JP3832087B2 - 光ビーム走査光学装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビーム走査光学装置、詳しくはレーザプリンタやデジタル複写機の画像書込み手段として用いられる光ビーム走査光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、画像密度を切り替えることができる光ビーム走査光学装置が知られている。特開昭５９−１１７３７２号公報には、発光点を駆動するドライバのクロック周波数を変えると共に、光偏向器であるポリゴンミラーの回転速度（偏向速度）を切り替えることによって、画像密度を切り替える装置が開示されている。
【０００３】
また、特開平４−３０１８６４号公報には、それぞれ光ビームを発光する複数の発光点を備え、所定の数の光ビームにより１画素を描画する装置が開示されている。この装置では、１画素を描画する光ビームの数を変更することにより、画像密度を切り替える。具体的には、上記の装置は５つの発光点を有しており、例えば、２４０ＤＰＩでの描画の場合は、１画素を５つの発光点から発光される５本すべての光ビームで描画する。一方、３００ＤＰＩでの描画の場合は、１画素を４本の光ビームで描画する。この場合、最初の１スキャンにおいては、５つの発光点のうち最初の４つの発光点からの光ビームにより１ライン目の画素を描画すると同時に、後の１つの発光点からの光ビームにより２ライン目の画素の最初の４分の１を描画する。次のスキャンにおいては、５つの発光点のうち最初の３つの発光点からの光ビームにより２ライン目の画素の残り４分の３を描画して２ライン目の画素を完成させると同時に、後の２つの発光点からの光ビームにより３ライン目の画素の最初の４分の２を描画する。さらに、次のスキャンにおいては、５つの発光点のうち最初の２つの発光点からの光ビームにより３ライン目の画素の残り４分の２を描画して３ライン目の画素を完成させると同時に、後の３つの発光点からの光ビームにより４ライン目の画素の最初の４分の３を描画する。以下、同様にして描画が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開昭５９−１１７３７２号公報に記載された装置では、光偏向器の回転速度の切り替えには時間を要し、瞬時に画像密度を切り替えることができなかった。そのため、画像密度の切り替えは、異なるページ間で、しかも、光偏向器の回転速度が安定するまでの間は、ウォーミングアップ期間を確保しなければならないという制約があった。従って、１ページ内で、例えば文字画像とグラフィック画像が混在している場合、文字画像領域は低密度で描画し、グラフィック画像領域は高密度で描画したくてもすることができなかった。
【０００５】
一方、上記の特開平４−３０１８６４号公報に記載された装置では、１画素を描画する光ビームの数を変更することにより、同じページ間であっても画像密度を切り替えることができる。しかしながら、この装置には次のような問題点がある。第１に、複数の光ビームにより１画素を描画するため、上述したように、あるスキャンとそれに続くスキャンとの間で１画素を分割して描画する場合がある。このため、先のスキャンと後のスキャンとの間で、主走査方向及び・又は副走査方向のビーム投影位置にずれが生じた場合、画素を正確に描画することができなくなる。また、解像度によっては、ラインごとに画素を分割する割合が変わる。例えば、上記の３００ＤＰＩの例では、２ライン目の画素は１：３、３ライン目の画素は２：２、４ライン目の画素は３：１の割合で分割される。このため、画像劣化の度合いが大きくなる。第２に、複数の光ビームにより１画素を描画し、しかも、１スキャンごとに各光ビームすなわち各発光点と画素との対応関係が変化するため、各発光点の駆動制御及び駆動回路構成が大規模、複雑となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、光偏向器の回転速度を切り替えることなく、瞬時に画像密度を切り替えることができると共に、各発光点を駆動するための制御や回路構成が簡素で画質の優れた光ビーム走査光学装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係る光ビーム走査光学装置は、
（ａ）少なくとも三つの発光点を有し、該三つの発光点が前記被走査面上において光ビームの走査方向と直交する方向に光学的に所定の間隔で配置されている光源ユニットと、
（ｂ）前記被走査面を走査するべく、前記発光点から放射された光ビームを偏向する光偏向器と、
（ｃ）前記光源ユニットの発光点のうち少なくとも二つの発光点から同時に光ビームを放射するように制御するコントローラとを備え、
（ｄ）前記コントローラが前記被走査面を走査するための一連の動作の開始から終了までの間の任意の時点において、画像密度を切り換えるべく、前記各発光点の組み合わせ毎に前記被走査面に入射する光ビームの間隔が異なるように、発光させる発光点の組み合わせを少なくとも一つの発光点を共通に用いて変更し、各前記発光点から放射された光ビームがそれぞれ前記被走査面上において一つの画素を形成すること、
を特徴とする。
【０００８】
以上の構成により、画像密度を切り替える際には、コントローラによって、所望の画像密度に対応する発光点を選択して発光させる。このように、副走査方向の画像密度の切り替えを、光偏向器の偏向速度を変更するというような応答性が比較的遅い機械的操作でなく、発光点の選択という応答性の速い電気的操作によって行うため、副走査方向の画像密度の切り替えが素早く行われる。
【０００９】
さらに、本発明に係る光ビーム走査光学装置は、発光点を１次元配列し、かつ、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とした場合、前記発光点の数は、
【００１０】
【数４】
【００１１】
である。そして、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、前記１次元配列された複数の発光点の両端に位置する二つの発光点の間隔は、最近接発光点間隔の（ｍ−ａ1）倍である。さらに、光偏向器の１偏向走査の間に、被走査面が副走査方向に移動する距離は、最近接発光点から放射された光ビームの被走査面上での間隔の略ｍ倍である。以上の構成により、１次元配列された発光点の数や間隔が最適値に設定される。
【００１２】
また、本発明に係る光ビーム走査光学装置は、発光点を２次元配列し、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とした場合、前記発光点の数が（Σａi−１）であり、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとすると共に、前記２次元配列された複数の発光点を副走査方向と平行な軸に投影した場合、この複数の投影発光点の両端に位置する二つの投影発光点の間隔が、最近接投影発光点間隔の（ｍ−ａ1）倍であり、光偏向器の１偏向走査の間に、被走査面が副走査方向に移動する距離が、前記最近接投影発光点の光ビームの被走査面上での間隔の略ｍ倍であることを特徴とする。
【００１３】
以上の構成により、２次元配列された発光点の数や間隔が最適値に設定される。そして、発光点間の熱的クロストークを抑えるため、発光点間隔を比較的広く設定しても、副走査方向の発光点間隔は見掛け上狭くできる。
【００１４】
また、本発明に係る光ビーム走査光学装置は、光源ユニットが、発光点からそれぞれ放射された光ビームを重ね合わせて同一方向に進行させるビーム結合素子を備え、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とした場合、前記発光点の数が（Σａi−１）であり、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、前記ビーム結合素子出射面の前記複数の光ビーム出射位置の両端に位置する二つの光ビーム出射位置間隔が、最近接光ビーム出射位置間隔の（ｍ−ａ1）倍であり、偏向器の１偏向走査の間に、被走査面が副走査方向に移動する距離が、前記最近接出射位置から出射された光ビームの被走査面上での間隔の略ｍ倍であることを特徴とする。以上の構成により、発光点は複数の素子に振り分けて設けられ、全ての発光点を一つの素子に設ける必要がなくなるため、さらに発光点間の熱的クロストークによる影響が小さくなる。
【００１５】
また、発光点の駆動信号のクロック周波数を画像密度に応じて変更させるクロック周波数切り替え手段を更に備えることにより、画像密度に応じて発光点の駆動信号のクロック周波数が切り替えられる。従って、副走査方向の画像密度の切り替えと同様に主走査方向の画像密度も応答性の速い電気的操作によって素早く切り替わる。
【００１６】
また、所定の画像密度に対応する発光点を画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて前記発光点を駆動させることにより、画像密度が異なっても被走査面上での入射光量が常に一定になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ビーム走査光学装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１において、光ビーム走査光学装置は、概略、光源ユニット１と、シリンドリカルレンズ１１と、ポリゴンミラー１２と、３枚のｆθレンズ１３，１４，１５及びシリンドリカルレンズ１６と、平面ミラー１７と、感光体ドラム２５とで構成されている。
【００１９】
光源ユニット１は、レーザダイオードアレイ２と、コリメータレンズ５とからなる。コリメータレンズ５は軸対称形状を有しており、その対称軸を光軸Ｃ上に配置している。レーザダイオードアレイ２は、後に詳述するように、複数の発光点を有したものである。レーザダイオードアレイ２から放射された複数の光ビームＢは、それぞれコリメータレンズ５によって平行光（又は収束光）とされる。
【００２０】
コリメータレンズ５から出射された光ビームＢは、シリンドリカルレンズ１１を介してポリゴンミラー１２に到達する。シリンドリカルレンズ１１は光ビームＢをポリゴンミラー１２の反射面近傍に主走査方向に長い線状に集光する。ポリゴンミラー１２は矢印ａ方向に一定角速度で回転駆動される。光ビームＢはポリゴンミラー１２の回転に基づいて各反射面で等角速度に偏向走査され、ｆθレンズ１３，１４，１５及びシリンドリカルレンズ１６を透過し、平面ミラー１７で下方に反射される。その後、光ビームＢは感光体ドラム２５上で結像すると共に、矢印ｂ方向に走査する。
【００２１】
ｆθレンズ１３，１４，１５はポリゴンミラー１２で等角速度に偏向された光ビームＢを感光体ドラム２５上での主走査速度を等速に補正（歪曲収差補正）する機能を有している。シリンドリカルレンズ１６は前記シリンドリカルレンズ１１と同様に副走査方向にのみパワーを有し、二つのレンズ１１，１６が協働してポリゴンミラーの面倒れ誤差を補正する。
【００２２】
感光体ドラム２５は矢印ｃ方向に一定速度で回転駆動され、ポリゴンミラー１２及びｆθレンズ１３，１４，１５による矢印ｂ方向への主走査と、感光体ドラム２５の矢印ｃ方向への副走査によって感光体ドラム２５上に画像（静電潜像）が書き込まれる。
【００２３】
次に、レーザダイオードアレイ２の第１例について詳説する。以下各実施例において同一部品及び同一部分には同じ符号を付した。第１例のレーザダイオードアレイ２は、図２に示すように、４個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを表面に設けた基板６を内蔵している。発光点２ａ〜２ｄは、副走査方向と平行な方向に不等間隔で１次元配列している。発光点２ａ〜２ｄの最近接発光点間隔をＤとすると、発光点２ａと２ｂの間隔は２Ｄに設定され、発光点２ｂと２ｃの間隔及び発光点２ｃと２ｄの間隔はそれぞれＤに設定されている。第１例のレーザダイオードアレイ２は、４００ｄｐｉ及び６００ｄｐｉの２種類の画像密度を切り替えることができる。
【００２４】
一般に、１次元配列された発光点の必要最少数は、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn、かつ、ａ1〜ａnは約分された最小値）とした場合、Σａi−１で算出される。そして、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、１次元配列された複数の発光点の両端に位置する二つの発光点の最適の間隔（以下、最適デバイス長とする）は、最近接発光点間隔Ｄの（ｍ−ａ1）倍である。
【００２５】
従って、第１例のレーザダイオードアレイ２の場合、画像密度の比がａ1：ａ2＝２：３であるから、必要最少発光点数はΣａi−１＝ａ1＋ａ2−１＝２＋３−１＝４（個）となる。また、ａ1＝２，ａ2＝３の最小公倍数ｍは６であるから、最適デバイス長は、（ｍ−ａ1）×Ｄ＝（６−２）×Ｄ＝４Ｄとなる。
【００２６】
以上の構成からなるレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて、図３及び図４を参照して説明する。
図３に示すように、発光点２ａ〜２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に光ビームスポット３０ａ〜３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｄは、副走査方向に不等間隔である。光ビームスポット３０ａ，３０ｂの間隔は略４２．３μｍである。光ビームスポット３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの間隔は略２１．２μｍである。感光体ドラム２５上に画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際には、図４（Ａ）に示すように、発光点２ａ，２ｂ，２ｄを点灯させ、発光点２ｃは点灯させない。これにより、発光点２ａ，２ｂ，２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット３０ａ，３０ｂ，３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｂ，３０ｄにて画像先端側から順に走査する。
【００２７】
