JP4695276B2 - 光走査装置、画像形成装置及び画像記録方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置及び画像形成装置に係わり、特にデジタル複写機又はレーザプリンタ等に用いられる光走査装置及びそのような光走査装置を用いた画像形成装置及び画像記録方法に関する。本発明による光走査装置は、光走査型のバーコードリーダや特開２０００−１５５６５０に示されるようなタッチパネル等へも応用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光走査装置において、光ビームを走査する光偏向器としてポリゴンミラーやガルバノミラーが多く用いられている。ポリゴンミラーやガルバノミラーは高速に回転して光ビームを走査するが、より高い解像度の画像及び高速のプリントを達成するには、ポリゴンミラーやガルバノミラーをさらに高速に回転させる必要がある。しかし、ミラーの高速回転を達成するには、軸受の耐久性を向上し、風損による発熱、騒音の対策を施す必要があるといった課題を解決しなければならない。したがって、ミラーが形成された回転体を使用した高速走査には限界がある。
【０００３】
一方、近年、シリコンマイクロマシニングを利用した光偏向器の開発がすすめられている。特許第２７２２３１４号や第３０１１１４４号には、Ｓｉ基板により可動ミラーとそれを軸支するトーションバーとを一体形成する方法が提案されている。この方法によれば、共振を利用して可動ミラーを往復振動させるので、高速動作が可能であると共に騒音が低いという利点がある。さらに、可動ミラーを回転振動するための駆動力も小さくて済むので消費電力も低く抑えられる。
【０００４】
ところが、共振振動ミラーで光ビームを走査した場合、振幅の中央で最も速度が速く、振幅が最大となった時点で速度がゼロとなるため、この速度の不均一を補正する手段が必要となる。また、振幅が微小であるためポリゴンミラーと同様な記録幅を得るには共振振動ミラーにより得られる走査角を拡大する手段が必要となる。
【０００５】
特開平５−１３６９４８には、ミラーの角速度の変化、共振周波数の変化に応答してレーザパルス駆動の動作周波数を同期する制御手段を設けた例が開示されている。また、特開平４−０８０７０９には、回転ミラーに対向して固定ミラーを設け多重反射した例が開示されている。
【０００６】
一方、光走査装置を主走査方向に複数個並置し、画像記録域を分割して走査し繋ぎ合わせた新規な光走査装置があるが、このような構成の場合、隣接する走査線の繋ぎ目が確実に一致していないと、画像上ドットの太りまたは細りによりこの部分だけ画像濃度が異なり縦筋となって顕れる。画質を向上するには、このような縦筋の発生をいかに防止するか、又は、この繋ぎ目をいかに目立ち難くするかが課題となる。
【０００７】
従来の光走査装置ユニットを複数個主走査方向に並列配置した例として、特許第２６３６９８４号には、第１及び第２の走査線に重なり部を設け画像要素を混在して繋ぎ目を特定せず分散する例が開示されている。また、副走査方向での繋ぎ目を一致させる手設として、特開平３−１６１７７８や特開２０００−２８９４３には、感光体の回転を考慮してあらかじめ隣接する走査位置をずらしておく例が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、独立した光走査装置を隣接して配置して画像記録を行なう場合、各光走査装置の光走査の位相が合っていないと記録開始のタイミングに微妙な違いが生じたり、また、走査速度が合っていないと副走査ラインピッチの誤差が徐々に累積されて走査位置のずれが生じたりするおそれがある。これにより、隣接する走査線の繋ぎ目にずれが生じるおそれがある。
【０００９】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の光走査モジュールを１つのユニットにまとめ、発光源や偏向手段の制御部を統合し、各々相互に関係をもたせることによって、各記録ラインの繋ぎ目を正確に合わせる、あるいは各記録ラインの繋ぎ目を目立ち難くすることにより、高品位な画像記録を行うことのできる、小型で低騒音、省電力な光走査装置、画像形成装置及び画像記録方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下のような手段を講じることにより上述の目的を達成するものである。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、光源手段からの光ビームを往復運動する可動ミラーにより走査する偏向手段を有する光走査モジュールを、主走査方向に走査ラインが一直線になるよう複数基配列してなる光走査装置であって、
前記光走査モジュールの各々に対応してライン画像データを分割して振り分ける出力先選択手段と、
前記出力先選択手段によって分割されたライン画像データに基づいて前記光源手段を変調する光源駆動手段と、を有し、
前記光走査モジュールの各々において、前記往復運動のうち往期間のみに画像記録を行い、さらに、前記可動ミラーの最大振れ角をθ０、画像記録を行う振れ角をθｓとしたとき、
前記光走査モジュールの各々において、前記往期間の走査開始側に隣接する光走査モジュールに対して、順次、走査周波数の１／２周期に、θｓ／θ０を乗じた分だけ、位相が遅れるように、記録開始のタイミングをずらすことにより、記録を開始するタイミングを走査開始側に配置される光走査モジュールの記録を終了するタイミングに合わせることができる。これにより、感光体の搬送により各記録ラインの走査開始位置と終端位置とに副走査の位置ずれがあっても繋ぎ目を合わせることができ、高品位な画像記録を達成することができる。
また、走査開始側に隣接する光走査モジュールに対して順次位相を遅らせて前記可動ミラーを振動することにより、走査開始側に配置される光走査モジュールの記録終了に近いタイミングで、記録を開始することができるので、各記録ラインの繋ぎ目をさらに精度良く合わせることができ高品位な画像記録を達成することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置であって、前記出力選択手段により振り分けられた分割ライン画像データを一時的に格納するバッファ手段を更に有することにより、バッファ手段に格納された分割ライン画像データを個別に読み出しながら画像記録を行うことができ、簡単な構成で複数の光走査モジュールによる画像記録を達成することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光走査装置であって、前記偏向手段は、前記偏向手段は、軸支持される前記可動ミラーと該可動ミラーに一定の周期で回動力を与え往復振動させる可動ミラー駆動手段とを有し、前記光源駆動手段は、前記可動ミラーの１周期毎に前記バッファ手段から分割ライン画像データを読み出すことにより、各光走査モジュールでの記録方向を揃えることができるので、感光体上における各記録ラインの傾斜方向を合わせることができる。すなわち、感光体の搬送に起因して各光走査モジュールによる記録ラインの走査開始位置と終端位置とに副走査方向の位置ずれが生じても、記録ラインの傾斜方向を合わせることにより、各記録ラインの繋ぎ目を合わせることができ、高品位な画像記録を達成することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の光走査装置であって、前記出力先選択手段によって振り分けられる前記分割された分割ライン画像データの先頭画素Ｌｎを変更する変更手段を更に有することにより、記録ラインの繋ぎ目をライン毎に分散できるので、記録を開始する位置と走査開始側に隣接する光走査モジュールの記録を終了する位置とのずれが副走査方向に隣接するライン間で助長し合って目立ち易くなることを避けることができる。これにより、記録ラインの繋ぎ目が目立ち難くなり高品位な画像記録を達成することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光走査装置であって、前記先頭画素Ｌｎとあらかじめ設定された基準値Ｌｎ０との差分Ｌｎ−Ｌｎ０≧０に相当する空白データを分割ライン画像データの先頭に付与する空白付与手段を更に有することにより、記録を開始する画素の位置が変わっても、同期検知から発光源の変調を開始するタイミングを同一とし記録開始までを白画像として扱うことができる。したがって、発光源の駆動制御に手を加えることなく、画像データのみを変更することで、ライン毎に不規則に繋ぎ目の位置を可変することができる。これにより、記録ラインの繋ぎ目が目立ち難くなり高品位な画像記録を達成することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置によって静電像が形成される像担持体と、
