均等に負担させることができ、光源１０の長寿命化を図ることが可能となる。
【選択図】図３

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、複数の光ビームにより被走査面を走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

従来カールソンプロセスを用いて画像を形成する画像形成装置としては、例えば、回転する感光ドラムの表面を、光ビームで走査することにより、感光ドラム表面に潜像を形成し、この潜像を可視化して得られたトナー像を、記録媒体としての用紙上に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置が知られている。近年、この種の画像形成装置は、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷によく用いられるようになり、画像の高密度化及び画像出力の高速化への要求が一層高まっている。

一般に、画像出力の高速化を図る方法としては、光ビームを偏向させるポリゴンミラーの回転数と感光ドラムの回転数を高くして、プリント速度を増加させることが考えられる。しかしながら、ポリゴンミラーの回転数を高くすると、その駆動系からの騒音や振動が増加するとともに消費電力も増大し、装置の耐久性が低下してしまう。また、画像出力の高速化は、画像の高密度化に対しトレードオフの関係になっているため、ポリゴンミラーの回転数を高くしていくと、それにともなって画質が低下するという不都合もある。

そこで、画像の高密度化及び画像出力の高速化を同時に両立させる方法として、光源をマルチビーム化し、一度に複数本の光ビームにより感光ドラムを走査する方法が提案されている（例えば、特許文献１、及び特許文献２参照）。特許文献１及び特許文献２に記載の方法は、複数の発光部を有する面発光型のレーザから射出される光ビームを、一括して偏向させることにより、感光ドラム上を一度に複数本の光ビームで走査することが可能な方法である。

ここで用いられる例えばＶＣＳＥＬ（vertical cavity surface emitting laser）などに代表される面発光型のレーザは、1つの素子に発光部を２次元配列することが容易であるため、端面発光型のレーザに比べて、１度の走査に用いる光ビームの数を増やすことが容易である。しかしながら、この種の面発光型レーザは高出力化が困難であるとともに、発光部どうしの熱干渉により素子の寿命が比較的短いという不都合がある。

特開２００５−２５０３１９号公報 特開２００４−２８７２９２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、光源の熱的な劣化を抑制することが可能な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、ランニングコストの低減を図ることが可能な光走査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、複数の光ビームを偏向して、被走査面上の書き込み領域を主走査方向へ走査する光走査装置であって、前記光ビームを射出する複数の発光部が、前記主走査方向、及び前記主走査方向に直交する副走査方向に平行な面内に２次元的に配置された光源と；前記複数の発光部から射出された前記光ビームを偏向する偏向器と；前記光ビームを受光して、前記受光した光ビームに応じた同期信号を出力する受光素子と；前記光源のいずれかの発光部を、走査ごとに選択して発光させることにより、前記選択した発光部からの光ビームを、前記偏向器を介して前記受光素子に入射させる制御装置と；を備える光走査装置である。

これによれば、前記被走査面の書込み領域を走査する際には、書き込み領域の走査前に、光源の複数の発光部のうちからいずれかの発光部を走査ごとに選択して発光させることにより、同期信号を出力する受光素子に光ビームを入射させる。このため、走査ごとに繰り返し同期用の光ビームを射出することに起因する熱的な負担を、複数の発光部に負担させることができ、結果的に光源の長寿命化を図ることが可能となる。

また、本発明は第２の観点からすると、画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。

これによれば、画像形成装置は、本発明の光走査装置を備えている。したがって、光走査装置の光源の劣化が効果的に抑制され、結果的に装置の寿命及びランニングコストを低減することが可能となる。

また、本発明は第３の観点からすると、多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、本発明の光走査装置と；前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；前記感光体の被走査面にそれぞれ形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。

これによれば、画像形成装置は、本発明の光走査装置を備えている。したがって、光走査装置の光源の劣化が効果的に抑制され、結果的に装置の寿命及びランニングコストを低減することが可能となる。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る画像形成装置２００の概略構成が示されている。

画像形成装置２００は、カールソンプロセスを用いて、トナー像を普通紙（用紙）上に転写することにより、画像を印刷するプリンタである。この画像形成装置２００は、図１に示されるように、光走査装置１００、感光ドラム２０１、帯電チャージャ２０２、トナーカートリッジ２０４、クリーニングケース２０５、給紙トレイ２０６、給紙コロ２０７、レジストローラ対２０８、転写チャージャ２１１、定着ローラ２０９、排紙ローラ２１２、排紙トレイ２１０、上記各部を統括的に制御する主制御装置（不図示）、及びこれらを収容するハウジング２１５などを備えている。

前記ハウジング２１５は略直方体状で、＋Ｘ側及び−Ｘ側の側壁に、内部空間と連通する開口が形成されている。

前記光走査装置１００は、ハウジング２１５の内部上方に配置され、画像情報に基づいて変調された光ビームを主走査方向（図１におけるＹ軸方向）へ走査することにより、感光ドラム２０１の表面上の領域（以下、書込み領域）を走査して、書込み領域に潜像を形成する装置である。なお、光走査装置１００の構成については後述する。