一般に、ポリゴンミラー１２の１偏向走査の間に、感光体ドラム２５の表面が副走査方向に移動する最適距離（以下、最適送りピッチとする）は、前記最近接発光点から放射された光ビームの感光体ドラム２５上での間隔のｍ倍（ただし、ｍは前述の画像密度の比の値ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数）に設定される。従って、第１例の場合、最適送りピッチは、ｍ×２１．２＝６×２１．２≒１２７μｍとされる。この最適送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００２８】
次に、画像密度を６００ｄｐｉから４００ｄｐｉへ切り替えて、４００ｄｐｉの画像を形成する際には、図４（Ｂ）に示すように、発光点２ａ，２ｃを点灯させ、残りの発光点２ｂ，２ｄは点灯させない。これにより、発光点２ａ，２ｃからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃにて画像先端側から順に走査する。
【００２９】
ここで、画像密度を切り替える制御回路ブロックは、図５に示すように、概略、画像データを記憶しておくためのＲＡＭ４１と、レーザダイオードアレイ２の発光点２ａ〜２ｄを制御するためのコントローラ４２と、発光点２ａ〜２ｄを駆動するためのドライバ４３ａ〜４３ｄと、発光点２ａ〜２ｄの駆動信号のクロック周波数を決めるクロック信号発生器４４とで構成されている。
【００３０】
例えば、本実施形態の光ビーム走査光学装置をデジタル複写機に組み込んだ場合、このデジタル複写機に原稿読み取りの際に文字画像とグラフィック画像を識別することができる機構を設けることにより、文字画像とグラフィック画像が混在している１枚の原稿を読み取って得られる画像データのうち、文字画像データに対しては低密度コードを自動的に付加し、グラフィック画像データに対しては高密度コードを自動的に付加することができる。あるいは、デジタル複写機にパソコンを接続し、デジタル複写機が読み取った画像をパソコン画面上に映し出してパソコンからのキー操作によって文字画像領域に相当する画像データに対しては低密度コードを付加し、グラフィック画像領域に相当する画像データに対しては高密度コードを付加するようにしてもよい。
【００３１】
ホストコンピュータ４０では、この画像データに付加された低密度又は高密度コードを読み取って、画像密度信号を発生させる。例えば、ホストコンピュータ４０が、高密度コードを付加された画像データを読み取ったとすると、ホストコンピュータ４０から画像密度信号がコントローラ４２及びクロック信号発生器４４に伝送される。コントローラ４２は、この画像密度信号に基づいてドライバＯＮ／ＯＦＦ信号をドライバ４３ａ〜４３ｄに伝送し、ドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄをＯＮ状態にし、ドライバ４３ｃをＯＦＦ状態にする。これにより、副走査方向の画像密度は応答性の速い電気的操作によって素早く６００ｄｐｉに切り替えることができる。従って、異なるページ間及び１ページ内のいずれにおいても画像密度を切り替えることができる。さらに、１回の走査の中で画像密度の切り替えも可能である。要するに、この光ビーム走査光学装置は、一連の走査動作の開始から終了までの間の任意の時点において、ポリゴンミラー１２の回転速度、すなわち走査速度を一定に保ったまま画像密度を切り換えることができる。なお、画像密度は、画像データにおける画素間隔と言い換えることも可能である（以下、各実施例において、同様である）。
【００３２】
さらに、コントローラ４２は、画像密度信号に基づいて、画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際に駆動される発光点２ａ，２ｂ，２ｄが、画像密度の逆数比の発光強度で発光するように、ドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄに発光強度信号を出してドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄの駆動電圧を制御する。すなわち、第１例のレーザダイオード２の場合、使用する画像密度は６００ｄｐｉと４００ｄｐｉの２種類だから、画像密度の比は３：２である。
【００３３】
従って、画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｂ，２ｄの発光強度と、画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｃの発光強度との比は、１／６：１／４＝２：３となり、発光点２ａ，２ｂ，２ｄは、４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光強度の２／３の発光強度で発光するように駆動電圧が調整される。これにより、画像密度が６００ｄｐｉと稠密になっても感光体ドラム２５上での入射光量は、４００ｄｐｉの画像密度のときと同じ値となり、画像密度に関係なく感光体ドラム２５上での入射光量を常に一定にすることができ、安定した画質の画像が得られる。
【００３４】
一方、クロック信号発生器４４は、クロック周波数切り替え回路４５を内蔵しており、画像密度信号に基づいてこのクロック周波数切り替え回路４５が、発光点２ａ〜２ｄの駆動信号のクロック周波数を画像密度に応じた周波数に変更する。クロック周波数切り替え回路４５によって周波数を変更されたクロック信号はＲＡＭ４１、コントローラ４２及び各ドライバ４３ａ〜４３ｄに伝送される。これにより、主走査方向の画像密度も応答性の速い電気的操作によって素早く６００ｄｐｉに切り替えることができる。以下のレーザダイオードアレイ２の各実施例においても、同様にクロック周波数切り替え回路４５によって主走査方向の画像密度が素早く切り替えられる。
【００３５】
上述したように、本実施形態の光ビーム走査光学装置では、解像度に応じて発光させる発光点の組み合わせを変更するように制御しているが、いずれの解像度においても常に１つの発光点から放出された光ビームにより１つの画素を描画する。このため、いったん解像度が決定すれば、その１画素に対応する発光点（レーザダイオード）が一義的に定まるため、大規模、複雑な制御や回路は不要である。
【００３６】
次に、ホストコンピュータ４０からの命令信号がインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介してＲＡＭ４１に入力されると、ＲＡＭ４１に記憶されていた画像データが順に取り出され、コントローラ４２に伝送される。コントローラ４２では、それぞれの画像データを所定の時間後に出力する。コントローラ４２から順次出力された画像データ信号はそれぞれドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄに伝送され、各ドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄは対応の発光点２ａ，２ｂ，２ｄを駆動する。
【００３７】
次に、レーザダイオードアレイ２の第２例について図６及び図７を参照して詳説する。第２例のレーザダイオードアレイ２は、図６に示すように、６個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを表面に設けた基板６を内蔵している。発光点２ａ〜２ｆは、副走査方向と平行な方向に等間隔で１次元配列している。発光点２ａ〜２ｆの間隔はＤに設定されている。
【００３８】
以上の構成からなる第２例のレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて図７を参照して説明する。第２例の場合、４００ｄｐｉ，６００ｄｐｉ及び１２００ｄｐｉの３種類の画像密度を切り替えることができる。
図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、発光点２ａ〜２ｆからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に光ビームスポット３０ａ〜３０ｆを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｆは副走査方向に等間隔であり、略２１．２μｍである。図７（Ａ）に示すように、感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点２ａ，２ｄのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ａ，３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｄにて画像先端側から順に走査する。このとき、感光体ドラム２５の回転駆動による副走査方向の送りピッチＰは、１２７μｍとされる。この送りピッチは、画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００３９】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから６００ｄｐｉへ切り替えて、６００ｄｐｉの画像を形成する際には、図７（Ｂ）に示すように、発光点２ａ，２ｃ，２ｅのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｃ，２ｅからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｅを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｅにて画像先端側から順に走査する。
【００４０】
次に、画像密度を６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉへ切り替えて、１２００ｄｐｉの画像を形成する際には、全ての発光点２ａ〜２ｆを点灯させる。これにより、発光点２ａ〜２ｆからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略２１．２μｍの六つの光ビームスポット３０ａ〜３０ｆを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｆにて画像先端側から順に走査する。この第２例のレーザダイオードアレイ２は、前記第１のレーザダイオードアレイと同様の作用効果を奏する。また、画像密度は、画像データにおける画素間隔と言い換えることも可能である。
【００４１】
さらに、画像密度が異なっても感光体ドラム２５上での入射光量が常に一定になるように、コントローラ４２によって発光点２ａ〜２ｆの発光強度を切り替える。すなわち、所定の画像密度に対応する発光点２ａ〜２ｆを画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて、発光点２ａ〜２ｆを駆動させる。具体的に数値を用いて説明する。使用する画像密度は４００ｄｐｉと６００ｄｐｉと１２００ｄｐｉの３種類だから、画像密度の比は２：３：６である。従って、画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｄの発光強度と、画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｃ，２ｅの発光強度と、画像密度１２００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ〜２ｆの発光強度との比は、１／２：１／３：１／６＝３：２：１となる。従って、例えば１２００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ〜２ｆは、４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光強度の１／３の発光強度で発光するように駆動電圧が調整される。
【００４２】
次に、レーザダイオードアレイ２の第３例について図８及び図９を参照して詳説する。第３例のレーザダイオードアレイ２は、図８に示すように、４個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを表面に設けた基板６を内蔵している。発光点２ａ〜２ｄは、副走査方向と平行な方向に等間隔で１次元配列している。発光点２ａ〜２ｄの間隔はＤに設定されている。
【００４３】
以上の構成からなる第３例のレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて図９を参照して説明する。第３例の場合、４００ｄｐｉ及び８００ｄｐｉの２種類の画像密度を切り替えることができる。
図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、発光点２ａ〜２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に光ビームスポット３０ａ〜３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｄは副走査方向に等間隔であり、略３１．８μｍである。図９（Ａ）に示すように、感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点２ａ，２ｃのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｃからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃにて画像先端側から順に走査する。このとき、感光体ドラム２５の回転駆動による副走査方向の送りピッチＰは、１２７μｍとされる。この送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００４４】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから８００ｄｐｉへ切り替える際には、全ての発光点２ａ〜２ｄを点灯させる。これにより、発光点２ａ〜２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略３１．８μｍの四つの光ビームスポット３０ａ〜３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｄにて画像先端側から順に走査する。この第３例のレーザダイオードアレイ２は、前記第１のレーザダイオードアレイと同様の作用効果を奏する。また、画像密度は、画像データにおける画素間隔と言い換えることも可能である。
【００４５】