該像担持体上の静電像をトナーにより顕像化する複数の現像手段と、
顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段と
を有する画像形成装置であって、
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置は、光源手段と光源手段からの光ビームを往復運動する可動ミラーにより走査する偏向手段を有する光走査モジュールを、主走査方向に走査ラインが一直線になるよう複数基配列してなるとともに、
前記光走査モジュールの各々に対応してライン画像データを分割して振り分ける出力先選択手段と、
前記出力先選択手段によって分割されたライン画像データに基づいて前記光源手段を変調する光源駆動手段と、を有し、
前記光走査モジュールの各々において、前記往復運動のうち往期間のみに画像記録を行い、
さらに、前記可動ミラーの最大振れ角をθ０、画像記録を行う振れ角をθｓとしたとき、
前記光走査モジュールの各々において、前記往期間の走査開始側に隣接する光走査モジュールに対して、順次、走査周波数の１／２周期に、θｓ／θ０を乗じた分だけ、位相が遅れるように、記録開始のタイミングをずらすことにより、光走査装置を感光体に近接して配置することができ、装置全体を小型化することができる。また、記録幅が大きくなっても偏向手段の大型化を避けることができ、これによる振動や消費電力の増加を防止することがきるので、小型で低騒音、省電力な画像形成装置を達成することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、光走査装置によって複数の色の各々に対応した静電像が形成される像担持体と、
該像担持体上の静電像を各色トナーで顕像化する複数の現像手段と、
顕像化されたトナー像を重ね合せて記録紙に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置であって、
前記光走査装置は、
光源手段と光源手段からの光ビームを往復運動する可動ミラーにより走査する偏向手段とを有する光走査モジュールを、主走査方向に走査ラインが一直線になるよう複数基配列してなるとともに、
前記光走査モジュールの各々に対応してライン画像データを分割して振り分ける出力先選択手段と、
前記分割ライン画像データに従って前記光源手段を変調する光源駆動手段と、
を有し、
前記光走査モジュールの各々において、前記往復運動のうち往期間のみに画像記録を行い、
前記出力先選択手段によって分割されたライン画像データの画素数を各色毎に異ならせたことにより、記録ラインの繋ぎ目を色毎に分散することができるので、記録を開始する位置と走査開始側に隣接する光走査モジュールの記録を終了する位置とのずれがあっても繋ぎ目が目立ち難くなり、高品位な画像記録を達成することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像形成装置であって、前記光走査装置は、前記出力先選択手段によって分割されたライン画像データを一時的に格納するバッファ手段を更に有することにより、バッファ手段に格納された分割ライン画像データを個別に読み出しながら画像記録を行うことができ、簡単な構成で複数の光走査モジュールによる画像記録を達成することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、光源手段からの光ビームを往復運動する可動ミラーにより往復運動する偏向手段により走査する偏向手段を有する光走査モジュールを、主走査方向に走査ラインが一直線になるよう複数基配列してなる光走査装置により画像を記録する画像記録方法であって、
前記光走査モジュールの各々に対応してライン画像データを分割して振り分け、
分割したライン画像データに基づいて前記光源手段を変調し、
前記光走査モジュールの各々において、前記往復運動のうち往期間のみに画像記録を行い、
さらに、前記可動ミラーの最大振れ角をθ０、画像記録を行う振れ角をθｓとしたとき、
前記光走査モジュールの各々において、前記往期間の走査開始側に隣接する光走査モジュールに対して、順次、走査周波数の１／２周期に、θｓ／θ０を乗じた分だけ、位相が遅れるように、記録開始のタイミングをずらすことにより、記録を開始するタイミングを走査開始側に配置される光走査モジュールの記録を終了するタイミングに合わせることができる。これにより、感光体の搬送により各記録ラインの走査開始位置と終端位置とに副走査の位置ずれがあっても繋ぎ目を合わせることができ、高品位な画像記録を達成することができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の画像記録方法であって、前記偏向手段は、軸支持される前記可動ミラーと該可動ミラーに一定の周期で回動力を与えて往復振動させ、
前記可動ミラーの１周期毎に、前記分割したライン画像データにより、前記光源手段からの光ビームを変調し、
変調した光ビームを前記可動ミラーにより偏向しながら感光体に投射し、該感光体上に画像を記録することにより、各光走査モジュールでの記録方向を揃えることができるので、感光体上における各記録ラインの傾斜方向を合わせることができる。すなわち、感光体の搬送に起因して各光走査モジュールによる記録ラインの走査開始位置と終端位置とに副走査方向の位置ずれが生じても、記録ラインの傾斜方向を合わせることにより、各記録ラインの繋ぎ目を合わせることができ、高品位な画像記録を達成することができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０のうちいずれか一項に記載の画像記録方法であって、振り分けられる分割ライン画像データの先頭画素Ｌｎを変更することにより、記録ラインの繋ぎ目をライン毎に分散できるので、記録を開始する位置と走査開始側に隣接する光走査モジュールの記録を終了する位置とのずれが副走査方向に隣接するライン間で助長し合って目立ち易くなることを避けることができる。これにより、記録ラインの繋ぎ目が目立ち難くなり高品位な画像記録を達成することができる。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の画像記録方法であって、前記先頭画素Ｌｎとあらかじめ設定された基準値Ｌｎ０との差分Ｌｎ−Ｌｎ０≧０に相当する空白データを分割ライン画像データの先頭に付与することにより、記録を開始する画素の位置が変わっても、同期検知から発光源の変調を開始するタイミングを同一とし記録開始までを白画像として扱うことができる。したがって、発光源の駆動制御に手を加えることなく、画像データのみを変更することで、ライン毎に不規則に繋ぎ目の位置を可変することができる。これにより、記録ラインの繋ぎ目が目立ち難くなり高品位な画像記録を達成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は本発明による光走査装置に用いられる光走査モジュールの斜視図である。図１において、ミラー基板１０２はＳｉ基板よりなり、エッチングにより裏面側に四角形状の凹部を形成することにより所定の厚さの枠部と天板部とを形成する。天板部には可動ミラー１００およびそれを軸支するトーションバー１０１が形成される。従って、天板部の厚さが可動ミラー１００及びトーションバー１０１の厚さとなる。
【００３３】
可動ミラー１００の中央部には金属被膜を蒸着するなどしてミラー面が形成され、トーションバー１０１が結合する両縁側面部には各々可動電極１０４が形成される。ミラー基板１０２の裏側に形成された中空部は、可動ミラー１００が揺動（回動振動）する空間となる。
【００３４】
ミラー基板１０２の上には電極基板１２０が設けられる。電極基板１２０は可動ミラー１００の揺動空間を形成するためにその中央部が除去されて開口が形成される。この開口の両側には、可動ミラー１００が揺動したときに接触しないよう所定のギャップをもって上述の可動電極１０４の各端に対向して固定電極１２１が形成される。電極基板１２０は、ミラー基板１０２の上面に接合される。
【００３５】
電極基板１２０の上面には、Ｓｉ基板よりなる第１の基板１０５と第２の基板１０３とを貼り合せて構成した対向ミラー基板が接合される。第１の基板１０５は結晶面方位＜１１１＞から約９°だけスライス角度を傾けたウエハを用いて形成される。第２の基板１０３は結晶面方位＜１１０＞から約９°だけスライス角度を傾けたウエハを用いて形成される。
【００３６】
第１の基板１０５には、エッチングにより基板表面から９°の角度で傾斜した傾斜面１２２が形成される、傾斜面１２２には金属被膜が蒸着されて反射面が形成される。また、第２の基板１０３には、エッチングにより基板表面より２６．３°の角度だけ傾斜した傾斜面１０６が形成される。傾斜面１０６には金属被膜が蒸着されて反射面が形成される。