前記感光ドラム２０１は、その表面に、光ビームが照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置１００の下方にＹ軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図１における時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転される。そして、その周囲には、図１における１２時（上側）の位置に帯電チャージャ２０２が配置され、２時の位置にトナーカートリッジ２０４が配置され、６時の位置に転写チャージャ２１１が配置され、１０時の位置にクリーニングケース２０５が配置されている。

前記帯電チャージャ２０２は、感光ドラム２０１の表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム２０１の表面を所定の電圧で帯電させる。

前記トナーカートリッジ２０４は、トナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム２０１とは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム２０１の表面に供給する。

前記クリーニングケース２０５は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム２０１の表面に接するように配置されている。感光ドラム２０１の表面に吸着されたトナーは、感光ドラム２０１の回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニングケース２０５の内部に回収される。

前記転写チャージャ２１１は、感光ドラム２０１の表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、帯電チャージャ２０２とは逆極性の電圧が印加されている。

前記給紙トレイ２０６は、ハウジング２１５の＋Ｘ側の側壁に形成された開口から＋Ｘ側端が突出した状態で配置され、外部から供給される用紙２１３を複数枚収容することが可能となっている。

前記給紙コロ２０７は、給紙トレイ２０６から用紙２１３を１枚ずつ取り出し、１対の回転ローラから構成されるレジストローラ対２０８を介して、感光ドラム２０１と転写チャージャ２１１によって形成される隙間に導出する。

前記定着ローラ２０９は、１対の回転ローラから構成され、用紙２１３を加熱するとともに加圧し、排紙ローラ２１２へ導出する。

前記排紙ローラ２１２は、１対の回転ローラなどから構成され、ハウジング２１５の−Ｘ側の側壁に形成された開口から−Ｘ側端が突出した状態で配置された排紙トレイ２１０に対し、定着ローラ２０９から送られる用紙２１３を順次スタックする。

次に、光走査装置１００の構成について説明する。図２は光走査装置１００の概略構成を示す図である。図２に示されるように、光走査装置１００は、光源１０と、光源１０を起点としてＸ軸と約７０度の角度をなす直線上に順次配列された、カップリングレンズ１１、アパーチャ部材１２、線像形成レンズ１３、及びポリゴンミラー１５と、該ポリゴンミラー１５の＋Ｘ側に順次配置された第１走査レンズ１６、第２走査レンズ１７、反射ミラー１８と、感光ドラム２０１へ入射する前の光ビームを受光する受光素子１９、光源１０を駆動する光源駆動装置１０１などを備えている。

前記光源１０は、発光点として例えばＶＣＳＥＬが２次元配置された面発光型半導体レーザアレイであり、図３に示されるように、発光面（図３における＋ｘ側の面）上に、４０のＶＣＳＥＬが、ｙ軸と角度θ１をなす直線Ｌ１と平行な方向を行方向とし、ｚ軸と平行な方向を列方向として、４行１０列のマトリクス状に配置されている。各ＶＣＳＥＬは、ニア・フィールド・パターンの直径が４μｍであり、それぞれのＶＣＳＥＬからは波長が７８０ｎｍで主走査方向及び副走査方向の発散角が７±１度の光ビームが射出される。また、本実施形態では、行間隔Ｄｓは２０μｍ、列間隔Ｄｍは３０．０μｍとなっており、各ＶＣＳＥＬのｚ軸方向（副走査方向）に関し隣り合うＶＣＳＥＬの間隔ｄは２．０μｍとなっている。なお、以下の説明においては、図３に示されるように、ｍ行目のｎ列目に位置するＶＣＳＥＬを便宜上ＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎ（ｍ＝１,２,３,４、ｎ＝１,２,３…１０）と表現するものとする。

図２に戻り、前記カップリングレンズ１１は、焦点距離が４６．５ｍｍのレンズであり、光源１０からの光ビームを平行光にするとともに、射出側の焦点位置でカップリングする。

前記アパーチャ部材１２は、矩形状又は楕円形状の開口を有し、該開口中心がカップリングレンズ１１の焦点位置又はその近傍に位置するように配置されている。光源１０から射出される複数の光ビームは、カップリングレンズ１１によって略平行光とされた後、アパーチャ部材１２の開口を通過することで、そのビーム形状が所望の形状に整形される。

前記線像形成レンズ１３は、副走査方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズであり、入射面がアパーチャ部材１２から１０．３ｍｍの位置に配置されている。この線像形成レンズ１３は、カップリングレンズ１１を透過した光ビームそれぞれを、ポリゴンミラー１５の反射面近傍で副走査方向に関して結像させる。

