以下、本発明の一実施形態に係る光走査装置及び画像形成装置について図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る光走査装置11を含む画像形成装置1の構成を概略的に示した断面図である。画像形成装置1は、光走査装置11、現像器12、帯電器13、感光体ドラム14、転写ローラー15、定着器16及び給紙カセット17を備えている。
感光体ドラム14は、円筒状の部材であり、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム14は、図略のモーターからの駆動力を受けて、図1における時計回りの方向に、所定のプロセス線速に応じた回転速度で軸回りに回転される。帯電器13は、感光体ドラム14の表面を略一様に帯電する。
光走査装置11は、帯電器13によって略一様に帯電された感光体ドラム14の周面に対して、画像データに応じたレーザー光線を照射して、画像データの静電潜像を形成する。この光走査装置11については、後記で詳述する。
現像器12は、静電潜像が形成された感光体ドラム14の周面にトナーを供給してトナー像を形成する。現像器12は、トナーを担持する現像ローラー、及びトナーを攪拌しつつ搬送するスクリューを含む。感光体ドラム14に形成されたトナー像は、給紙カセット17から繰り出されて搬送路170を搬送される記録紙に転写される。この現像器12には、図略のトナーコンテナからトナーが補給される。
感光体ドラム14の下方には転写ローラー15が対向して配設され、両者によって転写ニップ部が形成されている。転写ローラー15は、導電性を有するゴム材料等で構成されるとともに転写バイアスが与えられ、感光体ドラム14に形成されたトナー像を前記記録紙に転写させる。
定着器16は、ヒーターを内蔵する定着ローラー160と、該定着ローラー160と定着ニップ部を形成する加圧ローラー161とを備える。前記定着ニップ部を、トナー像が形成された記録紙が通過することにより、トナー像が記録紙に定着される。
次に、画像形成装置1の画像形成動作について簡単に説明する。先ず、帯電器13により感光体ドラム14の表面が略均一に帯電される。帯電された感光体ドラム14の周面が、光走査装置11により露光され、記録紙に形成する画像の静電潜像が感光体ドラム14の表面に形成される。この静電潜像が、現像器12から感光体ドラム14の周面にトナーが供給されることにより、トナー像として顕在化される。一方、給紙カセット17からは記録紙が搬送路170に繰り出される。前記トナー像は、前記転写ニップ部を記録紙が通過することにより、当該記録紙に転写される。この転写動作が行われた後、記録紙は定着器16(前記定着ニップ部)に搬送され、記録紙にトナー像が固着される。
以下、光走査装置11について詳述する。図2は、光走査装置11の内部構造を示す図、図3は、光走査装置11の主走査断面の構成を示す光路図であり、図4は、光走査装置11に備えられるLDモジュール111の例を示す斜視図である。光走査装置11は、樹脂にて一体成形されたハウジング121内に収納された光走査部110と、制御部119とを備える。光走査装置11は、制御部119によって動作が制御される。
光走査装置11において、光走査部110は、光線を発する第1発光部であるレーザーダイオードLD1と第2発光部であるレーザーダイオードLD2とを有するLDモジュール111、コリメータレンズ112、シリンドリカルレンズ113、ポリゴンミラー114、第1結像レンズ115、第2結像レンズ116、同期検知器117及び同期検知用ミラー118を含む。この光走査部110は、レーザーダイオードLD1及びレーザーダイオードLD2からそれぞれ発せられるレーザー光線(光線)で、感光体ドラム14の周面14S(以下、「ドラム周面14S」という)を主走査方向に、副走査方向に異なる位置で繰り返し走査(露光)する。なお、「主走査方向」は感光体ドラム14の軸方向に一致し、「副走査方向」は主走査方向に垂直な方向である。
LDモジュール111は、図4に示すように、筒状のホルダーの先端面Y(出射面)にレーザーダイオードLD1及びレーザーダイオードLD2を備え、各レーザーダイオードLD1,LD2から所定の波長(例えば、670nm)のレーザー光線を発する。本実施形態では、LDモジュール111は、2個のレーザーダイオードLD1,LD2を備えたマルチビーム型の光源である。このようなマルチビーム型のLDモジュール111では、先端面Yに対する法線のうち中央を通る法線Gを回転軸として矢印Xの方向にLDモジュール111を回転させることで、各レーザーダイオードLD1,LD2から発せられる2本のレーザー光線の主走査ピッチを調整することができるとともに、副走査ピッチ(解像度)を調整することができる。
各レーザーダイオードLD1,LD2は、駆動回路部品を備えたドライバ120によって駆動される。ドライバ120が各レーザーダイオードLD1,LD2に与える駆動電流によって、各レーザーダイオードLD1,LD2が発するレーザー光線の光量が定められる。
コリメータレンズ112は、レーザーダイオードLD1,LD2から発せられ拡散するレーザー光線を平行光に変換する。シリンドリカルレンズ113は、コリメータレンズ112から出射されたレーザー光線を、主走査方向に長い線状光に変換してポリゴンミラー114に結像させる。
ポリゴンミラー114は、レーザーダイオードLD1,LD2から発せられたレーザー光線を偏向(反射)するとともに、偏向したレーザー光線によって感光体ドラム14のドラム周面14S上を主走査方向に走査させる。ポリゴンミラー114は、正多角形(例えば、正五角形)の各辺に沿って反射面が形成された多面鏡であり、図略のポリゴンモーターによって回転軸回りに回転駆動される。なお、ポリゴンミラー114に代えて、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーを用いるようにしても良い。本実施形態の光走査装置11では、このポリゴンミラー114と被走査面であるドラム周面14Sとの間に、2枚の走査レンズとして第1結像レンズ115及び第2結像レンズ116が配置されている。
第1結像レンズ115及び第2結像レンズ116は、ポリゴンミラー114によって偏向されたレーザー光線を集光し、感光体ドラム14のドラム周面14Sに結像させる。第1結像レンズ115及び第2結像レンズ116は、fθ特性(焦点距離fは例えば180mmである)を有する走査レンズであって、主走査方向に長尺のレンズである。
本実施形態の光走査装置11では、レーザーダイオードLD1,LD2から発せられるレーザー光線による感光体ドラム14の有効走査範囲外に、同期検知器117及び同期検知用ミラー118が配置されている。レーザーダイオードLD1,LD2から発せられるレーザー光線による感光体ドラム14のドラム周面14S上への走査開始タイミングは、同期検知用ミラー118によって反射された同期検知用の光ビームを同期検知器117が検知することによって決定される。
レーザーダイオードLD1,LD2から発せられたレーザー光線は、コリメータレンズ112、図略の絞り、及びシリンドリカルレンズ113を経て、ポリゴンミラー114に入射する。その後、レーザー光線は、軸回りに揺動するポリゴンミラー114で偏向され、第1結像レンズ115及び第2結像レンズ116に入射する。そして、レーザー光線は第1結像レンズ115及び第2結像レンズ116から出射し、感光体ドラム14のドラム周面14Sに向かう。ポリゴンミラー114の回転に伴い、レーザー光線は、走査領域におけるマイナス方向の軸外から、プラス方向の軸外に向けて、ドラム周面14S上を走査する。
制御部119は、光走査装置11を含む画像形成装置1全体の動作を制御する。制御部119は、例えば制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)や一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等の記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、前記制御プログラムが読み出されることにより、機能的に画像形成制御部119a及び発光制御部119bを有するように動作する。