【００３７】
第２の基板１０３には、光ビームが通過する開口部１０３−１が反射面１０６と隣接して貫通して設けられる。すなわち、反射面１０６と１２２とは、開口部１０３−１を挟んで、屋根状に１４４．７°の角度となるように配置される。なお、図１において第１の基板１０３及び第２の基板１０５は断面として示されている。
【００３８】
第２の基板１０３上面には、プリズム１１６が可動ミラー１００の揺動空間を閉鎖するように接合される。プリズム１１６には光ビームの入射面１１６−２、射出面１１６−４、可動ミラー１００へ光ビームを反射する反射面１１６−１および接合面１１６−３とが形成されている。このような構成において、上述の揺動空間を減圧状態として密閉することにより、可動ミラー１００が揺動する際に受ける空気抵抗を低減することができる。
【００３９】
図２に示すように、開口部１０３−１から可動ミラー１００に所定の角度（本実施例では２０°）で入射した光ビームは、反射面１０６で反射され、再度、可動ミラー１００に入射する。そして、再度可動ミラー１００で反射され、次に反射面１２２に入射する。その後、反射面１２２と可動ミラー１００との間で複数回（本実施例では３回）反射を繰り返す。この際、光ビームの反射点は副走査方向に往復して移動する。そして、光ビームは再び開口部１０３−１を通ってプリズム１１６に入射して射出面１１６−４から射出される。本実施例では、このように複数回反射を繰り返すことにより、可動ミラー１００の小さい振れ角を拡大して大きな走査角を得ている。
【００４０】
ここで、可動ミラー１００での総反射回数をＮ、可動ミラー１００の振れ角をαとすると、走査角θは２Ｎαで表される。本実施例ではＮ＝５であるので、振れ角αを１０倍に拡大することができる。
【００４１】
固定電極１２１の一方に電圧を印加すると対向する可動電極１０４との間に静電引力が発生する。この静電引力により可動ミラー１００は、トーションバー１０１を弾性的にねじることにより水平な状態から静電引力とねじり力が釣り合う状態まで傾く。そして、電圧を解除すると、可動ミラー１００は、トーションバー１０１の復元力により水平な状態に戻る。その後、もう一方の固定電極１２１に電圧を印加すると反対方向に可動ミラー１００が傾く。このように、固定電極１２１への電圧印加を周期的に切り換えることにより、可動ミラー１００を往復振動することができる。
【００４２】
尚、この電圧を印加する周波数を可動ミラー１００の固有振動数に近づけると共振状態となり、可動ミラー１００の振れ角αは静電引力による変位以上に増幅されて著しく拡大する。本実施例では、記録速度に合うように可動ミラー１００の固有振動数を設定している。すなわち、断面２次モーメントＩを与える可動ミラー１００の厚さ、トーションバーの幅及び長さを記録速度に合うように決定している。
【００４３】
一般に、可動ミラー１００の最大振れ角θ０は、可動ミラー１００を支えるトーションバー１０１のばね定数と、静電引力によって与えられるトルクＴとによりθ０＝Ｔ／Ｋであらわされる。トーションバー１０１のばね定数Ｋは、弾性係数Ｇ、断面２次モーメントＩ、長さＬにより決定され、Ｋ＝Ｇ・Ｉ／Ｌであらわれる。また、可動ミラー１００の共振周波数ｆｄは、慣性モーメントをＪとするとｆｄ＝（Ｋ／Ｊ）^１／２であらわされる。
【００４４】
可動ミラー１００の振動に共振を利用することにより、小さな印加電圧で大きな振幅を得ることができる。したがって、可動ミラー１００の加振機構の発熱も少ない。上式から明らかなように、記録速度が速くなるにしたがって、すなわち共振周波数が増大するにしたがって、トーションバー１０１のばね定数Ｋを高める必要があるが、ばね定数Ｋの増大には限界があり、振れ角αがとれなくなってしまう。そこで、上述のように可動ミラー１００に対向してミラーを設けることにより走査角を拡大し、記録速度が早くなってもばね定数Ｋをそれほど増大せずに必要十分な走査角を得られるよう構成している。
【００４５】
図１を再び参照すると、可動ミラー１００が形成されたミラー基板１０２は、支持フレーム１０７に取り付けられる。支持フレーム１０７は焼結金属等で成形され、絶縁材を介してリード端子１１５が貫通して設けられる。
【００４６】
支持フレーム１０７には、ミラー基板１０２を実装する接合面１０７−１が凹部の底面として形成される。また、支持フレーム１０７に形成されたＶ溝１０７−２には、カップリングレンズ１１０が位置決めされて接着される。さらに、支持フレーム１０７には、レーザダイオード（ＬＤ）チップ１０８を実装するために、接合面１０７−１に対して垂直な実装面１０７−３が形成される。また、支持フレーム１０７には、ＬＤチップ１０８からの背面光を受光するモニタＰＤチップ１０９を実装するための実装面１０７−４も形成される。
【００４７】
本実施例においては、ＬＤチップ１０８は２つの発光点が実装面１０７−３と平行にアレイ状に形成されており、各々個別に変調駆動され同時にレーザビームを射出する。
【００４８】
カップリングレンズ１１０は円筒形状の上下を除去した形状であり、ＬＤチップ１０８に対向する第１の面は軸対称の非球面、第１の面とは反対側の第２面は副走査方向に曲率を有するシリンダ面として形成される。Ｖ溝１０７−２は、カップリングレンズ１１０の円筒外周面が当接した際、光軸がＬＤチップ１０８の２つの発光点のほぼ中央に合うように幅と角度が設定され、支持フレーム１０７に接着固定される。カップリングレンズ１１０は、その光軸方向を調整することにより発散光束を、主走査方向には略平行光束に、副走査方向には可動ミラー１００のミラー面で集束する集束光束に変換する。
【００４９】
尚、カップリングレンズ１１０の上下を除去して形成された面（カット面）は、第２の面であるシリンダ面の母線と平行に形成され、母線が水平になるように光軸回りの位置決め基準としている。
【００５０】
プリズム１１６の入射面１１６−２は、カップリングレンズ１１０からの光ビームを所定の径に整形するための窓としてアパーチャマスクにより形成される。すなわち、アパーチャマスクにより覆われた部分では光ビームは遮断され、アパーチャマスクにより覆われていない入射面１１６−２（窓）からのみ光ビームはプリズム１１６に入射する。入射面１１６−２は、２つの発光点からの光ビームが副走査方向に交差する位置近傍に配置される。
【００５１】
各発光点からの光ビームはプリズム１１６内を通過して可動ミラー１００上でトーションバー１０１の方向に沿って整列するよう入射され、主走査位置を合わせたまま反射を繰り返し走査される。走査された各光ビームは、再度プリズム１１６内を通過して射出面１１６−４より、主走査方向には重なり、副走査方向には所定の角度をもって上方に放出される。
【００５２】
支持フレーム１０７上に取り付けられたＬＤチップ１０８、カップリングレンズ１１０、ミラー基板１０２及びプリズム１１６は、板金によりキャップ状に形成されたカバー１１１により覆われる。カバー１１１には、ガラス板１１２が内側より接合された光ビームの射出開口が形成される。カバー１１１は支持フレーム１０７の外周に設けられた段部１０７−６にはめ込まれてＬＤチップ１０８、ミラー基板１０２等を気密状態に保持する。ＬＤチップ１０８、モニタＰＤチップ１０９及び前記した固定電極１２１は、各々リード端子１１５の突出した先端との間でワイヤーボンディングにより接続される。
【００５３】
図３は本実施例における光走査装置の断面図である。また、図４は光走査装置の斜視図であり、図５は光走査装置の分解斜視図である。本実施例では上述のように構成されたの光走査モジュール２００が一つの光走査装置に３個整列して設けられる。
【００５４】
本実施例の場合、３個の光走査モジュール２００は、ＬＤの駆動回路、可動ミラーの駆動回路等を構成する電子部品が実装されるプリント基板２０１上に主走査方向に配列して実装される。支持フレーム１０７の底面から下側に突出したリード端子１１５は、プリント基板２０１に形成された貫通孔に挿入される。これにより、リード端子１１５と貫通孔とのクリアランス内で基板上での光走査モジュール間の位置合わせが行われる。そして、光走査モジュール２００はプリント基板２０１上に仮止めされ、他の電子部品と共にリード端子１１５のハンダ付けにより一括して固定される。
【００５５】
複数の光走査モジュール２００が取り付けられたプリント基板２０１は、ハウジング２０２の下側開口を塞ぐようにハウジング２０２に取り付けられる。プリント基板２０１は、ハウジング２０２の対向する側壁に一体的に形成されたスナップ爪２０２−１により抱え込まれて保持される。プリント基板２０１にはこのスナップ爪２０２−１に勘合する切り欠き２０７が設けられる。
