JP4859091B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光源からの光を走査対象物に対して走査する光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置では、画像情報に応じて変調された光源からの光をポリゴンミラー、及び走査レンズなどを介して感光体上に集光させるとともに、感光体上を所定の方向（主走査方向）に走査させ、感光体上に潜像（静電潜像）を形成している。そして、その潜像にトナーを付着させることにより、画像情報を顕像化させている。

近年、印刷速度の高速化の要求に対して、これまでポリゴンミラーの回転速度を高速化したり、光源からの光を変調する際に用いられるクロック信号の周波数を高くすることで対応してきたが、これらの手法では限界があり、更なる高速化に対応するために、複数の光源を用いる、いわゆるマルチビーム方式が考案された。（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）

ところで、最近、デジタルカメラの画素数が飛躍的に増大し、印刷品質の高品質化の要求も高まっている。しかしながら、特許文献１〜特許文献３に開示されている装置では、特に副走査方向に関する画素の位置ずれについては、何ら考慮されていないため、十分にユーザの要求を満足させることは困難であった。

特開２００１−２７２６１５号公報 特開２００１−３５０１１１号公報 特開２００３−７２１３５号公報

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光源ユニットからの複数の光を走査対象物に対して、精度良く走査させることができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高速で、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、走査対象物に対して画像情報を含む光を走査し、前記走査対象物に像を形成する光走査装置であって、副走査方向に対応する第１の方向と、該第１の方向とは異なる方向であり、主走査方向に対応する方向に対して傾斜した第２の方向と、にそれぞれ沿って二次元的に配列された複数の光源を有し、該複数の光源は、前記走査対象物に前記画像情報に応じた主画素を形成する複数の主光源と、前記主画素の前記副走査方向に関する位置ずれを補正する際に用いられる複数の補正用光源と、から構成される光源ユニットと；予め取得された前記主画素の前記副走査方向に関する位置ずれ情報に基づいて、前記位置ずれが補正されるように、前記複数の光源を制御する制御手段と；を備え、前記制御手段は、前記光源ユニットからの光量を一定に保ちつつ、前記位置ずれ情報に応じて、前記光源ユニットからの光が前記位置ずれの大きさと同じだけ該位置ずれの方向と反対の方向にシフトするように、前記複数の光源のうちの少なくとも１つの光源の光量を該光源の駆動パルス幅を調整することにより調整し、前記複数の光源は、前記第１の方向及び第２の方向のいずれの方向においても、それぞれ等間隔に配置され、前記複数の主光源のそれぞれは、前記第１の方向及び第２の方向のいずれの方向に関しても、前記補正用光源が隣接し、前記第１の方向の位置に関して互いに隣り合う２つの前記主光源の間に３個の前記補正用光源が配置され、前記光源ユニットは、１画素の大きさが１／２に変更されると、前記３個の補正用光源のうち中央の補正用光源を用いて前記主画素を形成する光走査装置である。

これによれば、複数の光源を有する光源ユニットからの画像情報を含む光を走査対象物に対して走査する際に、予め取得された主画素の副走査方向に関する位置ずれ情報に基づいて、制御手段により、前記位置ずれが補正されるように、複数の光源が制御される。この場合、制御手段は、光源ユニットからの光量を一定に保ちつつ、該光源ユニットからの光が前記位置ずれの大きさと同じだけ該位置ずれの方向と反対の方向にシフトするように、複数の光源のうちの少なくとも１つの光源の光量を該光源の駆動パルス幅を調整することにより調整する。これにより、複数の光源からの光を走査対象物に対して走査する際に、副走査方向に関する位置ずれを高精度に補正することができる。従って、光源ユニットからの複数の光を走査対象物に対して、精度良く走査させることが可能となる。

上記請求項１に記載の光走査装置において、請求項２に記載の光走査装置の如く、前記光源ユニットは、前記複数の光源が同一チップ上に形成された面発光レーザを有することとすることができる。

請求項３に記載の発明は、少なくとも１つの走査対象物と；前記少なくとも１つの走査対象物に対して光を走査し、前記走査対象物に像を形成する少なくとも１つの請求項１又は２に記載の光走査装置と；前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、光源ユニットからの複数の光を走査対象物に対して、精度良く走査させることができる少なくとも１つの請求項１又は２に記載の光走査装置を備えているために、高速で、高品質の画像を形成することが可能となる。

この場合において、請求項４に記載の画像形成装置の如く、前記転写対象物にカラー画像が転写される場合に、前記カラー画像を構成する複数の色に対応して前記走査対象物が複数個設けられ、前記複数の走査対象物に対応して前記光走査装置が個別に設けられていることとすることができる。例えば、タンデムカラー機などである。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２（Ｂ）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１００の概略構成が示されている。

図１に示されるレーザプリンタ１００は、光走査装置９００、走査対象物としての感光体ドラム９０１、帯電ブラシ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写ローラ９１１、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、排紙トレイ９１０、及び画素形成位置検出器９１５などを備えている。