なお、カップリングレンズ１１の入射面１１ａと射出面１１ｂ、及び線像形成レンズ１３の入射面１３ａと射出面１３ｂそれぞれの、主走査方向の近軸曲率半径Ｒｍ、及び副走査方向の近軸曲率半径Ｒｓと、各レンズ１１,１３それぞれの、中心の肉厚Ｄ（ｍｍ）、及び屈折率Ｎは、次表１に示されるとおりである。

前記ポリゴンミラー１５は、上面が半径７ｍｍの円に内接する正方形となった４角柱状の部材である。このポリゴンミラー１５は、その４つの側面が偏向面となっており、不図示の回転機構によってＺ軸に平行な軸回りに一定の角速度で回転されている。これにより、ポリゴンミラー１５に入射した光ビームはＹ軸方向に走査される。

第１走査レンズ１６は、ｆθ特性を有する走査レンズであり、その入射面がポリゴンミラー１５の回転中心から＋Ｘ方向へ４６．３ｍｍ隔てたところに位置するように配置されている。

第２走査レンズ１７は、副走査方向に屈折力を有する特殊トロイダル面レンズであり、その入射面が、第１走査レンズ１６の射出面から＋Ｘ方向へ８９．７ｍｍ隔てたところに位置し、かつ、その射出面と感光ドラム２０１の表面の光学的距離が１４１．４ｍｍになるように配置されている。

第１走査レンズ１６の入射面１６ａと射出面１６ｂ、及び第２走査レンズ１７の入射面１７ａと射出面１７ｂそれぞれの、主走査方向の近軸曲率半径Ｒｍ、及び副走査方向の近軸曲率半径Ｒｓと、各レンズ１６,１７それぞれの、中心の肉厚Ｄ（ｍｍ）及び屈折率Ｎは次表２に示されるとおりである。

また、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７それぞれの、入射面１６ａ,１７ａ及び射出面１６ｂ,１７ｂの形状は、次式（１）及び次式（２）で示される関数で表される。ただし、Ｙ、Ｚは光軸位置を原点とする主走査方向及び副走査方向の座標であり、各係数ａ_ｎ、ｂ_ｎの値は表３に示されるとおりである。

前記受光素子１９は、例えば入射する光ビームの強度に応じた電気信号（光電変換信号）を出力する素子であり、ポリゴンミラー１５によって走査され、感光ドラム２０１の書込み領域に入射する前の光ビームを受光し、該受光した光ビームの強度に応じた信号を出力する。なお、光学的レイアウトを示す図２では、受光素子１９は感光ドラム２０１の−Ｙ側に配置されているが、これに限らず、受光素子１９は、例えば反射ミラーなどを介して感光ドラム２０１の上面に入射する前の走査光が入射するように配置されていればよい。

前記光源駆動装置１０１は、受光素子１９から出力される同期信号をモニタしつつ光源１０を駆動する。

次に、上述のように構成された画像形成装置２００の動作について説明する。画像形成装置２００が上位装置から画像情報を受信すると、光走査装置１００の光源駆動装置１０１は、光源１０に形成されたＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎのうち、例えば、１列目に配置された４つのＶＣＳＥＬ_１,１〜ＶＣＳＥＬ_４,１を選択して発光させることにより、光源１０から４本の光ビームを射出させる。

上記４つのＶＣＳＥＬ_１,１〜ＶＣＳＥＬ_４,１から射出された４本の光ビームは、カップリングレンズ１１、アパーチャ部材１２をそれぞれ通過した後に、線像形成レンズ１３によってポリゴンミラー１５の偏向面に集光される。そして、回転するポリゴンミラー１５に偏向されることによってＹ軸方向に走査される。この走査された光ビームは、第１走査レンズ１６及び第２走査レンズ１７を介して、感光ドラム２０５表面の書込み領域に入射する前に、まず受光素子１９によって受光される。

光源駆動装置１０１は、受光素子１９から出力される同期信号をモニタすることにより、ＶＣＳＥＬ_１,１〜ＶＣＳＥＬ_４,１から射出された４本の光ビームが、受光素子１９に入射したことを検知して、検知からディレイ時間Ｔ１を経過した後に、画像情報に基づいて、光源１０に形成された４０個のＶＣＳＥＬ_１〜ＶＣＳＥＬ_４０をそれぞれ駆動する。これにより、感光ドラム２０１の書込み領域は、ＶＣＳＥＬ_１〜ＶＣＳＥＬ_４０からそれぞれ射出された４０本の光ビームによって走査される。なお、上述のディレイ時間Ｔ１は、被走査面上におけるビームスポットの移動速度、受光素子１９と感光ドラム２０５の書込み領域との距離、及び光源１０のＶＣＳＥＬの配置位置によって決定される時間である。