さらに、画像密度が異なっても感光体ドラム２５上での入射光量が常に一定になるように、コントローラ４２によって発光点２ａ〜２ｄの発光点強度を切り替える。すなわち、所定の画像密度に対応する発光点２ａ〜２ｄを画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて、発光点２ａ〜２ｄを駆動させる。具体的に数値を用いて説明する。使用する画像密度は４００ｄｐｉと８００ｄｐｉの２種類だから、画像密度の比は１：２である。従って、画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｃの発光強度と、画像密度８００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ〜２ｄの発光強度との比は、１：１／２＝２：１となる。
【００４６】
次に、レーザダイオードアレイ２の第４例について図１０及び図１１を参照して詳説する。第４例のレーザダイオードアレイ２は、図１０に示すように、６個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを表面に設けた基板６を内蔵している。発光点２ａ〜２ｆは、副走査方向と平行な方向に不等間隔で１次元配列している。
【００４７】
以上の構成からなる第４例のレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて図１１を参照して説明する。第４例の場合、４００ｄｐｉ，６００ｄｐｉ及び８００ｄｐｉの３種類の画像密度を切り替えることができる。
図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、発光点２ａ〜２ｆからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に光ビームスポット３０ａ〜３０ｆを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｆは副走査方向に不等間隔である。図１１（Ａ）に示すように、感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点２ａ，２ｄのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ａ，３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｄにて画像先端側から順に走査する。このとき、感光体ドラム２５の回転駆動による副走査方向の送りピッチＰは、１２７μｍとされる。この送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００４８】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから６００ｄｐｉへ切り替えて、６００ｄｐｉの画像を形成する際には、図１１（Ｂ）に示すように、発光点２ａ，２ｃ，２ｅのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｃ，２ｅからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｅを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｅにて画像先端側から順に走査する。
【００４９】
次に、画像密度を６００ｄｐｉから８００ｄｐｉへ切り替えて、８００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｆを点灯させる。これにより、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略３１．８μｍの四つの光ビームスポット３０ａ，３０ｂ，３０ｄ，３０ｆを形成する。この第４例のレーザダイオードアレイ２は、前記第１のレーザダイオードアレイと同様の作用効果を奏する。また、画像密度は、画像データにおける画素間隔と言い換えることも可能である。
【００５０】
さらに、画像密度が異なっても感光体ドラム２５上での入射光量が常に一定になるように、コントローラ４２によって発光点２ａ〜２ｆの発光点強度を切り替える。すなわち、所定の画像密度に対応する発光点２ａ〜２ｆを画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて、発光点２ａ〜２ｆを駆動させる。具体的に数値を用いて説明する。使用する画像密度は４００ｄｐｉと６００ｄｐｉと８００ｄｐｉの３種類だから、画像密度の比は２：３：４である。従って、画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｄの発光強度と、画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｃ，２ｅの発光強度と、画像密度８００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｆの発光強度との比は、１／２：１／３：１／４＝６：４：３となる。
【００５１】
さらに、図１２は、発光点が１次元配列されているレーザダイオードアレイ２の別の実施例を示すものであり、高密度と低密度の２種類の画像密度を切り替えることができる例を示すものである。図１２（Ａ）は２個の発光点２ａ，２ｂを有し、発光点２ａのみを点灯させたときに低密度画像となり、全ての発光点２ａ，２ｂを点灯させたときに高密度画像となる。画像密度の比は１：２である。図１２（Ｂ）は３個の発光点２ａ〜２ｃを有し、発光点２ａのみを点灯させたときに低密度画像となり、全ての発光点２ａ〜２ｃを点灯させたときに高密度画像となる。画像密度の比は１：３である。図１２（Ｃ）は６個の発光点２ａ〜２ｆを有し、発光点２ａ，２ｃ，２ｅを点灯させたときに低密度画像となり、発光点２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｆを点灯させたときに高密度画像となる。画像密度の比は３：４である。図１２（Ｄ）は７個の発光点２ａ〜２ｇを有し、発光点２ａ，２ｃ，２ｆを点灯させたときに低密度画像となり、発光点２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｇを点灯させたときに高密度画像となる。画像密度の比は３：５である。
【００５２】
次に、図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）に示した場合のそれぞれの必要最少発光点数、最適デバイス長及び最適送りピッチを算出した結果を表１に示す。図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、発光点２ａ〜２ｇの間隔の寸法と発光点２ａ〜２ｇから放射された光ビームの感光体ドラム２５上での間隔の寸法が等しくなるように設定している。従って、表１中の最近接発光点間隔Ｄと最近接発光点から放射された光ビームの感光体ドラム２５上での間隔ｄとは等しい数値となる。ただし、必ずしもこれに限るものではなく、両者が異なっている場合であってもよい。
【００５３】
【表１】
【００５４】
さらに、発光点が２次元配列されているレーザダイオードアレイ２の実施例について、図１３〜図１５を参照して詳説する。
図１３に示すように、４個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、円形基板６の表面外縁部に設けられている。これらの発光点２ａ〜２ｄは、コリメータレンズ５の対称軸（光軸Ｃ）を中心とする円周Ｑ上に配置されている。この構成により、コリメータレンズ５に対して各発光点２ａ〜２ｄの位置が光学的に等価になる。従って、発光点２ａ〜２ｄから放射される光ビーム間の集光状態がばらつきにくくなり、画像の均一性を向上させることができる。このレーザダイオードアレイ２は、４００ｄｐｉと６００ｄｐｉの２種類の画像密度を切り替えることができる。
【００５５】
一般に、２次元配列された発光点の必要最少数は、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn、かつ、ａ1〜ａnは約分された最小値）とした場合、Σａi−１で算出される。そして、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとすると共に、２次元配列された複数の発光点を副走査方向と平行な軸に投影した場合、この複数の投影発光点の両端に位置する二つの投影発光点の最適の間隔（以下、最適投影デバイス長とする）は、最近接投影発光点間隔Ｄ’の（ｍ−ａ1）倍である。
【００５６】
従って、このレーザダイオードアレイ２の場合、画像密度の比がａ1：ａ2＝２：３であるから、必要最少発光点数はΣａi−１＝ａ1＋ａ2−１＝２＋３−１＝４（個）となる。また、ａ1＝２，ａ2＝３の最小公倍数ｍは６であるから、発光点２ａ〜２ｄを副走査方向と平行な軸Ｘに投影した投影発光点２ａ’〜２ｄ’の両端に位置する投影発光点２ａ’と２ｃ’の最適の間隔、すなわち最適投影デバイス長は、（ｍ−ａ1）×Ｄ’＝（６−２）×Ｄ’＝４Ｄ’となる。ここに、投影発光点２ａ’〜２ｄ’は、副走査方向と平行な軸Ｘ方向に不等間隔で１次元配列しており、投影発光点２ａ’と２ｂ’の間隔及び投影発光点２ｂ’と２ｄ’の間隔はそれぞれＤ’とされ、発光点２ｃ’と２ｄ’の間隔は２Ｄ’とされる。
【００５７】
図１４に示すように、発光点２ａ〜２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向に不等間隔で光ビームスポット３０ａ〜３０ｄを形成する。副走査方向のスポット３０ａと３０ｂの間隔及びスポット３０ｂと３０ｄの間隔は略２１．２μｍ、スポット３０ｃと３０ｄの間隔は略４２．３μｍである。
【００５８】
ところで、発光点が２次元配列されているレーザダイオードアレイ２において、各発光点２ａ〜２ｄの位置は主走査方向に異なっている。従って、各発光点２ａ〜２ｄを同時発光する際の、各発光点２ａ〜２ｄの書き出し位置が主走査方向にずれることになる。そこで、各発光点２ａ〜２ｄの書き出し位置を揃えるためには、発光点２ｂを基準にして発光点２ａ，２ｃ，２ｄの駆動開始のタイミングを遅延させる必要がある。すなわち、基準の発光点２ｂは、１走査毎に印字開始位置を決めるための垂直同期信号を検出してから時間ｔ0後に画像データに基づいて駆動開始される。発光点２ｃ，２ａ，２ｄはそれぞれさらに遅延時間ｔ1，ｔ2，ｔ3後に画像データに基づいて駆動開始される。こうして、書き出し位置の揃った光ビーム走査光学装置が得られる。
【００５９】
この発光点が２次元配列されているレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて図１５を参照して説明する。
感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、図１５（Ａ）に示すように、発光点２ｂ，２ｃを点灯させる。これにより、発光点２ｂ，２ｃからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ｂ，３０ｃを形成する。この光ビームスポット３０ｂ，３０ｃにて画像先端側から順に走査する。
【００６０】
一般に、２次元配列された発光点を有するレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の場合、ポリゴンミラー１２の１偏向走査の間に、感光体ドラム２５の表面が副走査方向に移動する最適距離（以下、最適送りピッチとする）は、最近接投影発光点の光ビームの感光体ドラム２５上での間隔のｍ倍（ただし、ｍは前述の画像密度の比の値ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数）に設定される。従って、この場合、最適送りピッチは、ｍ×２１．２＝６×２１．２≒１２７μｍとされる。この最適送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００６１】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから６００ｄｐｉへ切り替える際には、図１５（Ｂ）に示すように、発光点２ａ，２ｃ，２ｄを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｃ，２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｄにて画像先端側から順に走査する。
【００６２】
この２次元配列された発光点２ａ〜２ｄを有するレーザダイオードアレイ２は、前記第１例のレーザダイオードアレイの効果を奏すると共に、発光点２ａ〜２ｄの間隔を比較的広く設定しても、副走査方向の発光点２ａ〜２ｄの間隔を見掛け上狭くすることができ、発光点２ａ〜２ｄ間の熱的クロストークを抑えることができる。
【００６３】
さらに、図１６に示した光源ユニット１を備えた光ビーム走査光学装置の場合について説明する。
図１７に示すように、光源ユニット１は２個の発光点５１ａ，５１ｂを有するレーザダイオードアレイ５１と、２個の発光点５２ａ，５２ｂを有するレーザダイオードアレイ５２と、ビーム結合素子５４と、コリメータレンズ５とで構成されている。レーザダイオードアレイ５１と５２は、レーザダイオードアレイ５１の光ビームＢとレーザダイオードアレイ５２の光ビームＢが互いに直交する方向に放射されるように配置されている。
【００６４】
ビーム結合素子５４は二つのプリズムをハーフミラー膜を介して接合したフィルタミラーである。レーザダイオードアレイ５１から放射された光ビームＢはハーフミラー膜で直角に反射され、コリメータレンズ５によって平行光（又は収束光）とされる。一方、レーザダイオードアレイ５２から放射された光ビームＢはハーフミラー膜を透過して直進し、コリメータレンズ５によって平行光（又は収束光）とされる。レーザダイオードアレイ５１，５２から放射された光ビームＢはビーム結合素子５４で同一進行方向に結合され、互いに副走査方向に不等間隔で近接して進行する。このとき、レーザダイオードアレイ５１の発光点５１ａ，５１ｂから放射された光ビームＢの間に、レーザダイオードアレイ５２の発光点５２ａから放射された光ビームＢが配置される。
【００６５】
光ビームＢは、シリンドリカルレンズ１１、ポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１３〜１５、シリンドリカルレンズ１６、平面ミラー１７を介して感光体ドラム２５上で結像する。この光ビーム走査光学装置は、４００ｄｐｉ及び６００ｄｐｉの２種類の画像密度を切り替えることができる。すなわち、発光点５１ａ，５１ｂのみを点灯させたときに４００ｄｐｉの画像が得られ、発光点５１ａ，５２ａ，５２ｂのみを点灯させたときに６００ｄｐｉの画像が得られる。