画像形成制御部119aは、画像形成装置1の各部の動作を制御することで、上述の画像形成動作を実行させる。上記の制御には、光走査装置11のLDモジュール111やポリゴンミラー114の回転動作、帯電器13のオンオフ動作、感光体ドラム14の軸回りの回転動作、現像バイアスや転写バイアス等の印加動作の制御が含まれる。
本実施形態においては、画像形成制御部119aは、画像形成装置1のプロセス線速を設定し、このプロセス線速に合わせて感光体ドラム14の回転速度を設定する。画像形成制御部119aは、感光体ドラム14が所定の第1速度で全速回転される全速モードと、全速モード時の前記第1速度よりも遅い所定の第2速度で感光体ドラム14が回転される低速モードとに設定することができる。
ここで、全速モード時に感光体ドラム14の回転速度として設定される第1速度は、画像形成装置1が通常のプロセス線速で画像形成動作を行う場合のドラム回転速度である。低速モード時に感光体ドラム14の回転速度として設定される第2速度は、全速モード時の感光体ドラム14の回転速度(第1速度)をmとするとき、m×1/n(但し、nは2以上の整数)とされる。
また、画像形成制御部119aは、回転速度制御部としての機能を有し、画像データで表される画像の解像度に基づいて感光体ドラム14の回転速度を制御する。画像形成制御部119aは、画像データで表される画像の解像度が所定の第1解像度である場合に、感光体ドラム14が第1速度で全速回転される全速モードに設定する。また、画像形成制御部119aは、画像データで表される画像の解像度が第1解像度よりも高い所定の第2解像度である場合に、感光体ドラム14が第2速度で回転される低速モードに設定する。すなわち、画像形成装置1においては、画像形成制御部119aによって感光体ドラム14の回転速度が第1速度の全速モードに設定された場合には、第1解像度(以下、「低解像度」という)の画像を形成するための画像形成動作が行われ、感光体ドラム14の回転速度が第2速度の低速モードに設定された場合には、第2解像度(以下、「高解像度」という)の画像を形成するための画像形成動作が行われる。
本実施形態においては、画像形成制御部119aによって全速モードに設定された場合には、感光体ドラム14が回転速度(第1速度)mで全速回転されて、例えば600dpiの低解像度の画像を形成するための画像形成動作が行われる。画像形成制御部119aによって低速モードに設定された場合には、感光体ドラム14が回転速度(第2速度)m/2(半速)で回転されて、例えば1200dpiの高解像度の画像を形成するための画像形成動作が行われる。
発光制御部119bは、感光体ドラム14のドラム周面14Sに対する静電潜像形成用として与えられた、複数の画素から成る画像データに応じて、光走査部110の光走査動作を制御する。この発光制御部119bにおける制御動作について、図5に基づき説明する。図5(A)は感光体ドラム14の回転速度が第1速度の全速モード時における光走査を説明するための模式図である。
発光制御部119bは、感光体ドラム14が回転軸AX回りに第1速度mで回転される全速モードに設定された、低解像度の画像形成時には、LDモジュール111が有するレーザーダイオードLD1,LD2を、画像データを構成する各画素に応じた主発光動作を実行する第1主発光部として設定する。そして、発光制御部119bは、第1主発光部として設定したレーザーダイオードLD1,LD2から発せられる2本のレーザー光線で、副走査方向に異なる位置で感光体ドラム14のドラム周面14Sを主走査方向に走査させる。すなわち、全速モードでは、発光制御部119bは、レーザーダイオードLD1,LD2の双方に主発光動作を実行させ、1回の走査で2本の走査ラインを描画させる。これら走査ラインの副走査ピッチは、所定の解像度(ここでは、600dpi)に沿ったものである。
なお、LDモジュール111に備えられるレーザーダイオードの数は、2つに限定されるものではなく、レーザーダイオードLD1,LD2を含む3つ以上の複数のレーザーダイオードを備える構成とすることができる。この場合、全速モードにおいて発光制御部119bは、複数のレーザーダイオードのそれぞれに主発光動作を実行させても良いし、複数のレーザーダイオードのうちのレーザーダイオードLD1,LD2のみに主発光動作を実行させても良い。
図5(B)は感光体ドラム14の回転速度が第2速度の低速モード時における光走査を説明するための模式図である。発光制御部119bは、感光体ドラム14が回転軸AX回りに第2速度m/2で回転される低速モードに設定された、高解像度の画像形成時には、LDモジュール111が有するレーザーダイオードLD1を、画像データを構成する各画素に応じた主発光動作を実行する第2主発光部として設定する。また、発光制御部119bは、LDモジュール111が有するレーザーダイオードLD2を、画像データがラスタデータであるか、またはベクタデータであるかに基づき、該画像データを構成する一部の画素又は全部の画素に応じて、レーザーダイオードLD1(第2主発光部)によるレーザー光線の光量を補う補助発光動作を実行する補助発光部として設定する。そして、発光制御部119bは、第2主発光部として設定したレーザーダイオードLD1から発せられるレーザー光線で感光体ドラム14のドラム周面14Sを主走査方向に走査させるとともに、補助発光部として設定したレーザーダイオードLD2から発せられるレーザー光線で、レーザーダイオードLD1によるレーザー光線と副走査方向に同じ位置でドラム周面14Sを主走査方向に走査させる。
なお、LDモジュール111が、レーザーダイオードLD1,LD2を含む3つ以上の複数のレーザーダイオードを備える構成である場合、低速モードにおいて発光制御部119bは、例えば、レーザーダイオードLD1に主発光動作を実行させるとともに、レーザーダイオードLD2を含む、レーザーダイオードLD1以外のレーザーダイオードに補助発光動作を実行させても良い。
また、発光制御部119bは、制御信号生成部としての機能を有し、低速モードにおいて、レーザーダイオードLD1(第2主発光部)の主発光動作を制御するときに用いる主発光制御信号と、レーザーダイオードLD2(補助発光部)の補助発光動作を制御するときに用いる補助発光制御信号とを生成する。発光制御部119bは、画像データを構成する全画素を例えばラスタライズ処理することによって主発光制御信号を生成し、画像データがベクタデータである場合の、該ベクタデータを構成する各画素を例えばラスタライズ処理することによって補助発光制御信号を生成する。低速モードにおいて発光制御部119bは、主発光制御信号を用いて、画像データを構成する各画素に応じた主発光動作をレーザーダイオードLD1(第2主発光部)に実行させることができ、補助発光制御信号を用いて、画像データがベクタデータである場合の該ベクタデータを構成する各画素に応じた補助発光動作をレーザーダイオードLD2(補助発光部)に実行させることができる。
以上説明した本実施形態に係る光走査装置11によれば、感光体ドラム14の回転速度が第2速度の低速モードに設定された高解像度の画像形成時に、発光制御部119bが、画像データを構成する各画素に応じた主発光動作をレーザーダイオードLD1(第2主発光部)に実行させ、画像データがラスタデータであるか、またはベクタデータであるかに応じて補助発光動作をレーザーダイオードLD2(補助発光部)に実行させるので、画像データを構成する各画素に対するレーザーダイオードLD1の主発光動作による光線の光量を、レーザーダイオードLD2の補助発光動作による光線で補うことができる。従って、感光体ドラム14の回転速度が第2速度の低速モードに設定された高解像度の画像形成時に、階調性に優れたスクリーン画像等のラスタデータで表される画像を形成することができるとともに、細線の再現性に優れた線画像や文字画像等のベクタデータで表される画像を形成することができる。
