(57)【要約】【課題】      面発光型光源を用いた光走査装置において、画像品質の低下を抑制する。【解決手段】  ＬＤアレイ１１は、平行四辺形状の仮想的な格子の格子点に配置された複数の発光点を有する。これらの発光点は、隣接する走査ラインを形成する発光点どうしは、ＬＤアレイ１１の面上において互いに隣り合わない格子点に配置されている。また、ＬＤアレイ１１の面上において隣り合う格子点に配置されている発光点は、感光体ドラムにおいて互いに隣接しない走査ラインを形成する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行四辺形状の仮想的な格子の格子点に配置され、被走査体において隣接する走査ラインを形成させる光を照射する発光点どうしが互いに隣り合わない格子点に配置されている複数の発光点を有する面発光型の光源と、
前記複数の発光点からそれぞれ照射される光をそれぞれ光束化して被走査体へと導き、各々の前記光束が照射されることにより形成される照射点をそれぞれ主走査方向に移動させることにより、副走査方向に連なった複数の走査ラインを前記被走査体に形成する光学系部材と
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
平行四辺形状の仮想的な格子の格子点に配置され、隣り合う格子点に配置された前記発光点が被走査体において互いに隣接しない走査ラインを形成するように配置された複数の発光点を有する面発光型の光源と、
前記複数の発光点からそれぞれ照射される光をそれぞれ光束化して被走査体へと導き、各々の前記光束が照射されることにより形成される照射点をそれぞれ主走査方向に移動させることにより、副走査方向に連なった複数の走査ラインを前記被走査体に形成する光学系部材と
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
前記光源は、
前記格子を形成する平行線に配置された発光点の数が他の平行線と異なる平行線を含む
ことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
第１の走査において第１の発光点により形成された走査ラインの一部に対して、第２の走査において前記第１の発光点と異なる第２の発光点が光束を照射する
ことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第２の発光点により形成される走査ラインと当該走査ラインと隣り合う走査ラインとの間にあるギャップが、前記第１の発光点により形成された走査ラインと当該走査ラインと隣り合う走査ラインとの間にあるギャップと異なる
ことを特徴とする請求項４記載の光走査装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体等の被走査体を走査露光する光走査装置に係り、特に、走査露光における画像品質の低下を抑制させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１に一般的な光走査装置の一例を示す。この光走査装置は、複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に備えられており、光源９１からのビーム光をポリゴンミラー９２等の光学系部材９３を介して照射し、被走査体である感光体ドラム１表面に照射光によるビームスポットを形成して露光するものである。このような光走査装置の高速化や高解像度化を行う手段としては、ポリゴンミラーの回転速度やビデオクロックの増加が挙げられるが、いずれによる高速化・高解像度化も限界に近づきつつあるため、あまり大きな効果を期待できない。そこで、光源から一度に発せられるビーム光の数を増やし、１回の走査露光で多数の走査ラインを露光する取り組みがなされている。
【０００３】
複数のビーム光により被走査体を走査露光する技術は従来より知られており、このような走査方式は飛び越し走査方式（例えば、特許文献１および２参照）と隣接走査方式（例えば、特許文献３参照）とに大別される。図１２は飛び越し走査方式により形成されるビームスポットの例であり、図１３は隣接走査方式により形成されるビームスポットの例である。隣接走査方式にて走査露光を行う場合、平行四辺形の仮想的な格子上の格子点に配置された発光部を有する面発光レーザダイオードアレイ等の面発光型光源が用いられる。例えば、３２本の走査ラインを形成する面発光型光源は、８×４の発光部を用いて図１４のようにして実現される。このときの解像度が２４００ｄｐｉであれば、隣接する走査ラインのピッチはおよそ１０．６μｍとなる。以下においては、この配置の面発光型光源を「（従来の）面発光型光源９」という。
【特許文献１】特開平５−１７６１２８号公報
