以下、本発明の一実施形態を図1〜図24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1000の概略構成が示されている。
このレーザプリンタ1000は、光走査装置1010、感光体ドラム1030、帯電チャージャ1031、現像ローラ1032、転写チャージャ1033、除電ユニット1034、クリーニングユニット1035、トナーカートリッジ1036、給紙コロ1037、給紙トレイ1038、レジストローラ対1039、定着ローラ1041、排紙ローラ1042、排紙トレイ1043、通信制御装置1050、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置1060などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体1044の中の所定位置に収容されている。
通信制御装置1050は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。
感光体ドラム1030は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム1030の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム1030は、図1における矢印方向に回転するようになっている。
帯電チャージャ1031、現像ローラ1032、転写チャージャ1033、除電ユニット1034及びクリーニングユニット1035は、それぞれ感光体ドラム1030の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム1030の回転方向に沿って、帯電チャージャ1031→現像ローラ1032→転写チャージャ1033→除電ユニット1034→クリーニングユニット1035の順に配置されている。
帯電チャージャ1031は、感光体ドラム1030の表面を均一に帯電させる。
光走査装置1010は、帯電チャージャ1031で帯電された感光体ドラム1030の表面に、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、感光体ドラム1030の表面に、画像情報に対応した潜像が形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム1030の回転に伴って現像ローラ1032の方向に移動する。なお、この光走査装置1010の構成については後述する。
トナーカートリッジ1036にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ1032に供給される。
現像ローラ1032は、感光体ドラム1030の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ1036から供給された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した潜像(以下では、便宜上「トナー像」ともいう)は、感光体ドラム1030の回転に伴って転写チャージャ1033の方向に移動する。
給紙トレイ1038には記録紙1040が格納されている。この給紙トレイ1038の近傍には給紙コロ1037が配置されており、該給紙コロ1037は、記録紙1040を給紙トレイ1038から1枚づつ取り出し、レジストローラ対1039に搬送する。該レジストローラ対1039は、給紙コロ1037によって取り出された記録紙1040を一旦保持するとともに、該記録紙1040を感光体ドラム1030の回転に合わせて感光体ドラム1030と転写チャージャ1033との間隙に向けて送り出す。
転写チャージャ1033には、感光体ドラム1030の表面上のトナーを電気的に記録紙1040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1030の表面のトナー像が記録紙1040に転写される。ここで転写された記録紙1040は、定着ローラ1041に送られる。
定着ローラ1041では、熱と圧力とが記録紙1040に加えられ、これによってトナーが記録紙1040上に定着される。ここで定着された記録紙1040は、排紙ローラ1042を介して排紙トレイ1043に送られ、排紙トレイ1043上に順次スタックされる。
除電ユニット1034は、感光体ドラム1030の表面を除電する。
クリーニングユニット1035は、感光体ドラム1030の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム1030の表面は、再度帯電チャージャ1031に対向する位置に戻る。
次に、前記光走査装置1010の構成について説明する。
この光走査装置1010は、図2に示されるように、光源14、カップリングレンズ15、開口板16、シリンドリカルレンズ17、ポリゴンミラー13、fθレンズ11a、トロイダルレンズ11b、2つの光検知センサ(18a、18b)、2つの光検知用ミラー(19a、19b)及び走査制御装置22(図2では図示省略、図5参照)などを備えている。そして、これらは、ハウジング21の中の所定位置に組み付けられている。
なお、本明細書では、XYZ3次元直交座標系において、感光体ドラム1030の長手方向に沿った方向をY軸方向、fθレンズ11a及びトロイダルレンズ11bの光軸に沿った方向をX軸方向として説明する。また、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
