JP5084025B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に係り、更に詳しくは、画像情報によって変調された光束を走査して画像を形成する画像形成装置に関する。

画像形成の高速化や画像の高解像度化の要求に対して、複数の光束で同時に走査するいわゆるマルチビーム書き込み方式を用いた画像形成装置が提案された（例えば、特許文献１参照）。

ところで、画像の１画素が複数の光スポットで形成される場合に、いわゆる「相反則不軌」という現象が発生すると、現像後の画像（出力画像）における濃度が不均一となり、画像品質が低下するおそれがあった。

そこで、出力画像における濃度むらを低減するための種々の方策が提案された（例えば、特許文献２〜特許文献４参照）。

特開昭５１−１００７４２号公報 特開平４−１４９５２４号公報 特開２００６−３０１４８２号公報 特開２００７−１９６５８９号公報

しかしながら、画像形成装置に対する高画質化の要求は今後さらに高レベルとなることが予想され、これに対応するには、従来の装置では高コスト化を招くおそれがあった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その目的は、高コスト化を招くことなく、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。

本発明は、画像情報に応じて変調された光束を走査して画像を形成する画像形成装置であって、複数の発光部を有する光源と；前記光源からの光束を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された光束を集光する走査光学系と；前記走査光学系を介した光束の集光位置に配置され、該集光された光束によってその表面が主走査方向に走査される像担持体と；を備え、前記画像の１画素は、少なくとも副走査方向に関して集光位置が互いに異なる複数の光スポットから形成され、前記複数の光スポットのうちの少なくとも１つは、残りの光スポットとは異なる走査タイミングで前記像担持体上に形成されることを特徴とする画像形成装置である。

これによれば、画像の１画素が、少なくとも副走査方向に関して集光位置が互いに異なる複数の光スポットから形成され、該複数の光スポットのうちの少なくとも１つが、残りの光スポットとは異なる走査タイミングで像担持体上に形成される。この場合には、各画素は必ず複数回の走査によって形成されるため、走査回数が１回で形成される画素と走査回数が複数回で形成される画素とが混在する従来よりも、出力画像における濃度むらを低減することができる。従って、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２５（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１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面に、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、感光体ドラム１０３０の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム１０３０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１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

この定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、図２に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、３枚の走査用ミラー（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）、ポリゴンミラー１３、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、同期検知センサ１８、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）、及び走査制御装置２２（図２では図示省略、図１４参照）などを備えている。そして、これらは、ハウジング２１の中の所定位置に組み付けられている。なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１０３０の長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各走査レンズ（１１ａ、１１ｂ）の光軸に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

光源１４は、一例として図３（Ａ）に示されるように、４０個の発光部が２次元的に配列されて１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。

なお、図３（Ａ）におけるＭ方向は主走査方向に対応する方向であり、Ｓ方向は副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）である。また、Ｔ方向はＭ方向からＳ方向に向かって傾斜角α（０°＜α＜９０°）をなす方向である。

この２次元アレイ１００は、Ｔ方向に沿って１０個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、４０個の発光部をＳ方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔となるように、Ｓ方向に等間隔に配置されている。ここでは、便宜上、各発光部列は、図３（Ａ）における紙面の上から下に向かって、第１発光部列、第２発光部列、第３発光部列、第４発光部列という。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいうものとする。

また、各発光部を特定するために、便宜上、図３（Ａ）における紙面左下から右上に向かって、第１発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１〜ｖ１０、第２発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１１〜ｖ２０、第３発光部列を構成する１０個の発光部をｖ２１〜ｖ３０、第４発光部列を構成する１０個の発光部をｖ３１〜ｖ４０とする。

また、各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、２次元アレイ１００は、いわゆる面発光レーザアレイである。各発光部から射出される光束の発散角は、Ｍ方向、Ｓ方向共に７±１度である。そして、各発光部のニアフィールドパターンは、直径４μｍの円形である。