【００６６】
ところで、一般に、発光点の必要最少数は、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn、かつ、ａ1〜ａnは約分された最小値）とした場合、Σａi−１で算出される。そして、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、発光点５１ａ〜５２ｂから放射された光ビームＢのビーム結合素子５４の出射面でのそれぞれの出射位置の両端に位置する二つの光ビーム出射位置の最適の間隔は、最近接光ビーム出射位置間隔Ｒの（ｍ−ａ1）倍である。
【００６７】
従って、この光ビーム走査光学装置の場合、画像密度の比がａ1：ａ2＝２：３であるから、必要最少発光点数はΣａi−１＝ａ1＋ａ2−１＝２＋３−１＝４（個）となる。本実施例では、この４個の発光点がそれぞれ２個づつレーザダイオードアレイ５１，５２に振り分けられ、設けられている。また、ａ1＝２，ａ2＝３の最小公倍数ｍは６であるから、発光点５１ａ〜５２ｂから放射された光ビームＢのビーム結合素子５４の出射面でのそれぞれの出射位置の両端に位置する二つの光ビーム出射位置の最適の間隔は、（ｍ−ａ1）×Ｒ＝（６−２）×Ｒ＝４Ｒとなる。ここに、ビーム結合素子５４の出射面での、発光点５１ａ〜５２ｂから放射された光ビームＢのそれぞれの出射位置は、副走査方向と平行な方向に不等間隔で１次元配列している。そして、発光点５２ａと５１ｂからそれぞれ放射される光ビームの出射位置間隔及び発光点５１ｂと５２ｂからそれぞれ放射される光ビームの出射位置間隔はそれぞれＲとされ、発光点５１ａと５２ａからそれぞれ放射される光ビームの出射位置間隔は２Ｒとされる。
【００６８】
図１８に示すように、発光点５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向に不等間隔で光ビームスポット５８ａ，５８ｂ，５９ａ，５９ｂを形成する。副走査方向のスポット５９ａと５８ｂの間隔及びスポット５８ｂと５９ｂの間隔は略２１．２μｍ、スポット５８ａと５９ａの間隔は略４２．３μｍである。
【００６９】
次に、この光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて説明する。
感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点５１ａ，５１ｂを点灯させる。これにより、発光点５１ａ，５１ｂからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット５８ａ，５８ｂを形成する。この光ビームスポット５８ａ，５８ｂにて画像先端側から順に走査する。
【００７０】
この光ビーム走査光学装置の場合、ポリゴンミラー１２の１偏向走査の間に、感光体ドラム２５の表面が副走査方向に移動する最適距離（以下、最適送りピッチとする）は、ビーム結合素子５４の出射面での最近接光ビーム出射位置を通過する光ビームの感光体ドラム２５上での間隔のｍ倍（ただし、ｍは前述の画像密度の比の値ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数）に設定される。従って、この場合、最適送りピッチは、ｍ×２１．２＝６×２１．２≒１２７μｍとされる。この最適送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００７１】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから６００ｄｐｉへ切り替える際には、発光点５１ａ，５２ａ，５２ｂを点灯させる。これにより、発光点５１ａ，５２ａ，５２ｂからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット５８ａ，５９ａ，５９ｂを形成する。この光ビームスポット５８ａ，５９ａ，５９ｂにて画像先端側から順に走査する。
【００７２】
この光ビーム走査光学装置は、一連の走査動作の開始から終了までの間の任意の時点において、ポリゴンミラー１２の回転速度、すなわち走査速度を一定に保ったまま画像密度を切り換えることができる。また、光源部をレーザダイオードアレイ５１と５２の２素子にて構成するようにしたので、発光点５１ａ〜５２ｂの間隔を１素子だけのレーザダイオードアレイで構成した場合の発光点間隔より広くすることができ、熱的クロストークの影響を抑えることができる。さらに、副走査方向に対して、レーザダイオードアレイ５１から放射された光ビームＢの感光体ドラム２５上でのビームスポット５８ｂの位置が、レーザダイオードアレイ５２から放射された光ビームＢのビームスポット５９ａ，５９ｂの位置の間にあるので、発光点５１ｂ，５２ａ，５２ｂの間隔を見掛け上狭くすることができる。この結果、発光点５２ａと５２ｂの間隔が比較的広くても感光体ドラム２５上での光ビームＢの間隔を狭くすることができ、発光点５２ａと５２ｂ間の熱的クロストークを更に抑えることができる。
【００７３】
なお、本発明に係る光ビーム走査光学装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
前記各実施形態においては、画像データから要求される画像密度（解像度）に応じて副走査方向のビーム走査間隔を変更しているが、さらに副走査方向のビーム走査間隔に比例させて画素サイズも変更してよい。副走査方向のビーム走査間隔に比例させて画素サイズを変更する場合には、例えば、特開平７−８９１３１号公報、O plus E．1996年５月号、TECHNICAL REPORT OF IEICE．LQE95−1（1995−05）に記載されている、一方向のビーム径を変更できるレーザダイオードを用いる。つまり、このレーザダイオードの発光点を、副走査方向に対して光学的に異なる間隔又は等しい間隔で離して配列し、かつ、ビーム径を変更することができる方向が副走査方向に対して平行になるように配置する。さらに、レーザダイオードをパルス幅変調によって発光時間を微小間隔で制御することができるドライバにより駆動する。そして、画像データから要求される画像密度（解像度）の変更に応じて、複数の発光点のうち発光させる少なくとも２つの発光点の組み合わせを変更する。さらに、副走査方向のビーム走査間隔に応じて、副走査方向のビーム径を変更すると共に、発光点の発光時間を制御する。これにより、主走査方向及び副走査方向の画素サイズを変更することができる。
【００７４】
また、図１９に示すように、例えばシアン用、マゼンタ用、イエロー用及びブラック用のそれぞれの感光体５０３Ｃ，５０３Ｍ，５０３Ｙ，５０３Ｂｋを転写ベルトに対向させて一列に配置したタンデム方式の光ビーム走査光学装置にも、本発明は有効に適用される。図１９において、５００は転写ベルトである。
【００７５】
さらに、図２０に示すように、転写ドラム５０５と、感光体ドラム５０６、この感光体ドラム５０６の周囲に配置されたシアン用、マゼンタ用、イエロー用及びブラック用のそれぞれの現像器５０７Ｃ，５０７Ｍ，５０７Ｙ，５０７Ｂｋを備えたタイプの光ビーム走査光学装置にも、本発明は有効に適用される。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、画像密度を切り替える際には、コントローラによって、所望の画像密度に対応する発光点を選択して発光させる。このように、副走査方向の画像密度の切り替えを、発光点の選択という応答性の速い電気的操作によって行うため、副走査方向の画像密度の切り替えを素早く行なうことができ、光偏向器の回転速度を切り替えることなく、瞬時に画像密度を切り替えることができると共に、各発光点を駆動するための制御や回路構成が簡素で画質の優れた光ビーム走査光学装置が得られる。
【００７７】
さらに、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とし、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、発光点の数をΣａi−１とし、光偏向器の１偏向走査の間に、被走査面が副走査方向に移動する距離を、最近接発光点から放射された光ビームの被走査面上での間隔の略ｍ倍とする等の条件を満足させることにより、発光点の数や間隔を最適値に設定することができる。
【００７８】
また、発光点を２次元配列することにより、発光点間隔を比較的広く設定しても、副走査方向の発光点間隔を見掛け上狭くすることができ、発光点間の熱的クロストークを抑えることができる。
【００７９】
また、光源ユニットに発光点からそれぞれ放射された光ビームを重ね合わせて同一方向に進行させるビーム結合素子を設けることにより、発光点を複数の素子に振り分けて設けることができ、全ての発光点を一つの素子に設ける必要がなくなるため、さらに発光点間の熱的クロストークによる影響を小さくすることができる。
【００８０】
また、発光点の駆動信号のクロック周波数を画像密度に応じて偏向させるクロック周波数切り替え手段を更に備えることにより、画像密度に応じて発光点の駆動信号のクロック周波数を切り替えることができ、副走査方向の画像密度の切り替えと同様に主走査方向の画像密度も応答性の速い電気的操作によって素早く切り替えることができる。
【００８１】
また、所定の画像密度に対応する発光点を画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて前記発光点を駆動させることにより、画像密度が異なっても被走査面上での入射光量を常に一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ビーム走査光学装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】本発明に係るレーザダイオードアレイの第１例を示す平面図。
【図３】図２に示されているレーザダイオードアレイから放射されたレーザビームの感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図４】４００ｄｐｉ及び６００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図５】画像密度を切り替える制御回路ブロック図。
【図６】本発明に係るレーザダイオードアレイの第２例を示す平面図。
【図７】４００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ及び１２００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図８】本発明に係るレーザダイオードアレイの第３例を示す平面図。
【図９】４００ｄｐｉ及び８００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１０】本発明に係るレーザダイオードアレイの第４例を示す平面図。
【図１１】４００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ及び８００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１２】本発明に係るレーザダイオードアレイの他の実施例を示す平面図。
【図１３】本発明に係るレーザダイオードアレイの発光点が２次元配列されている場合の実施例を示す平面図。
【図１４】図１３に示されているレーザダイオードアレイから放射されたレーザビームの感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１５】４００ｄｐｉ及び６００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１６】本発明に係る光ビーム走査光学装置の別の実施形態を示す概略構成図。
【図１７】図１６に示されている光源ユニットの側面図。
【図１８】図１６に示されている光源ユニットから放射されたレーザビームの感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１９】本発明に係る光ビーム走査光学装置の別のタイプを示す概略構成図。
【図２０】本発明に係る光ビーム走査光学装置のさらに別のタイプを示す概略構成図。
【符号の説明】
２…レーザダイオードアレイ
２ａ〜２ｇ…発光点
２ａ’〜２ｄ’…投影発光点
５…コリメータレンズ
１２…ポリゴンミラー
１３，１４，１５…走査レンズ
１６…シリンドリカルレンズ
１７…平面ミラー
３０ａ〜３０ｇ…光ビームスポット
４０…ホストコンピュータ
４１…ＲＡＭ
４２…コントローラ
４３ａ〜４３ｄ…ドライバ
４４…クロック信号発生器
４５…クロック周波数切り替え回路
５１，５２…レーザダイオードアレイ
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ…発光点
５４…ビーム結合素子
Ｂ…光ビーム
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビーム走査光学装置、詳しくはレーザプリンタやデジタル複写機の画像書込み手段として用いられる光ビーム走査光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、画像密度を切り替えることができる光ビーム走査光学装置が知られている。特開昭５９−１１７３７２号公報には、発光点を駆動するドライバのクロック周波数を変えると共に、光偏向器であるポリゴンミラーの回転速度（偏向速度）を切り替えることによって、画像密度を切り替える装置が開示されている。
【０００３】
また、特開平４−３０１８６４号公報には、それぞれ光ビームを発光する複数の発光点を備え、所定の数の光ビームにより１画素を描画する装置が開示されている。この装置では、１画素を描画する光ビームの数を変更することにより、画像密度を切り替える。具体的には、上記の装置は５つの発光点を有しており、例えば、２４０ＤＰＩでの描画の場合は、１画素を５つの発光点から発光される５本すべての光ビームで描画する。一方、３００ＤＰＩでの描画の場合は、１画素を４本の光ビームで描画する。この場合、最初の１スキャンにおいては、５つの発光点のうち最初の４つの発光点からの光ビームにより１ライン目の画素を描画すると同時に、後の１つの発光点からの光ビームにより２ライン目の画素の最初の４分の１を描画する。次のスキャンにおいては、５つの発光点のうち最初の３つの発光点からの光ビームにより２ライン目の画素の残り４分の３を描画して２ライン目の画素を完成させると同時に、後の２つの発光点からの光ビームにより３ライン目の画素の最初の４分の２を描画する。さらに、次のスキャンにおいては、５つの発光点のうち最初の２つの発光点からの光ビームにより３ライン目の画素の残り４分の２を描画して３ライン目の画素を完成させると同時に、後の３つの発光点からの光ビームにより４ライン目の画素の最初の４分の３を描画する。以下、同様にして描画が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開昭５９−１１７３７２号公報に記載された装置では、光偏向器の回転速度の切り替えには時間を要し、瞬時に画像密度を切り替えることができなかった。そのため、画像密度の切り替えは、異なるページ間で、しかも、光偏向器の回転速度が安定するまでの間は、ウォーミングアップ期間を確保しなければならないという制約があった。従って、１ページ内で、例えば文字画像とグラフィック画像が混在している場合、文字画像領域は低密度で描画し、グラフィック画像領域は高密度で描画したくてもすることができなかった。
