(57)【要約】【課題】複数のビーム数から副走査方向の記録密度を２倍とするレーザ走査装置を提供する。【解決手段】これは隣接する両ビーム３１、３４の中心走査線３７、３９と、その間を補間する補間走査線３８の３本の走査線（連続すれば４本となる）を形成することである。それには、合成サイドローブ３３が閾値レベル３５を超えるように両ビーム３１、３４の光量を同時に増加することである。これにより、サイドローブ３２、３６は閾値レベル３５は超えないが、合成サイドローブ３３は両サイドローブ３３ａ、３３ｂのレベルが合成されることにより、閾値レベル３５を超えるようになり、その結果、領域４０のドットは「１１１」となる。【選択図】　　　図６
2004037670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
副走査方向に配列された少なくとも２本以上のビームを同時に走査するマルチビームレーザ走査装置であって、
前記マルチビームの任意のビームに対する発光光量を可変とする発光光量可変手段を備え、
隣接する前記各ビームは、該ビームの両側に発生するサイドローブが互いに合成される位置に配列され、前記発光光量可変手段により前記各ビームの発光光量を制御することにより、前記サイドローブの合成波形のレベルを変化させることを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項２】
前記発光光量可変手段は、隣接する両ビームの光量レベルをドットが形成される光量閾値レベルより高く、且つ前記サイドローブの合成波形のレベルが前記光量閾値レベルより高くなるように設定することにより、前記隣接する両ビームにより形成される中心走査線上のドットに加えて、該中心走査線間を補間する補間走査線上にドットを更に形成することを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
【請求項３】
前記発光光量可変手段は、隣接する何れか一方のビームの光量レベルを前記光量閾値レベルより高く、且つ前記サイドローブの合成波形のレベルが前記光量閾値レベルより低くなるように設定することにより、前記補間走査線上のドットのみを消去することを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
【請求項４】
前記発光光量可変手段は、隣接する何れか一方のビームの光量レベルを前記光量閾値レベルより低く、且つ前記サイドローブの合成波形のレベルが前記光量閾値レベルより高くなるように設定することにより、前記何れか一方の中心走査線上のドットのみを消去することを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
【請求項５】
前記発光光量可変手段は、隣接する両ビームの光量レベルを前記光量閾値レベルより低く、且つ前記サイドローブの合成波形のレベルが前記光量閾値レベルより高くなるように設定することにより、前記補間走査線上のドットのみを形成することを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
【請求項６】
副走査方向に配列された少なくとも２本以上のビームを同時に走査するマルチビームレーザ走査装置であって、
前記マルチビームのビーム形状を可変とするビーム形状可変手段を備え、
隣接する前記各ビームは、該ビームの両側に発生するサイドローブが互いに合成される位置に配列され、前記ビーム形状可変手段により前記各ビームの形状を制御することにより、前記サイドローブの合成波形のレベルを変化させることを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項７】
前記ビーム形状可変手段は、一方向のみに屈折力を持つシリンダレンズを副走査方向にシフトすることにより、前記サイドローブの大きさを制御することを特徴とする請求項６に記載のレーザ走査装置。
【請求項８】
前記ビーム形状可変手段は、一方向のみに屈折力を持つシリンダレンズをその光軸を中心に一定方向に回転することにより、前記サイドローブの方向を制御することを特徴とする請求項６に記載のレーザ走査装置。
【請求項９】
前記ビーム形状可変手段は、対向する副走査方向に径を可変とする２枚のアパーチャを備え、
前記２枚のアパーチャを前記ビームの同一光軸上に配し、該アパーチャを互いに異なる副走査方向に移動させることにより、前記ビームの副走査方向の径を可変とすることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載のレーザ走査装置。
【請求項１０】
前記ビーム形状可変手段は、直交方向に異なる径の開口部を有する第１のアパーチャと、副走査方向に充分大きな開口幅を有する第２のアパーチャと、を備え、