次に、本実施形態の光走査装置11による光走査動作について、図6〜図9、図10A、図10B及び図10Cに基づき、より具体的に説明する。
図6は、感光体ドラム14の回転速度が第1速度の全速モード時における光走査を説明するための図であって、図6(A)は画像データを構成する各画素に対するレーザーダイオードLD1及びレーザーダイオードLD2の主発光動作を説明するための図であり、図6(B)はレーザーダイオードLD1及びレーザーダイオードLD2の主発光動作を制御するときに用いる主発光制御信号の波形図である。
本実施形態の光走査装置11においては、感光体ドラム14が第1速度で回転される全速モードに設定された低解像度の画像形成時には、前述のように、発光制御部119bは、レーザーダイオードLD1,LD2を、画像データを構成する各画素に応じた主発光動作を実行する第1主発光部として設定し、1回の走査で2本の走査ラインを描画させる。LDモジュール111においてレーザーダイオードLD1とレーザーダイオードLD2とは、副走査方向に600dpiの低解像度の画像の1画素分離間して走査するように調整されている。
図6に示す例では、画素D1〜D8によって構成される画像データに対して、ポリゴンミラー114の第1反射面で偏向されたレーザーダイオードLD1の主発光動作(以下、「主発光動作LD1−1」という)によるレーザー光線で、主走査方向に沿って並んで配置される画素D1及び画素D2が走査され、ポリゴンミラー114の第1反射面で偏向されたレーザーダイオードLD2の主発光動作(以下、「主発光動作LD2−1」という)によるレーザー光線で、画素D1及び画素D2に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D3及び画素D4が走査される。
次に、ポリゴンミラー114が回転されることでポリゴンミラー114の次の第2反射面(第1反射面に隣接する回転方向上流側の反射面)で偏向されたレーザーダイオードLD1の主発光動作(以下、「主発光動作LD1−2」という)によるレーザー光線で、画素D3及び画素D4に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D5及び画素D6が走査され、ポリゴンミラー114の第2反射面で偏向されたレーザーダイオードLD2の主発光動作(以下、「主発光動作LD2−2」という)によるレーザー光線で、画素D5及び画素D6に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D7及び画素D8が走査される。
なお、レーザーダイオードLD1の主発光動作によるレーザー光線の走査ライン間のラインピッチL1は、2画素分に相当する。
また、図6(B)に示すように、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−1を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D1に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A1が設定され、画素D2に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A2が設定され、主発光動作期間A1,A2以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。レーザーダイオードLD2の主発光動作LD2−1を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D3に応じてレーザーダイオードLD2の主発光動作期間A3が設定され、画素D4に応じてレーザーダイオードLD2の主発光動作期間A4が設定され、主発光動作期間A3,A4以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−2を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D5に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A5が設定され、画素D6に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A6が設定され、主発光動作期間A5,A6以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。レーザーダイオードLD2の主発光動作LD2−2を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D7に応じてレーザーダイオードLD2の主発光動作期間A7が設定され、画素D8に応じてレーザーダイオードLD2の主発光動作期間A8が設定され、主発光動作期間A7,A8以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
本実施形態の光走査装置11は、感光体ドラム14が第2速度で回転される低速モードに設定された高解像度の画像形成時に、発光制御部119bが、第2主発光部として設定したレーザーダイオードLD1に画像データを構成する各画素に応じた主発光動作を実行させる。また、発光制御部119bは、画像データがラスタデータである場合には、補助発光部として設定したレーザーダイオードLD2の補助発光動作を実行させず、画像データがベクタデータである場合に、該ベクタデータを構成する各画素に応じてレーザーダイオードLD2の補助発光動作を実行させる構成とすることができる。このような構成の光走査装置11による光走査動作について、図7及び図8に基づき説明する。
図7は、感光体ドラム14の回転速度が第2速度の低速モード時における、ベクタデータに対する光走査の第1例を説明するための図であって、図7(A)はベクタデータを構成する各画素に対するレーザーダイオードLD1の主発光動作及びレーザーダイオードLD2の補助発光動作を説明するための図であり、図7(B)はレーザーダイオードLD1の主発光動作及びレーザーダイオードLD2の補助発光動作を制御するときに用いる発光制御信号の波形図である。
図7に示す例では、主走査方向及び副走査方向に対して45度の傾きを有する線分に沿って階段状に連続した画素D1〜D8によって構成されるベクタデータ(線画像を表す画像データ)に対して、ポリゴンミラー114の第1反射面で偏向されたレーザーダイオードLD2の補助発光動作(以下、「補助発光動作LD2−1」という)によるレーザー光線と、ポリゴンミラー114が回転されることでポリゴンミラー114の第3反射面(第1反射面よりも回転方向に2面分上流側の反射面)で偏向されたレーザーダイオードLD1の主発光動作(以下、「主発光動作LD1−3」という)によるレーザー光線とで、画素D1が走査される。
次に、ポリゴンミラー114が回転されることでポリゴンミラー114の第2反射面(第1反射面に隣接する回転方向上流側の反射面)で偏向されたレーザーダイオードLD2の補助発光動作(以下、「補助発光動作LD2−2」という)によるレーザー光線と、ポリゴンミラー114が回転されることでポリゴンミラー114の第4反射面(第3反射面に隣接する回転方向上流側の反射面)で偏向されたレーザーダイオードLD1の主発光動作(以下、「主発光動作LD1−4」という)によるレーザー光線とで、画素D1に対して主走査方向及び副走査方向に1画素分下流側にずれた位置に配置される画素D2が走査される。
