JP2009051206A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ライン画像や文字画像の画質の低下を招くことなく、パルス幅変調に係る複数の光ビームで多重露光を行える画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像データに基づいてパルス幅変調された複数の光ビームのうち、各画素における１画素内での走査開始起点を、同一の画素位置を露光する第１の光ビームと第２の光ビームとで異なるように制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に光ビームにより感光体を露光する露光技術を用いた画像形成装置に関する。

［ＰＷＭによるレーザ駆動］
従来、電子写真方式の画像形成装置が知られている。この方式の画像形成装置では、画像データに基づいて画素ごとにパルス幅変調されたＰＷＭ信号によりレーザをオン／オフ駆動し、そのレーザ光により感光体を露光して当該感光体上に静電潜像を形成している。この静電潜像は、トナー等の現像剤により可視像として現像され、記録紙に転写される。

ＰＷＭ信号は、図１０に示したようなパルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）により生成されている。このＰＷＭ回路は、入力された画像データの値（濃度値）に対応する値をもったパルス信号を出力し、そのパルス信号をレーザ駆動用のレーザドライバへ出力する。

すなわち、ＰＷＭ回路は、Ｄ／Ａ変換回路４０１、三角波発生回路４０２、コンパレータ４０３、及び発振器４０４を有している。Ｄ／Ａ変換回路４０１は、入力される例えば８ビットのデジタルの画像データをアナログの画像データに変換し、コンパレータ４０３に出力する。三角波発生回路４０２は、発振器４０４からのクロック信号と同周期の三角波を生成し、この三角波を参照波としてコンパレータ４０３に出力する。

コンパレータ４０３は、Ｄ／Ａ変換された画像データ（Ｄ／Ａ出力信号）と参照波としての三角波とを比較し、画像データが大きい場合にのみＨレベルとなるＰＷＭ信号をレーザドライバ（図示省略）に出力する。例えば、画像データが００ｈ〜ＦＦｈで表されるとき、画像データと三角波との大小関係が図１１の上方に示した関係となっていれば、コンパレータ４０３は、図１１の下方に示したパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を出力する。

すなわち、符号５１の画素に係る期間では、全期間に亘って、画像データ＞三角波となっているので、ＰＷＭ信号は、この画素の全ての期間に亘って「Ｈ」となる。また、符号５２の画素に係る期間では、全期間に亘って、画像データ＜三角波となっているので、ＰＷＭ信号は、この画素の全ての期間に亘って「Ｌ」となる。さらに、符号５３の画素に係る期間では、当該期間の最初と最後の部分で画像データ＜三角波、中央の部分で画像データ＞三角波となっているので、ＰＷＭ信号は、この画素の期間の最初と最後の部分で「Ｌ」、中央の部分で「Ｈ」となる。

レーザドライバは、入力されるＰＷＭ信号が「Ｈ」の期間では、レーザをオン（点灯）し、「Ｌ」の期間ではレーザをオフ（消灯）する。

［多重露光方式］
ＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）露光装置を用いる画像形成装置において、装置の高速化や高解像度化に対応する技術として露光光源のマルチビーム化が進んでいる。このマルチビーム化により、１度の走査で複数の走査線を形成できるのでポリゴンミラーの回転数を上げなくても高解像度化や高速化が可能となる。

しかし、マルチビームでは、個々の光ビームの光量にバラツキがある場合には、出力画像において走査方向にスジが発生してしまう。また、ポリゴンミラーのミラー面に角度のバラツキがある場合には、走査間隔にバラツキが生じ、そのバラツキに対応したスジムラが発生してしまう。

また、シングルビームでは、走査間隔は狭く目立たないので画像欠陥になり難いが、マルチビームでは、走査間隔は広く目立ってしまうので画像欠陥になり易い。さらに、マルチビーム化された面発光レーザを用いる場合、シングルビームに係るレーザに比べて光量を大きくすることは困難である。

これらの問題を解決するために、異なる光源からの複数の光ビームを用いて、感光体の同一の画素位置を複数回露光する多重露光方式が提案されている（特許文献１、２参照）。
特開２００２−２６４３９１号公報 特開２００４−１０９６８０号公報

ところで、レーザは、そのレーザ発光の条件として、所定値以上の電流（閾値電流）を印加する必要がある。このため、ＰＷＭ信号のパルス幅が狭い場合に、発光遅延が原因でレーザの発光特性によってはレーザ発光が得られなくなることもある。そこで、従来は、閾値電流を越えない程度のバイアス電流を予めレーザに印加していた。このバイアス電流の印加により、スイッチング電流（ＰＷＭ信号による駆動電流）によって閾値電流に達するまでの電流量が少なくて済み、ＰＷＭ信号のパルス幅が狭くてもレーザ発光を得ることができる。

しかしながら、この閾値電流は温度によって変化するため、例えばバイアス電流を閾値電流と同程度に設定すると、温度によってはバイアス電流によりレーザが発光してしまう可能性がある。このため、バイアス電流の設定値はある程度低くせざるを得ず、バイアス電流を印加する場合であっても、レーザ発光するためにはＰＷＭ信号のパルス幅、すなわち「Ｈ」の期間（オン期間）を一定以上にする必要があった。