前記第１のアパーチャと第２のアパーチャを前記ビームの同一光軸上に配し、前記第１のアパーチャを前記光軸を中心に回転することにより、前記隣接する両ビームの副走査方向の径を可変とすることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載のレーザ走査装置。
【請求項１１】
副走査方向に配列された少なくとも２本以上のビームを同時に走査するマルチビームレーザ走査装置であって、
前記マルチビームの何れか一方の発光タイミングを可変するタイミング可変手段を備え、
隣接する前記各ビームは、該ビームの両側に発生するサイドローブが互いに合成される位置に配列され、前記タイミング可変手段により前記何れか一方の発光タイミングを制御することにより、前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項１２】
前記タイミング可変手段は、一方向のみに屈折力を持つシリンダレンズをその光軸を中心に一定速度で回転させ、前記サイドローブが所定の方向となるタイミングにより前記ビームを発光させることにより、隣接する前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ走査装置。
【請求項１３】
前記タイミング可変手段は、一方向のみに屈折力を持つシリンダレンズをその光軸を中心に往復回転させ、前記サイドローブが所定の方向となるタイミングにより前記ビームを発光させることにより、隣接する前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ走査装置。
【請求項１４】
前記タイミング可変手段は、前記第１のアパーチャを前記光軸を中心に一定速度で回転させ、前記ビームの副走査方向の径が所定の大きさとなるタイミングにより前記ビームを発光させることにより、隣接する前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ走査装置。
【請求項１５】
前記タイミング可変手段は、前記第１のアパーチャを前記光軸を中心に一定速度で回転させ、前記第１のアパーチャの回転角度と連動させて前記ビームを発光させることにより、隣接する前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ走査装置に関し、さらに詳しくは、マルチビームによるレーザ走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリンタ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ファクシミリ、及び複写機の出力装置として、レーザ走査装置による出力装置が主流を占めている。これは、出力装置としてのユーザのニーズに合致した性能を兼ね備えているためである。例えば、出力装置としての高い画像品質と速い印刷速度に対して、レーザ走査装置は充分その要求に応える性能を備えている。しかし、ユーザの要求はそれに留まらず、さらに高い画像品質と速い印刷速度を要求している。その一つの解決手段として、２本以上のレーザビームで走査するマルチビーム方式により、記録密度を高めながら印刷速度を速くする走査装置、及びその走査装置を組み込んだ印刷装置が知られている。しかし何れの装置でも、各ビームで、それぞれ１本の走査線を形成するため、更に高速にするためにはビーム数が増加して装置が大型になり、しかも、コストが高くなるといった問題がある。
また、マルチビーム技術の従来技術として、特開２０００−１８０７５７公報には、ハイパワー半導体レーザを用いることなくハイパワー化が可能であり、しかもスポット状の光ビームを照射することのできる低コスト且つ高信頼のマルチビーム露光装置について開示されている。それによると、複数の光源からそれぞれ射出される光ビームの少なくとも一部の領域が全て露光面で重なるように該複数の光源を配置してなる光源ユニットを複数有すると共に、前記各光源ユニットからそれぞれ発生されるビーム束を露光面上で所定の一軸方向において等間隔になるように照射する露光光学系を有するとしている。
また、特許第２８９８７８５号公報には、既存の低密度（３００ｄｐｉ用）のエンジンをそのまま利用して疑似的に高密度（６００ｄｐｉ）で且つ高解像度の潜像を形成し得る高密度画像形成方法について開示されている。それによると、画像情報に対応して生成されたビームドットを感光体上に結像しながら潜像形成を行なう画像形成方法において、感光体上の隣接するドットピッチ夫々に、該ドットピッチ間に挟まれる空域上で互いに重なりあう複数のビームドットを形成しつつ、該ビームドット夫々の光強度を、重ね合わせた空域部位で感光体の潜像形成電位レベルより大きく、重ね合わないドットピッチ位置で、感光体の潜像形成電位レベルより小さくなるように設定したビームドットを用い、該ビームドットを前記ピッチ間に挟まれる空域で適宜重ねあわせながら該空域部に潜像ドットを形成するとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２０００−１８０７５７公報は、複数のビームを重ねて、合成部分にスポットを作ることで、比較的に弱いパワーのレーザを使って強いパワーと同じ効果を出すものであり、また、特許第２８９８７８５号公報は、２本のビームの合成部分のみスポット像を形成することで、走査に用いるビームスポット径よりも小さい像を形成するものであり、何れも、使用するビーム数以上に走査線が増加することがなく、走査線の数を増やすには、ビーム数に比例して増やすしかなかった。