光源14は、一例として図3に示されるように、16個の発光部(ch1〜ch16)が2次元的に配列されて1つの基板上に形成された2次元アレイ100を有している。なお、図3におけるM方向は主走査対応方向であり、S方向は副走査対応方向である。
そして、発光部ch1、ch5、ch9、ch13を一列目発光部、発光部ch2、ch6、ch10、ch14を二列目発光部、発光部ch3、ch7、ch11、ch15を三列目発光部、発光部ch4、ch8、ch12、ch16を四列目発光部ともいう。ここでは、M方向に関して、各列の間隔は等間隔であり、一例として30μmとしている。
さらに、この2次元アレイ100は、すべての発光部をS方向に伸びる仮想線上に正射影したときに、隣接する発光部の間隔が等間隔となるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部の間隔」とは2つの発光部の中心間距離をいうものとする。従って、感光体ドラム1030の表面を、同時に16本の光束で走査することが可能である。
また、各発光部は、発振波長が780nm帯の垂直共振器型の面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)である。すなわち、2次元アレイ100は、いわゆる面発光レーザアレイである。
図2に戻り、カップリングレンズ15は、光源14から射出された光束を略平行光とする。
開口板16は、開口部を有し、カップリングレンズ15を介した光束のビーム径を規定する。
シリンドリカルレンズ17は、開口板16の開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー13の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。
光源14とポリゴンミラー13との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ15と開口板16とシリンドリカルレンズ17とから構成されている。
ポリゴンミラー13は、4面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー13は、Z軸方向に平行な軸の周りに等速回転し、シリンドリカルレンズ17からの光束を偏向する。
fθレンズ11aは、ポリゴンミラー13で偏向された光束の光路上に配置されている。
トロイダルレンズ11bは、fθレンズ11aを介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ11bを介した光束が感光体ドラム1030の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー13の回転に伴って感光体ドラム1030の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム1030の表面を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム1030の回転方向が「副走査方向」である。
ポリゴンミラー13と感光体ドラム1030との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、fθレンズ11aとトロイダルレンズ11bとから構成されている。なお、fθレンズ11aとトロイダルレンズ11bの間の光路上、及びトロイダルレンズ11bと感光体ドラム1030の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも1つの折り返しミラーが配置されても良い。
なお、本実施形態では、16個の発光部(ch1〜ch16)を同時に点灯させたとき、図4に示されるように、発光部ch1からの光による光スポットsp1、発光部ch2からの光による光スポットsp2、発光部ch3からの光による光スポットsp3、・・・・・、発光部ch16からの光による光スポットsp16が感光体ドラム1030の表面に形成される。
そして、光スポットsp1、sp5、sp9、sp13を一列目スポット、光スポットsp2、sp6、sp10、sp14を二列目スポット、光スポットsp3、sp7、sp11、sp15を三列目スポット、光スポットsp4、sp8、sp12、sp16を四列目スポットともいう。
図2に戻り、光検知センサ18aには、ポリゴンミラー13で偏向され、走査光学系を介した光束のうち1走査における書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー19aを介して入射する。光検知センサ18aは、受光量が所定のレベル以下のときには「ハイレベル」であり、受光量が所定のレベルをこえたときに「ローレベル」に変化する信号(以下、「先端同期検知信号」という)を生成し、走査制御装置22に出力する。
また、光検知センサ18bには、ポリゴンミラー13で偏向され、走査光学系を介した光束のうち1走査における書き込み終了後の光束の一部が、光検知用ミラー19bを介して入射する。光検知センサ18bは、受光量が所定のレベル以下のときには「ハイレベル」であり、受光量が所定のレベルをこえたときに「ローレベル」に変化する信号(以下、「後端同期検知信号」という)を生成し、走査制御装置22に出力する。