【００５６】
スナップ爪２０２−１が切り欠き２０７に勘合することにより、プリント基板２０１（すなわち光走査モジュール２００）の主走査方向の位置決めがなされる。また、スナップ爪２０２−１の係止部２０６がプリント基板２０１の端部に係合することにより、プリント基板２０１（すなわち光走査モジュール２００）の副走査方向の位置決めがなされる。
【００５７】
ハウジング２０２はある程度剛性が確保できるガラス繊維強化樹脂やアルミダイキャスト等により形成される。ハウジング２０２の内部には、第１の走査レンズ２０３を主走査方向に配列して接合する位置決め面、第２の走査レンズ２０４を保持する位置決め部、及び同期ミラー２０８の保持部が形成される。第１の走査レンズ２０３及び第２の走査レンズ２０４は結像手段を構成し、光走査モジュール２００からの光ビームをスポット状にして後述する感光体ドラム上に結像する。
【００５８】
本実施例では、各光走査モジュール２００に対する第２の走査レンズ２０４は、主走査方向に連結して枠体２０４−２内に収容され、樹脂により固定されて一体的に形成される。また、同期ミラー２０８は高輝度アルミ板で一体的に形成され、光ビームを射出する開口部２０２−５に外側からはめ込まれて、奥側の突き当て面に取り付けられる。開口部２０２−５の中央には突起２０２−３が形成され、第２の走査レンズ２０４の中央部に設けられた係合溝２０４−１及び同期ミラー２０８の中央部に設けられた凹部２０８−１が係合される。これにより、第２の走査レンズ２０４及び同期ミラー２０８は、主走査方向に位置決めされる。また、第２の走査レンズ２０４及び同期ミラー２０８は開口部２０２−５の底部に押し付けられることにより、副走査方向に位置決めされる。
【００５９】
なお、カップリングレンズ１１０及び、走査レンズ２０３，２０４を含む光学系の副走査方向の倍率βは、各光ビームが被走査面上で隣接したラインを走査するように設定される。例えば、６００ｄｐｉに相当する副走査ピッチＰ＝４２．３μｍとし、ＬＤチップ１０８の発光点間隔ｐ＝１４μｍとすると、副走査方向の倍率β＝Ｐ／ｐ＝３に設定される。
【００６０】
同期検知センサ２０９（ＰＩＮフォトダイオード）は、隣接する光走査モジュール２００の中間位置と両端位置とに配置される。同期検知センサ２０９（ＰＩＮフォトダイオード）は、各光走査モジュール２００の走査開始側と走査終端側とでビームを検出できるように、プリント基板２０１上に実装される。尚、隣接する光走査モジュール２００により走査される光ビームは、主走査方向に重なった領域を有するため、いずれか一方の同期検知センサ２０９にて光ビームを検出すればよい。
【００６１】
同期ミラー２０８は、隣接する光走査モジュール２００の走査開始側と走査終端側に対応する反射面が向かい合うようにくの字状に成形される。同期ミラー２０８は各光ビームの走査開始側と走査終端側において光ビームを反射し、共通の同期検知センサ２０９に導く。
【００６２】
なお、図５に示すように、コネクタ２１０がプリント基板２０１の裏側に設けられる。コネクタ２１０は、全ての光走査モジュール２００ヘの電源供給ラインやデータ信号ラインなどを一括して接続する。
【００６３】
ハウジング２０２の両側面には、位置決めピン２１１−１を有する位置決め部材２１１が取り付けられる。位置決めピン２１１−１は、後述する感光体ドラム２２０を保持するカートリッジのカバーに設けられた係合孔２０５に挿入される。位置決め部材２１１は、ハウジング２０２の両端から延在する突起部２１２にねじにより固定される。
【００６４】
位置決め部材２１１の座面２１１−２は、装置本体のフレームに設けられたピン２１３にスプリング２１４を介して取り付けられる。したがって、位置決め部材２１１は感光体ドラム２２０のカートリッジに常に押し付けられた状態で保持される。これにより、複数の光走査モジュール２００の感光体ドラム２００に対する位置決めを、一括して確実におこなうことができる。
【００６５】
図６は第１及び第２の走査レンズ２０３，２０４の位置決め構成を説明するための図である。図６において、複数の光走査モジュール２００は、プリント基板２０１の実装面により画成される同一平面ｆｘ０に配置される。
【００６６】
第１の走査レンズ２０３の主走査方向中央部の底面から突出した位置決め用突起２０３−１は、ハウジング２０２に均等間隔で配置された係合孔２０２−２に挿入される。これにより、第１の走査レンズ２０３は主走査方向に関して位置決めされる。また、第１の走査レンズ２０３は、その底面を平面ｆｚ１に揃えられた接合面４０１−２に当接することにより、副走査方向に関して位置決めされる。さらに、第１の走査レンズ２０３は、主走査方向の両端部２０３−２を平面ｆｘ１に揃えられた突き当て面２０２−４に当接することにより、光軸方向に関して位置決めされる。
【００６７】
以上の構成により、第１の走査レンズ２０３は、主走査方向、副走査方向及び光軸方向のすべての方向に関して位置決めされる。
【００６８】
一方、第２の走査レンズ２０４は、主走査方向中央部に形成された係合溝２０４−１をハウジング２０２に形成された突起２０２−６に係合することにより、主走査方向に位置決めされる。また、第２の走査レンズ２０４は、平面ｆｚ２に揃えられた突き当て面２０２−７に底面２０４−１を当接することにより、副走査方向に位置決めされる。さらに、第２の走査レンズ２０４は、平面ｆｘ２に揃えられた突き当て面２０２−８に枠体２０４−２の両端部４０７−３を当接することにより、光軸方向に関して位置決めされる。
【００６９】
以上の構成により、第２の走査レンズ２０４は、主走査方向、副走査方向及び光軸方向のすべての方向に関して位置決めされる。
【００７０】
なお、ハウジング２０２の開口部２０２−５の寸法は、主走査方向（長手方向）には走査レンズ２０４の枠体２０４−２との間に隙間ができるように設定され、副走査方向にはくさび状に僅かに突出した凸部２０４−３によって嵌合状態となるよう設定されている。
【００７１】
本実施例では、上述のような位置決め構成をとることにより、ｆｘ０，ｆｘ１，ｆｘ２の間の距離Ｄ１，Ｄ２、及びｆｚ１，ｆｚ２の間の距離Ｄ３が熱膨張に起因して変化しても、各々の平行性を維持することができ、各モジュール間での走査線の相対配置を保つことができる。
【００７２】
図７は第１の走査レンズの固定法の一例を示す側面図である。図７に示す例では、第１の走査レンズ２０３の中央部の突起２０３−１をハウジング２０２の孔２０２−２に勘合して位置決めし、突起２０３−１から距離Ｈだけ離れた位置に接合面２０２−９を設け、接合面において接着剤４０３により固定する。
【００７３】
ここで、第１の走査レンズ２０３は比較的大きな膨張係数η１を有しており、一方、ハウジング２０２は剛性を重視して比較的小さな膨張係数ηｈの材料で形成される。したがって、その膨張係数の差（η１−ηｈ）に伴い、温度差△Ｔによって第１の走査レンズ２０３とハウジング２０２との間に寸法変化の差△Ｈ＝（η１−ηｈ）Ｈ・△Ｔが生じる。この寸法変化により、剛性の低い第１の走査レンズ２０３の母線は点線で示すように変形してしまうおそれがある。
【００７４】
本実施例では、上述の第１の走査レンズ２０３の変形を防止するために、主走査方向には中央部のみで位置規制がなされるようにしている。図８は本実施例において用いられている第１の走査レンズの固定法を示す側面図である。
【００７５】
図８に示すように本実施例においては、第１の走査レンズ２０３を、その中央部の突起２０３−１のみで接合し、長手方向両端への伸長に対して規制を設けないようにしている。そして、第１の走査レンズ２０３の両端部付近において、底面をネジ４０５で支え、板ばね４０４で押し付けて主走査方向に対応する母線の傾きを矢印方向に補正できる構成としている。これにより、第１の走査レンズ２０３の加工ばらつき等に起因して、第１の走査レンズ２０３の各々の底面の平行性が保証されていない場合においても、母線同士を位置決めすることができる。
【００７６】
図９は本実施例による光走査装置におけるレーザダイオード及び可動ミラーの駆動制御部のブロック図である。本実施例による光走査装置の走査周波数ｆｄは、周波数設定部で可動ミラー１００の共振振動数に合わせて可変される。各固定電極１２１に位相が１／２周期ずれるようにパルス状の電圧を印加することにより、可動ミラー１００を共振振動する。尚、上記走査周波数ｆｄは配列される全ての光走査モジュールに共通に与えられるが、可動ミラーによって若干の共振振動数ピークの差があり振幅が異なるため、後述するように印加電圧を各々調節することによって振幅を合わせる。従って、各可動ミラーの共振振動数の平均値に近い走査周波数を選ぶのがよい。
【００７７】