上記帯電ブラシ９０２、現像ローラ９０３、転写ローラ９１１及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向に関して、帯電ブラシ９０２→現像ローラ９０３→転写ローラ９１１→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。

前記感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム９０１は、図１における面内で時計回り（矢印方向）に回転するようになっている。前記帯電ブラシ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を帯電させる。

前記光走査装置９００は、帯電ブラシ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム９０１の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記現像ローラ９０３の方向に移動する。なお、感光体ドラム９０１の長手方向（回転軸に沿った方向）は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラム９０１の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。また、以下では、便宜上、感光体ドラム９０１の表面に形成される潜像における画素の主走査方向に関する長さを「画素の幅」ともいう。また、この光走査装置９００の構成については後述する。

前記トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは前記現像ローラ９０３に供給される。このトナーカートリッジ９０４内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部に交換を促すメッセージが表示される。

前記現像ローラ９０３は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ９０４から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、この現像ローラ９０３には、感光体ドラム９０１における帯電している部分（光が照射されなかった部分）と帯電していない部分（光が照射された部分）とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、現像ローラ９０３の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム９０１の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像に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された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記転写ローラ９１１の方向に移動する。

前記給紙トレイ９０６には転写対象物としての記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には前記給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚づつ取り出し、前記レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、前記転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写ローラ９１１との間隙部に向けて送り出す。

前記転写ローラ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３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９０１の表面の潜像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、前記定着ローラ９０９に送られる。

この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、前記排紙ローラ９１２を介して前記排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。

前記クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電ブラシ９０２の位置に戻る。

前記画素形成位置検出器９１５は、感光体ドラム９０１の近傍に配置され、感光体ドラム９０１に形成された画素の位置を検出し、副走査方向における位置ずれ情報を含む信号を出力する。

次に、前記光走査装置９００の構成について図２及び図３を用いて説明する。

この光走査装置９００は、光源ユニット８０１、コリメートレンズＣＬ、シリンダレンズ８０５、ポリゴンミラー８０８、該ポリゴンミラー８０８を回転させる不図示のポリゴンモータ、ｆθレンズ８０６、折り返しミラー８０７、トロイダルレンズ８１２、２つの受光素子（８１３、８１４）、２つのプリント基板（８０２、８０９）、及び処理回路８１５などを備えている。なお、以下では、光源ユニット８０１から感光体ドラム９０１に至る光の光路上に配置された、コリメートレンズＣＬ、シリンダレンズ８０５、ポリゴンミラー８０８、ｆθレンズ８０６、折り返しミラー８０７、及びトロイダルレンズ８１２などからなる光学系を「走査光学系」ともいう。

前記光源ユニット８０１は、画像情報に応じて変調されたレーザ光をポリゴンミラー８０８に向けて出射する半導体レーザＬＤを含んでいる。この半導体レーザＬＤは、一例として図４に示されるように、それぞれ互いにほぼ同じ発光特性を有する４８個の発光部を有する、いわゆる面発光レーザである。

４８個の発光部は、副走査方向に対応する方向（以下、便宜上、「dir_sub方向」ともいう）と、該dir_sub方向とは異なる方向であり、かつ主走査方向に対応する方向（以下、便宜上、「dir_main方向」ともいう）に対して角度θ（０度＜θ＜９０度）だけ傾斜した方向（以下、便宜上、「α方向」ともいう）と、にそれぞれ沿って二次元的に配列されている。ここでは、一例として、α方向に並ぶ発光部列の数を８列（図４における紙面上から下に向かって順に「Ａ列〜Ｈ列」とする）、dir_sub方向に並ぶ発光部列の数を６列（図４における紙面左から右に向かって順に「第１列〜第６列」とする）、としている。そこで、以下では、例えば、Ｂ列で第３列目の発光部をＢ３発光部、Ｆ列で第６列目の発光部をＦ６発光部と呼ぶこととする。また、dir_sub方向については、図４における紙面上側から下側に向かう方向を＋方向といい、α方向については、図４における紙面左側から右側に向かう方向を＋方向というものとする。また、４８個の発光部は、dir_main方向及びdir_sub方向のいずれの方向においても、それぞれ等間隔に配置されている。ここでは、dir_main方向の間隔はΔＸa1であり、dir_sub方向の間隔はΔＹa1である。従って、α方向においても、各発光部は等間隔に並んでいる。

本実施形態では、Ｂ１発光部とＢ５発光部とＣ３発光部とＤ１発光部とＤ５発光部とＥ３発光部とＦ１発光部とＦ５発光部とＧ３発光部とが、主画素を形成する際に用いられる主光源である。また、Ａ１発光部とＡ２発光部とＡ３発光部とＨ１発光部〜Ｈ６発光部とが、副走査方向に関する主画素の１画素以上の大きさの位置ずれを補正する際に用いられる予備光源である。そして、残りの発光部が、副走査方向に関する主画素の１画素未満の大きさの位置ずれを補正する際に用いられる副光源である。すなわち、光源ユニット８０１は、９個の主光源と、３０個の副光源と、９個の予備光源と、を含む複数の光源を有している。