【特許文献２】特許第３２２７２２６号公報
【特許文献３】特開２００４−１０９６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
面発光型光源は光走査装置の高速化・高解像度化を容易に実現するが、その一方で、画像欠陥を発生させやすいという問題がある。これは、面発光型光源によって一度に多数の走査ラインを形成しようとすると、面発光型光源の回転（スキュー）誤差がビームスポットの形成位置に重大な影響を及ぼすからである。
【０００５】
図１５は、図１４の面発光型光源９が２°スキューしたときのビームスポットの位置を正規の位置（基準位置）と比較した図である。また、図１６は、面発光型光源９が２°スキューした状態で形成される走査ラインを示した図である。図１５に示したように、ビームスポットの位置は、基準位置にあっても主走査方向にオフセットしているが、このオフセットは走査露光のタイミングを調整することで解消することができる。しかし、面発光型光源９に生じたスキューによる位置ずれは露光タイミングの調整では解消できないので、図１６に示したように走査ラインにずれが生じてしまう。このずれは、１回の走査において４つ（８×４の発光源の場合）のスポット毎に小さな間隙を生じさせ（以下、「第１ギャップ」という）、さらに、１回目の走査と２回目の走査による走査ラインの間に大きな間隙（以下、「第２ギャップ」という）を生じさせる。つまり、このとき形成される画像には、発光源の格子形状と総数に依存した周期的なずれが生じる。
【０００６】
上述の画像形成装置は画像を微小な周期パターンである網点により表現するため、このような周期的なずれは画像と干渉を起こし、画像にモアレ等の不要な干渉パターンを生じさせる。この干渉パターンは画像のノイズとなり、画像の品質を著しく低下させてしまう。例えば、図１６に示した例の場合、第１ギャップは６００ｄｐｉ程度の周期となり、一般的な画像形成装置により形成される画像と干渉性の高いノイズとなる。また、第２ギャップに至っては１９．１μｍとなり、画像と干渉しなくとも視覚的に十分検知されうるノイズとなる。
【０００７】
このように、２°程度の誤差であっても、形成される画像には無視できないノイズが発生する。その結果、画像形成装置の製造公差として許容されうる程度の誤差であっても、画像品質を低下させるノイズの発生源となってしまっていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、面発光型光源を用いた光走査装置において、画像品質の低下を抑制するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明は、平行四辺形状の仮想的な格子の格子点に配置され、被走査体において隣接する走査ラインを形成させる光を照射する発光点どうしが互いに隣り合わない格子点に配置されている複数の発光点を有する面発光型の光源と、前記複数の発光点からそれぞれ照射される光をそれぞれ光束化して被走査体へと導き、各々の前記光束が照射されることにより形成される照射点をそれぞれ主走査方向に移動させることにより、副走査方向に連なった複数の走査ラインを前記被走査体に形成する光学系部材とを備える光走査装置を提供する。
あるいは、本発明は、平行四辺形状の仮想的な格子の格子点に配置され、隣り合う格子点に配置された前記発光点が被走査体において互いに隣接しない走査ラインを形成するように配置された複数の発光点を有する面発光型の光源と、前記複数の発光点からそれぞれ照射される光をそれぞれ光束化して被走査体へと導き、各々の前記光束が照射されることにより形成される照射点をそれぞれ主走査方向に移動させることにより、副走査方向に連なった複数の走査ラインを前記被走査体に形成する光学系部材とを備える光走査装置を提供する。
かかる光走査装置によれば、光源の位置ずれに起因するノイズの干渉性を低下させることができるため、干渉パターンの発生を抑制することが可能となる。
【０００９】
また、これらの光走査装置において、前記光源は、前記格子を形成する平行線に配置された発光点の数が他の平行線と異なる平行線を含む構成としてもよい。
かかる光走査装置によっても、干渉パターンの発生を抑制することが可能となる。
【００１０】
また、これらの光走査装置において、第１の走査において第１の発光点により形成された走査ラインの一部に対して、第２の走査において前記第１の発光点と異なる第２の発光点が光束を照射する構成としてもよい。
この場合、前記第２の発光点により形成される走査ラインと当該走査ラインと隣り合う走査ラインとの間にあるギャップが、前記第１の発光点により形成された走査ラインと当該走査ラインと隣り合う走査ラインとの間にあるギャップと異なる構成とすると、さらに好適である。