一方、１画素に係る期間内でＰＷＭ信号のパルス幅が広すぎる場合には、消灯遅延が原因で当該画素期間内にレーザのオフ期間が存在するにも拘らず、レーザは１画素の全期間に亘ってオンになってしまう。これは、１画素期間内でのＰＷＭ信号の「Ｌ」の期間が短いために、レーザドライバが応答しきれないことに起因する。

すなわち、レーザをＰＷＭ信号により駆動する場合、発光遅延と消灯遅延が発生する。この不具合を図１２に基づいて説明する。図１２は、従来の画像データの値とレーザ発光光量との関係を示す図である。なお、画像データの値は、濃度値を示すものであり、ＰＷＭ信号の「Ｈ」のデューティ、すなわち電流供給時間におけるＰＷＭ信号の値と比例するものである。

図１２において、画像データの値が「００ｈ〜３０ｈ」の範囲の場合の電流供給時間では、レーザ発光がなく、レーザの出力光量は一定である。そして、画像データの値が「３０ｈ〜Ｂ０ｈ」の範囲の場合の電流供給時間では、画像データの値とレーザの出力光量の関係はリニアである。

また、画像データの値が「Ｂ０ｈ〜Ｄ０ｈ」の範囲の場合の電流供給時間では、画像データの値とレーザの出力光量とのリニア性は損なわれていないが、その傾きが急激に大きくなり、レーザの出力光量を厳密に制御するのが困難である。さらに、画像データの値が「Ｄ０ｈ〜ＦＦｈ」の範囲の場合の電流供給時間では、レーザの出力光量は最大光量で飽和してしまっている。

このため、従来の画像形成装置においては、「００ｈ〜ＦＦｈ」の画像データの値と、レーザの出力光量との関係が図１２の「３０ｈ〜Ｂ０ｈ」の範囲に示されるように、リニアになるように参照波としての三角波及びＤ／Ａ出力信号を補正している。

すなわち、三角波にオフセット成分を持たせることで、画像データの値が「００ｈ」の際の実際のＰＷＭ信号のパルス幅を、図１１のＤ／Ａ出力信号の値が「３０ｈ」の場合のパルス幅に相当するように設定する。一方、画像データの値に対するＤ／Ａ出力信号の値を調整することで、画像データの値が「ＦＦｈ」の際の実際のＰＷＭ信号のパルス幅を、図１１のＤ／Ａ出力信号の値が「Ｂ０ｈ」の場合のパルス幅に相当するように設定する。これにより、画像データの値とレーザ出力光量の関係をリニアに保っている。

例えば、主走査方向に連続する画像データの値が「ＦＦｈ」であるライン画像等を出力する場合、各画素期間において、レーザは上記パルス幅「Ｂ０ｈ」相当の間欠発光となり、非点灯期間が発生する。この非点灯期間は、図１３に示すように、１画素期間の最初と最後の期間、すなわち隣接画素に続く期間で発生する。このため、ラインが細くなったり、途切れてしまったりし、ライン画像や文字画像の画質が低下してしまうという問題点があった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、その目的は、ライン画像や文字画像の画質の低下を招くことなく、ＰＷＭ信号により駆動された複数のレーザ光で多重露光を行える画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、画像データに基づいてパルス幅変調された複数の光ビームで感光体の同一の画素位置を多重露光して静電潜像を形成する画像形成装置において、前記複数の光ビームを射出する光源と、多重露光を行なう前記複数の光ビームの間で各画素における１画素内での走査開始起点を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記複数の光ビームのうち、前記走査開始起点を、前記同一の画素位置を露光する第１の光ビームと第２の光ビームとで異なるように制御することを特徴とする。

本発明によれば、ライン画像や文字画像の画質の低下を招くことなく、ＰＷＭ信号により駆動された複数のレーザの光で多重露光を行うことが可能となる。

以下、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。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。

図１の画像形成装置１００は、露光装置２０、現像器２１、帯電器２２、転写ローラ２３、定着器２４、及び感光ドラム２５を備える。

感光ドラム２５は、円筒状の金属の導電性基材上に感光体層が積層された構造となっており、矢印の方向に回転する。帯電器２２は、コロナ帯電器でありバイアス電源により印加された電圧によって感光ドラム２５を所望の電位に均一に帯電させる。例えば、バイアス電源は、感光ドラム２５と対向した位置で、該感光ドラム２５の表面を約−８００Ｖ（暗電位：Ｖｄ）で均一に帯電させる。

露光装置２０は、帯電器２２により上記の暗電位で帯電された感光ドラム２５に対して、画像データに基づいて後述する複数のパルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）４００（図４）によりパルス幅変調されたレーザ光（光ビーム）を露光走査する。この露光走査により、感光ドラム２５の表面には、画像データを反映した静電潜像が形成される。レーザ光の電位（明電位：ＶＬ）は約−２００Ｖである。