本実施例では、可動ミラー１００は走査角θ０を起点として−θ０に達するまでの往期間のうち、θｓ〜−θＳの期間（０＜θｓ＜θ０）において画像記録を行う。すなわち、走査角−θ０から＋θ０の復期間には画像記録を行なわない。言い換えれば、走査周波数ｆｄの１周期毎に画像記録を行なう。本実施例では、θ０＝５°、θｓ／θ０＝０．７としている。
【００７８】
レーザダイオード（ＬＤ）１０８は、固定電極１２１への電圧が解除された時点から点灯される。同期検知センサ２０９は、光走査モジュール２００からの光ビームを検出して同期検知信号を発生する。この信号を基準として感光体への記録が開始される。画像記録の待機時においては、電力消費を抑えるために固定電極１２１への印加電圧を小さくするか或いはゼロとすることにより、可動ミラー１００の振幅（振れ角）を制抑するか、可動ミラー１００の振動を停止する。したがって、待機時には同期検知信号は発生しない。
【００７９】
電源投入時または記録開始時には、同期検知信号が得られるまで徐々に固定電極１２１への印加電圧を電圧制御部３１０により増加し、静電引力を徐々に上昇することで可動ミラー１００の振幅を設定する。同期検知は、振れ角がθ０となる近傍でなされるが、−θ０となる近傍には終端検知センサとして同期検知センサ２０９が配置され、走査終端のビームが検出され、終端検知信号が出力される。
【００８０】
なお、固定電極１２１への印加電圧は、電圧制御部３１０の制御の下で、電極１駆動部３２１及び電極２駆動部３２２により行われる。電圧制御部３１０には、周波数設定部３２３から走査周波数ｆｄが供給される。したがって、電圧制御部３１０は、走査周波数ｆｄに基づいて電極１駆動部３２１及び電極２駆動部３２２に印加する電圧を切り変えることにより、可動ミラー１００を走査周波数ｆｄに共振するように振動させる。
【００８１】
上述の終端検知信号と同期検知センサの同期検知信号との時間差を演算部３１６により計測して可動ミラー１００の共振周波数のばらつきや走査レンズ２０３の形状誤差に伴う画像記録幅の変化を検出する。後述するように、この画像記録幅の変化は画素クロックを変更することにより補正する。
【００８２】
書込制御部３１２は、これらの設定が完了するまでは記録域でのＬＤ点灯を許可しないようにシーケンス制御する。同時に、印加電圧があらかじめ定められた制限値を越えても同期検知信号が得られない場合や、走査時間が所定値に達しない場合には、書込制御部３１２はエラー信号を出力し、電圧印加を中止して光走査装置の外部へ必要以上に光ビームが放出されることを防止する。
【００８３】
本実施例では３つの光走査モジュールが設けられるので、これら３つの光走査モジュールの全てに関してこの条件がクリアされなければ印字動作を開始しない。
【００８４】
可動ミラー１００は共振振動されるため、図１０に示すようにｓｉｎ波状に振れ角θが変化する。
【００８５】
θ＝θ０・ｓｉｎ２πｆｄ・ｔ、 −１／４ｆｄ＜ｔ＜１／４ｆｄ
一方、被走査面である感光体ドラム面では均一間隔で主走査ドットを印字する必要があり、走査レンズ２０３，２０４の結像特性は単位走査角あたりの走査距離ｄＨ／ｄθがｓｉｎ−１θ／θ０に比例するように補正する必要がある。すなわち、画像中央で小さく周辺に行くに従って加速度的に大きくなるように光線の向きを補正しなければならない。さらに、可動ミラー１００の縁と対向面とが近づくにつれ、可動ミラー１００が受ける空気抵抗が増大し、振幅が抑制される。
したがって、この影響も考慮しなければならない。
【００８６】
しかし、最大振れ角θ０に対する有効振れ角θａの比が大きくなるにつれ、周辺での走査速度ｄＨ／ｄｔの減速に対抗して補正量を著しく増大させなければならない。このため、走査レンズ中央部から周辺部にかけて結像点を遠ざけるためのレンズ倍率の変化率が大きくなり、レンズ自体が肉厚差の大きい湾曲形状となるため、比較的自由度の高い樹脂成形であってもレンズ加工が困難となる。そのうえ、ビームスポット径がレンズ周辺で大きくなり、一走査内でのビームスポットの大きさのばらつきが増大してしまうという不具合がある。
【００８７】
そこで、本実施例では走査レンズでの補正量を適度に抑え、残った分を画素クロック（ＬＤの変調周波数）を主走査に沿って段階的に可変して各ドットの印字位置（位相）とパルス幅を変えている。これによれば、例えば走査レンズでの補正分をｄＨ／ｄθがθに比例する量、いわゆるｆθレンズとすることもでき、走査レンズと画素クロックとの補正量の配分はいかようにも可能である。
【００８８】
画素クロックは、あらかじめ記憶された周波数可変データにより同期検知信号をトリガとして画像中央に向かって周波数がｆ１からｆｈまで単調に増加し、周辺に向かって周波数がｆ１まで減少するように可変される。本実施例では画像中央に対して可変量を対称に設定しているが、周波数可変データは区切られた画素領域毎に与えられるので非対称であっても同様に実施できる。
【００８９】
次に、上述の画周波数の可変方法について図９を参照しながら説明する。パルス幅形成部３１３は与えられた周波数可変データに基づいて基準クロック信号ｆ０をＭ分周率した分周クロックをカウントし、ｋクロック分の長さのパルスを形成する。これを繰り返し行ない、主走査に沿って段階的に周期が変化したＰＬＬ基準信号ｆａがパルス幅形成部３１３からＰＬＬ回路３１４へと出力される。
【００９０】
ＰＬＬ回路３１４はＰＬＬ基準信号ｆａと画素クロックｆｋとの位相を比較し、位相差がある場合には周波数を更新して画素クロックｆｋを発生する。書込制御部３１２は、同期検知信号が同期検知センサ２０９から供給されると、ローレベルのクロックｆ１を所定値カウントし、ｎ０カウントで画素クロックの変更を開始する・そして、ｎｓカウントで画像データを画素クロックに同期してシリアルに読み出し、ＬＤ駆動部３１５に供給する。
【００９１】
図１１は各ドットに対する可変された画素クロックの値を示すグラフである。画素クロックｆｋはｋ・（基準クロックｆ０／分周率Ｍ）によって与えられる中から選択される。ここで、ｋは任意の整数である。分周率Ｍを大きくとれば画素クロックを細かい変化分で設定できるが、その分情報量も増えるため、画像歪みの許容レベルに応じて分周率Ｍを抑えることが望ましい。
【００９２】
画素クロックの変更領域Ｚは画像記録領域Ｓに対して前後に１００画素程度ずつ大きめに設定され、それに応じてローレベルのクロックｆｌは画像記録端のクロックよりも低く設定されている。画像記録領域Ｓは、同期検知から画像記録開始までのクロックカウント値ｎｓを可変することで容易にシフトできる。また、分周率ｋに一律に補正数を付加することでローレベルからハイレベルまでのクロック幅（ｆｈ−ｆｌ）を維持したままシフトすることができる。これにより、可動ミラー１００の共振周波数のばらつきや走査レンズの形状誤差に伴う画像記録幅の変化を、各画素の周期（１／ｆｋ）を一様に可変することで部分的な歪み無しで補正できるよう構成している。
【００９３】
この際、各画素の積算時間、つまり各画素でのクロックカウント値をｋとするとＴ＝Σ（ｋ／ｆｋ）も変化するが、同期検知から画素クロック変更を開始するまでのカウント値ｎ０を変更し周波数可変データの画像中央位置と可動ミラー１００が水平になる時間とが常に一致するように設定している。これが一致していないと画像（ドット間隔）は走査方向の一方で縮み、一方で延びることになり画像品質が劣化するからである。
【００９４】
感光体ドラムを露光するエネルギーＥはビーム強度Ｐとして、Ｐ／ｆｋであらわされるため、１ドットあたりの露光エネルギーを均一にするには画周波数に応じてビーム強度も可変が必要となる。そこで、画素クロックの変化に同期して周波数可変データに比例したデータをＤ／Ａコンバータ３１７に与え電圧電流変換部３１８を介してＬＤの駆動電流を可変し、ビーム強度についても主走査に沿って段階的に可変できるようにしている。
【００９５】
本実施例では、画像中央でのビーム強度が高く周辺で低くなるよう可変することで濃度むらのない画像が得られるようにしている。ＬＤチップ１０８及び可動ミラー１００の駆動制御は光走査装置を構成する各光走査モジュール毎に個別に行なわれるが、可動ミラー１００の駆動については隣接する光走査モジュール２００で走査周波数ｆｄの１／２周期程度ずつ位相がずれるように駆動することが望ましい。
【００９６】
本実施例では、画像を記録するタイミングを走査上流側に配置する光走査モジュール２００の記録開始から走査周波数ｆｄの１／２周期ずつ遅らせて順次記録を開始しており、走査上流側に配置する光走査モジュールの走査終端と同時に走査が開始されるようにしている。さらに、可動ミラー１００の最大振れ角θ０に対して、上述のように画像記録は振れ角θｓの範囲で行われるので、θｓ／θ０で表される有効走査率を走査周波数ｆｄの１／２周期に乗じた分ずつ遅らせるようにすれば、より一層の効果を得ることができる。
【００９７】