【０００５】
一方、上記の特開平４−３０１８６４号公報に記載された装置では、１画素を描画する光ビームの数を変更することにより、同じページ間であっても画像密度を切り替えることができる。しかしながら、この装置には次のような問題点がある。第１に、複数の光ビームにより１画素を描画するため、上述したように、あるスキャンとそれに続くスキャンとの間で１画素を分割して描画する場合がある。このため、先のスキャンと後のスキャンとの間で、主走査方向及び・又は副走査方向のビーム投影位置にずれが生じた場合、画素を正確に描画することができなくなる。また、解像度によっては、ラインごとに画素を分割する割合が変わる。例えば、上記の３００ＤＰＩの例では、２ライン目の画素は１：３、３ライン目の画素は２：２、４ライン目の画素は３：１の割合で分割される。このため、画像劣化の度合いが大きくなる。第２に、複数の光ビームにより１画素を描画し、しかも、１スキャンごとに各光ビームすなわち各発光点と画素との対応関係が変化するため、各発光点の駆動制御及び駆動回路構成が大規模、複雑となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、光偏向器の回転速度を切り替えることなく、瞬時に画像密度を切り替えることができると共に、各発光点を駆動するための制御や回路構成が簡素で画質の優れた光ビーム走査光学装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係る光ビーム走査光学装置は、
（ａ）少なくとも三つの発光点を有し、該三つの発光点が前記被走査面上において光ビームの走査方向と直交する方向に光学的に所定の間隔で配置されている光源ユニットと、
（ｂ）前記被走査面を走査するべく、前記発光点から放射された光ビームを偏向する光偏向器と、
（ｃ）前記光源ユニットの発光点のうち少なくとも二つの発光点から同時に光ビームを放射するように制御するコントローラとを備え、
（ｄ）前記コントローラが前記被走査面を走査するための一連の動作の開始から終了までの間の任意の時点において、画像密度を切り換えるべく、前記各発光点の組み合わせ毎に前記被走査面に入射する光ビームの間隔が異なるように、発光させる発光点の組み合わせを少なくとも一つの発光点を共通に用いて変更し、各前記発光点から放射された光ビームがそれぞれ前記被走査面上において一つの画素を形成すること、
を特徴とする。
【０００８】
以上の構成により、画像密度を切り替える際には、コントローラによって、所望の画像密度に対応する発光点を選択して発光させる。このように、副走査方向の画像密度の切り替えを、光偏向器の偏向速度を変更するというような応答性が比較的遅い機械的操作でなく、発光点の選択という応答性の速い電気的操作によって行うため、副走査方向の画像密度の切り替えが素早く行われる。
【０００９】
さらに、本発明に係る光ビーム走査光学装置は、発光点を１次元配列し、かつ、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とした場合、前記発光点の数は、
【００１０】
【数４】
である。そして、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、前記１次元配列された複数の発光点の両端に位置する二つの発光点の間隔は、最近接発光点間隔の（ｍ−ａ1）倍である。さらに、光偏向器の１偏向走査の間に、被走査面が副走査方向に移動する距離は、最近接発光点から放射された光ビームの被走査面上での間隔の略ｍ倍である。以上の構成により、１次元配列された発光点の数や間隔が最適値に設定される。
【００１２】
また、本発明に係る光ビーム走査光学装置は、発光点を２次元配列し、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とした場合、前記発光点の数が（Σａi−１）であり、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとすると共に、前記２次元配列された複数の発光点を副走査方向と平行な軸に投影した場合、この複数の投影発光点の両端に位置する二つの投影発光点の間隔が、最近接投影発光点間隔の（ｍ−ａ1）倍であり、光偏向器の１偏向走査の間に、被走査面が副走査方向に移動する距離が、前記最近接投影発光点の光ビームの被走査面上での間隔の略ｍ倍であることを特徴とする。
【００１３】
以上の構成により、２次元配列された発光点の数や間隔が最適値に設定される。そして、発光点間の熱的クロストークを抑えるため、発光点間隔を比較的広く設定しても、副走査方向の発光点間隔は見掛け上狭くできる。
【００１４】
また、本発明に係る光ビーム走査光学装置は、光源ユニットが、発光点からそれぞれ放射された光ビームを重ね合わせて同一方向に進行させるビーム結合素子を備え、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とした場合、前記発光点の数が（Σａi−１）であり、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、前記ビーム結合素子出射面の前記複数の光ビーム出射位置の両端に位置する二つの光ビーム出射位置間隔が、最近接光ビーム出射位置間隔の（ｍ−ａ1）倍であり、偏向器の１偏向走査の間に、被走査面が副走査方向に移動する距離が、前記最近接出射位置から出射された光ビームの被走査面上での間隔の略ｍ倍であることを特徴とする。以上の構成により、発光点は複数の素子に振り分けて設けられ、全ての発光点を一つの素子に設ける必要がなくなるため、さらに発光点間の熱的クロストークによる影響が小さくなる。
【００１５】
また、発光点の駆動信号のクロック周波数を画像密度に応じて変更させるクロック周波数切り替え手段を更に備えることにより、画像密度に応じて発光点の駆動信号のクロック周波数が切り替えられる。従って、副走査方向の画像密度の切り替えと同様に主走査方向の画像密度も応答性の速い電気的操作によって素早く切り替わる。
【００１６】
また、所定の画像密度に対応する発光点を画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて前記発光点を駆動させることにより、画像密度が異なっても被走査面上での入射光量が常に一定になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ビーム走査光学装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１において、光ビーム走査光学装置は、概略、光源ユニット１と、シリンドリカルレンズ１１と、ポリゴンミラー１２と、３枚のｆθレンズ１３，１４，１５及びシリンドリカルレンズ１６と、平面ミラー１７と、感光体ドラム２５とで構成されている。
【００１９】
光源ユニット１は、レーザダイオードアレイ２と、コリメータレンズ５とからなる。コリメータレンズ５は軸対称形状を有しており、その対称軸を光軸Ｃ上に配置している。レーザダイオードアレイ２は、後に詳述するように、複数の発光点を有したものである。レーザダイオードアレイ２から放射された複数の光ビームＢは、それぞれコリメータレンズ５によって平行光（又は収束光）とされる。
【００２０】
コリメータレンズ５から出射された光ビームＢは、シリンドリカルレンズ１１を介してポリゴンミラー１２に到達する。シリンドリカルレンズ１１は光ビームＢをポリゴンミラー１２の反射面近傍に主走査方向に長い線状に集光する。ポリゴンミラー１２は矢印ａ方向に一定角速度で回転駆動される。光ビームＢはポリゴンミラー１２の回転に基づいて各反射面で等角速度に偏向走査され、ｆθレンズ１３，１４，１５及びシリンドリカルレンズ１６を透過し、平面ミラー１７で下方に反射される。その後、光ビームＢは感光体ドラム２５上で結像すると共に、矢印ｂ方向に走査する。
【００２１】
ｆθレンズ１３，１４，１５はポリゴンミラー１２で等角速度に偏向された光ビームＢを感光体ドラム２５上での主走査速度を等速に補正（歪曲収差補正）する機能を有している。シリンドリカルレンズ１６は前記シリンドリカルレンズ１１と同様に副走査方向にのみパワーを有し、二つのレンズ１１，１６が協働してポリゴンミラーの面倒れ誤差を補正する。
【００２２】
感光体ドラム２５は矢印ｃ方向に一定速度で回転駆動され、ポリゴンミラー１２及びｆθレンズ１３，１４，１５による矢印ｂ方向への主走査と、感光体ドラム２５の矢印ｃ方向への副走査によって感光体ドラム２５上に画像（静電潜像）が書き込まれる。
【００２３】
次に、レーザダイオードアレイ２の第１例について詳説する。以下各実施例において同一部品及び同一部分には同じ符号を付した。第１例のレーザダイオードアレイ２は、図２に示すように、４個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを表面に設けた基板６を内蔵している。発光点２ａ〜２ｄは、副走査方向と平行な方向に不等間隔で１次元配列している。発光点２ａ〜２ｄの最近接発光点間隔をＤとすると、発光点２ａと２ｂの間隔は２Ｄに設定され、発光点２ｂと２ｃの間隔及び発光点２ｃと２ｄの間隔はそれぞれＤに設定されている。第１例のレーザダイオードアレイ２は、４００ｄｐｉ及び６００ｄｐｉの２種類の画像密度を切り替えることができる。
【００２４】
一般に、１次元配列された発光点の必要最少数は、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn、かつ、ａ1〜ａnは約分された最小値）とした場合、Σａi−１で算出される。そして、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、１次元配列された複数の発光点の両端に位置する二つの発光点の最適の間隔（以下、最適デバイス長とする）は、最近接発光点間隔Ｄの（ｍ−ａ1）倍である。
【００２５】
従って、第１例のレーザダイオードアレイ２の場合、画像密度の比がａ1：ａ2＝２：３であるから、必要最少発光点数はΣａi−１＝ａ1＋ａ2−１＝２＋３−１＝４（個）となる。また、ａ1＝２，ａ2＝３の最小公倍数ｍは６であるから、最適デバイス長は、（ｍ−ａ1）×Ｄ＝（６−２）×Ｄ＝４Ｄとなる。
【００２６】
以上の構成からなるレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて、図３及び図４を参照して説明する。
図３に示すように、発光点２ａ〜２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に光ビームスポット３０ａ〜３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｄは、副走査方向に不等間隔である。光ビームスポット３０ａ，３０ｂの間隔は略４２．３μｍである。光ビームスポット３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの間隔は略２１．２μｍである。感光体ドラム２５上に画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際には、図４（Ａ）に示すように、発光点２ａ，２ｂ，２ｄを点灯させ、発光点２ｃは点灯させない。これにより、発光点２ａ，２ｂ，２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット３０ａ，３０ｂ，３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｂ，３０ｄにて画像先端側から順に走査する。
【００２７】
一般に、ポリゴンミラー１２の１偏向走査の間に、感光体ドラム２５の表面が副走査方向に移動する最適距離（以下、最適送りピッチとする）は、前記最近接発光点から放射された光ビームの感光体ドラム２５上での間隔のｍ倍（ただし、ｍは前述の画像密度の比の値ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数）に設定される。従って、第１例の場合、最適送りピッチは、ｍ×２１．２＝６×２１．２≒１２７μｍとされる。この最適送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００２８】
次に、画像密度を６００ｄｐｉから４００ｄｐｉへ切り替えて、４００ｄｐｉの画像を形成する際には、図４（Ｂ）に示すように、発光点２ａ，２ｃを点灯させ、残りの発光点２ｂ，２ｄは点灯させない。これにより、発光点２ａ，２ｃからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃにて画像先端側から順に走査する。
【００２９】
ここで、画像密度を切り替える制御回路ブロックは、図５に示すように、概略、画像データを記憶しておくためのＲＡＭ４１と、レーザダイオードアレイ２の発光点２ａ〜２ｄを制御するためのコントローラ４２と、発光点２ａ〜２ｄを駆動するためのドライバ４３ａ〜４３ｄと、発光点２ａ〜２ｄの駆動信号のクロック周波数を決めるクロック信号発生器４４とで構成されている。
【００３０】
例えば、本実施形態の光ビーム走査光学装置をデジタル複写機に組み込んだ場合、このデジタル複写機に原稿読み取りの際に文字画像とグラフィック画像を識別することができる機構を設けることにより、文字画像とグラフィック画像が混在している１枚の原稿を読み取って得られる画像データのうち、文字画像データに対しては低密度コードを自動的に付加し、グラフィック画像データに対しては高密度コードを自動的に付加することができる。あるいは、デジタル複写機にパソコンを接続し、デジタル複写機が読み取った画像をパソコン画面上に映し出してパソコンからのキー操作によって文字画像領域に相当する画像データに対しては低密度コードを付加し、グラフィック画像領域に相当する画像データに対しては高密度コードを付加するようにしてもよい。