このように暗電位（約−８００Ｖ）よりも絶対値の電位が低いレーザ光（約−２００Ｖ）を照射することにより、その照射された部分（露光部）に形成される静電潜像の電位は、暗電位（約−８００Ｖ）よりも低下することとなる。

感光ドラム２５の表面に形成された静電潜像は、現像器２１により、トナー等の現像剤により現像される。この現像器２１は、トナーを帯電するための現像スリーブを有している。この現像スリーブには、現像バイアス電源により現像バイアス（例えばＤＣ＝−５００ＶとＡＣ）が印加されている。

転写ローラ２３は、感光ドラム２５上に形成されたトナー像を記録用紙等の記録媒体Ｐに転写する。この転写ローラ２３は、バイアス電源によりバイアス電源が印加される芯金と、その表層に形成された中抵抗弾性層により構成されている。

転写の終了した記録媒体Ｐは、搬送ベルトを介して定着器２４に送られる。定着器２４は、定着ローラと加圧ローラを有し、加圧・加熱によりトナー像を記録媒体Ｐ上に定着させる。

図２は、図１の画像形成装置１００の備える露光装置２０の概略構成を示す図である。

図２に示す露光装置２０は、概略的には、マルチビームのレーザ光源としての面発光レーザ３１、コリメータレンズ３５、アパーチャ（光学絞り）３２、ポリゴンミラー３３、及びｆθレンズ群３４を順に配設する。これにより、露光装置２０を備える画像形成装置１００が有する感光ドラム２５上を走査するように構成されている。また露光装置２０は、光検出器（ＢＤセンサ）３６、及びレーザ制御部４１を備える。レーザ制御部４１は、画像形成装置１００の備える画像処理部４０からの信号に基づいて面発光レーザ３１の発光（射出）を制御する。

面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）３１は、図３において後述するように２次元配列された複数のレーザ（Ｌ１〜Ｌ８）を有し、これら複数のレーザ光源は画像データに基づいて個別に発光制御される。コリメータレンズ３５（ビーム整形手段）は、面発光レーザ３１から出射された複数のレーザ光を平行なレーザビームとする。アパーチャ３２は、コリメータレンズ３５からのレーザビームの断面形状（スポット形状とスポット径）を調整する。

ポリゴンミラー３３は、駆動モータ（不図示）により矢印３３ａ方向に一定速度（等角速度）で回転される。ｆθレンズ群３４は、感光ドラム２５上での走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行う。

次に光路を追って順に説明する。面発光レーザ３１から発光されたレーザビームは、コリメータレンズ３５、アパーチャ３２によりほぼ平行な光に変換された後に、所定のビーム径でポリゴンミラー３３へ入射する。ポリゴンミラー３３は、図中の矢印３３ａに示す方向へ等角速度で回転されており、このポリゴンミラー３３の回転に伴い、入射したレーザビームは、連続的に角度を変える偏向ビームに変換されて反射される。偏向ビームは、ｆθレンズ群３４により、集光作用を受ける。また、ｆθレンズ群３４は、レーザビームに対して、同時に感光ドラム２５上での走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行う。このように補正されたレーザビームが感光ドラム２５上に矢印３７の方向に等速で結合走査される。

また、ポリゴンミラー３３からｆθレンズ群３４を通過するレーザビームは光検出器（ＢＤセンサ）３６で受光させる。

光検出器３６は、レーザビームが入射したタイミングで感光ドラム２５の長手方向（軸方向）である主走査方向の書き込み基準となる水平同期信号（ＢＤ信号）を発生する。水平同期信号は、ポリゴンミラー３３の回転と感光ドラム２５への画像データの書き込みとの同期をとるための水平同期信号として用いられる。この同期信号を基準にして、画像信号が、画像処理部４０よりレーザ制御部４１に出力される。

レーザ制御部４１は、更に、感光ドラム２５上で潜像を形成する画像区間で画像処理部４０から入力された画像信号に基づいて、面発光レーザ３１の駆動（発光）信号の電流値及び駆動時間を制御する。こうして面発光レーザ３１から照射されたレーザビームは、コリメータレンズ３５、アパーチャ（光学絞り）３２によりほぼ平行な光に変換された後に所定のビーム径でポリゴンミラー３３に入射することになる。

またアパーチャ（光学絞り）３２の周端の領域に受光素子としてＰＤ（不図示）が配置されている。ＰＤの検出信号は、面発光レーザ３１の発光量制御、つまり駆動（発光）信号の電流値を決定するオートパワーコントロール（ＡＰＣ）制御に用いられる。

図３は、図２に示す露光装置２０内の面発光レーザ３１の発光面を示す図である。面発光レーザ３１の発光面には、光源としての８個のレーザＬ１〜Ｌ８が格子状に２次元に配備されている。レーザＬ１，Ｌ５は、それぞれ副走査方向において同位置、すなわち同一の主走査ライン上に配備されている。同様に、レーザＬ２，Ｌ６、レーザＬ３，Ｌ７、レーザＬ４，Ｌ８も、それぞれ、副走査方向において同位置（同一の主走査ライン上）に配備されている。