このように可動ミラー１００を偏向器として用いる方式では、隣接する光走査モジュール２００とタイミングを合わせることで、走査線の継ぎ目で段差が生じない画像記録を実行することができるが、複数の光走査モジュール２００を非同期で動作させて画像記録を実行する際には以下のような対策を施せばよい。
【００９８】
図１２は本実施例による光走査モジュールへ画像データを供給する手段の一例を示すブロック図である。図１２に示す例では、３個の光走査モジュールＭ＃１，Ｍ＃２，Ｍ＃３が設けられているものとして説明する。
【００９９】
各光走査モジュールＭ＃１，Ｍ＃２，Ｍ＃３には、個別にＬＤ駆動部４０１−１，４０１−２，４０１−３，４０１−４，４０１−５，４０１−６が設けられ、別々のタイミングで画像記録が行われる。これらＬＤ駆動部の各々は、図９に示すＬＤ駆動部３１５に相当する。
【０１００】
本実施例の場合、２ラインを同時に記録するために、各光走査モジュールＭ＃１，Ｍ＃２，Ｍ＃３は２つのＬＤ駆動部を有する。また、２ライン分のマルチプレクサ４０２−１，４０２−２が設けられる。各マルチプレクサ４０２−１、４０２−２は、３つの光走査モジュールＭ＃１，Ｍ＃２，Ｍ＃３の各々に対応して１ライン分の画像データを、光走査モジュールの数に相当する３つに分割する。分割された画像データ（分割画像データと称する）は、３つの光走査モジュールＭ＃１，Ｍ＃２，Ｍ＃３の各々に２つずつ対応して対して設けられたラインバッファ４０３−１〜４０３−６に振り分けて供給される。
【０１０１】
すなわち、マルチプレクサ４０２−１には、例えば２Ｎ−１ライン目に相当する画像データ（１〜Ｌ）が供給され、マルチプレクサ４０２−１は、この１ライン分の画像データを（１〜Ｌ１），（Ｌ１＋１〜Ｌ２），（Ｌ２＋１〜Ｌ）に３分割する。ここで、画像データの（１〜Ｌ）は１ライン中の１番目の画素（先頭画素）からＬ番目の画素（終端画素）を表す。分割画像データ（１〜Ｌ１）は光走査モジュールＭ＃１に対して設けられたラインバッファ４０３−１に供給される。分割画像データ（Ｌ１＋１〜Ｌ２）は光走査モジュールＭ＃２に対して設けられたラインバッファ４０３−２に供給される。分割画像データ（Ｌ２＋１〜Ｌ）は光走査モジュールＭ＃３に対して設けられたラインバッファ４０３−３に供給される。
【０１０２】
同様に、マルチプレクサ４０２−２には、例えば２Ｎライン目に相当する画像データ（１〜Ｌ）が供給され、マルチプレクサ４０２−２は、この１ライン分の画像データを（１〜Ｌ１’），（Ｌ１’＋１〜Ｌ２’），（Ｌ２’＋１〜Ｌ）に３分割する。分割画像データ（１〜Ｌ１’）は光走査モジュールＭ＃１に対して設けられたラインバッファ４０３−４に供給される。分割画像データ（Ｌ１’＋１〜Ｌ２’）は光走査モジュールＭ＃２に対して設けられたラインバッファ４０３−５に供給される。分割画像データ（Ｌ２’＋１〜Ｌ）は光走査モジュールＭ＃３に対して設けられたラインバッファ４０３−６に供給される。
【０１０３】
各ラインバッファ４０３−１〜４０３−６に振り分けられて一時的に格納された分割画像データは、対応するＬＤ駆動部４０１−１〜４０１−６からの制御信号に同期して読み出され、各ＬＤ（半導体レーザ）は、読み出された分割画像データに基づいて変調される。
【０１０４】
各マルチプレクサ４０２−１，４０２−２で分割する画素を変更することにより、画像として形成された各ラインにおける分割画像データの各継ぎ目の位置を変更することができる。この際、図１３に示すように、２Ｎ−１ライン目の画像データを分割する際に光走査モジュール＃２，Ｍ＃３において、分割する先頭の画素Ｌ１，Ｌ２の変化に応じて、それを埋め合わせるよう先頭に（Ｌ１−Ｌ０１），（Ｌ２−Ｌ０２）固の画素に相当する空白データを付加する。このように空白データを付加して分割画像データをラインバッファに格納することにより、光走査モジュールＭ＃２，Ｍ＃３による記録開始の画素Ｌ０１，Ｌ０２を常に一定としており、同期検知から記録開始までのタイミングが一定となるようにしている。
【０１０５】
なお、２Ｎライン目の画像データについても上述の空白データ付与と同様の処理を施す。上述の実施例では各ＬＤチップが２つの発光点を有する構成であるが、１ライン分の画像形成は、発光点が１つであっても、また３つ以上であっても同様であり、以下、簡単のため一つの発光点に関してのみ説明する。
【０１０６】
図１４は分割画像データに空白データを付与するための構成を示すブロック図である。図１４に示す構成は、図１２に示すマルチプレクサ４０２−１に関して空白データを付与する部分に相当する。
【０１０７】
マルチプレクサ４０２−１には、図９に示す書込制御部３１２から制御信号が供給され、制御信号に基づいて上述のように１ライン分の画像データ（２Ｎ−１行目のラインデータ）を３分割する。１ライン分の先頭からＬ１番目までの画素データに相当する分割画像データは、光走査モジュールＭ＃１に対応するラインバッファ４０３−１にそのまま供給され一時的に格納される。
【０１０８】
一方、（Ｌ１＋１）番目からＬ２番目までの分割画像データは、マルチプレクサ４０４−１を介してラインバッファ４０３−２に供給される。この際、マルチプレクサ４０４−１により所定の長さの空白データが最初にラインバッファ４０３−２に供給される。また、（Ｌ２＋１）番目からＬ番目までの分割画像データは、マルチプレクサ４０４−２を介してラインバッファ４０３−３に供給される。この際、マルチプレクサ４０４−２により所定の長さの空白データが最初にラインバッファ４０３−３に供給される。
【０１０９】
すなわち、マツチプレクサから４０２−１から減算器４０５に対して分割位置を示す計数値が供給される。減算器４０５は、分割位置を示す計数値と予め定められた基準値との差分を演算し、カウンタ４０６に供給する。カウンタ４０６は空白画像データを、減算器４０５からの差分に基づいてカウントし、差分に相当する空白画像データを、分割画像データに先立って、マルチプレクサ４０４−１，４０４−２に供給する。すなわち、マルチプレクサ４０４−１，４０４−２は、カウンタ４０６からの空白画像データを、マルチプレクサ４０２−１からの分割画像データに先立ってラインバッファ４０３−２，４０３−３に供給する。これにより、図１３に示すように、光走査モジュールＭ＃２への分割画像データの先頭に空白画像データ（白データ）が付加され、光走査モジュールＭ＃３への分割画像データの先頭に空白画像データ（白データ）が付加される。
【０１１０】
図１５は各光走査モジュールＭ＃１、Ｍ＃２，Ｍ＃３の可動ミラーを非同期に駆動した際の同期検知信号と、画像記録を実行するための書込信号のタイミングを示したタイミングチャートである。各同期検知信号の間隔は一定ではなく、光走査モジュールＭ＃１の同期検知信号に対して、光走査モジュールＭ＃２の同期検知信号はｔ１、光走査モジュールＭ＃３の同期検知信号はｔ２だけ遅れているものとする。
【０１１１】
各光走査モジュールにより形成される走査線は、感光体の搬送速度（回転速度）ｖに伴って図１６に示すように傾斜したラインを描くことになる。これにより、本実施例の場合、記録開始点と終点とでは副走査位置は１／２ピッチ分ずれることになる。従って、光走査モジュールＭ＃３の走査線はそのままの同期検知信号を基準に画像記録が行われると図のようにラインの誤差が大きくなってしまう。
【０１１２】
そこで、光走査モジュールＭ＃２，Ｍ＃３の記録開始点が光走査モジュールＭ＃１の記録終点を越えない範囲にあるときには、その光走査モジュールの記録開始を１ライン分遅らせ、次の同期検知信号に基づいて画像記録を行なうようにする。すなわち、同期検知信号の時間差ｔ１又はｔ２がｔ０＝１／２ｆｄ（画像ラインの１／２ピッチ）未満のときには、１ライン分タイミングを遅らせ、次の同期検知信号で画像記録を実行することで、より段差が小さくなるよう抑制することができる。
【０１１３】
上述のように構成することにより、偏向器としてポリゴンミラーやホログラムディスク等を使用する場合のように、隣接する光走査モジュール同士で回転位相を合わせることが難しいような場合においても、各光走査モジュールによる画像ラインの継ぎ目での段差を目立ち難くすることができる。
【０１１４】
なお、本実施例では静電引力を発生させ可動ミラー１００を駆動する方式を示したが、可動ミラー１００にコイルを形成してトーションバーと交差する方向に磁力線が通るように構成し、コイルに電圧を印加して電磁力を発生させることにより可動ミラー１００を駆動する方式であってもよい。また、トーションバー１０１に圧電素子を結合し、圧電素子に電圧を印加して可動ミラー１００を駆動する方式であってもよい。また、可動ミラー１００の代わりにポリゴンミラーやホログラムデイスク等一般に用いられる偏向器を用いても、走査レンズやＬＤ制御部は同様な構成として本発明を適用することができる。
【０１１５】