走査制御装置22は、一例として図5に示されるように、高周波クロック生成回路213、画素クロック生成回路215、画像データ作成回路216、書込制御回路219、光源駆動回路221などを有している。なお、図5における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
高周波クロック生成回路213は、互いに位相の異なる複数の高周波クロック信号を生成する。ここでは、一例として図6に示されるように、位相が180度異なる2つの高周波クロック信号(VCLK1、VCLK2)を生成するものとする。そこで、高周波クロック信号VCLK1と高周波クロック信号VCLK2の位相差に対応する時間は、高周波クロック信号の1/2周期である。ここで生成された各高周波クロック信号は、画素クロック生成回路215及び書込制御回路219に供給される。なお、2つの高周波クロック信号を区別する必要がないときは、総称して高周波クロック信号VCLKという。また、以下では、便宜上、高周波クロック信号VCLK1と高周波クロック信号VCLK2の位相差に対応する時間を、略して「位相差対応時間」ともいう。
画素クロック生成回路215は、高周波クロック生成回路213からの高周波クロック信号VCLK1に基づいて、画素(ドット)データの出力基準となる画素クロック信号PCLKを生成する。ここでは、一例として図7に示されるように、画素クロック信号PCLKは高周波クロック信号VCLK1の8分周相当のクロック信号としている。また、画素クロック生成回路215は、ラインクリア信号LCLRも生成する。ここで生成された画素クロック信号PCLK及びラインクリア信号LCLRは、先端同期検知信号に同期して、画像データ作成回路216及び書込制御回路219に供給される。
具体的には、図7に示されるように、先端同期検知信号が「ハイレベル」から「ローレベル」に変化した直後の高周波クロック信号VCLK1の立ち上がりタイミングを基点(1クロック目)とし、高周波クロック信号VCLK1の10クロック目の立ち上がりタイミングに同期して、画素クロック信号PCLKを出力している。また、この同期した画素クロック信号PCLKの最初の立ち上がりタイミングでラインクリア信号LCLRを「ローレベル」から「ハイレベル」に変化させ、画素クロック信号PCLKの次の立ち上がりタイミングでラインクリア信号LCLRを「ハイレベル」から「ローレベル」に変化させている。
図5に戻り、画像データ作成回路216は、プリンタ制御装置1060を介して上位装置から受信した画像情報をラスター展開するとともに、所定の中間調処理などを行った後、画素クロック信号PCLKを基準とした各画素の階調を表す画像データを発光部毎に作成する。そして、画像データ作成回路216は、一例として図8に示されるように、ラインクリア信号LCLRの「ローレベル」から「ハイレベル」への変化を検出すると、画素クロック信号PCLKの立ち上がりタイミングに同期して、1番目の画素データ(ID1)から順に画像データ(S2161〜S21616)を書込制御回路219に出力する。なお、ここでは、1画素データは4ビットデータであるものとする。また、画像データS2161は発光部ch1に対応する画像データであり、画像データS2162は発光部ch2に対応する画像データであり、・・・・、画像データS21616は発光部ch16に対応する画像データである。
書込制御回路219は、一例として図9に示されるように、変調データ作成回路219a、PWMデータ作成回路219b、同期点灯制御回路219c、2点間計測回路219d、補正データ作成回路219eを有している。
2点間計測回路219dは、2つのカウンタ(第1カウンタ、第2カウンタ)を有しており、先端同期検知信号の立ち上がりタイミングと後端同期検知信号の立ち上がりタイミングの時間間隔を計測し、その計測データDintを補正データ作成回路219eに出力する。また、2点間計測回路219dは、計測終了を通知するための計測終了信号Dfinを同期点灯制御回路219c及び補正データ作成回路219eに出力する。
この2点間計測回路219dの動作について図10及び図11のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図11は、後端同期検知信号が「ハイレベル」から「ローレベル」に変化するタイミング近傍の詳細なタイミングチャートである。
(1−1)ラインクリア信号LCLRが「ローレベル」から「ハイレベル」に変化すると、画素クロック信号PCLKの次の立ち上がりタイミングで、第1カウンタの値及び第2カウンタの値をそれぞれ「0」にリセットする。第1カウンタの値は、画素クロック信号PCLKの立ち上がりタイミングに同期してカウントアップする。一方、第2カウンタの値は、高周波クロック信号VCLK1及び高周波クロック信号VCLK2の立ち上がりタイミングに同期してカウントアップする(図11参照)。
(1−2)後端同期検知信号が「ハイレベル」から「ローレベル」に変化すると、その時の第1カウンタの値と第2カウンタの値を求める。なお、図11では、第1カウンタの値は「X」、第2カウンタの値は「10」となっている。
(1−3)第1カウンタの値と第2カウンタの値を計測データDintとして補正データ作成回路219eに出力する。また、計測データDintを出力すると同時に、計測終了信号Dfinを「ローレベル」から「ハイレベル」に変更する。なお、以下では、計測データDintの内容を示すときには、(第1カウンタの値、第2カウンタの値)という形で表すものとする。
(1−4)画素クロック信号PCLKの次の立ち上がりタイミングに同期して、計測終了信号Dfinを「ハイレベル」から「ローレベル」に変更する。