また、レーザＬ１〜Ｌ４は、副走査方向の間隔が１画素となるように配列されている。同様に、レーザＬ５〜Ｌ８は、副走査方向の間隔が１画素となるように配列されている。さらに、レーザＬ１〜Ｌ４は、主走査方向の間隔が約２／３画素となるように配列されている。同様に、レーザＬ５〜Ｌ８は、主走査方向の間隔が約２／３画素となるように配列されている。また、後述する多重露光を行なうレーザＬ１，Ｌ５、レーザＬ２，Ｌ６、レーザＬ３，Ｌ７、及びレーザＬ４，Ｌ８は、それぞれ、約３．３画素分だけ離れて配設されている。

また、８個のレーザＬ１〜Ｌ８の仕様・性能は、同一の規格となっており、例えば、発振波長は約７００〜８００ｎｍに統一されている。

８個のレーザＬ１〜Ｌ８は、それぞれ、レーザドライバ１６が備えるレーザ駆動回路ＬＤ１〜ＬＤ８を個別に有している。これらレーザ駆動回路ＬＤ１〜ＬＤ８は、レーザ制御部４１の制御の下に、対応するレーザＬ１〜Ｌ８をＯＮ／ＯＦＦ（選択）し、またその発光強度を切替え可能である。レーザ制御部４１は、画像処理部４０からの画像データ（ラスタライズ信号）に基づいて、面発光レーザ３１によるレーザ発光を制御する。画像処理部４０は、画像データに対する各種の補正処理等を行うと共に、ベクタ情報としての画像データをラスタライズしてビットマップ情報に変換する。

レーザ制御部４１は、画像処理部４０によりラスタライズされた１画素の画像データに基づいて、面発光レーザ３１の８個のレーザＬ１〜Ｌ８を駆動制御する。換言すれば、レーザ制御部４１は、ラスタライズされた１画素の画像データに基づくレーザＬ１〜Ｌ８の発光パターン（１画素内での走査開始起点）を、画像の属性データ（色、文字/非文字等）、濃度データ等の情報に基づいて決定する。

なお、以下の説明において、レーザＬ１〜Ｌ８を区別せずに一般的に説明する場合は、レーザＬと称する。また、これらレーザＬ１〜Ｌ８を駆動するＰＷＭ信号についても、レーザＬ１〜Ｌ８と対応付けて区別する場合は、ＰＷＭ信号Ｓ１〜Ｓ８と称し、区別せずに一般的に説明する場合は、ＰＷＭ信号Ｓと称する。

露光装置２０は、レーザＬ１，Ｌ５（第１の光ビーム、第２の光ビーム）が同一画素を多重露光するように面発光レーザ３１を駆動制御する。同様に、露光装置２０は、レーザＬ２，Ｌ６、レーザＬ３，Ｌ７、及びレーザＬ４，Ｌ８が、それぞれ同一画素を多重露光するように面発光レーザ３１を駆動制御する。なお、「同一画素」とは、画像データにおける同一のデータ成分を示すと同時に、感光体（感光ドラム２５）上の同一の位置成分を示す用語である。また、本実施の形態における画像解像度は、主走査・副走査ともに６００ｄｐｉである。

面発光レーザ３１のレーザＬ１〜Ｌ８は、図４に示したＰＷＭ回路４００により、個別に駆動される。すなわち、本実施の形態では、ＰＷＭ回路４００を、８個のレーザＬ１〜Ｌ８に対応して８個有している。換言すれば、多重露光に係る複数の光ビームは、複数の光源から個別に生成される。

図４のＰＷＭ回路４００には、画像処理部４０から濃度データとしての画像データ１と画像の属性データとしての画像識別データ７が入力される。画像データ１は、８ｂｉｔのデータであり、１６段階の濃度をしている。なお、この画像データ１は、ガンマ補正等の所定の画像処理が施されたものである。

画像データ１は、画像データ変換部２の変換テーブル３により、画像データ変換信号４に変換されて、Ｄ／Ａコンバータ５に入力される。この画像データ変換信号４は、ＰＷＭ信号Ｓのパルス幅（ＰＷＭ信号Ｓの値が後述の「Ｈ」となるの期間）を決定する信号として機能する。Ｄ／Ａコンバータ５は、デジタルの画像データ変換信号４をアナログ信号に変換する。その後、そのアナログの画像データ変換信号６の値をボリューム回路１３で調整したＤ／Ａ出力信号６ａをコンパレータ１２に出力する。

画像識別データ７は、２ｂｉｔのデータであり、当該ＰＷＭ回路４００に現在入力されている画像データ１が、２値画像（ライン画像、例えば、文字画像）、階調画像（例えば、非文字画像）の何れの種類の画像データであるかを示している。この画像識別データ７は、後述する３つの参照波（中）９Ｍ、参照波（左）９Ｌ、参照波（右）９Ｒの中からいずれか１つを選択するための信号として利用される。つまり、画像識別データ７は、参照波（中）９Ｍは中央成長、参照波（左）９Ｌは左成長、参照波（右）９Ｒは右成長として、ＰＷＭ信号の成長位置をいずれか１つを選択するための信号として利用される。