【００３１】
ホストコンピュータ４０では、この画像データに付加された低密度又は高密度コードを読み取って、画像密度信号を発生させる。例えば、ホストコンピュータ４０が、高密度コードを付加された画像データを読み取ったとすると、ホストコンピュータ４０から画像密度信号がコントローラ４２及びクロック信号発生器４４に伝送される。コントローラ４２は、この画像密度信号に基づいてドライバＯＮ／ＯＦＦ信号をドライバ４３ａ〜４３ｄに伝送し、ドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄをＯＮ状態にし、ドライバ４３ｃをＯＦＦ状態にする。これにより、副走査方向の画像密度は応答性の速い電気的操作によって素早く６００ｄｐｉに切り替えることができる。従って、異なるページ間及び１ページ内のいずれにおいても画像密度を切り替えることができる。さらに、１回の走査の中で画像密度の切り替えも可能である。要するに、この光ビーム走査光学装置は、一連の走査動作の開始から終了までの間の任意の時点において、ポリゴンミラー１２の回転速度、すなわち走査速度を一定に保ったまま画像密度を切り換えることができる。なお、画像密度は、画像データにおける画素間隔と言い換えることも可能である（以下、各実施例において、同様である）。
【００３２】
さらに、コントローラ４２は、画像密度信号に基づいて、画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際に駆動される発光点２ａ，２ｂ，２ｄが、画像密度の逆数比の発光強度で発光するように、ドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄに発光強度信号を出してドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄの駆動電圧を制御する。すなわち、第１例のレーザダイオード２の場合、使用する画像密度は６００ｄｐｉと４００ｄｐｉの２種類だから、画像密度の比は３：２である。
【００３３】
従って、画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｂ，２ｄの発光強度と、画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｃの発光強度との比は、１／６：１／４＝２：３となり、発光点２ａ，２ｂ，２ｄは、４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光強度の２／３の発光強度で発光するように駆動電圧が調整される。これにより、画像密度が６００ｄｐｉと稠密になっても感光体ドラム２５上での入射光量は、４００ｄｐｉの画像密度のときと同じ値となり、画像密度に関係なく感光体ドラム２５上での入射光量を常に一定にすることができ、安定した画質の画像が得られる。
【００３４】
一方、クロック信号発生器４４は、クロック周波数切り替え回路４５を内蔵しており、画像密度信号に基づいてこのクロック周波数切り替え回路４５が、発光点２ａ〜２ｄの駆動信号のクロック周波数を画像密度に応じた周波数に変更する。クロック周波数切り替え回路４５によって周波数を変更されたクロック信号はＲＡＭ４１、コントローラ４２及び各ドライバ４３ａ〜４３ｄに伝送される。これにより、主走査方向の画像密度も応答性の速い電気的操作によって素早く６００ｄｐｉに切り替えることができる。以下のレーザダイオードアレイ２の各実施例においても、同様にクロック周波数切り替え回路４５によって主走査方向の画像密度が素早く切り替えられる。
【００３５】
上述したように、本実施形態の光ビーム走査光学装置では、解像度に応じて発光させる発光点の組み合わせを変更するように制御しているが、いずれの解像度においても常に１つの発光点から放出された光ビームにより１つの画素を描画する。このため、いったん解像度が決定すれば、その１画素に対応する発光点（レーザダイオード）が一義的に定まるため、大規模、複雑な制御や回路は不要である。
【００３６】
次に、ホストコンピュータ４０からの命令信号がインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介してＲＡＭ４１に入力されると、ＲＡＭ４１に記憶されていた画像データが順に取り出され、コントローラ４２に伝送される。コントローラ４２では、それぞれの画像データを所定の時間後に出力する。コントローラ４２から順次出力された画像データ信号はそれぞれドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄに伝送され、各ドライバ４３ａ，４３ｂ，４３ｄは対応の発光点２ａ，２ｂ，２ｄを駆動する。
【００３７】
次に、レーザダイオードアレイ２の第２例について図６及び図７を参照して詳説する。第２例のレーザダイオードアレイ２は、図６に示すように、６個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを表面に設けた基板６を内蔵している。発光点２ａ〜２ｆは、副走査方向と平行な方向に等間隔で１次元配列している。発光点２ａ〜２ｆの間隔はＤに設定されている。
【００３８】
以上の構成からなる第２例のレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて図７を参照して説明する。第２例の場合、４００ｄｐｉ，６００ｄｐｉ及び１２００ｄｐｉの３種類の画像密度を切り替えることができる。
図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、発光点２ａ〜２ｆからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に光ビームスポット３０ａ〜３０ｆを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｆは副走査方向に等間隔であり、略２１．２μｍである。図７（Ａ）に示すように、感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点２ａ，２ｄのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ａ，３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｄにて画像先端側から順に走査する。このとき、感光体ドラム２５の回転駆動による副走査方向の送りピッチＰは、１２７μｍとされる。この送りピッチは、画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００３９】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから６００ｄｐｉへ切り替えて、６００ｄｐｉの画像を形成する際には、図７（Ｂ）に示すように、発光点２ａ，２ｃ，２ｅのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｃ，２ｅからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｅを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｅにて画像先端側から順に走査する。
【００４０】
次に、画像密度を６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉへ切り替えて、１２００ｄｐｉの画像を形成する際には、全ての発光点２ａ〜２ｆを点灯させる。これにより、発光点２ａ〜２ｆからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略２１．２μｍの六つの光ビームスポット３０ａ〜３０ｆを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｆにて画像先端側から順に走査する。この第２例のレーザダイオードアレイ２は、前記第１のレーザダイオードアレイと同様の作用効果を奏する。また、画像密度は、画像データにおける画素間隔と言い換えることも可能である。
【００４１】
さらに、画像密度が異なっても感光体ドラム２５上での入射光量が常に一定になるように、コントローラ４２によって発光点２ａ〜２ｆの発光強度を切り替える。すなわち、所定の画像密度に対応する発光点２ａ〜２ｆを画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて、発光点２ａ〜２ｆを駆動させる。具体的に数値を用いて説明する。使用する画像密度は４００ｄｐｉと６００ｄｐｉと１２００ｄｐｉの３種類だから、画像密度の比は２：３：６である。従って、画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｄの発光強度と、画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｃ，２ｅの発光強度と、画像密度１２００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ〜２ｆの発光強度との比は、１／２：１／３：１／６＝３：２：１となる。従って、例えば１２００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ〜２ｆは、４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光強度の１／３の発光強度で発光するように駆動電圧が調整される。
【００４２】
次に、レーザダイオードアレイ２の第３例について図８及び図９を参照して詳説する。第３例のレーザダイオードアレイ２は、図８に示すように、４個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを表面に設けた基板６を内蔵している。発光点２ａ〜２ｄは、副走査方向と平行な方向に等間隔で１次元配列している。発光点２ａ〜２ｄの間隔はＤに設定されている。
【００４３】
以上の構成からなる第３例のレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて図９を参照して説明する。第３例の場合、４００ｄｐｉ及び８００ｄｐｉの２種類の画像密度を切り替えることができる。
図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、発光点２ａ〜２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に光ビームスポット３０ａ〜３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｄは副走査方向に等間隔であり、略３１．８μｍである。図９（Ａ）に示すように、感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点２ａ，２ｃのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｃからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃにて画像先端側から順に走査する。このとき、感光体ドラム２５の回転駆動による副走査方向の送りピッチＰは、１２７μｍとされる。この送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００４４】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから８００ｄｐｉへ切り替える際には、全ての発光点２ａ〜２ｄを点灯させる。これにより、発光点２ａ〜２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略３１．８μｍの四つの光ビームスポット３０ａ〜３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｄにて画像先端側から順に走査する。この第３例のレーザダイオードアレイ２は、前記第１のレーザダイオードアレイと同様の作用効果を奏する。また、画像密度は、画像データにおける画素間隔と言い換えることも可能である。
【００４５】
さらに、画像密度が異なっても感光体ドラム２５上での入射光量が常に一定になるように、コントローラ４２によって発光点２ａ〜２ｄの発光点強度を切り替える。すなわち、所定の画像密度に対応する発光点２ａ〜２ｄを画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて、発光点２ａ〜２ｄを駆動させる。具体的に数値を用いて説明する。使用する画像密度は４００ｄｐｉと８００ｄｐｉの２種類だから、画像密度の比は１：２である。従って、画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｃの発光強度と、画像密度８００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ〜２ｄの発光強度との比は、１：１／２＝２：１となる。
【００４６】
次に、レーザダイオードアレイ２の第４例について図１０及び図１１を参照して詳説する。第４例のレーザダイオードアレイ２は、図１０に示すように、６個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを表面に設けた基板６を内蔵している。発光点２ａ〜２ｆは、副走査方向と平行な方向に不等間隔で１次元配列している。
【００４７】
以上の構成からなる第４例のレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて図１１を参照して説明する。第４例の場合、４００ｄｐｉ，６００ｄｐｉ及び８００ｄｐｉの３種類の画像密度を切り替えることができる。