感光ドラム２０１の書込み領域の１回目の走査が終了すると、次に、光源駆動装置１０１は、２列目に配置された４つのＶＣＳＥＬ_１,２〜ＶＣＳＥＬ_４,２を選択して発光させることにより、光源１０から４本の光ビームを射出させる。そして、１回目の走査と同様に、ＶＣＳＥＬ_１,２〜ＶＣＳＥＬ_４,２からの光ビームが受光素子１９へ入射したことを検知すると、検知からディレイ時間Ｔ２が経過した後に、画像情報に基づいて、光源１０に形成された４０個のＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎをそれぞれ駆動して、感光ドラム２０１の書込み領域を各ＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎからそれぞれ射出された４０本の光ビームによって走査する。

以降、３回目の走査、４回目の走査と繰り返す際には、光源駆動装置１０１は、列単位に順番に４つのＶＣＳＥＬ_１,３〜ＶＣＳＥＬ_４,３、ＶＣＳＥＬ_１,４〜ＶＣＳＥＬ_４,４、…、ＶＣＳＥＬ_１,ｎ〜ＶＣＳＥＬ_４,ｎを選択して発光させることにより得られる同期信号をモニタして、感光ドラム２０１の書込み領域の走査を行う。そして、図３において最も＋ｙ側にある１０列目のＶＣＳＥＬ_１,１０〜ＶＣＳＥＬ_４,１０を選択した後は、再度１列目のＶＣＳＥＬ_１,１〜ＶＣＳＥＬ_４,１からの選択を行う。

一方、感光ドラム２０１の表面は、帯電チャージャ２０２によって所定の電圧で帯電されることにより、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、ポリゴンミラー１５により偏向された光ビームにより、感光ドラム２０１が走査されると、光ビームを照射したところの感光層においてキャリア（電荷）が生成され、その部分では電荷移動がおこり電位が低下する。したがって、図１の矢印の方向に回転している感光ドラム２０１が、画像情報に基づいて変調された光ビームにより走査されることにより、感光ドラム２０１の表面には電荷の分布によって規定される静電潜像が形成される。

感光ドラム２０１の表面に静電潜像が形成されると、トナーカートリッジ２０４の現像ローラにより、感光ドラム２０１の表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ２０４の現像ローラは感光ドラム２０１と逆極性の電圧により帯電しているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム２０１と同極性に帯電されている。したがって、感光ドラム２０１の表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することにより、感光ドラム２０１の表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。そして、このトナー像は転写チャージャ２１１により用紙２１３に付着された後、定着ローラ２０９により定着されることで、用紙上に画像として形成される。このようにして画像が形成された用紙２１３は、排紙ローラ２１２により排紙され、順次排紙トレイ２１０にスタックされる。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１００によると、書込み領域の走査を行なう際の同期信号を得るために、走査ごとに光源１０の１列目のＶＣＳＥＬ_１,１〜ＶＣＳＥＬ_４,１から１０列目のＶＣＳＥＬ_１,１〜ＶＣＳＥＬ_４,１を、列ごとに順番に選択して発光させる。これにより、同期信号を得るための光ビームを射出することに起因する光源１０の熱的な負担を、４０個のＶＣＳＥＬに均等に負担させることができ、光源１０の長寿命化を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、光源１０に形成された１列目のＶＣＳＥＬから１０列目のＶＣＳＥＬまでを順番に列ごとに選択して発光させているが、これに限らず、１列目のＶＣＳＥＬから１０列目のＶＣＳＥＬを列単位にランダムに選択してもよい。このようにしても、同期信号を得るための光ビームを射出することに起因する光源１０の熱的な負担を、４０個のＶＣＳＥＬに均等に負担させることができ、光源１０の長寿命化を図ることが可能となる。なお、ランダムにＶＣＳＥＬを選択する場合には、前後する走査で異なるＶＣＳＥＬを選択することで、効果的に光源１０の熱的な劣化を低減することが可能となる。

また、本実施形態では、光源１０のＶＣＳＥＬを列単位に選択して発光させているが、これに限らず、更に各列のＶＣＳＥＬのうちから１つ又は複数のＶＣＳＥＬを選択して発光させてもよい。また、ＶＣＳＥＬは行単位に選択して発光させてもよい。

図４は、光源１０の表面に生じる温度分布を示すシミュレーション結果である。図４では、温度が最も低い部分が黒色に着色され、温度が高くなる部分が、温度に応じた濃度の灰色で着色されている。この図４から、光源１０に形成されたＶＣＳＥＬを発光させた場合には、光源１０の中心が最も温度が高くなり、中心から離れるにつれて温度が次第に低くなっていることがわかる。この理由は、光源１０の中央部近傍は複数のＶＣＳＥＬに囲まれているため放熱効率が低く、中央部から離れるにつれて放熱効率が高くなるためである。