上記のようなレーザーダイオードLD1,LD2の発光動作を副走査方向に異なる位置で繰り返し、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−3によるレーザー光線とレーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−5によるレーザー光線とで画素D3が走査され、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−4によるレーザー光線とレーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−6によるレーザー光線とで画素D4が走査され、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−5によるレーザー光線とレーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−7によるレーザー光線とで画素D5が走査され、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−6によるレーザー光線とレーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−8によるレーザー光線とで画素D6が走査され、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−7によるレーザー光線とレーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−9によるレーザー光線とで画素D7が走査され、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−8によるレーザー光線とレーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−10によるレーザー光線とで画素D8が走査される。
なお、レーザーダイオードLD1の主発光動作によるレーザー光線の走査ライン間のラインピッチL2は、1200dpiの高解像度の画像の1画素分に相当する。また、ここでは、同一のラインにおいて、レーザーダイオードLD2の補助発光動作を行った後に、レーザーダイオードLD1の主発光動作を行うようにしているが、レーザーダイオードLD1の主発光動作を行った後に、レーザーダイオードLD2の補助発光動作を行うようにしてもよい。
また、図7(B)に示すように、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−3を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D1に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A1が設定され、主発光動作期間A1以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。画素D1に対するレーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−1を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、レーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A1aがレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A1よりも短く設定され、補助発光動作期間A1a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−4〜LD1−10を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、主発光動作LD1−3を実行させるときに用いられる主発光制御信号と同様に、画素D2〜画素D8に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A2〜A8が設定され、主発光動作期間A2〜A8以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。また、画素D2〜画素D8に対するレーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−2〜LD2−8を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、補助発光動作LD2−1を実行させるときに用いられる補助発光制御信号と同様に、レーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A2a〜A8aがレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A2〜A8よりも短く設定され、補助発光動作期間A2a〜A8a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
図8は、感光体ドラム14の回転速度が第2速度の低速モード時における、ラスタデータに対する光走査を説明するための図であって、図8(A)はラスタデータを構成する各画素に対するレーザーダイオードLD1の主発光動作及びレーザーダイオードLD2の補助発光動作を説明するための図であり、図8(B)はレーザーダイオードLD1の主発光動作及びレーザーダイオードLD2の補助発光動作を制御するときに用いる発光制御信号の波形図である。
図8に示す例では、画素D1〜D16によって構成されるラスタデータ(25%濃度のスクリーン画像を表す画像データ)に対して、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−1〜LD2−8は実行されていない。そして、ポリゴンミラー114の第3反射面で偏向されたレーザーダイオードLD1の主発光動作(主発光動作LD1−3)によるレーザー光線で、主走査方向に沿って並んで配置される画素D1及び画素D2が走査される。
次に、ポリゴンミラー114が回転されることでポリゴンミラー114の第4反射面で偏向されたレーザーダイオードLD1の主発光動作(主発光動作LD1−4)によるレーザー光線で、画素D1及び画素D2に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D3及び画素D4が走査される。
上記のようなレーザーダイオードLD1の発光動作を副走査方向に異なる位置で繰り返し、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−5によるレーザー光線で主走査方向に沿って並んで配置される画素D5及び画素D6が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−6によるレーザー光線で主走査方向に沿って並んで配置される画素D7及び画素D8が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−7によるレーザー光線で主走査方向に沿って並んで配置される画素D9及び画素D10が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−8によるレーザー光線で主走査方向に沿って並んで配置される画素D11及び画素D12が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−9によるレーザー光線で主走査方向に沿って並んで配置される画素D13及び画素D14が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−10によるレーザー光線で主走査方向に沿って並んで配置される画素D15及び画素D16が走査される。
なお、レーザーダイオードLD1の主発光動作によるレーザー光線の走査ライン間のラインピッチL2は、1200dpiの高解像度の画像の1画素分に相当する。