ここでは、一例として、図３（Ｂ）におけるｄ＝５．０μｍ、Ｄｍ＝３０μｍ、Ｄｓ＝２５μｍ、Ｌｍ＝Ｄｍ×９＝２７０μｍ、Ｌｓ＝ｄ×３９＝１９４μｍである。なお、ｄは、すべての発光部をＳ方向に伸びる仮想線上に正射影したときの間隔であり、Ｄｍは、Ｍ方向に関する発光部の間隔であり、Ｄｓは、Ｓ方向に関する発光部列の間隔である。また、Ｌｍは、Ｍ方向に関する両端の発光部の間隔であり、Ｌｓは、Ｓ方向に関する両端の発光部の間隔である。

図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源１４から射出された光束を略平行光とする。このカップリングレンズ１５の焦点距離は４７．７ｍｍである。

開口板１６は、一例として、主走査方向に対応する方向の幅が５．４４ｍｍ、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）の幅が２．１ｍｍの矩形形状あるいは楕円形状の開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。

シリンドリカルレンズ１７は、開口板１６の開口部を通過した光束を、ポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して結像する。このシリンドリカルレンズ１７の焦点距離は１０７．０ｍｍである。

光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６とシリンドリカルレンズ１７とから構成されている。

ポリゴンミラー１３は、一例として内接円の半径が７ｍｍの４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に平行な軸の周りに等速回転し、シリンドリカルレンズ１７からの光束を偏向する。なお、ポリゴンミラー１３への光束の入射角は７０°であり、偏向反射面の回転による画角は７２°である。

偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光束が、さらに３つの走査用ミラー（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を介して感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。

偏向器側走査レンズ１１ａ及び像面側走査レンズ１１ｂの各面（入射面、射出面）は次の（１）式及び次の（２）式で表現される非球面である。ここで、ＸはＸ軸方向の座標、ＹはＹ軸方向の座標を示す。また、入射面の中央をＹ＝０とする。Ｃ_ｍ０はＹ＝０における主走査方向に対応する方向の曲率を示し、曲率半径Ｒ_ｍの逆数である。ａ_００，ａ_０１，ａ_０２，・・・は主走査形状の非球面係数である。また、Ｃｓ（Ｙ）はＹに関する副走査方向に対応する方向の曲率、Ｒ_ｓ０は副走査方向に対応する方向の光軸上の曲率半径、ｂ_００，ｂ_０１，ｂ_０２，・・・は副走査方向に対応する方向の非球面係数である。なお、光軸は、Ｙ＝０で副走査方向に対応する方向における中央の点を通る軸をいう。

各走査レンズの各面（入射面、射出面）におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が図４及び図５に示されている。

図４の値を前記（１）式に代入して得られた偏向器側走査レンズ１１ａの形状が図６に示されている。また、図５の値を前記（１）式に代入して得られた像面側走査レンズ１１ｂの形状が図７に示されている。

図４の値を前記（２）式に代入して得られた偏向器側走査レンズ１１ａの入射面及び射出面におけるＣｓ（Ｙ）が図８に示されている。また、図５の値を前記（２）式に代入して得られた像面側走査レンズ１１ｂの入射面及び射出面におけるＣｓ（Ｙ）が図９に示されている。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂと３つの走査用ミラー（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）とから構成されている。

走査光学系のいわゆる副走査横倍率は、−０．９７倍である。そして、光学系全系の副走査横倍率は２．１８倍である。また、走査光学系の主走査方向に対応する方向に関する焦点距離は２３７．８ｍｍ、副走査方向に対応する方向に関する焦点距離は７１．４ｍｍである。

そして、書込の幅（主走査方向に関する有効走査領域の長さ）は、３２３ｍｍである。感光体ドラム１０３０の表面での光スポット径の狙いは、主走査方向で５２μｍ、副走査方向で５５μｍである。

ところで、偏向器前光学系及び走査光学系の主要な光学素子の位置関係が図１０に示されている。そして、図１０における符号ｄ１〜ｄ１１の具体的な値（単位ｍｍ）の一例が図１１に示されている。

また、シリンドリカルレンズ１７からの光束の射出方向と、ポリゴンミラー１３の偏向反射面により感光体ドラム１０３０の表面における像高０の位置（図１０における符号ｐ０の位置）へ向けて反射される光束の進行方向とのなす角（図１０におけるθ）は６０度である。