なお、位置ずれは、感光体ドラム９０１の表面に形成される潜像の位置ずれを意味し、ｆθレンズ８０６の特性に起因する走査ムラ、ポリゴンミラー８０８における偏向反射面のいわゆる面倒れや、偏向反射面の回転軸からの距離のばらつき、ポリゴンミラー８０８の回転ムラ、半導体レーザＬＤから出射されるレーザ光の波長変動などによって生じるものである。そして、以下では、便宜上、主走査方向の位置ずれを「主走査方向ずれ」ともいい、副走査方向の位置ずれを「副走査方向ずれ」ともいう。

また、各主光源は、dir_sub方向及びα方向のいずれの方向に関しても、副光源あるいは予備光源のいずれかが隣接している。そして、dir_sub方向の位置に関して互いに隣り合う２つの主光源の間に、３個の副光源が配置されている。従って、dir_sub方向の位置に関して互いに隣り合う２つの主光源の、dir_sub方向に関する距離（ΔＹa1とする）は、ΔＹa2×４である。すなわち、dir_sub方向の１画素の大きさはΔＹa1（＝ΔＹa2×４）である。

そこで、例えば、図５に示されるように、Ｂ５発光部で形成された主画素の副走査方向の位置ずれ量（devＢ５とする）がΔＹa2以下であれば、そのずれを補正するための副光源としてＢ４発光部又はＢ６発光部が用いられる。また、ΔＹa2＜devＢ５≦ΔＹa2×２であれば、そのずれを補正するための副光源としてＢ３発光部又はＣ１発光部が用いられる。また、ΔＹa2×２＜devＢ５≦ΔＹa2×３であれば、そのずれを補正するための副光源としてＢ２発光部又はＣ２発光部が用いられる。

同様に、例えば、図６（Ａ）に示されるように、Ｂ１発光部で形成された主画素が副走査方向の＋側に位置ずれを生じ、その副走査方向の位置ずれ量（devＢ１とする）が、ΔＹa2以下であれば、そのずれを補正するための副光源としてＡ６発光部が用いられる。また、ΔＹa2＜devＢ１≦ΔＹa2×２であれば、そのずれを補正するための副光源としてＡ５が用いられる。また、ΔＹa2×２＜devＢ１≦ΔＹa2×３であれば、そのずれを補正するための副光源としてＡ４発光部が用いられる。また、ΔＹa2×３＜devＢ１≦ΔＹa2×４であれば、そのずれを補正するための予備光源としてＡ３発光部が用いられる。また、ΔＹa2×４＜devＢ１≦ΔＹa2×５であれば、そのずれを補正するための予備光源としてＡ２発光部が用いられる。また、ΔＹa2×５＜devＢ１≦ΔＹa2×６であれば、そのずれを補正するための予備光源としてＡ１発光部が用いられる。

また、例えば、図６（Ｂ）に示されるように、Ｇ３発光部で形成された主画素が副走査方向の−側に位置ずれを生じ、その副走査方向の位置ずれ量（devＧ３とする）が、ΔＹa2以下であれば、そのずれを補正するための副光源としてＧ４発光部が用いられる。また、ΔＹa2＜devＧ３≦ΔＹa2×２であれば、そのずれを補正するための副光源としてＧ５が用いられる。また、ΔＹa2×２＜devＧ３≦ΔＹa2×３であれば、そのずれを補正するための副光源としてＧ６発光部が用いられる。また、ΔＹa2×３＜devＧ３≦ΔＹa2×４であれば、そのずれを補正するための予備光源としてＨ１発光部が用いられる。また、ΔＹa2×４＜devＧ３≦ΔＹa2×５であれば、そのずれを補正するための予備光源としてＨ２発光部が用いられる。また、ΔＹa2×５＜devＧ３≦ΔＹa2×６であれば、そのずれを補正するための予備光源としてＨ３発光部が用いられる。また、ΔＹa2×６＜devＧ３≦ΔＹa2×７であれば、そのずれを補正するための予備光源としてＨ４発光部が用いられる。また、ΔＹa2×７＜devＧ３≦ΔＹa2×８であれば、そのずれを補正するための予備光源としてＨ５発光部が用いられる。また、ΔＹa2×８＜devＧ３≦ΔＹa2×９であれば、そのずれを補正するための予備光源としてＨ６発光部が用いられる。

図２に戻り、この光源ユニット８０１は、その背面に前記プリント基板８０２が装着された状態で光学ハウジング８０４の壁面にスプリングにより当接されている。なお、壁面に対する前記当接の姿勢は調節ネジ８０３によって調節可能となっている。これにより、光源ユニット８０１からの光の出射方向を調節することができる。この調節ネジ８０３は光学ハウジング８０４の壁面に形成された突起部に螺合されている。光学ハウジング８０４の内部には、図３に示されるように、前記コリメートレンズＣＬ、シリンダレンズ８０５、ポリゴンミラー８０８、ポリゴンモータ（不図示）、ｆθレンズ８０６、折り返しミラー８０７、トロイダルレンズ８１２、及び２つの受光素子（８１３、８１４）が、それぞれ所定の位置に位置決めされ支持されている。また、プリント基板８０９は、光学ハウジング８０４の壁面に前記光源ユニット８０１と同様に、外側より装着されている。光学ハウジング８０４は、カバー８１１により上部が封止され、その壁面から突出した複数の取付部８１０にてレーザプリンタ１００のフレーム部材にネジで固定される。