すなわち、画像識別データ７は、参照波供給部８のセレクタ１０に入力される。参照波供給部８は、３つの参照波（中）９Ｍ、参照波（左）９Ｌ、参照波（右）９Ｒを生成する生成回路１０Ｍ，１０Ｌ，１０Ｒを有している。これら参照波（中）９Ｍ、参照波（左）９Ｌ、参照波（右）９Ｒは、セレクタ１０に入力される。セレクタ１０は、画像識別データ７に基づいて、３つの参照波（中）９Ｍ、参照波（左）９Ｌ、参照波（右）９Ｒの中からいずれか１つを選択し、選択された参照波をコンパレータ１２に出力する。

コンパレータ１２は、ボリューム回路１３から出力されたＤ／Ａ出力信号６ａと、セレクタ１０から出力された選択に係る参照波１１とを比較する。そして、コンパレータ１２は、Ｄ／Ａ出力信号６ａの方が参照波１１より大きい間は「Ｈ」となり、それ以外の間は「Ｌ」となるＰＷＭ信号Ｓを、レーザドライバ１６に出力する。

レーザドライバ１６は、入力されたＰＷＭ信号Ｓに基づいて、対応するレーザＬを駆動する。すなわち、レーザドライバ１６は、ＰＷＭ信号Ｓが「Ｈ」の期間はオン（発光）し、「Ｌ」の期間はオフ（消灯）するように、対応するレーザＬを駆動制御する。なお、図４では、便宜上、全てのＰＷＭ信号Ｓ１，…，Ｓ８と、全てのレーザＬ１，…，Ｌ８を示しているが上述したように、レーザＬ１〜Ｌ８の夫々に対応する８個のＰＷＭ回路４００が実際には存在する。また、以下の説明においても、この８個のＰＷＭ回路４００はレーザＬ１〜Ｌ８と対応付けて区別することなく、ＰＷＭ回路４００と称する。

オフセット生成回路１４は、選択された参照波１１にオフセット成分を持たせる回路であり、そのオフセット量は、ボリューム回路１５で調整することができる。本実施の形態では、このオフセット調整によって、画像データの値が「００ｈ」の場合のＰＷＭ信号のパルス幅、すなわちＰＷＭ信号Ｓの最小のパルス幅の調整を可能にしている（００ｈ調整）。

また、Ｄ／Ａ変換回路５の出力をボリューム回路１３で調整したＤ／Ａ出力信号６ａをコンパレータ１２に入力することにより、画像データの値が「ＦＦｈ」の場合のＰＷＭ信号の幅、すなわちＰＷＭ信号Ｓの最大のパルス幅の調整を可能にしている（ＦＦｈ調整）。

上記の００ｈ調整とＦＦｈ調整により、ＰＷＭ信号の幅は、画像データとレーザ光量の関係が線形になる領域、図１２の例では「３０ｈ」〜「Ｂ０ｈ」の領域で変化することとなる。

なお、ＰＤセンサ３６（図２）からの信号に基づいてタイミング信号１７が生成され、ＰＷＭ回路４００には、このタイミング信号１７が入力されている。ＰＷＭ回路４００は、このタイミング信号１７に基づいて、感光ドラム２５上の画像データに対応した所望の位置に静電潜像が形成されるように、対応のレーザＬを駆動制御する。

すなわち、多重露光を行なうレーザＬ１，Ｌ５、レーザＬ２，Ｌ６、レーザＬ３，Ｌ７、及びレーザＬ４，Ｌ８は、前述のように、約３．３画素分だけ離れて配設されている。一方、レーザＬ１，Ｌ５からの光ビームは、ポリゴンミラー３３の回転により偏向ビームとして感光ドラム２５に照射される。従って、レーザＬ１，Ｌ５に係るＰＷＭ回路４００には、画像データ１、タイミング信号１７、後述する参照波等は、約３．３画素分だけタイミングをずらして供給される。これにより、感光ドラム２５の同一点（同一の画素位置）を、レーザＬ１，Ｌ５からの同一画像データの同一画素に係る光ビームで多重露光することができる。

ただし、後述する図５，６，７，８のタイムチャートは、説明の便宜上、レーザＬ１，Ｌ５に関して、時間軸は同一の画素を基準として揃えられている。レーザＬ２，Ｌ６、レーザＬ３，Ｌ７、及びレーザＬ４，Ｌ８により多重露光を行なう場合も同様である。