図9に戻り、同期点灯制御回路219cは、光検知センサ18aで検知される光を射出する発光部(以下では、便宜上「先端同期発光部」ともいう)、及び光検知センサ18bで検知される光を射出する発光部(以下では、便宜上「後端同期発光部」ともいう)をそれぞれ選択し、該選択された発光部を点灯させるための複数の同期点灯信号(ch1同期点灯信号〜ch16同期点灯信号)を生成する。ここで生成された複数の同期点灯信号は、PWMデータ作成回路219bに出力される。なお、ch1同期点灯信号は発光部ch1に対応し、ch2同期点灯信号は発光部ch2に対応し、・・・・・、ch16同期点灯信号は発光部ch16に対応している。
また、同期点灯制御回路219cは、先端同期発光部を特定するための先端ch情報Dfch、及び後端同期発光部を特定するための後端ch情報Dechを、補正データ作成回路219eに通知する。
この同期点灯制御回路219cの動作について図12のタイミングチャートを用いて説明する。ここでは、一例として、先端同期発光部及び後端同期発光部は、いずれも発光部ch1であるものとする。
(2−1)ラインクリア信号LCLRが「ローレベル」から「ハイレベル」に変化すると、画素クロック信号PCLKの次の立ち上がりタイミングに同期して、内部のカウンタの値を「0」にリセットする。このカウンタの値は、画素クロック信号PCLKの立ち上がりタイミングに同期してカウントアップされる。
(2−2)カウンタの値が、あらかじめ設定されている後端同期検知のための点灯タイミングに対応する値(Mとする)になると、ch1同期点灯信号を「ローレベル」から「ハイレベル」に変更する。これにより、発光部ch1が点灯される。同時に、後端ch情報Dechとして「1」を通知する。なお、ch2同期点灯信号〜ch16同期点灯信号は、いずれも「ローレベル」のままである。
(2−3)2点間計測回路219dからの計測終了信号Dfinが「ローレベル」から「ハイレベル」に変化すると、画素クロック信号PCLKの次の立ち上がりタイミングで、ch1同期点灯信号を「ハイレベル」から「ローレベル」に変更する。これにより、発光部ch1が消灯される。
(2−4)カウンタの値が、あらかじめ設定されている先端同期検知のための点灯タイミングに対応する値(Nとする)になると、ch1同期点灯信号を「ローレベル」から「ハイレベル」に変更する。これにより、発光部ch1が点灯される。同時に、先端ch情報Dfchとして「1」を通知する。なお、ch2同期点灯信号〜ch16同期点灯信号は、いずれも「ローレベル」のままである。
(2−5)ラインクリア信号LCLRが「ローレベル」から「ハイレベル」に変化すると、画素クロック信号PCLKの次の立ち上がりタイミングに同期して、カウンタの値を「0」にリセットするとともに、ch1同期点灯信号を「ハイレベル」から「ローレベル」に変更する。これにより、発光部ch1が消灯される。
なお、先端同期発光部と後端同期発光部は、互いに異なる発光部であっても良い。例えば、発光部ch1が先端同期発光部であり、発光部ch2が後端同期発光部である場合のタイミングチャートが図13に示されている。この場合には、上記(2−2)及び(2−3)では、ch1同期点灯信号に代えてch2同期点灯信号の信号レベルが変更される。
図9に戻り、補正データ作成回路219eは、計測データDint、計測終了信号Dfin、先端ch情報Dfch、及び後端ch情報Dechに基づいて、各発光部における補正データを個別に作成する。
ここでは、補正データ作成回路219eは、図14に示されるように、計測データ判別回路219e1、メモリ219e2、補正データ演算回路219e3を有している。
計測データ判別回路219e1は、計測終了信号Dfinから計測終了を検知すると、先端ch情報Dfchから特定される発光部と後端ch情報Dechから特定される発光部が同じ発光部であるか否かを判断する。そして、先端ch情報Dfchから特定される発光部と後端ch情報Dechから特定される発光部が同じ発光部であれば、入力される計測データDintを「基準データ」としてメモリ219e2に保持する。なお、このときの先端ch情報Dfchも「基準発光部データ」としてメモリ219e2に保持する。一方、先端ch情報Dfchから特定される発光部と後端ch情報Dechから特定される発光部が異なる発光部であれば、先端ch情報Dfchから特定される発光部とメモリ219e2に保持されている「基準発光部データ」から特定される発光部が同じ発光部であるか否かを判断する。そして、先端ch情報Dfchから特定される発光部と「基準発光部データ」から特定される発光部が同じ発光部であれば、補正データ演算回路219e3に補正データの演算を指示する。一方、先端ch情報Dfchから特定される発光部と「基準発光部データ」から特定される発光部が異なる発光部であれば、計測データ判別回路219e1は、何もしない。
補正データ演算回路219e3は、計測データ判別回路219e1の指示に基づいて、メモリ219e2に保持されている「基準データ」とそのときの計測データDintとの差を、後端ch情報Dechから特定される発光部における補正データDmodとして求める。例えば、メモリ219e2に保持されている基準データが(X1、Y1)であり、そのときの計測データDintが(X2、Y2)であるとすると、次の(1)式から補正データDmodを求める。なお、(1)式における「16」は、画素クロック信号の1周期(以下では、「1画素クロック」ともいう)が高周波クロック信号の1/2周期(以下では、「1/2高周波クロック」ともいう)の16個分に相当するためである。