図２に戻り、ポリゴンミラー１３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち、画像形成に関与しない光束の一部は、同期検知用光束として、２つの同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）を介して同期検知センサ１８に入射する。

同期検知センサ１８は、一例として図１２に示されるように、２つの受光部（第１受光部１８_１、第２受光部１８_２）を有する受光素子、該受光素子からの受光量に応じた信号（光電変換信号）を増幅するアンプ（ＡＭＰ）１８_３、該アンプ１８_３の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓとを比較し、その比較結果を出力する比較器（ＣＭＰ）１８_４を有している。この比較器１８_４の出力信号は走査制御装置２２に供給される。

なお、図１２（Ａ）におけるｍ方向は主走査方向に対応する方向であり、ｓ方向は副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）である。

第１受光部１８_１は、一例として長方形状の受光部であり、長手方向がｍ方向に対して直交するように配置されている。すなわち、同期検知用光束が通過する２辺がｍ方向に直交している。

第２受光部１８_２は、一例として平行四辺形状の受光部であり、第１受光部１８_１の＋ｍ側に配置されている。そして、第２受光部１８_２の長手方向は、受光面内において第１受光部１８_１の長手方向に対して角度β（０＜β＜９０°）だけ傾斜している。すなわち、同期検知用光束が通過する２辺がｍ方向及びｓ方向に対して傾斜している。

アンプ１８_３では、入力信号の反転及び増幅が行われる。そこで、受光素子の受光量が多いほど、アンプ１８_３の出力信号レベルは低くなる。

前記基準レベルＶｓは、同期検知用光束が受光素子で受光されたときのアンプ１８_３の出力信号レベル（最低値）よりも若干高いレベルに設定されている。そこで、各受光部のいずれかが同期検知用光束を受光したときに、比較器１８_４での判断結果が変化し、それに応じて比較器１８_４の出力信号が変化する。

同期検知センサ１８は、感光体ドラム１０３０の表面における光束の入射位置が、設計上の位置のときに、同期検知用光束が、各受光部のほぼ中央を通過するように調整されている（図１３（Ａ）参照）。そして、このときに、同期検知用光束が第１受光部１８_１で検知されてから第２受光部１８_２で検知されるまでの時間は、基準時間Ｔｓとして予め得られている（図１３（Ｂ）参照）。なお、便宜上、このときの同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置の移動経路、すなわち設計上の移動経路を「経路Ａ」という。

ところで、温度や湿度の変化等により、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路が設計上の光路に対して副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）にずれることがある。この場合には、同期検知用光束も、感光体ドラム１０３０に向かう光束と同様に、設計上の光路に対して副走査方向に対応する方向（ここでは、ｓ方向）にずれることとなる。そして、一例として図１３（Ｃ）に示されるように、同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置の移動経路も、経路Ａに対して副走査方向に対応する方向にずれる。なお、便宜上、このときの移動経路を「経路Ｂ」という。

そして、このときの移動経路のずれ量Δｈ（図１３（Ｃ）参照）は、次の（３）式から求めることができる。ここで、ΔＴは、比較器１８_４の出力信号における立下りから次の立下りまでの時間Ｔと前記基準時間Ｔｓとの差であり（図１３（Ｄ）参照）、Ｖは同期検知用光束の移動速度（走査速度）である。このずれ量Δｈは、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路の設計上の光路に対する副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）のずれ量と相関関係がある。

また、第１受光部１８_１が同期検知用光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りタイミングは、ｓ方向に関する同期検知用光束の入射位置の影響を受けない（図１３（Ｂ）及び図１３（Ｄ）参照）。そこで、第１受光部１８_１が同期検知用光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りから走査開始のタイミングを求めることができる。

走査制御装置２２は、一例として図１４に示されるように、ＣＰＵ２１０、フラッシュメモリ２１１、ＲＡＭ２１２、ＩＦ（インターフェース）２１４、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、フレームメモリ２１７、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０、書込制御回路２１９、及び光源駆動回路２２１などを有している。なお、図１４における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

ＩＦ（インターフェース）２１４は、プリンタ制御装置１０６０との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、ＩＦ（インターフェース）２１４を介して供給される。