本発明は、かかる課題に鑑み、複数のビーム数から副走査方向の記録密度を２倍とするレーザ走査装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、副走査方向に配列された少なくとも２本以上のビームを同時に走査するマルチビームレーザ走査装置であって、前記マルチビームの任意のビームに対する発光光量を可変とする発光光量可変手段を備え、隣接する前記各ビームは、該ビームの両側に発生するサイドローブが互いに合成される位置に配列され、前記発光光量可変手段により前記各ビームの発光光量を制御することにより、前記サイドローブの合成波形のレベルを変化させることを特徴とする。
レーザビームの波形はスペクトラム的にみると、中心の波形の両側にサイドローブといわれる光量の弱いビームが左右対照的に発生する。従来は、このサイドローブは不要なものであったので、なるべく小さくなるように各種の手段で制御されていた。実際のドット形成の段階では、所定の閾値レベルを設け、その閾値レベルを超えた光量のビームのみドットを形成するように制御される。従って、中心レベルより光量レベルが低いサイドローブは、この閾値レベルを超えないのでドットとして形成されない。しかし、２本以上のビームを副走査方向に隣接して配列すると、夫々の中心ビームからサイドローブが発生する。そして、隣接するサイドローブの波形が重なるようにビームを配列することにより、重なったサイドローブ（合成サイドローブ）の光量レベルが前記閾値を超えるレベルになることが発生する。しかも、隣接する中心ビームの光量により合成サイドローブのレベルも可変することに注目して、本発明では、中心ビームの光量を任意に可変できる手段を設けて、合成サイドローブの光量レベルを制御するものである。
かかる発明によれば、隣接する中心ビームの光量を任意に可変することにより、サイドローブの光量レベルを任意に制御できるので、走査線上のドットの制御を任意に行うことができる。
【０００５】
請求項２は、前記発光光量可変手段は、隣接する両ビームの光量レベルをドットが形成される光量閾値レベルより高く、且つ前記サイドローブの合成波形のレベルが前記光量閾値レベルより高くなるように設定することにより、前記隣接する両ビームにより形成される中心走査線上のドットに加えて、該中心走査線間を補間する補間走査線上のドットを更に形成することを特徴とする。
本発明の最も特徴的なところは、隣接するビームの光量を組合わせることにより、走査線上に４種類のドットパターンを形成することができることである。つまり、ドットを形成する場合を「１」、形成しない場合を「０」とすれば、その全ての組合わせは「１１１」「０１１」「１０１」「００１」「１１０」「０１０」「１００」「０００」であり、この中で「１１１」「１０１」「１１０」「０１０」の組合わせを実現できれば、その他は容易に実現可能であり、全ての組合わせのドットを形成することが可能となる。その第１は「１１１」であり、これは隣接する両ビームの中心走査線と、その間を補間する補間走査線の３本の走査線（連続すれば４本となる）を形成することである。それには、合成サイドローブが閾値レベルを超えるように両ビームの光量を同時に増加することである。かかる発明によれば、隣接する両ビームの光量を同時に増加することにより、合成サイドローブが閾値を超えるようになるので、「１１１」のドットパターンを形成することができる。
請求項３は、前記発光光量可変手段は、隣接する何れか一方のビームの光量レベルを前記光量閾値レベルより高く、且つ前記サイドローブの合成波形のレベルが前記光量閾値レベルより低くなるように設定することにより、前記補間走査線上のドットのみを消去することを特徴とする。
第２のドットパターンは「１０１」であり、これは隣接する両ビームの中心走査線だけにドットを形成することである。それには、合成サイドローブが閾値レベルより低くなるように両ビームの何れか一方の光量を減少させることにより実現できる。
かかる発明によれば、隣接する両ビームの何れか一方の光量を減少することにより、合成サイドローブが閾値レベルより低くなるので、「１０１」のドットパターンを形成することができる。
【０００６】