Dmod=(X1×16+Y1)−(X2×16+Y2) ……(1)
そこで、例えば、上記(1)式から得られた補正データDmodを11ビット(bit)の2進数で表すと、下位4ビット(ビット3〜ビット0)が1/2高周波クロックを単位とする値、上位7ビット(ビット10〜ビット4)が1画素クロックを単位とする値となる。
補正データ作成回路219eの具体的な動作について図15のタイミングチャートを用いて説明する。なお、ここでは、先端同期発光部は、1走査目〜16走査目のいずれにおいても発光部ch1であり、後端同期発光部は、1走査目が発光部ch1、2走査目が発光部ch2、3走査目が発光部ch3、・・・・・、16走査目が発光部ch16であるものとする。なお、図15には、紙面の都合により、3走査目までが示されている。
(3−1)1走査目において、計測終了信号Dfinから計測終了を検知すると、先端ch情報Dfchから特定される発光部と後端ch情報Dechから特定される発光部とを比較する。ここでは、先端ch情報Dfchから特定される発光部及び後端ch情報Dechから特定される発光部は、いずれも発光部ch1であるため、入力される計測データ(ここでは、(X1、Y1)とする)を「基準データ」として保持する。
(3−2)2走査目において、計測終了信号Dfinから計測終了を検知すると、先端ch情報Dfchから特定される発光部と後端ch情報Dechから特定される発光部とを比較する。ここでは、先端ch情報Dfchから特定される発光部は発光部ch1であり、後端ch情報Dechから特定される発光部は発光部ch2であるため、「基準データ」(X1、Y1)と入力される計測データ(ここでは、(X2、Y2)とする)との差を求め、発光部ch2の補正データDmod2として出力する。
(3−3)3走査目において、計測終了信号Dfinから計測終了を検知すると、先端ch情報Dfchから特定される発光部と後端ch情報Dechから特定される発光部とを比較する。ここでは、先端ch情報Dfchから特定される発光部は発光部ch1であり、後端ch情報Dechから特定される発光部は発光部ch3であるため、「基準データ」(X1、Y1)と入力される計測データ(ここでは、(X3、Y3)とする)との差を求め、発光部ch3の補正データDmod3として出力する。
以下、4走査目〜16走査目において、計測終了信号Dfinから計測終了を検知すると、同様にして、発光部ch4〜発光部ch16の補正データ(Dmod4〜Dmod16)を出力する。
なお、上記補正データの取得は、実際の書込の前に実施され、そこで取得された補正データを用いて、以降の書込が行われる。また、それ以外でも、任意に補正データの取得を行うことができるようになっている。
図9に戻り、変調データ作成回路219aは、画像データ作成回路216からの画像データ(S2161〜S21616)を変調データ(Sa1〜Sa16)に変換する。また、入力される補正データ(Dmod1〜Dmod16)に基づいて、変調データ(Sa1〜Sa16)の出力タイミングを補正する。これにより、各発光部による書き込み開始時の光スポット(sp1〜sp16)は、図16に示されるように、主走査方向に関して、感光体ドラム1030上で同じ位置に揃うこととなる。
この変調データ作成回路219aは、図17に示されるように、ch1用データ作成・補正回路219a1、ch2用データ作成・補正回路219a2、ch3用データ作成・補正回路219a3、・・・・・、ch16用データ作成・補正回路219a16を有している。
各データ作成・補正回路は、いずれも同様な構成を有し、対応する画像データを変調データに変換し、対応する補正データに基づいて、変調データの出力タイミングを補正する。
ここでは、各データ作成・補正回路は、図18に示されるように、遅延回路a2−1、FF回路a2−2、第1データ変換回路a2−3、第2データ変換回路a2−4、変調データ選択回路a2−5を有している。
遅延回路a2−1は、入力される画像データを、1画素クロック単位で、入力される補正データの上位7ビット(bit10〜bit4)の値分だけ遅延させ、遅延画像データAとして出力する。
FF回路a2−2は、遅延画像データAをさらに1画素クロック分だけ遅延させ、遅延画像データBとして出力する。
第1データ変換回路a2−3は、入力される遅延画像データAを、図19に示される変換テーブルに基づいて変調し、変調データAとして出力する。
第2データ変換回路a2−4は、入力される遅延画像データBを、図19に示される変換テーブルに基づいて変調し、変調データBとして出力する。
ここでは、変調データA及び変調データBにおける1画素データは、いずれも16ビットデータであり、パラレルデータとして変調データ選択回路a2−5に出力される。
変調データ選択回路a2−5は、図20に示される選択テーブルを参照し、入力される補正データの下位4ビット(bit3〜bit0)の値に応じて、変調データAと変調データBから16ビットを選択し、パラレルの変調データとして出力する。
例えば、補正データの下位4ビットが「0000」であれば、変調データAのビット15〜ビット0が選択され、補正データの下位4ビットが「0001」であれば、変調データAのビット14〜ビット0と変調データBのビット15が選択される。また、補正データの下位4ビットが「0010」であれば、変調データAのビット13〜ビット0と変調データBのビット15、14が選択され、補正データの下位4ビットが「0011」であれば、変調データAのビット12〜ビット0と変調データBのビット15〜13が選択される。