したがって、例えば光源１０に形成されたＶＣＳＥＬのうち、光源１０の中央から主走査方向（ｙ軸方向）に最も離れた１列目と１０列目のＶＣＳＥＬ、又は副走査方向（ｚ軸方向）に最も離れた１行目と４行目のＶＣＳＥＬの中から、いずれかのＶＣＳＥＬを選択して発光させることにより、光ビームを受光素子１９へ入射させて同期信号を得ることとしてもよい。このようにすることで、ＶＣＳＥＬからの発熱に起因する光源１０の劣化の進行を遅延させることが可能となる。

また、一例として、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に黒丸で示されるように、光源１０の外縁部などに、書込み領域の走査の際には発光させず、受光素子１９から同期信号を得るためだけに発光させるＶＣＳＥＬ（以下、同期用ＶＣＳＥＬという）を設け、同期信号を得る場合には、同期用ＶＣＳＥＬを選択して発光させるようにしてもよい。この場合には、同期信号を得るための熱的な負担を同期用ＶＣＳＥＬのみに負担させることで、書込み領域を走査するためのＶＣＳＥＬの熱的な負担を軽減することができ、結果的に光源１０の長寿命化を図ることが可能となる。

また、本実施形態においては、同期信号を得るために選択したＶＣＳＥＬからの光ビームが、書込み領域を走査する光ビームよりも大きくなるように、光源１０を駆動することで、受光素子１９から出力される同期信号のＳ／Ｎ比を高くすることが可能となる。

また、例えば、画像を形成する記録媒体によって、書込み領域を走査する光ビームの強度を変更しても、受光素子１９へ入射する光ビームの強度は固定したままでもよい。これにより、書込み領域を走査する光ビームの強度が高く設定された場合には、光源１０への熱的な負担が緩和される。

なお、上記実施形態では、光走査装置１００が単色の画像形成装置２００（プリンタ）に用いられる場合について説明したが、画像形成装置は一例として図６に示されるように、カラー画像に対応し、複数の感光ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。図６に示されるタンデムカラー機は、ブラック（Ｋ）用の感光ドラムＫ１、帯電器Ｋ２、現像器Ｋ４、クリーニング手段Ｋ５、及び転写用帯電手段Ｋ６と、シアン（Ｃ）用の感光ドラムＣ１、帯電器Ｃ２、現像器Ｃ４、クリーニング手段Ｃ５、及び転写用帯電手段Ｃ６と、マゼンダ（Ｍ）用の感光ドラムＭ１、帯電器Ｍ２、現像器Ｍ４、クリーニング手段Ｍ５、及び転写用帯電手段Ｍ６と、イエロー（Ｙ）用の感光ドラムＹ１、帯電器Ｙ２、現像器Ｙ４、クリーニング手段Ｙ５、及び転写用帯電手段Ｙ６と、光走査装置９００と、転写ベルト９０２と、定着手段９０１などを備えている。

光走査装置９００では、例えば光源１０における複数の発光部はブラック用、シアン用、マゼンダ用、イエロー用に分割されている。そして、ブラック用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＫ１に照射され、シアン用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＣ１に照射され、マゼンダ用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＭ１に照射され、イエロー用の各発光部からの光ビームは感光ドラムＹ１に照射されるようになっている。なお、光走査装置９００は、各色毎に個別の光源１０を備えていても良い。また、各色毎に光走査装置９００を備えていても良い。

各感光ドラムは、図６中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光ドラム表面に光走査装置９００によりビームが照射され、感光ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段９０１により記録紙に画像が定着される。

《第２の実施形態》
次に第２の実施形態にかかる画像形成装置について図７〜図１１に基づいて説明する。なお、前述した第１の実施形態にかかる画像形成装置と同一もしくは同等の構成部分には同一の符号を用いるとともにその説明を省略もしくは簡略するものとする。

図７は、第２の実施形態にかかる画像形成装置の光源１０’を示す図である。この光源１０’は、発光点として例えばＶＣＳＥＬが２次元配置された面発光型半導体レーザアレイであり、第１の実施形態にかかる光源１０と比較して、発光点の配列が異なっている。図７に示されるように、光源１０’では、発光面（図７における＋ｘ側の面）上に、４０のＶＣＳＥＬが、ｙ軸と角度θ２をなす直線Ｌ２と平行な方向を行方向とし、ｚ軸と平行な方向を列方向として、５行８列のマトリクス状に配置されている。本実施形態では、行間隔Ｄｓは１６μｍ、列間隔Ｄｍは３０．０μｍとなっており、各ＶＣＳＥＬのｚ軸方向（副走査方向）に関し隣り合うＶＣＳＥＬの間隔ｄは２．０μｍとなっている。なお、以下の説明においては、図７に示されるように、ｍ行目のｎ列目に位置するＶＣＳＥＬを便宜上ＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎ（ｍ＝１,２,３,４,５、ｎ＝１,２,３…８）と表現するものとする。