前記コリメートレンズＣＬは、光源ユニット８０１からの光を略平行光とする。前記シリンダレンズ８０５は、コリメートレンズＣＬからの光を整形する。

走査光学系の動作について簡単に説明する。光源ユニット８０１からの光は、コリメートレンズＣＬおよびシリンダレンズ８０５を介して、ポリゴンミラー８０８の偏向面近傍に一旦結像される。ポリゴンミラー８０８は、ポリゴンモータ（不図示）によって一定の速度で図３中の矢印Ｂ方向に回転しており、その回転に伴って偏向面近傍に結像された光は等角速度的に偏向される。このポリゴンミラー８０８で偏向された光は、ｆθレンズ８０６を介して、折り返しミラー８０７に入射し、折り返しミラー８０７で反射され、トロイダルレンズ８１２を介して感光体ドラム９０１の表面を走査する。なお、以下では、主走査方向の走査において、走査開始位置から走査終了位置までの１回の走査を「１ライン走査」ともいう。

また、主走査方向に関して前記折り返しミラー８０７の両端には、１ライン走査の開始及び終了をそれぞれ検出するための前記２つの受光素子（８１３、８１４）が設けられている。ここでは、ポリゴンミラー８０８により偏向された光が、感光体ドラム９０１の表面を１ライン走査する前に受光素子８１３に入射され、１ライン走査した後に受光素子８１４に入射されるように配置されている。各受光素子は、それぞれ受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

前記プリント基板８０９には、図７に示されるように、２つのＩ／Ｖアンプ（６０、６１）、２つの２値化回路（６２、６３）及び２つのインバータ（６４、６５）などが実装されている。

Ｉ／Ｖアンプ６０は、受光素子８１３からの光電変換信号を電圧信号に変換するとともに、所定のゲインで増幅する。Ｉ／Ｖアンプ６１は、受光素子８１４からの光電変換信号を電圧信号に変換するとともに、所定のゲインで増幅する。

２値化回路６２は、Ｉ／Ｖアンプ６０の出力信号を２値化する。２値化回路６３は、Ｉ／Ｖアンプ６１の出力信号を２値化する。

インバータ６４は、２値化回路６２の出力信号を反転させ、第１水平同期信号Hsync1として出力する。インバータ６５は、２値化回路６３の出力信号を反転させ、第２水平同期信号Hsync2として出力する。そこで、受光素子８１３に光が入射されると第１水平同期信号Hsync1は「Ｈ（ハイレベル）」から「Ｌ（ローレベル）」に変化する。また、受光素子８１４に光が入射されると第２水平同期信号Hsync2は「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。

前記プリント基板８０２には、図７に示されるように、レーザ駆動回路５０などが実装されている。このレーザ駆動回路５０は、処理回路８１５からの後述するパルス列信号（制御信号）に基づいて、半導体レーザＬＤの駆動信号を生成し、該駆動信号を前記光源ユニット８０１に出力する。光源ユニット８０１では、前記駆動信号を半導体レーザＬＤに供給する。

前記処理回路８１５は、図７に示されるように、位置ずれ情報取得回路１０、画素クロック生成回路２０、パルス列生成回路３０、画像データ生成回路４０、及びメモリ１５などを有している。

位置ずれ情報取得回路１０は、前記第１水平同期信号Hsync1と前記第２水平同期信号Hsync2とに基づいて主走査方向ずれ情報を取得し、前記画素形成位置検出器９１５の出力信号に基づいて副走査方向ずれ情報を取得する。

ここでは、一例として、位置ずれ情報取得回路１０は、第１水平同期信号Hsync1と第２水平同期信号Hsync2とから算出される１ライン走査に要した時間（以下、便宜上「走査時間」ともいう）と、予め設定されている基準時間（以下「走査基準時間」ともいう）との差（以下「走査時間差」ともいう）に基づいて、主走査方向ずれ情報を取得し、メモリ１５に格納されている主走査方向ずれ補正情報テーブルを参照して、位相データSphaseを生成する。ここで生成された位相データSphaseは、画素クロック生成回路２０に出力される。

本実施形態では、予め実験などにより、複数の走査時間差について、走査時間差毎に各画素の主走査方向ずれを計測し、その計測結果に基づいて、走査時間差に対応して位相を変更させる画素及びその変更量についてマップを作成し、走査時間差毎のマップを前記主走査方向ずれ補正情報テーブルとしてメモリ１５に格納している。