各データ作成・補正回路の動作について図21を用いて説明する。ここでは、一例として、補正データは2進数で「00001101100」であるものとする。すなわち、補正データの上位7ビットは10進数で「6」、下位4ビットは2進数で「1100」である。
画像データが入力されると、補正データの上位7ビットが「6」であるため、遅延画像データAは、画像データに対して6画素クロック分だけ遅延したデータとなる。例えば、T1のタイミングで入力された画像データ(IDnとする)は、T1+6画素クロックであるT2のタイミングでの遅延画像データAのデータとなる。また、遅延画像データBは、遅延画像データAが1画素クロック分だけ遅延されたデータなので、T2のタイミングでは、画像データIDnの1つ前の画像データ(IDn−1とする)が遅延画像データBのデータとなる。
T2+1画素クロックであるT3のタイミングでは、変調データAは、画像データIDnが変調されたデータ(MDnとする)であり、変調データBは、画像データIDn−1が変調されたデータ(MDn−1とする)である。
このとき、補正データの下位4ビットが2進数で「1100」であるため、変調データ選択回路a2−5では、変調データAのビット3〜ビット0と変調データBのビット15〜ビット4が選択される。すなわち、MDn[3:0]とMDn−1[15:4]が変調データとして出力される。
なお、本実施形態では、発光部ch1の発光タイミングを基準としているため、発光部ch1の補正データDmod1は「00000000000」である。
図9に戻り、PWMデータ作成回路219bは、変調データ作成回路219aからの変調データ(Sa1〜Sa16)をシリアルのPWMデータ(Sb1〜Sb16)に変換する。
このPWMデータ作成回路219bは、図22に示されるように、変調データSa1をPWMデータSb1に変換するch1用データ作成回路219b1、変調データSa2をPWMデータSb2に変換するch2用データ作成回路219b2、変調データSa3をPWMデータSb3に変換するch3用データ作成回路219b3、・・・・・、変調データSa16をPWMデータSb16に変換するch16用データ作成回路219b16を有している。
各データ作成回路は、いずれも同様な構成を有し、対応する変調データをシリアルのPWMデータに変換する。ここでは、一例として図23及び図24に示されるように、16ビットの変調データが、高周波クロック信号VCLK1及び高周波クロック信号VCLK2の立ち上がりタイミング、すなわち、1/2高周波クロック毎に下位側から1ビットずつ出力されている。
なお、図23は、変調データが変調データAのビット15〜ビット0からなる場合を示し、図24は、変調データが変調データAのビット3〜ビット0と変調データBのビット15〜ビット4とからなる場合を示している。図24においてMDn[0]が出力されるタイミングは、図23と比較すると1/2高周波クロック単位で12個分だけ遅延して出力されている。このように、1/2高周波クロックの精度で、各発光部の書き出しタイミングを遅延させることが可能となる。
また、各データ作成回路では、入力される同期点灯信号が「ハイレベル」の時は、PWMデータは強制的に「ハイレベル」とされる。
図9に戻り、光源駆動回路221は、複数の発光部(ch1〜ch16)に対応する複数の駆動部(ch1駆動部〜ch16駆動部)を有している。そして、各駆動部には、PWMデータ作成回路219bからの対応するPWMデータが入力される。各駆動部の出力信号は、対応する発光部に供給される。すなわち、発光部ch1はPWMデータSb1に基づいてch1駆動部により駆動され、発光部ch2はPWMデータSb2に基づいてch2駆動部により駆動され、・・・・・・、発光部ch16はPWMデータSb16に基づいてch16駆動部により駆動される。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置1010では、走査制御装置22によって光源駆動装置が構成されている。
以上説明したように、本実施形態に係る走査制御装置22によると、互いに位相が異なる2つの高周波クロック信号(VCLK1、VCLK2)を生成する高周波クロック生成回路213と、画像情報に応じて複数の発光部に対応した複数の画像データ(書込用データ)を作成する画像データ作成回路216と、複数の画像データから複数の発光部に対応した複数の変調データを作成するとともに、複数の変調データの出力タイミングを「位相差対応時間」を単位として個別に調整する書込制御回路219と、書込制御回路219から出力される複数のPWMデータに基づいて複数の発光部を駆動する光源駆動回路221とを備えている。そこで、複数の発光部の点灯タイミングを従来よりも高い精度でリアルタイムに制御することが可能となる。
また、書込制御回路219は、同期点灯制御回路219c、2点間計測回路219d、及び補正データ作成回路219eを有しているため、発光部ch1に対する発光部ch2〜ch16の書き込み開始タイミングのずれ量を「位相差対応時間」を単位とする補正データとして個別に取得することができる。
そして、書込制御回路219は、変調データ作成回路219aを有しているため、補正データに基づいて、複数の発光部における書き込み開始タイミングが一致するように、複数の変調データの出力タイミングを「位相差対応時間」を単位として個別に調整することができる。