また、図8(B)に示すように、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−1〜LD2−8を実行させないための補助発光制御信号は、レーザーダイオードLD2の補助発光動作期間が設定されていない、直線状の波形を有したものである。そして、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−3を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D1に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A1が設定され、画素D2に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A2が設定され、主発光動作期間A1,A2以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−4〜LD1−10を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、主発光動作LD1−3を実行させるときに用いられる主発光制御信号と同様に、画素D3〜画素D16に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A3〜A16が設定され、主発光動作期間A3〜A16以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
上記のように構成される本実施形態に係る光走査装置11によれば、感光体ドラム14の回転速度が第2速度の低速モードに設定された高解像度の画像形成時において、画像データがラスタデータである場合に、図8に示すように発光制御部119bがレーザーダイオードLD2の補助発光動作を実行させないので、ラスタデータで表される低階調のスクリーン画像において所定の濃度を超えた高濃度となることを防止し、階調性に優れたスクリーン画像を形成することができる。また、画像データがベクタデータである場合に、図7に示すように発光制御部119bがベクタデータを構成する各画素に応じてレーザーダイオードLD2の補助発光動作を実行させるので、各画素に対するレーザーダイオードLD1の主発光動作によるレーザー光線の光量を、レーザーダイオードLD2の補助発光動作によるレーザー光線で補うことができ、細線の再現性に優れた線画像や文字画像等のベクタデータで表される画像を形成することができる。
本実施形態の光走査装置11は、感光体ドラム14が第2速度で回転される低速モードに設定された高解像度の画像形成時に、発光制御部119bが、第2主発光部として設定したレーザーダイオードLD1に画像データを構成する各画素に応じた主発光動作を実行させる。また、発光制御部119bは、画像データがベクタデータである場合の、該ベクタデータを構成する各画素に応じたレーザーダイオードLD2の補助発光動作の動作期間を、ベクタデータで表される画像の主走査方向又は副走査方向に対する傾斜角度に応じて設定する構成とすることができる。このような構成の光走査装置11による光走査動作について、図9に基づき説明する。なお、ベクタデータで表される画像の主走査方向又は副走査方向に対する傾斜角度とは、画像が示す細線と主走査方向に平行な直線との成す角度、及び画像が示す細線と副走査方向に平行な直線との成す角度のうち、小さい方の角度である。
図9は、感光体ドラム14の回転速度が第2速度の低速モード時における、ベクタデータに対する光走査の第2例を説明するための図であって、図9(A)はベクタデータを構成する各画素に対するレーザーダイオードLD1の主発光動作及びレーザーダイオードLD2の補助発光動作を説明するための図であり、図9(B)はレーザーダイオードLD1の主発光動作及びレーザーダイオードLD2の補助発光動作を制御するときに用いる発光制御信号の波形図である。
前述した図7に示す例では、主走査方向及び副走査方向に対して45度の傾きを有する線分に沿って階段状に連続した画素D1〜D8によって構成されるベクタデータ(線画像を表す画像データ)、すなわち主走査方向及び副走査方向に対する傾斜角度が45度の線画像を表すベクタデータに対して、レーザーダイオードLD2の補助発光動作を実行させていたが、図9に示す例では、副走査方向に対して0度の傾きを有する線分(副走査方向に平行な線分)に沿って直線状に連続した画素D1〜D8によって構成されるベクタデータ(線画像を表す画像データ)、すなわち副走査方向に対する傾斜角度が0度の線画像を表すベクタデータに対して、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−1〜LD2−8は実行されていない。そして、ポリゴンミラー114の第3反射面で偏向されたレーザーダイオードLD1の主発光動作(主発光動作LD1−3)によるレーザー光線で、画素D1が走査される。
次に、ポリゴンミラー114が回転されることでポリゴンミラー114の第4反射面で偏向されたレーザーダイオードLD1の主発光動作(主発光動作LD1−4)によるレーザー光線で、画素D1に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に配置される画素D2が走査される。
上記のようなレーザーダイオードLD1の発光動作を副走査方向に異なる位置で繰り返し、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−5によるレーザー光線で画素D3が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−6によるレーザー光線で画素D4が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−7によるレーザー光線で画素D5が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−8によるレーザー光線で画素D6が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−9によるレーザー光線で画素D7が走査され、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−10によるレーザー光線で画素D8が走査される。
なお、レーザーダイオードLD1の主発光動作によるレーザー光線の走査ライン間のラインピッチL2は、1200dpiの高解像度の画像の1画素分に相当する。
また、図9(B)に示すように、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−1〜LD2−8を実行させないための補助発光制御信号は、レーザーダイオードLD2の補助発光動作期間が設定されていない、直線状の波形を有したものである。そして、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−3を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D1に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A1が設定され、主発光動作期間A1以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−4〜LD1−10を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、主発光動作LD1−3を実行させるときに用いられる主発光制御信号と同様に、画素D2〜画素D8に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A2〜A8が設定され、主発光動作期間A2〜A8以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
ベクタデータで表される画像の、主走査方向又は副走査方向に対する傾斜角度は、ベクタデータを構成する各画素における主走査方向又は副走査方向に対する画素の連続性により決定される。例えば、図9に示す例のように副走査方向に対する傾斜角度が「0度」である線画像に対応したベクタデータを構成する各画素は、副走査方向に沿って直線状に連続したものとなり、図7に示す例のように主走査方向及び副走査方向に対する傾斜角度が「45度」である線画像に対応したベクタデータを構成する各画素は、主走査方向及び副走査方向に対して「45度」の傾きを有する線分に沿って階段状に連続したものとなる。