また、位置ずれ情報取得回路１０は、予め行われた試し走査の走査結果に対する前記画素形成位置検出器９１５の出力信号から、副走査方向ずれを取得し、副走査方向ずれ情報テーブルとしてメモリ１５に格納する。そして、実際の走査の際に副走査方向ずれ情報テーブルを参照して、副走査方向ずれを補正するための補正信号Ｓdevをパルス列生成回路３０に出力する。具体的には、光源ユニット８０１からの光をdir_sub方向に関して、副走査方向ずれの大きさと同じだけ副走査方向ずれの方向と反対の方向にシフトさせるための補正信号Ｓdevを生成する。

ここで、補正信号Ｓdevについて図８（Ａ）〜図１０（Ｆ）を用いて説明する。ここでは、一例として、Ｂ５発光部で形成された主画素の副走査方向の位置ずれ量devＢ５がΔＹa2以下であり、そのずれを補正するための副光源としてＢ４発光部又はＢ６発光部が用いられる場合について説明する。そして、一例として図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されるように、１１種類（Ｍ１〜Ｍ１１）の駆動モードを用いるものとする。

駆動モードＭ１は、副走査方向ずれが０の画素に適用され、Ｂ５発光部のみが通常のパルス幅（「Ｔs」とする）で駆動される。このときの光の重心は図９（Ａ）に符号Ｇａで示されるように、Ｂ５発光部の発光点とほぼ一致する。すなわち、シフト量は０である。

駆動モードＭ２は、副走査方向ずれが−ｄ1／５の画素に適用され、Ｂ５発光部が４／５Ｔsのパルス幅で駆動され、Ｂ６発光部が１／５Ｔsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図９（Ｂ）に符号Ｇｂで示されるように、Ｇａよりもｄ1／５だけdir_sub方向に＋となる。すなわち、シフト量は＋ｄ1／５である。なお、ｄ１＝ΔＹa2である。

駆動モードＭ３は、副走査方向ずれが−２×ｄ1／５の画素に適用され、Ｂ５発光部が３／５Ｔsのパルス幅で駆動され、Ｂ６発光部が２／５Ｔsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図９（Ｃ）に符号Ｇｃで示されるように、Ｇａよりも２×ｄ1／５だけdir_sub方向に＋となる。すなわち、シフト量は＋２×ｄ1／５である。

駆動モードＭ４は、副走査方向ずれが−３×ｄ1／５の画素に適用され、Ｂ５発光部が２／５Ｔsのパルス幅で駆動され、Ｂ６発光部が３／５Ｔsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図９（Ｄ）に符号Ｇｄで示されるように、Ｇａよりも３×ｄ1／５だけdir_sub方向に＋となる。すなわち、シフト量は＋３×ｄ1／５である。

駆動モードＭ５は、副走査方向ずれが−４×ｄ1／５の画素に適用され、Ｂ５発光部が１／５Ｔsのパルス幅で駆動され、Ｂ６発光部が４／５Ｔsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図９（Ｅ）に符号Ｇｅで示されるように、Ｇａよりも４×ｄ1／５だけdir_sub方向に＋となる。すなわち、シフト量は＋４×ｄ1／５である。

駆動モードＭ６は、副走査方向ずれが−ｄ1の画素に適用され、Ｂ６発光部のみがＴsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図９（Ｆ）に符号Ｇｆで示されるように、Ｂ６発光部の発光点とほぼ一致し、Ｇａよりもｄ1だけdir_sub方向に＋となる。すなわち、シフト量は＋ｄ1である。

駆動モードＭ７は、副走査方向ずれが＋ｄ1／５の画素に適用され、Ｂ５発光部が４／５Ｔsのパルス幅で駆動され、Ｂ４発光部が１／５Ｔsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図１０（Ｂ）に符号Ｇｇで示されるように、Ｇａよりもｄ1／５だけdir_sub方向に−となる。すなわち、シフト量は−ｄ1／５である。

駆動モードＭ８は、副走査方向ずれが＋２×ｄ1／５の画素に適用され、Ｂ５発光部が３／５Ｔsのパルス幅で駆動され、Ｂ４発光部が２／５Ｔsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図１０（Ｃ）に符号Ｇｈで示されるように、Ｇａよりも２×ｄ1／５だけdir_sub方向に−となる。すなわち、シフト量は−２×ｄ1／５である。

駆動モードＭ９は、副走査方向ずれが＋３×ｄ1／５の画素に適用され、Ｂ５発光部が２／５Ｔsのパルス幅で駆動され、Ｂ４発光部が３／５Ｔsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図１０（Ｄ）に符号Ｇｉで示されるように、Ｇａよりも３×ｄ1／５だけdir_sub方向に−となる。すなわち、シフト量は−３×ｄ1／５である。

駆動モードＭ１０は、副走査方向ずれが＋４×ｄ1／５の画素に適用され、Ｂ５発光部が１／５Ｔsのパルス幅で駆動され、Ｂ４発光部が４／５Ｔsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図１０（Ｅ）に符号Ｇｊで示されるように、Ｇａよりも４×ｄ1／５だけdir_sub方向に−となる。すなわち、シフト量は−４×ｄ1／５である。