また、変調データ作成回路219aは、入力される信号を、1画素クロックを単位とし、補正データの上位7ビット(第1の補正データ)の値分だけ遅延させる遅延回路a2−1と、遅延回路a2−1の出力信号を1画素クロック分だけ遅延させるFF回路a2−2と、補正データの下位4ビット(第2の補正データ)の値に応じて遅延回路a2−1の出力信号から得られるパラレルデータ及びFF回路a2−2の出力信号から得られるパラレルデータの中から複数のデータを選択する変調データ選択回路a2−5とを有しているため、簡単な回路構成で変調データの出力タイミングの調整を行うことができる。
また、本実施形態に係る光走査装置1010によると、走査制御装置22を有しているため、高密度の光走査を精度良く行うことが可能となる。
また、温度変化や経時変化などにより、光学部品の光学特性が変化したり、光学部品間の位置関係が変化しても、走査制御装置22ではそれに応じた適切な補正データをほぼリアルタイムで求めることができるため、複数の走査線における書き出し位置を安定的に揃えることができる。
また、本実施形態に係るレーザプリンタ1000によると、高密度の光走査を精度良く行うことができる光走査装置1010を備えているため、結果として、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
なお、上記実施形態において、変調データ作成回路219aにおける各データ作成・補正回路の遅延回路a2−1をシフトレジスタとセレクタ回路とで構成しても良い。この場合には、基準とする発光部と他の発光部とのM方向に関する距離に応じて、シフトレジスタの段数を決定する。これにより、回路をさらに効率的に構成することができ、回路サイズを小さくすることが可能となる。図25には、一例として、解像度が1200dpi(21μm/ドット)のときに、温度変化や経年変化により光学系の倍率が4倍〜6倍の範囲内で変化すると予想される場合に、全ての発光部を同時に点灯させたときの、感光体ドラム表面(被走査面)上での一列目スポットからの二列目スポットの位置、三列目スポットの位置、三列目スポット位置が、画素数を単位として示されている。
この場合には、一列目発光部を基準とすると、図26に示されるように、二列目発光部に対応する遅延回路では9段のシフトレジスタが必要であり、三列目発光部に対応する遅延回路では18段のシフトレジスタが必要であり、四列目発光部に対応する遅延回路では26段のシフトレジスタが必要である。
そして、二列目発光部に対応する遅延回路では、図27に示されるように、5段目〜9段目の各シフトレジスタの出力信号がセレクタ回路に入力される。このセレクタ回路には、補正データの上位7ビットも入力されており、補正データの上位7ビットの値に応じて5段目〜9段目の各シフトレジスタの出力信号のいずれかが選択され、遅延画像データAとして出力される。具体的には、補正データの上位7ビットの値が「5」のときは、5段目のシフトレジスタの出力信号が選択され、補正データの上位7ビットの値が「6」のときは、6段目のシフトレジスタの出力信号が選択され、補正データの上位7ビットの値が「7」のときは、7段目のシフトレジスタの出力信号が選択され、補正データの上位7ビットの値が「8」のときは、8段目のシフトレジスタの出力信号が選択され、補正データの上位7ビットの値が「9」のときは、9段目のシフトレジスタの出力信号が選択される。
また、三列目発光部に対応する遅延回路では、11段目〜18段目の各シフトレジスタの出力信号がセレクタ回路に入力され、いずれかが補正データの上位7ビットの値に応じて選択される。さらに、四列目発光部に対応する遅延回路では、17段目〜26段目の各シフトレジスタの出力信号がセレクタ回路に入力され、いずれかが補正データの上位7ビットの値に応じて選択される。
また、上記実施形態では、複数の高周波クロック信号として、互いに位相が180度異なる2つの高周波クロック信号を用いる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。例えば、位相差がより小さい複数の高周波クロック信号を使うことにより、さらに細かい時間精度で複数の走査線における書き出し位置を揃えることが可能となる。
一例として、図28には、高周波クロック生成回路213で、互いに位相の異なる4つの高周波クロック信号(VCLK1、VCLK2、VCLK3、VCLK4)が生成される場合が示されている。この場合には、複数の高周波クロック信号の位相差に対応する時間は、高周波クロック信号の1/4周期である。そして、図29に示されるように、2点間計測回路219dの第2カウンタは、高周波クロック信号の1/4周期毎にカウントアップされることとなる。そこで、補正データDmodは次の(2)式から得られる。
Dmod=(X1×32+Y1)−(X2×32+Y2) ……(2)
そして、例えば、上記(2)式から得られた補正データDmodを12ビット(ビット11〜ビット0)の2進数で表すと、下位5ビット(ビット4〜ビット0)が1/4高周波クロックを単位とする値、上位7ビット(ビット11〜ビット5)が1画素クロックを単位とする値となる。
この場合、前記遅延回路a2−1には、補正データDmodの上位7ビットが入力される。また、前記第1データ変換回路a2−3及び第2データ変換回路a2−4では、1画素データが32ビットデータに変換される(図30参照)。そして、変調データ選択回路a2−5は、入力される補正データの下位5ビットの値に応じて、変調データAと変調データBから32ビットを選択し、パラレルの変調データとして出力する(図31参照)。