線画像や文字画像等のベクタデータで表される画像を高品質の画像とするためには、途切れ部分が生じないように細線を再現する必要があるところ、この画像の途切れ部分の発生度合いは、ベクタデータを構成する各画素の主走査方向又は副走査方向に対する連続性により異なり、図7に示す例のような階段状に連続した画素間の繋ぎ目部分で、途切れ部分の発生度合いが高くなる傾向にある。一方、図9に示す例のような主走査方向又は副走査方向に沿って直線状に連続した画素間の繋ぎ目部分では、途切れ部分の発生頻度が極めて低い傾向にある。従って、ベクタデータを構成する各画素に応じた補助発光部の補助発光動作の動作期間を、ベクタデータで表される画像の主走査方向及び副走査方向に対する傾斜角度が「45度」であるときに最も長くなるように、傾斜角度に応じて設定することによって、途切れ部分の発生頻度が低減された、細線の再現性に優れた線画像や文字画像等のベクタデータで表される画像を形成することができる。
本実施形態の光走査装置11は、感光体ドラム14が第2速度で回転される低速モードに設定された高解像度の画像形成時に、発光制御部119bが、第2主発光部として設定したレーザーダイオードLD1に画像データを構成する各画素に応じた主発光動作を実行させる。また、発光制御部119bは、画像データがベクタデータである場合の、該ベクタデータを構成する各画素に応じたレーザーダイオードLD2の補助発光動作の動作期間を、ベクタデータを構成する各画素における隣接画素の有無に応じて設定する構成とすることができる。このような構成の光走査装置11による光走査動作について、図10A、図10B及び図10Cに基づき説明する。
図10Aは、感光体ドラム14の回転速度が第2速度の低速モード時における、ベクタデータに対する光走査の第3例を説明するための図であって、ベクタデータを構成する各画素に対するレーザーダイオードLD1の主発光動作及びレーザーダイオードLD2の補助発光動作を説明するための図である。図10B及び図10Cは、レーザーダイオードLD1の主発光動作及びレーザーダイオードLD2の補助発光動作を制御するときに用いる発光制御信号の波形図である。
図10A、図10B及び図10Cに示す例では、4種のベクタデータが混在する画像データの各画素が、レーザーダイオードLD1,LD2の発光動作によるレーザー光線で走査される。第1のベクタデータは、副走査方向に沿って直線状に連続した画素D1,D5,D9,D12,D15,D18,D21,D24によって構成される。第2のベクタデータは、第1のベクタデータに対して主走査方向下流側に配置され、副走査方向に沿って直線状に連続した画素D2,D6,D10,D13と、主走査方向に1画素分ずれた位置に副走査方向に沿って直線状に連続した画素D16,D19,D22,D25とによって構成される。第3のベクタデータは、第2のベクタデータに対して主走査方向下流側に配置され、副走査方向に沿って直線状に連続した画素D3,D7と、主走査方向に1画素分ずれた位置に副走査方向に沿って直線状に連続した画素D11,D14と、主走査方向に1画素分ずれた位置に副走査方向に沿って直線状に連続した画素D17,D20と、主走査方向に1画素分ずれた位置に副走査方向に沿って直線状に連続した画素D23,D26とによって構成される。第4のベクタデータは、第3のベクタデータに対して主走査方向下流側に配置され、階段状に連続した画素D4,D8によって構成される。
主走査方向に沿って並んで配置される画素D1〜画素D4について、ポリゴンミラー114の第3反射面で偏向されたレーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−3によるレーザー光線で画素D1〜画素D4が走査される。レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−3を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D1に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A1が設定され、画素D2に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A2が設定され、画素D3に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A3が設定され、画素D4に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A4が設定され、主発光動作期間A1〜A4以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
さらに、画素D1〜画素D4について、ポリゴンミラー114の第1反射面で偏向されたレーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−1によるレーザー光線で画素D1〜画素D4が走査される。レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−1を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D1〜画素D3に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A1〜A3よりも短いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A1a〜A3aが設定され、副走査方向両側に隣接画素が存在しない画素D4に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A4よりも短く且つ補助発光動作期間A1a〜A3aよりも長いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A4aが設定され、補助発光動作期間A1a〜A4a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
次に、画素D1〜画素D4に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D5〜画素D8について、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−4によるレーザー光線で画素D5〜画素D8が走査される。レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−4を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D5に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A5が設定され、画素D6に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A6が設定され、画素D7に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A7が設定され、画素D8に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A8が設定され、主発光動作期間A5〜A8以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