本実施の形態では、２値画像を形成する場合は、図５に示したように、多重露光を行なう２つのレーザＬが、互いに異なる参照波を参照してＰＷＭ信号Ｓを生成する。つまり２つのレーザＬが、互いに異なる走査開始起点となるように制御されている。図５は、レーザＬ１，Ｌ５により、主走査方向に６００ｄｐｉのライン画像（２値画像）を形成する場合の参照波の波形とパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）の波形、および得られたライン画像の形状を示している。なお、ここでは、レーザＬ１，Ｌ５により多重露光を行なう場合を説明するが、面発光レーザ３１の発光面において同一の主走査ライン上に配備される二つのレーザを用いて多重露光を行うのであれば、これに限定されるものではない。例えば、レーザＬ２，Ｌ６、レーザＬ３，Ｌ７、及びレーザＬ４，Ｌ８により多重露光を行ってもよい。

レーザＬ１に対応するＰＷＭ回路４００のセレクタ１０は、画像識別データ７としてライン画像を示すデータが入力されると、参照波（右）９Ｒを選択する。また、ライン画像を形成する場合、画像データ１としては全画素について「ＦＦｈ」がレーザＬ１に対応するＰＷＭ回路４００に入力される。しかし、前述のように、Ｄ／Ａ出力信号６ａはボリューム回路１３で調整されている。このため、図５に示したように、画像データ１の値「ＦＦｈ」に対応するＤ／Ａ出力信号６ａの電位としては、参照波（右）９Ｒの最大電位よりも小さな値が設定される。

このため、画像データ１の値が「ＦＦｈ」であっても、１画素の期間に対してレーザＬが１００％の期間点灯するわけではない。例えば、レーザＬ１に対応するＰＷＭ回路４００のコンパレータ１２から出力されるＰＷＭ信号Ｓ１は、図５に示すように、１画素の期間に対してレーザＬ１が８０％の期間点灯することを示している。つまり、画素の右端を起点とした右成長で、幅が１画素の８０％の幅のＰＷＭ信号を出力する。

レーザＬ５は、レーザＬ１によって露光された画素に対して多重露光を行なう。このレーザＬ５に対応するＰＷＭ回路４００のセレクタ１０は、画像識別データ７としてライン画像を示すデータが入力されると、参照波（左）９Ｌを選択する。画像データ１の値としては、レーザＬ５に対応するＰＷＭ回路４００にもレーザＬ１に対応するＰＷＭ回路４００と同様に、「ＦＦｈ」が入力される。また、レーザＬ５に対応するＰＷＭ回路４００から出力されるＰＷＭ信号Ｓ５は、図５に示すようになる。つまり、前述のように、Ｄ／Ａ出力信号６ａはボリューム回路１３で調整されている。このため、図５に示したように、画像データ１の値「ＦＦｈ」に対応するＤ／Ａ出力信号６ａの電位としては、参照波（左）９Ｌの最大電位よりも小さな値が設定される。このため、画像データ１の値が「ＦＦｈ」であっても、１画素の期間に対してレーザＬが１００％の期間点灯するわけではない。つまり、レーザＬ５に対応するＰＷＭ回路４００のコンパレータ１２から出力されるＰＷＭ信号Ｓ１は、図５に示すように、１画素の期間に対してレーザＬ５が８０％の期間点灯することを示している。つまり、画素の左端を起点とした左成長で、幅が１画素の８０％の幅のＰＷＭ信号を出力する。

ここで、レーザＬ１，Ｌ５に係るＰＷＭ回路４００では、参照波としては、互いに対称関係にある鋸歯波形のものを使用している。換言すれば、レーザＬ１，Ｌ５に係るＰＷＭ回路４００では、互いに位相を反転した状態の参照波を使用している。従って、レーザＬ１，Ｌ５に係るＰＷＭ回路４００は、各画素の期間において互いに位相を反転させた形で「Ｌ」の部分（消灯期間）が出現するＰＷＭ信号Ｓ１，Ｓ５を出力する。具体的には、ＰＷＭ信号Ｓ１は、各画素の期間（領域）のうちの最初の部分が消灯期間となり、ＰＷＭ信号Ｓ５は、各画素の期間（領域）のうちの最後の部分が消灯期間となる。つまりレーザＬ１，Ｌ５は、互いに異なる走査開始起点となるように制御されている。

従って、レーザＬ１，Ｌ５により同一画素を多重露光してライン画像を形成する場合、多重露光される１の画素に着目すると、レーザＬ１，Ｌ５各々の露光位置がずれる為、１画素の期間中にレーザ光がオフ（無露光：消灯）となることは無い。つまり、１画素の全期間に亘って少なくともレーザＬ１，Ｌ５の一方がオン（露光：点灯）されている。このため、形成された画像においては、レーザＬ１で形成される画素とレーザＬ５で形成される画素各々の画素間でライン幅の細りが若干生じるものの、多重露光される画素ではラインが途切れることはなく、連続したラインとなる。換言すれば、ライン画像や文字画像の画質の低下を招くことなく、ＰＷＭ信号Ｓに係る複数のレーザ光で多重露光を行うことが可能となる。