このようにすれば、多重露光を行う場合においても、干渉パターンの発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
なお、本発明は、上述の光走査装置を備えた電子写真方式等の画像形成装置としても特定され得るものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、面発光型光源を用いた光走査装置において干渉パターンの発生を抑制し、その結果、画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［１：第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示した図である。画像形成装置１００は、光走査装置１０に加え、感光体ドラム１と、帯電器２と、現像器３と、転写ロール４と、用紙搬送ベルト５と、定着器６とを備える。光走査装置１０は図示せぬコンピュータ等の画像出力装置から画像信号を入力され、帯電器２により一様に帯電された感光体ドラム１の表面に画像データに応じたビーム光を照射して露光を行う。ビーム光が照射された部分には静電潜像が形成される。現像器３はこの静電潜像に対してトナーを供給して可視化させ、トナー像を作像する。感光体ドラム１に形成されたトナー像は図中の矢印Ａ方向に移動され、転写ロール４と対向する位置において用紙搬送ベルト５により搬送される記録用紙に転写される。記録用紙は用紙搬送ベルト５によって図中Ｂ方向に搬送され、定着器６において加熱および加圧されることによってトナー像が定着される。このようにして画像形成装置１００は記録用紙に画像を形成する。
【００１４】
図２は、上述の光走査装置１０の構成を詳細に示した図である。光走査装置１０は、ＬＤアレイ１１と、コリメートレンズ１２と、ハーフミラー１３と、レンズ１４と、光検出センサ１５と、アパーチャ１６と、シリンドリカルレンズ１７と、ミラー１８と、ポリゴンミラー１９と、ｆθレンズ２０、２１と、シリンドリカルミラー２２、２３とを備える。
【００１５】
ＬＤアレイ１１は、レーザダイオード（Laser Diode）による発光点を複数有する面発光型光源である。本実施形態のＬＤアレイ１１は、３２本のビーム光を照射して３２本の走査ラインを形成するマルチビーム型のアレイ状光源である。コリメートレンズ１２はＬＤアレイ１１からのビーム光を平行光化する。ハーフミラー１３はビーム光の一部を透過させてアパーチャ１６へと導き、一部を反射させて光検出センサ１５へと導く。光検出センサ１５はレンズ１４により結像されたビーム光を受光し、ビーム光の光量を制御するための信号を出力する。アパーチャ１６にはビーム光の形状に応じた開口部が設けられており、通過するビーム光を整形する。整形されたビーム光はシリンドリカルレンズ１７およびミラー１８を介してポリゴンミラー１９に照射される。
【００１６】
ポリゴンミラー１９は、図示せぬ制御部により図中の矢印Ｃ方向に回転される多面鏡である。ポリゴンミラー１９は回転されながらビーム光を反射することで、ビーム光を主走査方向（感光体ドラム１の軸方向）に線状に移動させる。このビーム光はｆθレンズ２０、２１およびシリンドリカルミラー２２、２３を介して感光体ドラム１表面に結像される。
【００１７】
以上の構成のもと、光走査装置１０は入力された画像信号に応じて変調されたビーム光
を感光体ドラム１に照射する。このビーム光を感光体ドラム１が回転しながら受光することで、感光体ドラム１表面には画像信号に応じた静電潜像が形成される。なお、上述のコリメートレンズ１２、ハーフミラー１３、アパーチャ１６、シリンドリカルレンズ１７、ミラー１８、ポリゴンミラー１９、ｆθレンズ２０、２１およびシリンドリカルミラー２２、２３は、ＬＤアレイ１１からの光を感光体ドラム１へと導く機能を有している。そこでここでは、これらを総称して「光学系部材」という。
【００１８】
画像形成装置１００および光走査装置１０の概略構成は以上の通りである。続いて、本実施形態の光走査装置１０のＬＤアレイ１１の構造について説明する。
図３は、本実施形態のＬＤアレイ１１の発光点の配置を示した図である。本実施形態のＬＤアレイ１１においては、発光点は平行四辺形の格子上の点のうちｐ１〜ｐ３２に示された点に配置されている。なお、点ｐｎに付された添字「ｎ」は、走査ラインの順番に対応しており、この走査ラインのピッチは２４００ｄｐｉ相当、つまり約１０．６μｍであるとする。
【００１９】
本実施形態における発光点ｐｎの位置は、以下のように決定されている。まず、隣接する発光点どうしを結んだ辺を長辺とする直角三角形においてｔａｎθ＝１／２となるように傾きを定義し、この傾きに沿って４つの発光点を配置する。このとき、隣接する発光点どうしが隣接する走査ラインを形成せず、その間に走査ラインが１ライン形成されるような間隔となるレーザの傾きと光学倍率を求め、この位置を発光点ｐ１、ｐ３、ｐ５、ｐ７とする。これらの発光点により形成される位置のことを、以下では「第１列」という。