さらに、画素D5〜画素D8について、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−2によるレーザー光線で、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D7と、副走査方向両側に隣接画素が存在しない画素D8とが走査される。なお、副走査方向両側に隣接画素が存在する画素D5及び画素D6は、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−2によるレーザー光線で走査されない。レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−2を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D7に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A7よりも短いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A7aが設定され、副走査方向両側に隣接画素が存在しない画素D8に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A8よりも短く且つ補助発光動作期間A7aよりも長いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A8aが設定され、補助発光動作期間A7a及びA8a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
次に、画素D5〜画素D8に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D9〜画素D11について、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−5によるレーザー光線で画素D9〜画素D11が走査される。レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−5を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D9に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A9が設定され、画素D10に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A10が設定され、画素D11に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A11が設定され、主発光動作期間A9〜A11以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
さらに、画素D9〜画素D11について、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−3によるレーザー光線で、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D11が走査される。なお、副走査方向両側に隣接画素が存在する画素D9及び画素D10は、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−3によるレーザー光線で走査されない。レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−3を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D11に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A11よりも短いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A11aが設定され、補助発光動作期間A11a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
次に、画素D9〜画素D11に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D12〜画素D14について、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−6によるレーザー光線で画素D12〜画素D14が走査される。レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−6を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D12に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A12が設定され、画素D13に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A13が設定され、画素D14に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A14が設定され、主発光動作期間A12〜A14以外の期間は主発光動作実行させないように設定されたものである。
さらに、画素D12〜画素D14について、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−4によるレーザー光線で、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D13及び画素D14が走査される。なお、副走査方向両側に隣接画素が存在する画素D12は、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−4によるレーザー光線で走査されない。レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−4を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D13及び画素D14に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A13,A14よりも短いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A13a,A14aが設定され、補助発光動作期間A13a,A14a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
次に、画素D12〜画素D14に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D15〜画素D17について、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−7によるレーザー光線で画素D15〜画素D17が走査される。レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−7を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D15に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A15が設定され、画素D16に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A16が設定され、画素D17に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A17が設定され、主発光動作期間A15〜A17以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
さらに、画素D15〜画素D17について、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−5によるレーザー光線で、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D16及び画素D17が走査される。なお、副走査方向両側に隣接画素が存在する画素D15は、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−5によるレーザー光線で走査されない。レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−5を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D16及び画素D17に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A16,A17よりも短いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A16a,A17aが設定され、補助発光動作期間A16a,A17a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