図６は、図５に対する比較例における２値画像の場合の各種信号波形と出力画像の形状を示す図である。すなわち、多重露光を行なうレーザＬ１，Ｌ５に係るＰＷＭ回路４００では、共に参照波（右）９Ｒを使用するものと仮定する。この場合、多重露光を行なうレーザＬ１，Ｌ５に係るＰＷＭ回路４００では、同一波形の参照波（右）９Ｒが使用され、かつこれら参照波（右）９Ｒは、同期した画素位置の波形データとしてコンパレータ１２に供給される。

従って、多重露光を行なうレーザＬ１，Ｌ５は、同一波形かつ同位相のＰＷＭ信号Ｓ１，Ｓ５で駆動制御され、多重露光される画素に着目すると、レーザＬ１，Ｌ５各々の露光位置が同じ為、多重露光される画素では、１画素の期間中で無露光の部分が生じる。このため、形成された画像においても、図６に示すように、途切れが有って画質が悪い２値画像（ライン画像、文字画像）となる。

一方、階調画像を形成する場合は、図７に示したように、レーザＬ１，Ｌ５により、同一画素内の同一位置を多重露光するようにする。なお、図７は、Ｄ／Ａ出力信号６ａの電位が画像データ１の値「３０ｈ」に対応する場合を示している。

図７において、多重露光を行なうレーザＬ１，Ｌ５に係るＰＷＭ回路４００のセレクタ１０は、階調画像（例えば、非文字画像）を示す画像識別データ７により、同一の参照波を選択する。ここでは、共に参照波（右）９Ｒを選択している。また、これら参照波（右）９Ｒは、各画素について同期している。従って、レーザＬ１，Ｌ５に係るＰＷＭ回路４００から出力されるＰＷＭ信号Ｓ１，Ｓ５は、パルス波形も位相も全く同様の信号となる。これにより、レーザＬ１，Ｌ５により、同一画素内の同一位置が多重露光され、形成された画像は、元の画像データが示す濃度を忠実に反映したものとなる。つまりレーザＬ１，Ｌ５が、互いに同一の走査開始起点となるように制御している。

これは、階調画像では、形成される画像の形状よりも濃度を表現するドットとしての面積の安定性の方がより重視されるからである。また、電子写真方式において電位ムラその他の外乱に対してドットを安定化するためには、静電潜像の電位を深くとることが好ましい。従って、階調画像の場合は、上記のように同一位置に多重露光する方がより良好な画像となる。

さらに、画像データに対する画像濃度の連続性を保つためにも、同一位置に多重露光するのが好ましい。これは１画素あたりに露光する総光量が同じでも、露光する領域の大きさによって濃度が変わってくるという、電子写真特有の特性によるものである。また、濃度の階調に対して、或る階調値で多重露光の照射位置を変えると、濃度変化の連続性が途切れる可能性がある。この点からも、階調画像では同一位置に多重露光する方がよい。

一方、文字画像やライン画像等の２値画像を形成する場合は、通常、最大光量で画像形成を行なうので濃度は安定しており、濃度よりも形状の正確性や解像度が重視される。従って、本実施の形態では、２値画像を形成する場合は、形状の正確性を重視し、連続してラインが形成されるようにしている。すなわち、本実施の形態では、画像データに対するレーザ光量のリニアリティを実現しながら、文字画像やライン画像において、途切れの無い良好な画像を形成できるようにしている。

本実施の形態を適用する場合、多重露光だけでなく単一露光でもライン画像、文字画像を形成できるように、各レーザＬ１〜Ｌ８の最大光量を設定しておくのが望ましい。これは、単一露光でライン画像、文字画像を形成できない場合、濃度の関係で画質が反って低下する場合も有り得るからである。

なお、参照波の切替えは、画像データの画素ごとに行なうことも可能である。例えば、図８に示すように、各種の参照波の組み合わせ態様を画素ごとに適宜変化させて画像形成を行なうことも可能である。つまり、上記では、画像識別データ７に応じて、主走査方向の１ライン単位で参照波（中）９Ｍ、参照波（左）９Ｌ、及び参照波（右）９Ｒを選択した。しかし、かかる画像形成に限定されるものでない。例えば、主走査方向に文字部と非文字部、つまり二値画像と階調画像とが併設されている場合、１ラインの途中で画像識別データ７に応じて、参照波（中）９Ｍ、参照波（左）９Ｌ、及び参照波（右）９Ｒを切り替えるようにしても良い。さらに、画素単位で、参照波（中）９Ｍ、参照波（左）９Ｌ、及び参照波（右）９Ｒを選択するようにしてもよい。図８は、１、２画素目で参照波（右）９Ｒを選択し、３画素目で参照波（中）９Ｍを選択し、４画素目で参照波（左）９Ｌを選択し、５画素目で参照波（右）９Ｒを選択した場合の例である。つまり画像識別データ７に応じて、隣接する画素毎に互いに異なる走査開始起点となるように制御してもよく、多重露光を行う際のレーザＬ各々で異なる走査開始起点となるように制御してもよい。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、例えば、図９のように構成された面発光レーザ３１を用いることも可能である。