【００２０】
次いで、前段において走査ラインが形成されなかった位置を埋めるようにして発光点ｐ２、ｐ４、ｐ６、ｐ８を定義し、この位置のことを「第２列」とする。この時点で発光点ｐ１、ｐ３、ｐ６、ｐ８の４点により平行四辺形が形成されるので、その後はこの平行四辺形と合同な平行四辺形が形成される点に順次発光点を配置していけばよい。すなわちこのとき、上述の第１列、第２列と等間隔となる第３列、第４列、…、第８列に発光点が配置される。
【００２１】
このとき、図４に示すように、ある基準となる発光点（ここでは発光点ｐ１とする）からの距離が最短となる２つの発光点に向けて基底ベクトルｒ１、ｒ２を定義すると、全ての発光点は各基底ベクトルｒ１、ｒ２の整数倍のベクトル和、すなわち一次結合で表現することができる。
【００２２】
このように発光点ｐｎを配置すると、ＬＤアレイ１１において隣接する発光点による照射点が形成する走査ラインどうしは感光体ドラム１表面において隣接せず、逆に、感光体ドラム１表面において隣接する走査ラインを形成する発光点どうしはＬＤアレイ１１において隣接しない、という関係を満たす。この場合において、隣接する発光点とは発光点間の距離が基底ベクトルｒ１、ｒ２のいずれかと等しい関係にある発光点のことであり、隣接しない発光点とはそれ以外の関係にある発光点のことである。例えば、図４の発光点ｐ６に隣接する発光点はｐ１、ｐ４、ｐ８、ｐ１１である。図３を参照すれば明らかなように、これらの発光点ｐ１、ｐ４、ｐ８、ｐ１１による照射点はいずれも、感光体ドラム１において発光点ｐ６が形成する走査ラインに隣接する走査ラインを形成しない。
【００２３】
この配置によるＬＤアレイ１１が奏する効果について、図１４〜１６に示した従来の面発光型光源９と比較しながら説明する。
図５は、ＬＤアレイ１１に図１５と同様の２°のスキューが発生した場合のビームスポットの位置を示した図である。また、図６は、ＬＤアレイ１１に２°のスキューが発生した状態で感光体ドラム１に形成される走査ラインを示した図である。図６を図１６と比較すると明らかように、本実施形態のＬＤアレイ１１においては、面発光型光源９よりも第１ギャップが目立たなくなっており、その規則性が低下していることがわかる。規則性が低下することにより、本実施形態のＬＤアレイ１１はモアレ等の干渉パターンを発生させにくくなっている。また、面発光型光源９における第２ギャップが１９．１μｍであったのに対して、本実施形態のＬＤアレイ１１における第２ギャップは１２．７μｍであり、第２ギャップが約３５％緩和されていることがわかる。上記説明により示されたように、本実施形態のＬＤアレイ１１によれば、従来の面発光型光源９よりもノイズの発生を少なくし、画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００２４】
［２：第２実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置が上述の画像形成装置１００と異なる点は、光走査装置の光源部分のみである。そこで、以下においては光源部分を中心に説明し、上述の第１実施形態の画像形成装置１００と同様の構成を有する部分については、適宜説明を省略する。
【００２５】
図７は、本実施形態のＬＤアレイ２１の発光点の配置を示した図である。本実施形態のＬＤアレイ２１は、上述の第１実施形態のＬＤアレイ１１と同様の基底ベクトルにより規定される格子上に発光点が配置されている。ＬＤアレイ１１は第１列〜第８列の各列に４個の発光点が配置されていたが、本実施形態のＬＤアレイ２１においては、第１列に３個、第２、３、６列に５個、第４、５列に６個、第７列に２個というように発光点が配置され、その総数が３２個となっている。このように、本発明における光源部分は、各列の発光点の数を異ならせた構成としてもよい。
【００２６】
この配置によるＬＤアレイ２１が奏する効果について、図１４〜１６に示した従来の面発光型光源９および上述の第１実施形態のＬＤアレイ１１と比較しながら説明する。
図８は、ＬＤアレイ２１に図１５と同様の２°のスキューが発生した場合のビームスポットの位置を示した図である。また、図９は、ＬＤアレイ２１に２°のスキューが発生した状態で感光体ドラム１に形成される走査ラインを示した図である。図９を図１６と比較すると、本実施形態においても第１ギャップの緩和が確認できる。また、第２ギャップは１７．６μｍとなり、効果としては第１実施形態のＬＤアレイ１１よりも劣るものの、面発光型光源９の第２ギャップよりは小さくなっていることがわかる。