画素クロック生成回路２１５は、画素クロック信号を生成する。

フレームメモリ２１７には、ＣＰＵ２１０によってラスター展開された画像データ（以下、便宜上「ラスターデータ」と略述する）が一時的に格納される。

画像処理回路２１６は、フレームメモリ２１７に格納されているラスターデータを読み出し、所定の中間調処理などを行った後、発光部毎のドットデータを作成し、発光部それぞれに対応したラインバッファ２１８_１〜２１８_４０へ出力する。

書込制御回路２１９は、同期検知センサ１８の出力信号に基づいて、第１受光部１８_１が同期検知用の光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りを監視する。そして、該立下りを検出すると、走査開始のタイミングを求める。そして、走査開始のタイミングに合わせて、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０から各発光部のドットデータを読み出し、画素クロック生成回路２１５からの画素クロック信号に重畳させるとともに、発光部毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。

光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からの変調データに応じて２次元アレイ１００の各発光部を駆動する。

フラッシュメモリ２１１には、ＣＰＵ２１０にて解読可能なコードで記述された各種プログラム及び各種データが格納されている。

ＲＡＭ２１２は、作業用のメモリである。

ＣＰＵ２１０は、フラッシュメモリ２１１に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置１０１０の全体を制御する。

例えば、ＣＰＵ２１０は、所定のタイミング毎に、同期検知センサ１８の出力信号に基づいて、前記ずれ量Δｈを求め、ＲＡＭ２１２に保存する。

本実施形態では、一例として図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示されるように、１回目の走査が終わると、副走査方向に関して距離Ｌ１／２（Ｌ１：１回の走査における両端の走査線間隔）だけ被走査領域がシフトするように感光体ドラム１０３０を回転させた後、次の２回目の走査を行っている。すなわち、いわゆる１次飛び越し走査を行う。このような走査を繰り返し行い、一例として図１６に示されるように、感光体ドラム１０３０の表面に潜像が形成される。なお、図１５（Ｂ）では、わかりやすくするため、１回目の走査領域と２回目の走査領域が主走査方向にずれて示されているが、実際は、すべての走査領域は主走査方向に関しては一致している（図１６、図２６も同じ）。

また、一例として図１７に示されるように、走査領域の重なる部分では、走査線は重ならず、前回の隣接する２つの走査線の中間位置に次の走査線が位置している。

これにより、２次元アレイ１００において、ｄ＝５．０μｍであり、１回の走査における感光体ドラム１０３０の表面での隣接する走査線間隔Ｌ２が１０．４μｍであっても、走査領域の重なる部分では、隣接する走査線間隔が５．２μｍとなり、実質的に書き込み密度を２倍（ここでは、４８００ｄｐｉ）とすることができる。すなわち、飛び越し走査を行わない従来のいわゆる隣接走査（図１８参照）の場合と比較して、要求される書き込み密度が同じであれば、ｄの値を２倍にすることができる。従って、発光部間の熱干渉が低減され、発光特性の安定化及び光源の長寿命化を図ることができる。そして、発光特性が安定化することにより、画質を向上させることが可能となる。

このように、発光部の数をｋとすると、（ｋ−１）×Ｌ２＜Ｌ１、の関係が満足されれば、光利用効率を低下させることなく、発光部間隔を広げることができる。但し、発光部間隔が広くなりすぎると、一部の光束は光学素子の光軸から大きく離れてしまい、すべての光束で所望の光学特性を確保するのが困難となる。そこで、さらに、Ｌ１＜（２ｋ−１）×Ｌ２とすることにより、すべての光束で所望の光学特性を確保するとともに、光源の長寿命化を図ることが可能となる。

ところで、帯電されている感光体に光束が照射されると、照射されたところでは、一例として図１９に示されるように、電荷密度が低下する。なお、電荷密度が低下した領域の面積は、「潜像積分値」とも呼ばれている。この潜像積分値が大きいほどトナーの付着量が多い。そこで、潜像において潜像積分値にばらつきがあると、出力画像に濃度むらが生じることとなる。