また、上記実施形態では、1回の走査で1つの計測データを求め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32に示されるように、1回の走査で3つの計測データを求めても良い。
また、上記実施形態では、発光部ch1による書き出し位置を基準とする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、上記実施形態において、同一列内の発光部(例えば、発光部ch1、ch5、ch9、ch13)で、それらの書き出し位置にほとんど差がない場合には、前記先端ch情報Dfchに代えて、列を特定することができる先端列情報を用いても良い。同様に、前記後端ch情報Dechに代えて、列を特定することができる後端列情報を用いても良い。この場合には、列ごとに補正データが作成されることとなる。
また、上記実施形態では、一列目発光部、二列目発光部、三列目発光部、四列目発光部が、M方向に関して等間隔であ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。
また、上記実施形態では、2次元アレイ100が16個の発光部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。
なお、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ1000の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、光走査装置1010を備えた画像形成装置であれば、結果として、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。
例えば、レーザ光によって発色する媒体(例えば、用紙)に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。
また、一例として図33に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ2000であっても良い。
このカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムK1、帯電装置K2、現像装置K4、クリーニングユニットK5、及び転写装置K6」と、シアン用の「感光体ドラムC1、帯電装置C2、現像装置C4、クリーニングユニットC5、及び転写装置C6」と、マゼンタ用の「感光体ドラムM1、帯電装置M2、現像装置M4、クリーニングユニットM5、及び転写装置M6」と、イエロー用の「感光体ドラムY1、帯電装置Y2、現像装置Y4、クリーニングユニットY5、及び転写装置Y6」と、光走査装置2010と、転写ベルト2080と、定着ユニット2030などを備えている。
各感光体ドラムは、図33中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿ってそれぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置2010により光が照射され、各感光体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、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット2030により記録紙に画像が定着される。
光走査装置2010は、前記光源14と同様な光源、及び前記走査制御装置22と同様な走査制御装置を、色毎に有している。従って、光走査装置2010は、前記光走査装置1010と同様な効果を有することができる。そして、カラープリンタ2000は、前記レーザプリンタ1000と同様な効果を有することができる。
なお、このカラープリンタ2000において、前記光走査装置2010に代えて、色毎に前記光走査装置1010を用いても良い。
11a…fθレンズ(光学系の一部)、11b…トロイダルレンズ(光学系の一部)、13…ポリゴンミラー(光学系の一部)、14…光源、15…カップリングレンズ(光学系の一部)、17…シリンドリカルレンズ(光学系の一部)、18a…光検知センサ(第1の受光素子)、18b…光検知センサ(第2の受光素子)、22…走査制御装置(光源駆動装置)、100…2次元アレイ(面発光レーザアレイ)、213…高周波クロック生成回路、215…画素クロック生成回路、216…画像データ作成回路(書込用データ作成回路)、219…書込制御回路(変調信号制御回路)、219a…変調データ作成回路、219b…PWMデータ作成回路、219c…同期点灯制御回路(補正データ取得回路の一部)、219d…2点間計測回路(補正データ取得回路の一部)、219e…補正データ作成回路(補正データ取得回路の一部)、221…光源駆動回路(駆動回路)、1000…レーザプリンタ(画像形成装置)、1010…光走査装置、1030…感光体ドラム(像担持体)、2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2010…光走査装置、a2−1…遅延回路(第1の遅延回路)、a2−2…FF回路(第2の遅延回路)、a2−3…第1データ変換回路、a2−4…第2データ変換回路、a2−5…変調データ選択回路(データ選択回路)、ch1〜ch16…発光部、K1,C1,M1,Y1…感光体ドラム(像担持体)。