駆動モードＭ１１は、副走査方向ずれが＋ｄ1の画素に適用され、Ｂ４発光部のみがＴsのパルス幅で駆動される。このときの光の重心は図１０（Ｆ）に符号Ｇｋで示されるように、Ｂ４発光部の発光点とほぼ一致し、Ｇａよりもｄ1だけdir_sub方向に−となる。すなわち、シフト量は−ｄ1である。

なお、補正信号については、パルス列生成回路３０で認識可能であれば、駆動モードそのものであっても良いし、各光源のパルス幅情報であっても良い。これにより、光源ユニット８０１からの光の光量を一定に保ちつつ、光源ユニット８０１からの光の重心をdir_sub方向にシフトさせることができる。

例えば、図１１（Ａ）に示されるような上位装置からの直線の画像情報が、試し走査において図１１（Ｂ）に示されるように非直線となった場合には、図１１（Ｃ）に示されるような駆動モードが選択され、図１１（Ｄ）に示されるように潜像において各画素を副走査方向における最適位置に形成することが可能となる。

図７に戻り、前記画素クロック生成回路２０は、前記位相データSphaseに基づいて、部分的に位相が異なる画素クロック信号PCLKを生成する。この画素クロック信号PCLKは、位置ずれ情報取得回路１０及びパルス列生成回路３０に供給される。

画像データ生成回路４０は、上位装置からの画像情報に基づいて、画像データを生成する。ここで生成された画像データは、パルス列生成回路３０に出力される。

前記パルス列生成回路３０は、画像データ、補正信号Ｓdev、及び画素クロック信号PCLKに基づいて、パルス列信号を生成する。なお、副走査方向ずれのずれ量が、予め設定されている許容範囲内であれば、一例として図１２（Ａ）に示されるように、主画素のみで最適位置に画素が形成されるため、副画素を形成する必要はなく、一例として図１２（Ｂ）に示されるように、Ｂ５発光部のパルス列信号は生成されるが、Ｂ４発光部のパルス列信号及びＢ６発光部のパルス列信号は、いずれも生成されない。すなわち、通常は、主光源のみが用いられる。一方、副走査方向ずれのずれ量が許容範囲を超え、副走査方向ずれの補正が必要となったときにのみ、副光源及び予備光源が用いられる。

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９００では、処理回路８１５によって光源ユニット８０１の制御手段が構成されている。

また、本実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１００では、帯電ブラシ９０２と現像ローラ９０３とトナーカートリッジ９０４と転写ローラ９１１とによって転写装置が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置９００によると、主光源と副光源と予備光源とを含む複数の光源を有する光源ユニット８０１からの画像情報を含む光を感光体ドラム９０１に対して走査する際に、処理回路８１５により、走査において形成される画素の位置情報に基づいて複数の光源の駆動信号が生成される。この場合に、副走査方向に関する主光源からの光の位置に許容範囲を超える位置ずれがあり、その位置ずれが１画素未満の大きさであれば、その位置ずれを補正するために少なくとも１つの副光源の駆動信号が生成され、その位置ずれが１画素以上の大きさであれば、その位置ずれを補正するために少なくとも１つの予備光源の駆動信号が生成される。これにより、複数の光源からの光を感光体ドラム９０１に対して走査する際に、副走査方向ずれを補正することが可能となる。従って、光源ユニットからの複数の光を走査対象物に対して、精度良く走査させることが可能となる。

また、本実施形態によると、dir_sub方向の位置に関して互いに隣り合う２つの主光源間の距離を従来よりも長くすることができ、これにより、いわゆるクロストークを低減することができる。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１００によると、複数の光の精度良い走査ができる光走査装置９００を備えているため、高速で、高品質の画像を形成することが可能となる。

なお、上記実施形態では、駆動モードが１１種類の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、上記実施形態では、副走査方向ずれが正のときと負のときとで、駆動モードの数が同じ場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、副走査方向ずれが正のときと負のときとで、駆動モードの数が異なっていても良い。

また、上記実施形態では、前記半導体レーザＬＤが面発光レーザ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、複数の発光部が、dir_sub方向とα方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列されていれば良い。

例えば、上記実施形態における前記半導体レーザＬＤに代えて、図１３に示される半導体レーザＬＤａを用いても良い。この半導体レーザＬＤａは、前記半導体レーザＬＤに予備光源が追加されたものである。すなわち、上記実施形態における予備光源では補正できない大きな副走査方向ずれがある場合に、この半導体レーザＬＤａを用いると良い。この場合であっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、上記実施形態における前記半導体レーザＬＤに代えて、図１４に示される半導体レーザＬＤｂを用いても良い。この半導体レーザＬＤｂは、dir_sub方向の位置に関して互いに隣り合う２つの主光源間に副光源が２個配置されている。また、半導体レーザＬＤｂは、α方向に並ぶ発光部列の数を６列（Ａ列〜Ｆ列）、dir_sub方向に並ぶ発光部列の数を４列（第１列〜第４列）、としている。この場合であっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。ここで主光源により形成される画素の解像度を１２００ｄｐｉとすると、副光源により１２００ｄｐｉを３分割することができるので、３６００ｄｐｉ相当の精度で副走査方向ずれを補正することが可能となる。