一例として図２０には、副走査方向に沿って一列に並ぶ４つの光スポットで１画素が形成されるときに、１画素が１回の走査で形成される場合（Ｃａｓｅ１、図２１参照）、２回の走査で形成される場合（Ｃａｓｅ２、図２２参照）、３回の走査で形成される場合（Ｃａｓｅ３、図２３参照）、及び４回の走査で形成される場合（Ｃａｓｅ４、図２４参照）の潜像積分値がそれぞれ示されている。

これによると、１画素を形成する際の走査回数が少ないほど潜像積分値は小さくなる傾向にあるが、１画素が１回の走査で形成される場合（Ｃａｓｅ１）の潜像積分値は、１画素が複数回の走査で形成される場合（Ｃａｓｅ２〜Ｃａｓｅ４）の潜像積分値に比べて特に小さい。

そこで、従来のように、１回の走査で形成される画素と複数回の走査で形成される画素とが混在していると、潜像積分値に大きなばらつきが生じ、出力画像に大きな濃度むらが生じることとなる。

一方、本実施形態では、一例として図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示されるように、２回の走査で１画素を形成しているため、潜像積分値のばらつきは小さく、出力画像における濃度むらを抑制することができる。すなわち、画質の向上を図ることができる。

さらに、１画素を形成する４つの光束に対応する各発光部の駆動データを同一とすることができるので、データ量の削減、及びメモリ容量の低減が可能となる。

また、１画素を形成する４つの光束に対応する各発光部の発光量にばらつきがあっても、１画素では平均化されるため、発光量の変動に起因する画像の濃度むらを低減することができる。

さらに、ＣＰＵ２１０は、前記ずれ量Δｈに基づいて、副走査方向に関する位置ずれが適切に補正されるように、１画素における最初の光スポットに対応する発光部を選択する。この場合には、走査線の位置を１／４画素の精度で制御することができる。これにより、光スポットの副走査方向に関する位置精度を向上させることができる。なお、１画素における最初の光スポットに対応する発光部が選択されると、残りの３つの光スポットに対応する発光部は、選択された発光部に応じて自動的に決定される。

以上説明したように、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、４０個の発光部を有する光源１４と、光源１４からの光束を偏向するポリゴンミラー１３と、ポリゴンミラー１３で偏向された光束を集光する走査光学系と、走査光学系を介した光束の集光位置に配置され、該集光された光束によってその表面が主走査方向に走査される感光体ドラム１０３０とを備えている。そして、画像の１画素は、少なくとも副走査方向に関して集光位置が互いに異なる複数の光スポットから形成され、該複数の光スポットのうちの少なくとも１つは、残りの光スポットとは異なる走査タイミングで感光体ドラム１０３０上に形成される。

この場合には、各画素は必ず複数回の走査によって形成されるため、走査回数が１回で形成される画素と走査回数が複数回で形成される画素とが混在する場合に比べて、潜像積分値のばらつきを小さくすることができる。その結果、出力画像における濃度むらを従来よりも低減することができる。従って、高コスト化を招くことなく、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、２次元アレイ１００が４０個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、飛び越し走査として、１次飛び越し走査を行う場合について説明したが、これに限らず、例えば図２６に示されるように、３回の走査で所望の書き込み密度が得られるいわゆる２次飛び越し走査を行っても良い。但し、飛び越し走査の次数が大きくなると、発光部の配列領域が広くなるため、光学特性が劣化するおそれがある。

また、上記実施形態では、像担持体が感光体ドラムの場合について説明したが、これに限らず、「相反則不軌」現象が生じるおそれがある他の像担持体に対しても、同様な効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、図２７に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。

各感光体ドラムは、図２７中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順に帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットがそれぞれ配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。

光走査装置２０１０は、前記光源１４と同様な光源、前記同期検知センサ１８と同様な同期検知センサ、前記偏向器前光学系と同様な偏向器前光学系、及び前記走査光学系と同様な走査光学系を、それぞれ色毎に有している。