また、光源１０’のＶＣＳＥＬ_ｍ，ｎそれぞれは、図８に示される光源駆動装置１０１によって駆動されるようになっている。図８に示されるように、この光源駆動装置１０１は、８つの駆動ユニット１１２_ｎと、８つの画像データ出力ユニット１１１_ｎと、書込データ制御回路１１４と、同期点灯制御回路１１３とを備えている。

前記駆動ユニット１１２_ｎは、一例として図９に示される駆動ユニット１１２_１のように、光源１０’に形成されたｎ列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎ（ｍ＝１,２,３,４）をそれぞれ点灯する５つの駆動回路１２２_Ｎを有している。これらの駆動回路１２２_Ｎは、入力される駆動信号に基づいて対応するＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎを駆動（点灯）する。本実施形態では、光源１０’のＶＣＳＥＬは、１行目のＶＣＳＥＬが１ｃｈ〜８ｃｈに割り当てられ、２行目のＶＣＳＥＬが９ｃｈ〜１６ｃｈに割り当てられ、３行目のＶＣＳＥＬが１７ｃｈ〜２４ｃｈに割り当てられ、４行目のＶＣＳＥＬが２５ｃｈ〜３２ｃｈに割り当てられ、５行目のＶＣＳＥＬが３３ｃｈ〜４０ｃｈに割り当てられている。そこで、駆動ユニット１１２_ｎの駆動回路１２２_Ｎを以下、Ｎｃｈ駆動回路１２２_Ｎとも表示するものとする。

前記画像データ出力ユニット１１１_ｎは、一例として図９に示される画像データ出力ユニット１１１_１のように、５つのＮｃｈ駆動回路１２２_Ｎに対応する５つのＮｃｈ画像データ出力回路１２１_Ｎを有している。これらのＮｃｈ駆動回路１２２_Ｎは、予め上位装置などから供給された画像データを保有（バッファ）しており、後述する書込データ制御回路１１４から供給される書込ゲート信号に同期して、画像データに基づいて変調した駆動信号をＮｃｈ駆動回路１２２_ｎへ出力する。

前記書込データ制御回路１１４は、受光素子１９からの同期検知信号をモニタし、この同期検知信号と、同期点灯制御回路１１３から供給される列情報とに基づいて、画像データ出力ユニット１１１_１〜１１１_８それぞれと、同期点灯制御回路１１３とに所定のタイミングで、書込ゲート信号を出力する。なお、本実施形態では、書込ゲート信号が、駆動ユニット１１２_ｎの各駆動回路１２２_Ｎに供給されることで、駆動ユニット１１２_ｎに対応するｎ列目のＶＣＳＥＬが点灯される。したがって、以下では、駆動ユニット１１２_ｎに供給される書込ゲート信号をｎ列目書込ゲート信号とも表示するものとする。

前記同期点灯制御回路１１３は、駆動ユニット１１２_１〜１１２_８のいずれかを選択して、書込データ制御回路１１４からのゲート信号に基づいて、選択した駆動ユニット１１２_１〜１１２_８に対して、対応するＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎを点灯させるための同期点灯信号を出力するとともに、書込データ制御回路１１４へ、選択した駆動ユニット１１２_１〜１１２_８に関する情報を出力する。なお、本実施形態では、同期点灯信号が、駆動ユニット１１２_ｎの各駆動回路１２２_Ｎに供給されることで、駆動ユニット１１２_ｎに対応するｎ列目のＶＣＳＥＬが点灯される。したがって、以下では、駆動ユニット１１２_ｎに供給される同期点灯信号をｎ列目同期点灯信号とも表示するものとする。

以下、本実施形態にかかる光源駆動装置１０１を有する光走査装置１００の動作について説明する。

図１０（Ａ）には、上述した、同期検知信号と、ｎ列目同期点灯信号と、ｎ列目書込ゲート信号とが示されている。図１０（Ａ）に示される各信号は、一例として１列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,１を点灯させることによって、同期検知信号の変化（立ち下がり）をモニタし、この同期検知信号の変化に同期して、光源１０’のＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎの変調を行う場合に観察できる信号である。

図１０（Ａ）に示されるように、光源駆動装置１０１の同期点灯制御回路１１３は、初回の走査を開始してから所定時間経過後の時刻ｔ_０において、書込データ制御回路１１４からの書込ゲート信号（不図示）に同期して、駆動ユニット１１２_１に供給される１列目同期点灯信号をＨとする。駆動ユニット１１２_１の１ｃｈ駆動回路１２２_１、９ｃｈ駆動回路１２２_９、１７ｃｈ駆動回路１２２_１７、２５ｃｈ駆動回路１２２_２５、３３ｃｈ駆動回路１２２_３３は、１列目同期点灯信号の立ち上がりに同期して、光源１０’の１列目の対応するＶＣＳＥＬ_ｍ,１を点灯する。これにより、光源１０’からは光ビームが射出される。そして、この光ビームは図２におけるポリゴンミラー１５によって主走査方向へ走査され受光素子１９に入射する。