図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、発光点２ａ〜２ｆからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に光ビームスポット３０ａ〜３０ｆを形成する。この光ビームスポット３０ａ〜３０ｆは副走査方向に不等間隔である。図１１（Ａ）に示すように、感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点２ａ，２ｄのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ａ，３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｄにて画像先端側から順に走査する。このとき、感光体ドラム２５の回転駆動による副走査方向の送りピッチＰは、１２７μｍとされる。この送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００４８】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから６００ｄｐｉへ切り替えて、６００ｄｐｉの画像を形成する際には、図１１（Ｂ）に示すように、発光点２ａ，２ｃ，２ｅのみを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｃ，２ｅからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｅを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｅにて画像先端側から順に走査する。
【００４９】
次に、画像密度を６００ｄｐｉから８００ｄｐｉへ切り替えて、８００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｆを点灯させる。これにより、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略３１．８μｍの四つの光ビームスポット３０ａ，３０ｂ，３０ｄ，３０ｆを形成する。この第４例のレーザダイオードアレイ２は、前記第１のレーザダイオードアレイと同様の作用効果を奏する。また、画像密度は、画像データにおける画素間隔と言い換えることも可能である。
【００５０】
さらに、画像密度が異なっても感光体ドラム２５上での入射光量が常に一定になるように、コントローラ４２によって発光点２ａ〜２ｆの発光点強度を切り替える。すなわち、所定の画像密度に対応する発光点２ａ〜２ｆを画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて、発光点２ａ〜２ｆを駆動させる。具体的に数値を用いて説明する。使用する画像密度は４００ｄｐｉと６００ｄｐｉと８００ｄｐｉの３種類だから、画像密度の比は２：３：４である。従って、画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｄの発光強度と、画像密度６００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｃ，２ｅの発光強度と、画像密度８００ｄｐｉの画像を形成する際の発光点２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｆの発光強度との比は、１／２：１／３：１／４＝６：４：３となる。
【００５１】
さらに、図１２は、発光点が１次元配列されているレーザダイオードアレイ２の別の実施例を示すものであり、高密度と低密度の２種類の画像密度を切り替えることができる例を示すものである。図１２（Ａ）は２個の発光点２ａ，２ｂを有し、発光点２ａのみを点灯させたときに低密度画像となり、全ての発光点２ａ，２ｂを点灯させたときに高密度画像となる。画像密度の比は１：２である。図１２（Ｂ）は３個の発光点２ａ〜２ｃを有し、発光点２ａのみを点灯させたときに低密度画像となり、全ての発光点２ａ〜２ｃを点灯させたときに高密度画像となる。画像密度の比は１：３である。図１２（Ｃ）は６個の発光点２ａ〜２ｆを有し、発光点２ａ，２ｃ，２ｅを点灯させたときに低密度画像となり、発光点２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｆを点灯させたときに高密度画像となる。画像密度の比は３：４である。図１２（Ｄ）は７個の発光点２ａ〜２ｇを有し、発光点２ａ，２ｃ，２ｆを点灯させたときに低密度画像となり、発光点２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｇを点灯させたときに高密度画像となる。画像密度の比は３：５である。
【００５２】
次に、図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）に示した場合のそれぞれの必要最少発光点数、最適デバイス長及び最適送りピッチを算出した結果を表１に示す。図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、発光点２ａ〜２ｇの間隔の寸法と発光点２ａ〜２ｇから放射された光ビームの感光体ドラム２５上での間隔の寸法が等しくなるように設定している。従って、表１中の最近接発光点間隔Ｄと最近接発光点から放射された光ビームの感光体ドラム２５上での間隔ｄとは等しい数値となる。ただし、必ずしもこれに限るものではなく、両者が異なっている場合であってもよい。
【００５３】
【表１】
さらに、発光点が２次元配列されているレーザダイオードアレイ２の実施例について、図１３〜図１５を参照して詳説する。
図１３に示すように、４個の発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、円形基板６の表面外縁部に設けられている。これらの発光点２ａ〜２ｄは、コリメータレンズ５の対称軸（光軸Ｃ）を中心とする円周Ｑ上に配置されている。この構成により、コリメータレンズ５に対して各発光点２ａ〜２ｄの位置が光学的に等価になる。従って、発光点２ａ〜２ｄから放射される光ビーム間の集光状態がばらつきにくくなり、画像の均一性を向上させることができる。このレーザダイオードアレイ２は、４００ｄｐｉと６００ｄｐｉの２種類の画像密度を切り替えることができる。
【００５５】
一般に、２次元配列された発光点の必要最少数は、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn、かつ、ａ1〜ａnは約分された最小値）とした場合、Σａi−１で算出される。そして、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとすると共に、２次元配列された複数の発光点を副走査方向と平行な軸に投影した場合、この複数の投影発光点の両端に位置する二つの投影発光点の最適の間隔（以下、最適投影デバイス長とする）は、最近接投影発光点間隔Ｄ’の（ｍ−ａ1）倍である。
【００５６】
従って、このレーザダイオードアレイ２の場合、画像密度の比がａ1：ａ2＝２：３であるから、必要最少発光点数はΣａi−１＝ａ1＋ａ2−１＝２＋３−１＝４（個）となる。また、ａ1＝２，ａ2＝３の最小公倍数ｍは６であるから、発光点２ａ〜２ｄを副走査方向と平行な軸Ｘに投影した投影発光点２ａ’〜２ｄ’の両端に位置する投影発光点２ａ’と２ｃ’の最適の間隔、すなわち最適投影デバイス長は、（ｍ−ａ1）×Ｄ’＝（６−２）×Ｄ’＝４Ｄ’となる。ここに、投影発光点２ａ’〜２ｄ’は、副走査方向と平行な軸Ｘ方向に不等間隔で１次元配列しており、投影発光点２ａ’と２ｂ’の間隔及び投影発光点２ｂ’と２ｄ’の間隔はそれぞれＤ’とされ、発光点２ｃ’と２ｄ’の間隔は２Ｄ’とされる。
【００５７】
図１４に示すように、発光点２ａ〜２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向に不等間隔で光ビームスポット３０ａ〜３０ｄを形成する。副走査方向のスポット３０ａと３０ｂの間隔及びスポット３０ｂと３０ｄの間隔は略２１．２μｍ、スポット３０ｃと３０ｄの間隔は略４２．３μｍである。
【００５８】
ところで、発光点が２次元配列されているレーザダイオードアレイ２において、各発光点２ａ〜２ｄの位置は主走査方向に異なっている。従って、各発光点２ａ〜２ｄを同時発光する際の、各発光点２ａ〜２ｄの書き出し位置が主走査方向にずれることになる。そこで、各発光点２ａ〜２ｄの書き出し位置を揃えるためには、発光点２ｂを基準にして発光点２ａ，２ｃ，２ｄの駆動開始のタイミングを遅延させる必要がある。すなわち、基準の発光点２ｂは、１走査毎に印字開始位置を決めるための垂直同期信号を検出してから時間ｔ0後に画像データに基づいて駆動開始される。発光点２ｃ，２ａ，２ｄはそれぞれさらに遅延時間ｔ1，ｔ2，ｔ3後に画像データに基づいて駆動開始される。こうして、書き出し位置の揃った光ビーム走査光学装置が得られる。
【００５９】
この発光点が２次元配列されているレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて図１５を参照して説明する。
感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、図１５（Ａ）に示すように、発光点２ｂ，２ｃを点灯させる。これにより、発光点２ｂ，２ｃからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット３０ｂ，３０ｃを形成する。この光ビームスポット３０ｂ，３０ｃにて画像先端側から順に走査する。
【００６０】
一般に、２次元配列された発光点を有するレーザダイオードアレイ２を用いた光ビーム走査光学装置の場合、ポリゴンミラー１２の１偏向走査の間に、感光体ドラム２５の表面が副走査方向に移動する最適距離（以下、最適送りピッチとする）は、最近接投影発光点の光ビームの感光体ドラム２５上での間隔のｍ倍（ただし、ｍは前述の画像密度の比の値ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数）に設定される。従って、この場合、最適送りピッチは、ｍ×２１．２＝６×２１．２≒１２７μｍとされる。この最適送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００６１】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから６００ｄｐｉへ切り替える際には、図１５（Ｂ）に示すように、発光点２ａ，２ｃ，２ｄを点灯させる。これにより、発光点２ａ，２ｃ，２ｄからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｄを形成する。この光ビームスポット３０ａ，３０ｃ，３０ｄにて画像先端側から順に走査する。
【００６２】
この２次元配列された発光点２ａ〜２ｄを有するレーザダイオードアレイ２は、前記第１例のレーザダイオードアレイの効果を奏すると共に、発光点２ａ〜２ｄの間隔を比較的広く設定しても、副走査方向の発光点２ａ〜２ｄの間隔を見掛け上狭くすることができ、発光点２ａ〜２ｄ間の熱的クロストークを抑えることができる。
【００６３】
さらに、図１６に示した光源ユニット１を備えた光ビーム走査光学装置の場合について説明する。
図１７に示すように、光源ユニット１は２個の発光点５１ａ，５１ｂを有するレーザダイオードアレイ５１と、２個の発光点５２ａ，５２ｂを有するレーザダイオードアレイ５２と、ビーム結合素子５４と、コリメータレンズ５とで構成されている。レーザダイオードアレイ５１と５２は、レーザダイオードアレイ５１の光ビームＢとレーザダイオードアレイ５２の光ビームＢが互いに直交する方向に放射されるように配置されている。
【００６４】
ビーム結合素子５４は二つのプリズムをハーフミラー膜を介して接合したフィルタミラーである。レーザダイオードアレイ５１から放射された光ビームＢはハーフミラー膜で直角に反射され、コリメータレンズ５によって平行光（又は収束光）とされる。一方、レーザダイオードアレイ５２から放射された光ビームＢはハーフミラー膜を透過して直進し、コリメータレンズ５によって平行光（又は収束光）とされる。レーザダイオードアレイ５１，５２から放射された光ビームＢはビーム結合素子５４で同一進行方向に結合され、互いに副走査方向に不等間隔で近接して進行する。このとき、レーザダイオードアレイ５１の発光点５１ａ，５１ｂから放射された光ビームＢの間に、レーザダイオードアレイ５２の発光点５２ａから放射された光ビームＢが配置される。
【００６５】
光ビームＢは、シリンドリカルレンズ１１、ポリゴンミラー１２、ｆθレンズ１３〜１５、シリンドリカルレンズ１６、平面ミラー１７を介して感光体ドラム２５上で結像する。この光ビーム走査光学装置は、４００ｄｐｉ及び６００ｄｐｉの２種類の画像密度を切り替えることができる。すなわち、発光点５１ａ，５１ｂのみを点灯させたときに４００ｄｐｉの画像が得られ、発光点５１ａ，５２ａ，５２ｂのみを点灯させたときに６００ｄｐｉの画像が得られる。
【００６６】
ところで、一般に、発光点の必要最少数は、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn、かつ、ａ1〜ａnは約分された最小値）とした場合、Σａi−１で算出される。そして、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、発光点５１ａ〜５２ｂから放射された光ビームＢのビーム結合素子５４の出射面でのそれぞれの出射位置の両端に位置する二つの光ビーム出射位置の最適の間隔は、最近接光ビーム出射位置間隔Ｒの（ｍ−ａ1）倍である。
【００６７】
従って、この光ビーム走査光学装置の場合、画像密度の比がａ1：ａ2＝２：３であるから、必要最少発光点数はΣａi−１＝ａ1＋ａ2−１＝２＋３−１＝４（個）となる。本実施例では、この４個の発光点がそれぞれ２個づつレーザダイオードアレイ５１，５２に振り分けられ、設けられている。また、ａ1＝２，ａ2＝３の最小公倍数ｍは６であるから、発光点５１ａ〜５２ｂから放射された光ビームＢのビーム結合素子５４の出射面でのそれぞれの出射位置の両端に位置する二つの光ビーム出射位置の最適の間隔は、（ｍ−ａ1）×Ｒ＝（６−２）×Ｒ＝４Ｒとなる。ここに、ビーム結合素子５４の出射面での、発光点５１ａ〜５２ｂから放射された光ビームＢのそれぞれの出射位置は、副走査方向と平行な方向に不等間隔で１次元配列している。そして、発光点５２ａと５１ｂからそれぞれ放射される光ビームの出射位置間隔及び発光点５１ｂと５２ｂからそれぞれ放射される光ビームの出射位置間隔はそれぞれＲとされ、発光点５１ａと５２ａからそれぞれ放射される光ビームの出射位置間隔は２Ｒとされる。
【００６８】
図１８に示すように、発光点５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向に不等間隔で光ビームスポット５８ａ，５８ｂ，５９ａ，５９ｂを形成する。副走査方向のスポット５９ａと５８ｂの間隔及びスポット５８ｂと５９ｂの間隔は略２１．２μｍ、スポット５８ａと５９ａの間隔は略４２．３μｍである。