請求項４は、前記発光光量可変手段は、隣接する何れか一方のビームの光量レベルを前記光量閾値レベルより低く、且つ前記サイドローブの合成波形のレベルが前記光量閾値レベルより高くなるように設定することにより、前記何れか一方の中心走査線上のドットのみを消去することを特徴とする。
第３のドットパターンは「１１０」であり、これは隣接する両ビームの何れか一方の中心走査線上と補間走査線上にドットを形成することである。それには、一方のビームの光量を閾値以下にし、その分他方のビームの光量を増加すれば、合成サイドローブのレベルが閾値を超えるレベルにすることができる。
かかる発明によれば、隣接する両ビームの何れか一方の光量を減少することにより、合成サイドローブが閾値レベルより低くなるので、「１１０」のドットパターンを形成することができる。
請求項５は、前記発光光量可変手段は、隣接する両ビームの光量レベルを前記光量閾値レベルより低く、且つ前記サイドローブの合成波形のレベルが前記光量閾値レベルより高くなるように設定することにより、前記補間走査線上のドットのみを形成することを特徴とする。
第４のドットパターンは「０１０」であり、これは補間走査線上だけにドットを形成することである。それには、合成サイドローブが閾値レベルより高くなるように両ビームの光量を同時に減少させることにより実現できる。
かかる発明によれば、隣接する両ビームの光量を同時に減少することにより、合成サイドローブが閾値レベルより高くなるので、「０１０」のドットパターンを形成することができる。
【０００７】
請求項６は、副走査方向に配列された少なくとも２本以上のビームを同時に走査するマルチビームレーザ走査装置であって、前記マルチビームのビーム形状を可変とするビーム形状可変手段を備え、隣接する前記各ビームは、該ビームの両側に発生するサイドローブが互いに合成される位置に配列され、前記ビーム形状可変手段により前記各ビームの形状を制御することにより、前記サイドローブの合成波形のレベルを変化させることを特徴とする。
請求項２では、ビーム光量を変えることにより各種のドットパターンを形成したが、ビームの形状を変えることでもビームの光量レベルを変えることが可能である。
かかる発明によれば、隣接する両ビームの形状を独立に変えることにより、各種のドットパターンを形成することができるので、発光パワーを一定にできてパワー制御方法が簡略化される。
請求項７は、前記ビーム形状可変手段は、一方向のみに屈折力を持つシリンダレンズを副走査方向にシフトすることにより、前記サイドローブの大きさを制御することを特徴とする。
ビーム形状を可変とする方法には各種あるが、その一つの方法として、副走査方向のみに集光するシリンダレンズを副走査方向に微小距離シフトすることにより、光軸との相対位置が変化してビーム形状が変化する。
かかる発明によれば、シリンダレンズの光軸とビームの相対位置を変えることにより、ビーム形状が変わるので、部品点数を増やすことなくサイドローブの大きさを制御することができる。
請求項８は、前記ビーム形状可変手段は、一方向のみに屈折力を持つシリンダレンズをその光軸を中心に一定方向に回転することにより、前記サイドローブの方向を制御することを特徴とする。
隣接する２本のビームの発光タイミングを同じにして、夫々のシリンダレンズをそのビームの光軸を中心に回転すると、その回転角に応じてビームが回転してサイドローブの位置が重なったり、重ならなくなりそれにより合成サイドローブのレベルが変化する。
かかる発明によれば、シリンダレンズを光軸を中心に回転することにより、隣接するビームのサイドローブの重なり具合が変化して、それにより、合成サイドローブのレベルが変化するので、容易にサイドローブレベルを制御することができる。
【０００８】
請求項９は、前記ビーム形状可変手段は、対向する副走査方向に径を可変とする２枚のアパーチャを備え、前記２枚のアパーチャを前記ビームの同一光軸上に配し、該アパーチャを互いに異なる副走査方向に移動させることにより、前記ビームの副走査方向の径を可変とすることを特徴とする。
コリメータレンズとシリンダレンズの間にあるアパーチャは、ビームの径を所定の大きさに規制するために存在する。そこで、このアパーチャを２枚備え、夫々副走査方向に径が変わるようにＵ字型にして、それを反対方向に対向するように重ね、副走査方向に移動することにより、径を可変とすることができる。
かかる発明によれば、２枚のアパーチャを上下に移動してそれにより形成される径を可変とすることにより、ビーム径を任意に変えることが容易に可能となる。
請求項１０は、前記ビーム形状可変手段は、直交方向に異なる径の開口部を有する第１のアパーチャと、副走査方向に充分大きな開口幅を有する第２のアパーチャと、を備え、前記第１のアパーチャと第２のアパーチャを前記ビームの同一光軸上に配し、前記第１のアパーチャを前記光軸を中心に回転することにより、前記隣接する両ビームの副走査方向の径を可変とすることを特徴とする。