図１７は本実施例による光走査装置をカラーレーザプリンタに適用した例を示す。各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎に光走査装置５２０とプロセスカートリッジ５００とが個別に位置決めされ、用紙の搬送方向（図中矢印により示す）に沿って直列に配備される。用紙は給紙トレイ５０６から給紙コロ５０７により供給され、レジストローラ対５０８により印字のタイミングに合わせて送り出され、搬送ベルト５１１に載って搬送される。各色トナー像は用紙が各感光体ドラムを通過する際に静電引力によって転写され順次色重ねがなされる。用紙に転写されたトナー像は定着ローラ５０９で定着され、排紙ローラ５１２により排紙トレイ５１０に排出される。
【０１１６】
尚、各色のプロセスカートリッジはトナー色が異なるのみで構成は同一である。感光体ドラム５０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電ローラ５０２、光走査装置により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ５０３、トナーを備蓄するトナーホッパ５０４、用紙に転写された後の残トナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース５０５が配設される。
【０１１７】
図１８は本実施例による光走査装置を用いたカラーレーザプリンタを示す図である。図１８に示すカラーレーザプリンタでは、単一の光走査装置６２０によって１色ずつ画像形成され、転写ドラム６１１を４回転して回転毎に色重ねがなされる。各色に対応した現像ローラ６０３およびトナーホッパ６０４は、回転支持体上に一体的に設けられ、１／４ずつ回転しながら感光体ドラム６０１に対向するよう構成され、転写ドラム６１１上で順次トナー像を重ねていく。用紙は一番目の画像形成にタイミングを合わせて給紙コロ５０７により供給され、転写ドラム６１１から４色同時に転写される。
【０１１８】
図１７及び図１８に示すカラーレーザプリンタにおいて光走査装置５２０及び６２０は、上述のように複数の光走査モジュール２００の走査線をつなぎ合わせて１ラインを構成する。すなわち、上述のように１ラインの総ドット数Ｌを３分割し、画像始端から各々（１〜Ｌ１），（Ｌ１＋１〜Ｌ２），（Ｌ２＋１〜Ｌ）ドットを３つの光走査モジュール２００に割り当てて印字する。
【０１１９】
本実施例では、この割り当てる画素数を各色で異なるようにすることで、同一ラインを構成する各色の走査線の継ぎ目が重ならないようにしている。それに加え、一つの光走査モジュール２００内の各発光点間でも割り当てる画素数を変えており、隣接するライン相互の重なりに関係に起因して、ドットの太りや細りが強調されることを避けることで、継ぎ目を目立ち難くすると共に見た目の画像品質を向上している。
【０１２０】
尚、複数の発光点を持たない場合においても、ライン毎に分割した画素数を変更することにより同様の効果を得ることができる。
【０１２１】
図１９は上述の共振振動ミラーに代えて使用可能なガルバノミラーの分解斜視図である。ミラー９０１は回転軸９０２が形成された保持部材９０３の表面に形成される。保持部材９０３の裏面にはコイル９０４が配置される。保持部材９０３は、回転軸９０２の回りに回動可能に支持される。
【０１２２】
ヨーク９０７はベース部材９１０に支持され、接合面９１０−１にはマグネット９０９が各極の方向を合わせて接合される。これにより、上述のコイル９０４の内側にはマグネット９０９が配置され、コイル９０４の外側にはヨーク９０７が配置される。
【０１２３】
コイル９０４は、マグネット９０９及びヨーク９０７のどちらにも接触しないよう配置される。コイル９０４の一端から電流Ｉを入力すると、矢印により示した磁力線に対してコイル９０４に電磁力が発生して、ミラー９０１は一定方向に傾く。この電流の流れる方向（正負）を切り換えることにより、ミラー９０１は往復回動する。
【０１２４】
図２０は上述の共振振動ミラー１００に代えて使用可能なホログラムディスクの分解斜視図である。回転円盤７００の表面は等分されてれ６面のホログラム７０６が形成される。また、回転円盤７００の円周縁に沿って均等間隔で複数の可動電極７０５がパターン形成される。可動電極７０５に対向して固定電極７０４を放射状にパターン形成した電極基板７０１および回転円盤中央の孔を支持する軸７０３は、回転円盤７００とともにそのクリアランス部のみにレジストを残した型を用い、各基体をＮｉ等を電鋳することによりＳｉ基板７０２上に同時に堆積形成され、絶縁層を介して前記パターンを各々金属被膜で形成した後にレジストを除去して分離される。
【０１２５】
上述の構成により静電モータを形成し、固定電極７０４への電圧印加を周方向に順次切り換えることで回転円盤７００は回転する。上述の可動ミラー１００を用いた実施例と同様に、ホログラム７０６に入射した光ビームは、反射して上方に射出される。この際、ホログラム７０６の回転に応じて主走査方向の偏向角度が変化し光ビームの走査が実行される。
【０１２６】
図２１は可動ミラー１００の代わりに使用可能なポリゴンミラーを用いた例を示す分解斜視図である。ロータ部８０３及び軸８０４は、ステータ部８０２とともにＳｉ基板８０５上に堆積させた多結晶Ｓｉをエッチングにより分離することによって形成される。これと同時に、堆積した金属皮膜をパターニングして放射状の可動電極８０６、８０７が形成され、静電モータを構成する。ポリゴンミラー８０１は、ロータ部上に２００μｍ程度のアクリル樹脂レジストを用いてシンクロトロン放射光によりポリゴンミラーの電鋳型を溶解除去し、Ｎｉをメッキ施して形成する。
【０１２７】
ロータ部は犠牲層エッチング等によりＳｉ基板８０５から分離され、順次固定電極への印加電圧解を切り換えることで回転する。半導体レーザチップ８０９から射出した光ビームは、カップリングレンズ８０８の中心軸から下方にずれた部位に入射され、ポリゴンミラー８０１に向かって斜め方向に射出される。光ビームは、主走査方向には平行光束、副走査方向にはポリゴンミラー上で線状に集束するように整形される。ポリゴンミラー８０１で反射し走査された光ビームは、図２２に示すように、カップリングレンズ８０８に設けられた斜面８０８−１で反射され、上方に放出される。
【０１２８】
なお、上述の実施例では、光走査装置を３つの光走査モジュールから構成した例について説明したが、光走査モジュールの数は３つに限定されることなく、画像形成装置の記録幅に合わせて数を増減して対応することもできる。
【０１２９】
【発明の効果】
請求項１及び１０に記載の発明によれば、記録を開始するタイミングを走査開始側に配置される光走査モジュールの記録を終了するタイミングに合わせることができる。これにより、感光体の搬送により各記録ラインの走査開始位置と終端位置とに副走査の位置ずれがあっても繋ぎ目を合わせることができ、高品位な画像記録を達成することができる。
また、走査開始側に配置される光走査モジュールの記録終了に近いタイミングで、記録を開始することができるので、各記録ラインの繋ぎ目をさらに精度良く合わせることができ高品位な画像記録を達成することができる。
【０１３０】
請求項２に記載の発明によれば、バッファ手段に格納された分割ライン画像データを個別に読み出しながら画像記録を行うことにより、簡単な構成で複数の光走査モジュールによる画像記録を達成することができる。
【０１３１】
請求項３及び１１に記載の発明によれば、各光走査モジュールでの記録方向を揃えることができるので、感光体上における各記録ラインの傾斜方向を合わせることができる。すなわち、感光体の搬送に起因して各光走査モジュールによる記録ラインの走査開始位置と終端位置とに副走査方向の位置ずれが生じても、記録ラインの傾斜方向を合わせることにより、各記録ラインの繋ぎ目を合わせることができ、高品位な画像記録を達成することができる。
【０１３４】
請求項４及び１２に記載の発明によれば、記録ラインの繋ぎ目をライン毎に分散できるので、記録を開始する位置と走査開始側に隣接する光走査モジュールの記録を終了する位置とのずれが副走査方向に隣接するライン間で助長し合って目立ち易くなることを避けることができる。これにより、記録ラインの繋ぎ目が目立ち難くなり高品位な画像記録を達成することができる。
【０１３５】
請求項５及び１３に記載の発明によれば、記録を開始する画素の位置が変わっても、同期検知から発光源の変調を開始するタイミングを同一とし記録開始までを白画像として扱うことができる。したがって、発光源の駆動制御に手を加えることなく、画像データのみを変更することで、ライン毎に不規則に繋ぎ目の位置を可変することができる。これにより、記録ラインの繋ぎ目が目立ち難くなり高品位な画像記録を達成することができる。