図３に示した面発光レーザ３１では、同一の主走査ライン上に形成され、副走査方向に離間していない２つのレーザＬ１，Ｌ５、レーザＬ２，Ｌ６、レーザＬ３，Ｌ７、及びレーザＬ４，Ｌ８により、それぞれ多重露光を行なっていた。これに対し、図９に示した面発光レーザ３１では、異なる主走査ライン上に配備され、副走査方向に離間している２つのレーザＬ１，Ｌ５、レーザＬ２，Ｌ６、レーザＬ３，Ｌ７、及びレーザＬ４，Ｌ８により、それぞれ多重露光が行なわれる。

すなわち、図９に示した面発光レーザ３１は、レーザＬ１〜Ｌ８は副走査方向に１画素間隔で配列され、主走査方向に２／３画素間隔で配列されている。そして、像担持体上を露光走査する際には、レーザＬ１〜Ｌ４による露光走査は、前回の露光走査でレーザＬ５〜Ｌ８が露光走査した主走査ラインに重複させて行う。

換言すれば、レーザＬ１，Ｌ５、レーザＬ２，Ｌ６、レーザＬ３，Ｌ７、及びレーザＬ４，Ｌ８には、前回と今回の露光走査とで、それぞれ同一の主走査ラインに係る画像データに基づくＰＷＭ信号が供給されて、同一の画素が多重露光されることとなる。この露光走査方法は、画像形成スピードの面ではこの実施例の場合では半分の速度になる為、不利であるが、走査間隔のバラツキによるスジ画像が目立たなくなるという利点がある。なお、参照波の選択方法等は、図３の面発光レーザ３１の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

また、ＰＷＭ回路４００は、図４のように、参照波を用いる回路ではなく、例えば１画素走査時間よりも十分高い周波数のクロック周波数で駆動するデジタルのＰＷＭ回路としてもよい。これにより、多重露光に係る光ビームの無露光部が重ならないように任意の位相でＰＷＭ信号を形成することも可能である。

また、上記の実施の形態では、２値画像を形成する場合に、多重露光に係る光ビーム間で各画素における発光タイミングを異ならせ、階調画像を形成する場合には、各画素における発光タイミングを同一にしていた。これに対し、例えば薄い濃度のライン画像など、画像データの値が一定の範囲にあり、濃度の安定より形状を優先する任意の画像において、多重露光に係る光ビーム間で各画素における発光タイミングを異ならせるようにしてもよい。

さらに、３つ以上の光ビームを用いて同一画素位置を多重露光する場合にも、上記の実施の形態を適用し、２値画像等を形成する場合に無露光の画素領域を無くすことも可能である。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 図１の画像形成装置内の露光装置の概略構成を示す図である。 図２に示す露光装置内の面発光レーザの発光面を示す図である。 露光装置内のＰＷＭ回路の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における２値画像の場合の各種信号波形と出力画像の形状を示す図である。 図５に対する比較例における２値画像の場合の各種信号波形と出力画像の形状を示す図である。 本発明の実施の形態における階調画像の場合の各種信号波形と出力画像の形状を示す図である。 本発明の実施の形態における参照波形を、画像データの画素ごとに切替えた場合の各種信号波形と出力画像の形状を示す図である。 図３の面発光レーザの発光面の変形例を示す図である。 従来のＰＷＭ回路の構成を示すブロック図である。 従来のＰＷＭ回路における参照波形、Ｄ／Ａ出力信号、ＰＷＭ信号波形、及び出力画像の形状の関係を表す図である。 従来の画像データの値とレーザ発光光量との関係を示す図である。 従来における２値画像の場合の各種信号波形と出力画像を示す図である。

符号の説明

８ 参照波供給部
１０ セレクタ
１２ コンパレータ
２０ 露光装置
２５ 感光ドラム
３１ 面発光レーザ
Ｌ１〜Ｌ８ レーザ

Claims (5)

1. 画像データに基づいてパルス幅変調された複数の光ビームで感光体の同一の画素位置を多重露光して静電潜像を形成する画像形成装置において、
   前記複数の光ビームを射出する光源と、
   多重露光を行なう前記複数の光ビームの間で各画素における１画素内での走査開始起点を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記複数の光ビームのうち、前記走査開始起点を、前記同一の画素位置を露光する第１の光ビームと第２の光ビームとで異なるように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記画像データの種類が２値画像の場合に、前記走査開始起点を、前記同一の画素位置を露光する第１の光ビームと第２の光ビームとで異なるように制御することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記制御手段は、前記画像データの種類が２値画像の場合は、前記光ビームの走査開始起点を、前記同一の画素位置を露光する第１の光ビームと第２の光ビームとで異なるように制御し、前記画像データの種類が階調画像の場合は、前記光ビームの走査開始起点を、前記同一の画素位置を露光する第１の光ビームと第２の光ビームとで同一点となるように制御することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 前記複数の光源は、副走査方向において同一の位置に配備されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記複数の光源は、副走査方向の異なる位置に配備されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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