アパーチャを２枚備え、１枚のアパーチャは副走査方向に長い長方形の開口部を形成し、２枚目のアパーチャは、楕円形の開口部を有するアパーチャであり、これら２枚を同一光軸上に重ねて配列し、楕円形の開口を有するアパーチャを回転することにより、ビームの径を可変とするものである。
かかる発明によれば、楕円形のアパーチャを回転することによりビーム径を可変とするので、径の変化が連続的になるため、微妙な調整が容易に可能となる。
【０００９】
請求項１１は、副走査方向に配列された少なくとも２本以上のビームを同時に走査するマルチビームレーザ走査装置であって、前記マルチビームの何れか一方の発光タイミングを可変するタイミング可変手段を備え、隣接する前記各ビームは、該ビームの両側に発生するサイドローブが互いに合成される位置に配列され、前記タイミング可変手段により前記何れか一方の発光タイミングを制御することにより、前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とする。
隣接する両ビームの発光タイミングが同期している場合は、両ビームのサイドローブ波形は合成される。言い換えると、何れかのビームの発光タイミングをずらすことにより、このサイドローブの重なり具合を調節することが可能となる。かかる発明によれば、隣接する両ビームの何れか一方のビームの発光タイミングを制御することにより、サイドローブの重なり具合を調整することができるので、機械的な手段によらず電気的にサイドローブのレベルを可変とすることができる。
請求項１２は、前記タイミング可変手段は、一方向のみに屈折力を持つシリンダレンズをその光軸を中心に一定速度で回転させ、前記サイドローブが所定の方向となるタイミングにより前記ビームを発光させることにより、隣接する前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とする。
シリンダレンズを回転させるとビームの方向が変化する。ビームの方向変化によりサイドローブの重なり具合が変化して結果的に、そのサイドローブのレベルも変化する。従って、希望する合成サイドローブのレベルを得る場合、予めそのレベルになるサイドローブの方向を調べておき、その方向に同期してビームを発光させるようにすれば、簡単な制御方法で正確に希望するサイドローブのレベルを得ることができる。
かかる発明によれば、シリンダレンズを一定速度で回転させ、ビームの発光タイミングによりサイドローブのレベルを決定するので、簡単な制御方法で正確に希望するサイドローブのレベルを得ることができる。
請求項１３は、前記タイミング可変手段は、一方向のみに屈折力を持つシリンダレンズをその光軸を中心に往復回転させ、前記サイドローブが所定の方向となるタイミングにより前記ビームを発光させることにより、隣接する前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とする。
サイドローブの位置を移動させるには、ドット密度の約半分の距離移動させれば充分である。従って、シリンダレンズを回転させるまでもなく、微小距離回転、或いは振動させればよい。その発光タイミングは前記請求項１２と同じようにする。
かかる発明によれば、シリンダレンズを微小距離往復回転させ、ビームの発光タイミングによりサイドローブのレベルを決定するので、シリンダレンズの回転手段が小型に実現することができる。
【００１０】
請求項１４は、前記タイミング可変手段は、前記第１のアパーチャを前記光軸を中心に一定速度で回転させ、前記ビームの副走査方向の径が所定の大きさとなるタイミングにより前記ビームを発光させることにより、隣接する前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とする。
前記第１のアパーチャは、その開口部の形状が楕円等の径が異なる開口である。従って、それを光軸を中心に一定速度で回転させることにより、ビームの形状が変わり、希望する合成サイドローブのレベルを得る場合、予めそのレベルになるアパーチャの径を調べておき、その径に同期してビームを発光させるようにすれば、簡単な制御方法で正確に希望するサイドローブのレベルを得ることができる。
かかる発明によれば、アパーチャが回転した位置の開口形状により、ビームの形状を可変することができ、その開口形状に同期してビームを発光するので、簡単な制御方法で正確に希望するサイドローブのレベルを得ることができる。
請求項１５は、前記タイミング可変手段は、前記第１のアパーチャを前記光軸を中心に一定速度で回転させ、前記第１のアパーチャの回転角度と連動させて前記ビームを発光させることにより、隣接する前記サイドローブ波形のレベルを変化させることを特徴とする。
また、他の方法は前記第１のアパーチャの回転角と形状の関係を予め調べておけば、希望するサイドローブのレベルとアパーチャの回転角の関係がわかる。その回転角に連動して発光タイミングを決めればよい。