【０１３８】
請求項６に記載の発明によれば、光走査装置を感光体に近接して配置することができ、装置全体を小型化することができる。また、記録幅が大きくなっても偏向手段の大型化を避けることができ、これによる振動や消費電力の増加を防止することがきるので、小型で低騒音、省電力な画像形成装置を達成することができる。
【０１３９】
請求項７及び９に記載の発明によれば、バッファ手段に格納された分割ライン画像データを個別に読み出しながら画像記録を行うことにより、簡単な構成で複数の光走査モジュールによる画像記録を達成することができる。
【０１４０】
請求項８に記載の発明によれば、記録ラインの繋ぎ目を色毎に分散することができるので、記録を開始する位置と走査開始側に隣接する光走査モジュールの記録を終了する位置とのずれがあっても繋ぎ目が目立ち難くなり、高品位な画像記録を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例による光走査装置に用いられる光走査モジュールの斜視図である。
【図２】 図１に示す光走査モジュールの内部断面図である。
【図３】 本発明の一実施例による光走査装置の断面図である。
【図４】 本発明の一実施例による光走査装置の斜視図である。り、図５は光走査装置の分解斜視図である。
【図５】 本発明の一実施例による光走査装置の分解斜視図である。
【図６】 走査レンズの位置決め構成を説明するための図である。
【図７】 第１の走査レンズの固定法の一例を示す側面図である。
【図８】 本発明の一実施例において用いられる第１の走査レンズの固定法を示す側面図である。
【図９】 本発明の一実施例による光走査装置におけるレーザダイオード及び可動ミラーの駆動制御部のブロック図である。
【図１０】 可動ミラーの角度振幅を示すグラフである。
【図１１】 各ドットに対する可変された画素クロックの値を示すグラフである。
【図１２】 本発明の一実施例による光走査モジュールへ画像データを供給する手段の一例を示すブロック図である。
【図１３】 分割画像データに付与される空白データを示す図である。
【図１４】 分割画像データに空白データを付与するための構成を示すブロック図である。
【図１５】 光走査モジュールの可動ミラーを非同期に駆動した際の同期検知信号と、画像記録を実行するための書込信号のタイミングを示したタイミングチャートである。
【図１６】 感光体上に形成された画像ラインを示す図である。
【図１７】 本発明の一実施例による光走査装置を適用したカラーレーザプリンタの内部を示す図である。
【図１８】 本発明の一実施例による光走査装置を適用したカラーレーザプリンタの内部を示す図である。
【図１９】 ガルバノミラーの分解斜視図である。
【図２０】 ホログラムディスクの分解斜視図である。
【図２１】 ポリゴンミラーを用いた光走査モジュールの分解斜視図である。
【図２２】 ポリゴンミラーを用いた光走査モジュールの断面図である。

Claims (12)

1. 光源手段からの光ビームを往復運動する可動ミラーにより走査する偏向手段を有する光走査モジュールを、主走査方向に走査ラインが一直線になるよう複数基配列してなる光走査装置であって、
   前記光走査モジュールの各々に対応してライン画像データを分割して振り分ける出力先選択手段と、
   前記出力先選択手段によって分割されたライン画像データに基づいて前記光源手段を変調する光源駆動手段と、を有し、
   前記光走査モジュールの各々において、前記往復運動のうち往期間のみに画像記録を行い、
   さらに、前記可動ミラーの最大振れ角をθ０、画像記録を行う振れ角をθｓとしたとき、
   前記光走査モジュールの各々において、前記往期間の走査開始側に隣接する光走査モジュールに対して、順次、走査周波数の１／２周期に、θｓ／θ０を乗じた分だけ、位相が遅れるように、記録開始のタイミングをずらすことを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置であって、
   前記出力選択手段により振り分けられた分割ライン画像データを一時的に格納するバッファ手段を更に有することを特徴とする光走査装置。
3. 請求項２に記載の光走査装置であって、
   前記偏向手段は、軸支持される前記可動ミラーと該可動ミラーに一定の周期で回動力を与え往復振動させる可動ミラー駆動手段とを有し、前記光源駆動手段は、前記可動ミラーの１周期毎に前記バッファ手段から分割ライン画像データを読み出すことを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の光走査装置であって、
   前記出力先選択手段によって振り分けられる前記分割されたライン画像データの先頭画素Ｌｎを変更する変更手段を更に有することを特徴とする光走査装置。
5. 請求項４に記載の光走査装置であって、
   前記先頭画素Ｌｎとあらかじめ設定された基準値Ｌｎ０との差分Ｌｎ−Ｌｎ０≧０に相当する空白データを分割ライン画像データの先頭に付与する空白付与手段を更に有することを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光走査装置によって静電像が形成される像担持体と、
   該像担持体上の静電像をトナーにより顕像化する複数の現像手段と、
   顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段と
   を有する画像形成装置。
7. 光走査装置によって複数の色の各々に対応した静電像が形成される像担持体と、
   該像担持体上の静電像を各色トナーで顕像化する複数の現像手段と、
   顕像化されたトナー像を重ね合せて記録紙に転写する転写手段と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記光走査装置は、
   光源手段と光源手段からの光ビームを往復運動する可動ミラーにより走査する偏向手段とを有する光走査モジュールを、主走査方向に走査ラインが一直線になるよう複数基配列してなるとともに、
   前記光走査モジュールの各々に対応してライン画像データを分割して振り分ける出力先選択手段と、
   前記分割ライン画像データに従って前記光源手段を変調する光源駆動手段と、
   を有し、
   前記光走査モジュールの各々において、前記往復運動のうち往期間のみに画像記録を行い、
   前記出力先選択手段によって分割されたライン画像データの画素数を各色毎に異ならせたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置であって、
   前記光走査装置は、前記出力先選択手段によって分割されたライン画像データを一時的に格納するバッファ手段を更に有することを特徴とする画像形成装置。
9. 光源手段からの光ビームを往復運動する可動ミラーにより往復運動する偏向手段により走査する偏向手段を有する光走査モジュールを、主走査方向に走査ラインが一直線になるよう複数基配列してなる光走査装置により画像を記録する画像記録方法であって、
   前記光走査モジュールの各々に対応してライン画像データを分割して振り分け、
   分割したライン画像データに基づいて前記光源手段を変調し、
   前記光走査モジュールの各々において、前記往復運動のうち往期間のみに画像記録を行い、
   さらに、前記可動ミラーの最大振れ角をθ０、画像記録を行う振れ角をθｓとしたとき、
   前記光走査モジュールの各々において、前記往期間の走査開始側に隣接する光走査モジュールに対して、順次、走査周波数の１／２周期に、θｓ／θ０を乗じた分だけ、位相が遅れるように、記録開始のタイミングをずらすことを特徴とする画像記録方法。
10. 請求項９に記載の画像記録方法であって、
    前記偏向手段は、軸支持される前記可動ミラーと該可動ミラーに一定の周期で回動力を与えて往復振動させ、
    前記可動ミラーの１周期毎に、前記分割したライン画像データにより、前記光源手段からの光ビームを変調し、
    変調した光ビームを前記可動ミラーにより偏向しながら感光体に投射し、該感光体上に画像を記録する
    ことを特徴とする画像記録方法。
11. 請求項９又は１０のうちいずれか一項に記載の画像記録方法であって、
    振り分けられる前記分割したライン画像データの先頭画素Ｌｎを変更することを特徴とする画像記録方法。
12. 請求項１１に記載の画像記録方法であって、
    前記先頭画素Ｌｎとあらかじめ設定された基準値Ｌｎ０との差分Ｌｎ−Ｌｎ０≧０に相当する空白データを分割ライン画像データの先頭に付与することを特徴とする画像記録方法。

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