受光素子１９に光ビームが入射すると、時刻ｔ_１からの微少時間だけ、同期検知信号はＬとなる。書込データ制御回路１１４は、同期検知信号の立ち上がりに同期して、時刻ｔ_２に同期点灯制御回路１１３への書込ゲート信号の出力を停止する。これにより、１列目同期点灯信号はＬとなり、光源１０’の１列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,１が消灯する。

次に、書込データ制御回路１１４は、同期検知信号の立ち下がり時刻ｔ_１から所定時間Ｔ１１経過後の時刻ｔ_５に、１列目書込ゲート信号を所定時間Ｈとする。これによって画像データ出力ユニット１１１_１の１ｃｈ画像データ出力回路１２２_１、９ｃｈ画像データ出力回路１２２_９、１７ｃｈ画像データ出力回路１２２_１７、２５ｃｈ画像データ出力回路１２２_２５、３３ｃｈ画像データ出力回路１２２_３３では、１列目ゲート信号の立ち上がりに同期して、画像データに基づいて変調された駆動信号が、駆動ユニット１１２_１の１ｃｈ駆動回路１２２_１、９ｃｈ駆動回路１２２_９、１７ｃｈ駆動回路１２２_１７、２５ｃｈ駆動回路１２２_２５、３３ｃｈ駆動回路１２２_３３に出力される。これにより、光源１０’の１列目ＶＣＳＥＬ_ｍ,１それぞれは画像情報に基づいて変調（駆動）される。

また、書込データ制御回路１１４は、２列目書込ゲート信号から８列目書込ゲート信号までを、時刻ｔ_５から所定の時間Ｔ経過するごとに順次所定時間だけＨとする。これにより、光源１０’の１列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,１と同様に２列目から８列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎが変調され、感光ドラム２０１の書込領域には、初回の走査による潜像が形成される。なお、時間Ｔは隣接するＶＣＳＥＬのｙ軸方向の距離Ｄｍに応じて決定される。

感光ドラム２０１の１回目の走査が完了すると、図１０（Ｂ）に示されるように、同期点灯制御回路１１３は、２回目の走査を開始してから所定時間経過後の時刻ｔ_０において、書込データ制御回路１１４からの書込ゲート信号（不図示）に同期して、駆動ユニット１１２_２に供給される２列目同期点灯信号をＨとする。駆動ユニット１１２_２の２ｃｈ駆動回路１２２_２、１０ｃｈ駆動回路１２２_１０、１８ｃｈ駆動回路１２２_１８、２６ｃｈ駆動回路１２２_２６、３４ｃｈ駆動回路１２２_３４は、２列目同期点灯信号の立ち上がりに同期して、光源１０’の２列目の対応するＶＣＳＥＬ_ｍ,２を点灯する。これにより、光源１０’からは光ビームが射出される。そして、この光ビームは図２におけるポリゴンミラー１５によって主走査方向へ走査され受光素子１９に入射する。

受光素子１９に光ビームが入射すると、時刻ｔ_３からの微少時間だけ、同期検知信号はＬとなる。書込データ制御回路１１４は、同期検知信号の立ち上がりに同期して、時刻ｔ_４に同期点灯制御回路１１３への書込ゲート信号の出力を停止する。これにより、２列目同期点灯信号はＬとなり、光源１０’の２列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,２が消灯する。

次に、書込データ制御回路１１４は、同期検知信号の立ち下がり時刻ｔ_３から所定時間Ｔ２１（＝Ｔ１１−Ｔ）経過後に、１列目書込ゲート信号を所定時間Ｈとする。これによって画像データ出力ユニット１１１_１の１ｃｈ画像データ出力回路１２２_１、９ｃｈ画像データ出力回路１２２_９、１７ｃｈ画像データ出力回路１２２_１７、２５ｃｈ画像データ出力回路１２２_２５、３３ｃｈ画像データ出力回路１２２_３３では、１列目ゲート信号の立ち上がりに同期して、画像データに基づいて変調された駆動信号が、駆動ユニット１１２_１の１ｃｈ駆動回路１２２_１、９ｃｈ駆動回路１２２_９、１７ｃｈ駆動回路１２２_１７、２５ｃｈ駆動回路１２２_２５、３３ｃｈ駆動回路１２２_３３に出力される。これにより、光源１０’の１列目ＶＣＳＥＬ_ｍ,１それぞれは画像情報に基づいて変調（駆動）される。

また、書込データ制御回路１１４は、２列目書込ゲート信号から８列目書込ゲート信号までを、時刻ｔ_５から所定の時間Ｔ経過するごとに順次所定時間だけＨとする。これにより、光源１０’の１列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,１と同様に２列目から８列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎが変調され、感光ドラム２０１の書込領域には２回目の走査による潜像が形成される。