そして、各光源から射出された光束は、対応する偏向器前光学系を介して共通のポリゴンミラーで偏向され、対応する走査光学系を介して対応する感光体ドラムに照射される。

光走査装置２０１０は、走査制御装置を有し、前記走査制御装置２２と同様にして、各同期検知センサの出力信号に基づいて、各感光体ドラムに対する前記ずれ量Δｈを求める。そして、走査制御装置は、ずれ量Δｈに基づいて、副走査方向に関する位置ずれが適切に補正されるように、１画素における最初の光スポットに対応する発光部を選択する。

このカラープリンタ２０００では、上記実施形態と同様に、画像の１画素は、少なくとも副走査方向に関して集光位置が互いに異なる複数の光スポットから形成されている。そして、前記１次飛び越し走査を行い、２回の走査で１画素を形成している。従って、上記レーザプリンタ１０００と同様な効果を得ることができる。

さらに、このカラープリンタ２０００では、色毎に副走査方向に関する位置ずれが適切に補正されているため、出力画像における色ずれを低減することができる。

なお、このカラープリンタ２０００において、光走査装置を１色毎に設けても良いし、２色毎に設けても良い。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、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レーザプリンタの概略構成を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図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれ図２における光源に含まれるＶＣＳＥＬの２次元アレイを説明するための図である。 図２における偏向器側走査レンズの形状を説明するための図（その１）である。 図２における像面側走査レンズの形状を説明するための図（その１）である。 図２における偏向器側走査レンズの形状を説明するための図（その２）である。 図２における像面側走査レンズの形状を説明するための図（その２）である。 図２における偏向器側走査レンズの副走査方向の曲率を説明するための図である。 図２における像面側走査レンズの副走査方向の曲率を説明するための図である。 図２の光走査装置における主要な光学素子の位置関係を説明するための図（その１）である。 図２の光走査装置における主要な光学素子の位置関係を説明するための図（その２）である。 図２における同期検知センサの概略構成を説明するための図である。 図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）は、いずれも図１２の同期検知センサの動作を説明するための図である。 走査制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ１次飛び越し走査を説明するための図（その１）である。 １次飛び越し走査を説明するための図（その２）である。 １次飛び越し走査を説明するための図（その３）である。 隣接走査を説明するための図である。 潜像積分値を説明するための図である。 １画素を形成するときの走査回数と潜像積分値との関係を説明するための図である。 図２０におけるＣａｓｅ１を説明するための図である。 図２０におけるＣａｓｅ２を説明するための図である。 図２０におけるＣａｓｅ３を説明するための図である。 図２０におけるＣａｓｅ４を説明するための図である。 図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）は、それぞれ本実施形態における走査を説明するための図である。 ２次飛び越し走査を説明するための図である。 カラープリンタの概略構成を示す図である。

符号の説明

１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源、２２…走査制御装置（制御装置）、１００…２次元アレイ（面発光レーザアレイ）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。

Claims (6)

1. 画像情報に応じて変調された光束を走査して画像を形成する画像形成装置であって、
   複数の発光部を有する光源と；
   前記光源からの光束を偏向する偏向器と；
   前記偏向器で偏向された光束を集光する走査光学系と；
   前記走査光学系を介した光束の集光位置に配置され、該集光された光束によってその表面が主走査方向に走査される像担持体と；を備え、
   前記画像の１画素は、少なくとも副走査方向に関して集光位置が互いに異なる複数の光スポットから形成され、
   前記複数の光スポットのうちの少なくとも１つは、残りの光スポットとは異なる走査タイミングで前記像担持体上に形成されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の光スポットのうち最初に前記像担持体上に形成される少なくとも１つの光スポットに対応する発光部として、前記複数の発光部のなかから、副走査方向に関する位置ずれ情報に基づいて、該位置ずれの補正に適した発光部を選択する制御装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記光源は、前記複数の発光部が２次元配列された面発光レーザアレイであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の表面は１回の走査で、複数の光束により複数の走査線に沿って走査され、
   前記面発光レーザアレイにおける発光部の数ｋ、前記複数の走査線のうち両端に位置する２つの走査線の間隔Ｌ１、前記複数の走査線における隣接する走査線の間隔Ｌ２を用いて、（ｋ−１）×Ｌ２＜Ｌ１の関係が満足されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記間隔Ｌ１は、（２ｋ−１）×Ｌ２よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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