【００６９】
次に、この光ビーム走査光学装置の、感光体ドラム２５上への画像の書き込みについて説明する。
感光体ドラム２５上に画像密度４００ｄｐｉの画像を形成する際には、発光点５１ａ，５１ｂを点灯させる。これにより、発光点５１ａ，５１ｂからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が６３．５μｍの二つの光ビームスポット５８ａ，５８ｂを形成する。この光ビームスポット５８ａ，５８ｂにて画像先端側から順に走査する。
【００７０】
この光ビーム走査光学装置の場合、ポリゴンミラー１２の１偏向走査の間に、感光体ドラム２５の表面が副走査方向に移動する最適距離（以下、最適送りピッチとする）は、ビーム結合素子５４の出射面での最近接光ビーム出射位置を通過する光ビームの感光体ドラム２５上での間隔のｍ倍（ただし、ｍは前述の画像密度の比の値ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数）に設定される。従って、この場合、最適送りピッチは、ｍ×２１．２＝６×２１．２≒１２７μｍとされる。この最適送りピッチは画像密度に依存せず常に一定に保たれる。
【００７１】
次に、画像密度を４００ｄｐｉから６００ｄｐｉへ切り替える際には、発光点５１ａ，５２ａ，５２ｂを点灯させる。これにより、発光点５１ａ，５２ａ，５２ｂからそれぞれ放射された光ビームＢは、感光体ドラム２５上に副走査方向の間隔が略４２．３μｍの三つの光ビームスポット５８ａ，５９ａ，５９ｂを形成する。この光ビームスポット５８ａ，５９ａ，５９ｂにて画像先端側から順に走査する。
【００７２】
この光ビーム走査光学装置は、一連の走査動作の開始から終了までの間の任意の時点において、ポリゴンミラー１２の回転速度、すなわち走査速度を一定に保ったまま画像密度を切り換えることができる。また、光源部をレーザダイオードアレイ５１と５２の２素子にて構成するようにしたので、発光点５１ａ〜５２ｂの間隔を１素子だけのレーザダイオードアレイで構成した場合の発光点間隔より広くすることができ、熱的クロストークの影響を抑えることができる。さらに、副走査方向に対して、レーザダイオードアレイ５１から放射された光ビームＢの感光体ドラム２５上でのビームスポット５８ｂの位置が、レーザダイオードアレイ５２から放射された光ビームＢのビームスポット５９ａ，５９ｂの位置の間にあるので、発光点５１ｂ，５２ａ，５２ｂの間隔を見掛け上狭くすることができる。この結果、発光点５２ａと５２ｂの間隔が比較的広くても感光体ドラム２５上での光ビームＢの間隔を狭くすることができ、発光点５２ａと５２ｂ間の熱的クロストークを更に抑えることができる。
【００７３】
なお、本発明に係る光ビーム走査光学装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
前記各実施形態においては、画像データから要求される画像密度（解像度）に応じて副走査方向のビーム走査間隔を変更しているが、さらに副走査方向のビーム走査間隔に比例させて画素サイズも変更してよい。副走査方向のビーム走査間隔に比例させて画素サイズを変更する場合には、例えば、特開平７−８９１３１号公報、O plus E．1996年５月号、TECHNICAL REPORT OF IEICE．LQE95−1（1995−05）に記載されている、一方向のビーム径を変更できるレーザダイオードを用いる。つまり、このレーザダイオードの発光点を、副走査方向に対して光学的に異なる間隔又は等しい間隔で離して配列し、かつ、ビーム径を変更することができる方向が副走査方向に対して平行になるように配置する。さらに、レーザダイオードをパルス幅変調によって発光時間を微小間隔で制御することができるドライバにより駆動する。そして、画像データから要求される画像密度（解像度）の変更に応じて、複数の発光点のうち発光させる少なくとも２つの発光点の組み合わせを変更する。さらに、副走査方向のビーム走査間隔に応じて、副走査方向のビーム径を変更すると共に、発光点の発光時間を制御する。これにより、主走査方向及び副走査方向の画素サイズを変更することができる。
【００７４】
また、図１９に示すように、例えばシアン用、マゼンタ用、イエロー用及びブラック用のそれぞれの感光体５０３Ｃ，５０３Ｍ，５０３Ｙ，５０３Ｂｋを転写ベルトに対向させて一列に配置したタンデム方式の光ビーム走査光学装置にも、本発明は有効に適用される。図１９において、５００は転写ベルトである。
【００７５】
さらに、図２０に示すように、転写ドラム５０５と、感光体ドラム５０６、この感光体ドラム５０６の周囲に配置されたシアン用、マゼンタ用、イエロー用及びブラック用のそれぞれの現像器５０７Ｃ，５０７Ｍ，５０７Ｙ，５０７Ｂｋを備えたタイプの光ビーム走査光学装置にも、本発明は有効に適用される。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、画像密度を切り替える際には、コントローラによって、所望の画像密度に対応する発光点を選択して発光させる。このように、副走査方向の画像密度の切り替えを、発光点の選択という応答性の速い電気的操作によって行うため、副走査方向の画像密度の切り替えを素早く行なうことができ、光偏向器の回転速度を切り替えることなく、瞬時に画像密度を切り替えることができると共に、各発光点を駆動するための制御や回路構成が簡素で画質の優れた光ビーム走査光学装置が得られる。
【００７７】
さらに、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とし、ａ1，ａ2，…，ａnの最小公倍数をｍとした場合、発光点の数をΣａi−１とし、光偏向器の１偏向走査の間に、被走査面が副走査方向に移動する距離を、最近接発光点から放射された光ビームの被走査面上での間隔の略ｍ倍とする等の条件を満足させることにより、発光点の数や間隔を最適値に設定することができる。
【００７８】
また、発光点を２次元配列することにより、発光点間隔を比較的広く設定しても、副走査方向の発光点間隔を見掛け上狭くすることができ、発光点間の熱的クロストークを抑えることができる。
【００７９】
また、光源ユニットに発光点からそれぞれ放射された光ビームを重ね合わせて同一方向に進行させるビーム結合素子を設けることにより、発光点を複数の素子に振り分けて設けることができ、全ての発光点を一つの素子に設ける必要がなくなるため、さらに発光点間の熱的クロストークによる影響を小さくすることができる。
【００８０】
また、発光点の駆動信号のクロック周波数を画像密度に応じて偏向させるクロック周波数切り替え手段を更に備えることにより、画像密度に応じて発光点の駆動信号のクロック周波数を切り替えることができ、副走査方向の画像密度の切り替えと同様に主走査方向の画像密度も応答性の速い電気的操作によって素早く切り替えることができる。
【００８１】
また、所定の画像密度に対応する発光点を画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて前記発光点を駆動させることにより、画像密度が異なっても被走査面上での入射光量を常に一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ビーム走査光学装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】本発明に係るレーザダイオードアレイの第１例を示す平面図。
【図３】図２に示されているレーザダイオードアレイから放射されたレーザビームの感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図４】４００ｄｐｉ及び６００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図５】画像密度を切り替える制御回路ブロック図。
【図６】本発明に係るレーザダイオードアレイの第２例を示す平面図。
【図７】４００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ及び１２００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図８】本発明に係るレーザダイオードアレイの第３例を示す平面図。
【図９】４００ｄｐｉ及び８００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１０】本発明に係るレーザダイオードアレイの第４例を示す平面図。
【図１１】４００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ及び８００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１２】本発明に係るレーザダイオードアレイの他の実施例を示す平面図。
【図１３】本発明に係るレーザダイオードアレイの発光点が２次元配列されている場合の実施例を示す平面図。
【図１４】図１３に示されているレーザダイオードアレイから放射されたレーザビームの感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１５】４００ｄｐｉ及び６００ｄｐｉの画像をそれぞれ形成する場合の感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１６】本発明に係る光ビーム走査光学装置の別の実施形態を示す概略構成図。
【図１７】図１６に示されている光源ユニットの側面図。
【図１８】図１６に示されている光源ユニットから放射されたレーザビームの感光体ドラム上のビームスポットを示した説明図。
【図１９】本発明に係る光ビーム走査光学装置の別のタイプを示す概略構成図。
【図２０】本発明に係る光ビーム走査光学装置のさらに別のタイプを示す概略構成図。
【符号の説明】
２…レーザダイオードアレイ
２ａ〜２ｇ…発光点
２ａ’〜２ｄ’…投影発光点
５…コリメータレンズ
１２…ポリゴンミラー
１３，１４，１５…走査レンズ
１６…シリンドリカルレンズ
１７…平面ミラー
３０ａ〜３０ｇ…光ビームスポット
４０…ホストコンピュータ
４１…ＲＡＭ
４２…コントローラ
４３ａ〜４３ｄ…ドライバ
４４…クロック信号発生器
４５…クロック周波数切り替え回路
５１，５２…レーザダイオードアレイ
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ…発光点
５４…ビーム結合素子
Ｂ…光ビーム
Claims (5)
- 光ビームにより被走査面を走査する光ビーム走査光学装置において、
少なくとも三つの発光点を有し、該三つの発光点が前記被走査面上において光ビームの走査方向と直交する方向に光学的に所定の間隔で配置されている光源ユニットと、
前記被走査面を走査するべく、前記発光点から放射された光ビームを偏向する光偏向器と、
前記光源ユニットの発光点のうち少なくとも二つの発光点から同時に光ビームを放射するように制御するコントローラとを備え、
前記コントローラが前記被走査面を走査するための一連の動作の開始から終了までの間の任意の時点において、画像密度を切り換えるべく、前記各発光点の組み合わせ毎に前記被走査面に入射する光ビームの間隔が異なるように、発光させる発光点の組み合わせを少なくとも一つの発光点を共通に用いて変更し、各前記発光点から放射された光ビームがそれぞれ前記被走査面上において一つの画素を形成し、
前記発光点を１次元配列し、かつ、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ 1 ：ａ 2 ：…：ａ n （ａ 1 ＜ａ 2 ＜…＜ａ n ）とした場合、前記発光点の数が、
を特徴とする光ビーム走査光学装置。 - 光ビームにより被走査面を走査する光ビーム走査光学装置において、
少なくとも三つの発光点を有し、該三つの発光点が前記被走査面上において光ビームの走査方向と直交する方向に光学的に所定の間隔で配置されている光源ユニットと、
前記被走査面を走査するべく、前記発光点から放射された光ビームを偏向する光偏向器と、
前記光源ユニットの発光点のうち少なくとも二つの発光点から同時に光ビームを放射するように制御するコントローラとを備え、
前記コントローラが前記被走査面を走査するための一連の動作の開始から終了までの間の任意の時点において、画像密度を切り換えるべく、前記各発光点の組み合わせ毎に前記被走査面に入射する光ビームの間隔が異なるように、発光させる発光点の組み合わせを少なくとも一つの発光点を共通に用いて変更し、各前記発光点から放射された光ビームがそれぞれ前記被走査面上において一つの画素を形成し、
前記発光点を２次元配列し、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とした場合、前記発光点の数が、
を特徴とする光ビーム走査光学装置。 - 光ビームにより被走査面を走査する光ビーム走査光学装置において、
少なくとも三つの発光点を有し、該三つの発光点が前記被走査面上において光ビームの走査方向と直交する方向に光学的に所定の間隔で配置されている光源ユニットと、
前記被走査面を走査するべく、前記発光点から放射された光ビームを偏向する光偏向器と、
前記光源ユニットの発光点のうち少なくとも二つの発光点から同時に光ビームを放射するように制御するコントローラとを備え、
前記コントローラが前記被走査面を走査するための一連の動作の開始から終了までの間の任意の時点において、画像密度を切り換えるべく、前記各発光点の組み合わせ毎に前記被走査面に入射する光ビームの間隔が異なるように、発光させる発光点の組み合わせを少なくとも一つの発光点を共通に用いて変更し、各前記発光点から放射された光ビームがそれぞれ前記被走査面上において一つの画素を形成し、
前記光源ユニットが更に前記発光点からそれぞれ放射された光ビームを重ね合わせて同一方向に進行させるビーム結合素子を備え、切り替えて使用するｎ種類の画像密度の比をａ1：ａ2：…：ａn（ａ1＜ａ2＜…＜ａn）とした場合、前記発光点の数が、
を特徴とする光ビーム走査光学装置。 - 前記発光点の駆動信号のクロック周波数を画像密度に応じて変更させるクロック周波数切り替え手段を更に備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の光ビーム走査光学装置。
- 所定の画像密度に対応する前記発光点を画像密度の逆数比の発光強度に切り替えて前記発光点を駆動させることを特徴とする請求項１記載の光ビーム走査光学装置。
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