すなわち、本実施形態では、初回の走査では図１１（Ａ）に示されるように、光源１０’の１列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,１を点灯させて走査を開始することで同期検知信号を変化させ、２回目の走査では図１１（Ｂ）に示されるように、２列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,２を点灯させて走査を開始することで同期検知信号を変化させる。３回目の走査以降は、図１１（Ｃ）に代表的に示されるように、３列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,３、４列目のＶＣＳＥＬ_ｍ,４と順次走査毎に同期検知信号を変化させるために点灯させるＶＣＳＥＬ_ｍ,ｎを選択する。

これにより、本第２の実施形態においても、同期信号を得るための光ビームを射出することに起因する光源１０’の熱的な負担を、４０個のＶＣＳＥＬに均等に負担させることができ、光源１０’の長寿命化を図ることが可能となる。

なお、上記各実施形態では、本発明の光走査装置がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置２００の概略構成を示す図である。 光走査装置１００のレイアウト図である。 光源１０を示す図である。 光源１０の温度分布を説明するための図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、光源１０の変形例を説明するための図（その１、その２）である。 多色画像を形成するための画像形成装置を示す図である。 光源１０’を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる光源駆動装置１０１のブロック図である。 画像データ出力ユニット１１１及び駆動ユニット１１２の構成を説明するための図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、光源駆動装置１０１の動作を説明するための図（その１、その２）である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、光源１０’の動作を説明するための図（その１〜その３）である。

符号の説明

１０,１０’…光源、１１…カップリングレンズ、１２…アパーチャ部材、１３…線像形成レンズ、１５…ポリゴンミラー、１６…第１走査レンズ、１７…第２走査レンズ、１８…反射ミラー、１９…受光素子、１００…光走査装置、１０１…光源駆動装置、１１１…画像データ出力ユニット、１１２…駆動ユニット、１１３…同期点灯制御回路、１１４…書込データ制御回路、２００…画像形成装置、２０１…感光ドラム、２０２…帯電チャージャ、２０４…トナーカートリッジ、２０５…クリーニングケース、２０６…給紙トレイ、２０７…給紙コロ、２０８…レジストローラ対、２０９…定着ローラ、２１０…排紙トレイ、２１１…転写チャージャ、２１２…排紙ローラ、２１３…用紙、２１５…ハウジング。

Claims (12)

1. 複数の光ビームを偏向して、被走査面上の書き込み領域を主走査方向へ走査する光走査装置であって、
   前記光ビームを射出する複数の発光部が、前記主走査方向、及び前記主走査方向に直交する副走査方向に平行な面内に２次元的に配置された光源と；
   前記複数の発光部から射出された前記光ビームを偏向する偏向器と；
   前記光ビームを受光して、前記受光した光ビームに応じた同期信号を出力する受光素子と；
   前記光源のいずれかの前記発光部を、走査ごとに選択して発光させることにより、前記選択した発光部からの光ビームを、前記偏向器を介して前記受光素子に入射させる制御装置と；を備える光走査装置。
2. 前記制御装置は、前後する走査ごとに異なる前記発光部を選択して発光させ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、前記複数の発光部を、順番に選択して発光させることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記光源は、前記副走査方向へ隣接して配置された前記発光部の列を複数含み、
   前記制御装置は、前記発光部を列ごとに選択して発光させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記制御装置は、前記複数の発光部を列ごとに順番に選択して、発光させることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記制御装置は、前記光源の前記主走査方向に関して最も端にある前記発光部、又は前記副走査方向に関して最も端にある前記発光部を選択して発光させ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。
7. 前記光源は、前記受光素子に入射する光ビームのみを射出する同期検知用の発光部を少なくとも１つ含み、
   前記制御装置は、走査ごとに前記同期検知用の発光部のみを選択して発光させることにより、前記受光素子に光ビームを入射させ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。
8. 前記制御装置は、２以上の前記発光部を発光させることにより、前記受光素子に前記光ビームを入射させ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. 前記制御装置は、前記受光素子に入射する前記光ビームの強度が、前記被走査面に入射する前記光ビームの強度よりも大きくなるように、前記発光部を発光させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 前記制御装置は、前記受光素子に入射する前記光ビームの強度が予め設定された強度となるように、前記発光部を発光させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置。
11. 画像に関する情報から得られる潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に定着させることにより、画像を形成する画像形成装置であって、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置と；
    前記光走査装置により潜像が形成される感光体と；
    前記感光体の被走査面に形成された潜像を顕像化する現像手段と；
    前記現像手段により顕像化されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
12. 多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置と；
    前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；
    前記複数の感光体の被走査面にそれぞれ形成された潜像を顕像化する現像手段と；
    前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像を前記記録媒体に重ね合わせて定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。