また、上記実施形態における前記半導体レーザＬＤに代えて、図１５に示される半導体レーザＬＤｃを用いても良い。この半導体レーザＬＤｃは、dir_sub方向の位置に関して互いに隣り合う２つの主光源間に副光源が２個配置されている。また、半導体レーザＬＤｃは、α方向に並ぶ発光部列の数を６列（Ａ列〜Ｆ列）、dir_sub方向に並ぶ発光部列の数を５列（第１列〜第５列）、としている。この場合であっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。ここで主光源により形成される画素の解像度を１２００ｄｐｉとすると、副光源により１２００ｄｐｉを３分割することができるので、３６００ｄｐｉ相当の精度で副走査方向ずれを補正することが可能となる。

また、上記実施形態における前記半導体レーザＬＤに代えて、図１６に示される半導体レーザＬＤｄを用いても良い。この半導体レーザＬＤｄは、dir_sub方向の位置に関して互いに隣り合う２つの主光源間に副光源が１個配置されている。また、半導体レーザＬＤｄは、α方向に並ぶ発光部列の数を７列（Ａ列〜Ｇ列）、dir_sub方向に並ぶ発光部列の数を５列（第１列〜第５列）、としている。この場合であっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。ここで主光源により形成される画素の解像度を１２００ｄｐｉとすると、副光源により１２００ｄｐｉを２分割することができるので、２４００ｄｐｉ相当の精度で副走査方向ずれを補正することが可能となる。

また、上記実施形態における前記半導体レーザＬＤに代えて、図１７に示される半導体レーザＬＤｅを用いても良い。この半導体レーザＬＤｅは、dir_sub方向の位置に関して互いに隣り合う２つの主光源間に副光源が１個配置されている。また、半導体レーザＬＤｅは、α方向に並ぶ発光部列の数を１０列（Ａ列〜Ｊ列）、dir_sub方向に並ぶ発光部列の数を３列（第１列〜第３列）、としている。この場合であっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。ここで主光源により形成される画素の解像度を１２００ｄｐｉとすると、副光源により１２００ｄｐｉを２分割することができるので、２４００ｄｐｉ相当の精度で副走査方向ずれを補正することが可能となる。

また、上記実施形態における前記半導体レーザＬＤに代えて、図１８に示される半導体レーザＬＤｆを用いても良い。この半導体レーザＬＤｆは、dir_sub方向の位置に関して互いに隣り合う２つの主光源間に副光源が３個配置されている。また、半導体レーザＬＤｆは、α方向に並ぶ発光部列の数を７列（Ａ列〜Ｇ列）、dir_sub方向に並ぶ発光部列の数を５列（第１列〜第５列）、としている。この場合であっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。そして、１画素の大きさが１／２になると、図１９に示されるように、３つの副光源のうち中央の副光源を主光源に変更することにより、容易に対応することができる。例えば、図１８に示される状態のときに、副走査方向に６００ｄｐｉの解像度を持つとすると、図１９に示される状態のときには、１２００ｄｐｉの解像度を持つことが可能となる。このように、光源の機能切替により、解像度切替可能な光走査装置を実現することができる。なお、この光源の機能切替は、処理回路８１５で行われる。

また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高品質の画像を形成することが可能となる。この場合に、例えば、画像情報が、黄色に関する画像情報（以下「Ｙ画像情報」という）と、マゼンダに関する画像情報（以下「Ｍ画像情報」という）と、シアンに関する画像情報（以下「Ｃ画像情報」という）と、黒色に関する画像情報（以下「Ｋ画像情報」という）とから構成されているときは、画像情報毎に前記副走査方向ずれ情報テーブルを準備しても良いが、４色のうち、予め設定されている特定の色（例えば黄色）についての副走査方向ずれ情報テーブルのみを準備しても良い。この場合に、特定の色以外の色についてずれ情報を取得するときには、特定の色の副走査方向ずれ情報テーブルを参照し、得られた各ずれ情報をそのまま用いても良いし、予め設定されている変換方式（変換式、変換テーブルなど）によって変換された各ずれ情報を用いても良い。これにより、例えば図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示されるように、各画像情報における副走査方向ずれの傾向をほぼ等しくすることができ、色ずれを抑制することができる。また、副走査方向ずれ情報テーブルが格納されるメモリの記録容量を減らすことが可能となる。なお、この場合に、主光源と副光源と予備光源からなる光源群を画像情報毎（ここでは、４つの光源群）に設けても良い。