以上のように、本実施形態のＬＤアレイ２１によっても、従来の面発光型光源９よりもノイズの発生を少なくし、画像品質の低下を抑制することが可能となる。
【００２７】
［３：第３実施形態］
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。ここでは、上述の第１および第２実施形態において説明されたＬＤアレイ１１およびＬＤアレイ２１を用いて、感光体ドラム１表面を多重露光する場合の例について説明する。
【００２８】
図１０は、従来の面発光型光源９（ａ）、第１実施形態のＬＤアレイ１１（ｂ）および第２実施形態のＬＤアレイ２１（ｃ）のそれぞれで二重露光を行った場合の走査ラインを示した図である。同図においては、いずれも上述した説明と同様の２°のスキューが発生している場合を示している。図１０（ａ）を参照すると、面発光型光源９では二重露光した場合に第１ギャップが緩和されないことがわかる。これは、面発光型光源９上の発光点の位置が右→右→右→左→右→右→右→左…というように規則的な順序で変化し、４走査ライン毎に発生するギャップが１回目の走査ラインと２回目の走査ラインにおいてちょうど重なってしまうためである。これに対して、図１０（ｂ）、（ｃ）の例では、もともとギャップが小さいことに加え、ギャップの発生間隔が１回目の走査ラインと２回目の走査ラインにおいて重ならないために、ギャップがさらに目立ちにくくなっている。このため、本発明のＬＤアレイは、多重露光方式で走査露光を行う場合においても、第１ギャップに起因する周期的なノイズを低減させ、画質の低下を抑制することが可能となる。
【００２９】
［４：変形例］
以上３つの実施形態を示して本発明を説明したが、本発明はもちろん、上述した実施形態による実施に限定されるものではない。例えば、発光点の数は３２個に限らず、１６個や６４個であってもよいし、もちろん他の数でもよい。また、発光点の配置についても種々の変形が可能であり、上述の実施形態に示した格子形状や基底ベクトルは、その形状や方向を変化させたものであってもよい。
また、本発明は、上述のような光走査装置として特定することが可能であるとともに、この光走査装置を備えた画像形成装置としても特定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示した図である。
【図２】同実施形態の画像形成装置に備わる光走査装置の構成を詳細に示した図である。
【図３】同実施形態の光走査装置に備わるＬＤアレイにおける発光点の配置を示した図である。
【図４】同実施形態のＬＤアレイにおける発光点の配置を説明するための図である。
【図５】同実施形態のＬＤアレイに２°のスキューが発生した場合のビームスポットの位置を示した図である。
【図６】同実施形態のＬＤアレイに２°のスキューが発生した状態で感光体ドラムに形成される走査ラインを示した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるＬＤアレイの発光点の配置を示した図である。
【図８】同実施形態のＬＤアレイに２°のスキューが発生した場合のビームスポットの位置を示した図である。
【図９】同実施形態のＬＤアレイに２°のスキューが発生した状態で感光体ドラムに形成される走査ラインを示した図である。
【図１０】従来の面発光型光源および本発明のＬＤアレイのそれぞれで二重露光を行った場合の走査ラインを示した図である。
【図１１】一般的な光走査装置の一例を示した図である。
【図１２】飛び越し走査方式により形成されるビームスポットを例示した図である。
【図１３】隣接走査方式により形成されるビームスポットを例示した図である。
【図１４】３２本の走査ラインを形成する従来の面発光型光源を例示した図である。
【図１５】従来の面発光型光源が２°スキューしたときのビームスポットの位置を正規の位置と比較した図である。
【図１６】従来の面発光型光源が２°スキューした状態で形成される走査ラインを示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００…画像形成装置、１０…光走査装置、１１、２１…ＬＤアレイ、１２…コリメートレンズ、１３…ハーフミラー、１４…レンズ、１５…光検出センサ、１６…アパーチャ、１７…シリンドリカルレンズ、１８…ミラー、１９…ポリゴンミラー、２０、２１…ｆθレンズ、２２、２３…シリンドリカルミラー、１…感光体ドラム、２…帯電器、３…現像器、４…転写ロール、５…用紙搬送ベルト、６…定着器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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