次に、画素D15〜画素D17に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D18〜画素D20について、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−8によるレーザー光線で画素D18〜画素D20が走査される。レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−8を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D18に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A18が設定され、画素D19に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A19が設定され、画素D20に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A20が設定され、主発光動作期間A18〜A20以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
さらに、画素D18〜画素D20について、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−6によるレーザー光線で、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D20が走査される。なお、副走査方向両側に隣接画素が存在する画素D18及び画素D19は、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−6によるレーザー光線で走査されない。レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−6を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D20に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A20よりも短いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A20aが設定され、補助発光動作期間A20a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
次に、画素D18〜画素D20に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D21〜画素D23について、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−9によるレーザー光線で画素D21〜画素D23が走査される。レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−9を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D21に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A21が設定され、画素D22に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A22が設定され、画素D23に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A23が設定され、主発光動作期間A21〜A23以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
さらに、画素D21〜画素D23について、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−7によるレーザー光線で、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D23が走査される。なお、副走査方向両側に隣接画素が存在する画素D21及び画素D22は、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−7によるレーザー光線で走査されない。レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−7を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D23に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A23よりも短いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A23aが設定され、補助発光動作期間A23a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
次に、画素D21〜画素D23に対して副走査方向下流側に1画素分ずれた位置に主走査方向に沿って並んで配置される画素D24〜画素D26について、レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−10によるレーザー光線で画素D24〜画素D26が走査される。レーザーダイオードLD1の主発光動作LD1−10を実行させるときに用いられる主発光制御信号は、画素D24に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A24が設定され、画素D25に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A25が設定され、画素D26に応じてレーザーダイオードLD1の主発光動作期間A26が設定され、主発光動作期間A24〜A26以外の期間は主発光動作を実行させないように設定されたものである。
さらに、画素D24〜画素D26について、レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−8によるレーザー光線で、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D24〜画素26が走査される。レーザーダイオードLD2の補助発光動作LD2−8を実行させるときに用いられる補助発光制御信号は、副走査方向一方側に隣接画素が存在する画素D24〜画素D26に対して、レーザーダイオードLD1の主発光動作期間A24〜A26よりも短いレーザーダイオードLD2の補助発光動作期間A24a〜A26aが設定され、補助発光動作期間A24a〜A26a以外の期間は補助発光動作を実行させないように設定されたものである。
前述のように、線画像や文字画像等のベクタデータで表される画像の途切れ部分の発生度合いは、ベクタデータを構成する各画素の主走査方向又は副走査方向に対する連続性により異なり、階段状に連続した画素間の繋ぎ目部分で、途切れ部分の発生度合いが高くなる傾向にある。そこで、ベクタデータを構成する各画素に応じたレーザーダイオードLD2の補助発光動作の動作期間を、ベクタデータを構成する各画素における隣接画素の有無に応じて設定することによって、途切れ部分の発生頻度を低減することができ、細線の再現性に優れた線画像や文字画像等のベクタデータで表される画像を形成することができる。