また、画像形成装置として、カラー画像に対応し、画像情報毎に感光ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。一例として図２０に示されるタンデムカラー機には、Ｙ画像情報用の感光ドラム９０１ａにＹ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ａと、Ｍ画像情報用の感光ドラム９０１ｂにＭ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ｂと、Ｃ画像情報用の感光ドラム９０１ｃにＣ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ｃと、Ｋ画像情報用の感光ドラム９０１ｄにＫ画像情報の潜像を形成する光走査装置９００ｄと、を有している。この場合には、上記実施形態と同様にして各感光ドラムにおける副走査方向ずれが補正されるため、高速で高品質の画像を形成することが可能となる。

また、上記実施形態において、前記処理回路８１５を構成する回路の少なくとも一部が前記プリント基板８０２に実装されても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置がレーザプリンタ１００の場合について説明したが、これに限らず、例えば、光走査装置９００を備えたデジタル複写機、スキャナ、ファクシミリ、及びいわゆる複合機であっても良い。要するに、光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、高速で高品質の画像を形成することが可能となる。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、光源ユニットからの複数の光を走査対象物に対して、精度良く走査させるのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高速で高品質の画像を形成するのに適している。

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の概略構成説明するための図である。 図１における光走査装置を示す概略斜視図（その１）である。 図１における光走査装置を示す概略斜視図（その２）である。 図３における半導体レーザを説明するための図である。 副光源の選択基準を説明するための図（その１）である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ予備光源の選択基準を説明するための図（その２）である。 図２におけるプリント基板に実装されている各種回路及び処理回路を説明するための図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ副走査方向ずれを補正する際の駆動モードの種類を説明するための図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｆ）は、それぞれ各駆動モードを説明するための図（その１）である。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｆ）は、それぞれ駆動モードを説明するための図（その２）である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、それぞれ副走査方向ずれの補正を説明するための図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ副走査方向ずれが許容範囲内の場合を説明するための図である。 図３における半導体レーザの変形例１を説明するための図である。 図３における半導体レーザの変形例２を説明するための図である。 図３における半導体レーザの変形例３を説明するための図である。 図３における半導体レーザの変形例４を説明するための図である。 図３における半導体レーザの変形例５を説明するための図である。 図３における半導体レーザの変形例６を説明するための図である。 図１８の半導体レーザにおける副光源の一部を主光源に変更した例を説明するための図である。 図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、それぞれカラー画像に対応したときの副走査方向ずれの補正を説明するための図である。 タンデムカラー機を説明するための概略図である。

符号の説明

１００…レーザプリンタ（画像形成装置）、８０１…光源ユニット、８１５…処理回路（制御手段）、９００…光走査装置、９０１…感光体ドラム（走査対象物）、９０２…帯電ブラシ（転写装置の一部）、９０３…現像ローラ（転写装置の一部）、９０４…トナーカートリッジ（転写装置の一部）、９０９…定着ローラ（転写装置の一部）、９１３…記録紙（転写対象物）。

Claims (4)

1. 走査対象物に対して画像情報を含む光を走査し、前記走査対象物に像を形成する光走査装置であって、
   副走査方向に対応する第１の方向と、該第１の方向とは異なる方向であり、主走査方向に対応する方向に対して傾斜した第２の方向と、にそれぞれ沿って二次元的に配列された複数の光源を有し、該複数の光源は、前記走査対象物に前記画像情報に応じた主画素を形成する複数の主光源と、前記主画素の前記副走査方向に関する位置ずれを補正する際に用いられる複数の補正用光源と、から構成される光源ユニットと；
   予め取得された前記主画素の前記副走査方向に関する位置ずれ情報に基づいて、前記位置ずれが補正されるように、前記複数の光源を制御する制御手段と；を備え、
   前記制御手段は、前記光源ユニットからの光量を一定に保ちつつ、前記位置ずれ情報に応じて、前記光源ユニットからの光が前記位置ずれの大きさと同じだけ該位置ずれの方向と反対の方向にシフトするように、前記複数の光源のうちの少なくとも１つの光源の光量を該光源の駆動パルス幅を調整することにより調整し、
   前記複数の光源は、前記第１の方向及び第２の方向のいずれの方向においても、それぞれ等間隔に配置され、前記複数の主光源のそれぞれは、前記第１の方向及び第２の方向のいずれの方向に関しても、前記補正用光源が隣接し、前記第１の方向の位置に関して互いに隣り合う２つの前記主光源の間に３個の前記補正用光源が配置され、
   前記光源ユニットは、１画素の大きさが１／２に変更されると、前記３個の補正用光源のうち中央の補正用光源を用いて前記主画素を形成する光走査装置。
2. 前記光源ユニットは、前記複数の光源が同一チップ上に形成された面発光レーザを有することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 少なくとも１つの走査対象物と；
   前記少なくとも１つの走査対象物に対して光を走査し、前記走査対象物に像を形成する少なくとも１つの請求項１又は２に記載の光走査装置と；
   前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置。
4. 前記転写対象物にカラー画像が転写され、
   前記カラー画像を構成する複数の色に対応して前記走査対象物が複数個設けられ、
   前記複数の走査対象物に対応して前記光走査装置が個別に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

Images