かかる発明によれば、アパーチャの回転角に連動して発光タイミングを決定するので、簡単制御により正確にしかも確実にサイドローブの制御が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
まず、本発明の実施形態の説明に入る前に、サイドローブの概略的な説明をしておく。図１は、レーザビームの波形を説明する図である。レーザビームを結像光学系によって微小なスポット（点像）に集光させた場合でも、図１に示すように、中央部の光量（強度）がピークとなる主ビーム１の両脇に「サイドローブ」と呼ばれる比較的に小さなピーク２、３が形成されることが知られている。つまり、ビームのスペクトラムとしてある一定の広がりをもつビームスポットとなる。レーザプリンタなどのレーザ走査光学系では、感光面上にビームスポットを形成した時、感光体の感度に応じて、図２に示すように、ある一定の値（閾値）４より大きい光量で照射された部分だけにビーム像５が作られる。しかし、この時、サイドローブでの光量が閾値４より大きい場合は、図３に示すように、必要なビーム像５以外のサイドローブ部分にも像６、７が作られる。このため、レーザ走査光学系を設計する際に、通常は、サイドローブができるだけ小さくなるように、レンズ系の材質、形状、配置などを最適化する。
【００１２】
図４は、レーザプリンタ用のレーザ走査光学系の典型的な構成を示す図である。これは、光源の半導体レーザ１０から発光されたレーザ光は、コリメータレンズ１１によって平行ビームに整形され、矩形アパーチャ１２でビームの太さが調整される。その後ビームは、加工誤差によるポリゴン面の倒れの影響を無くす（面倒れ補正）のため、１方向のみに屈折力を持つシリンダレンズ（またはシリンドリカルレンズ）１３で副走査方向のみ集光され、主走査方向には平行のままポリゴンミラー１５に入射する。ポリゴンミラー１５により回転走査されたレーザビーム１４は、ポリゴンミラー１５に集光する方向（副走査方向）、ポリゴン面に平行で入射する方向（主走査方向）ともに感光体面上に集光するよう、それぞれの方向に異なる焦点距離（屈折力）を有しているｆθレンズ１６を通って、感光体（一般にはドラム）１７面上にビームスポットの列（走査線）１８が形成される。図では、ポリゴンミラー１５の回転によるビーム走査方向を主走査方向Ａ、それと垂直な方向、すなわち感光体（ドラム）の回転方向を副走査方向Ｂと呼ぶ。
従来からポリゴンミラーの回転速度を上げずに、ビーム走査を高速化するために、複数のビームで走査を行うマルチビーム方式が使われている。本発明では、このマルチビーム方式で、少ないビーム本数でより多くの走査線を形成するために、本来は不要とされ最小になるようにしたサイドローブを積極的に利用しているところが特徴である。
【００１３】
図５は、２本のビームにより形成されたサイドローブの様子を示す図である。マルチビームの場合、２本以上のビームが副走査方向に配列され、夫々のビームからサイドローブが発生する。例えば、図５の主ビーム２０にはサイドローブ２１、２２が発生し、主ビーム２４にはサイドローブ２３、２５が発生する。これら２本の主ビームの距離がサイドローブ２２、２３が重複しない程度はなれていれば、サイドローブの波形合成は実現しないが、本発明では、２本の主ビームの距離を図のように、サイドローブ２２、２３が重複する距離に配置することにより、合成サイドローブ２７を形成するところに特徴がある。図では閾値２６を超えるレベルは主ビーム２０、２４のみであるので、走査線２８上には主走査方向３０にスポット像２９が形成される。ここから、サイドローブのレベルは一般に主ビームの発光光量、発光強度、及び発光時間により変化することがわかっているので、それらを変化させることによりサイドローブのレベルも変えることが可能となる。
【００１４】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。本発明の最も特徴的なところは、隣接する主ビームの光量レベルを組合わせることにより、その間にもう１本の走査線を形成することにより、総合的に見て実際のビームを増やすことなく走査線を２倍にすることである。そして、各走査線上にドットを形成する場合、副走査方向に並んだ３本の走査線のドット列として同時に形成される。つまり、ドットを形成する場合を「１」、形成しない場合を「０」とすれば、３本の走査線に形成するドットの組合わせの種類は、「１１１」「０１１」「１０１」「００１」「１１０」「０１０」「１００」「０００」の８種類である。この組合わせが全て実現できれば、各走査線上のドットを任意に形成することができ、２本の主ビームから１本の走査線を新たに形成して、合計３本の走査線上にドットを形成することが可能となる。また、前記組合わせの中で「１１１」「１０１」「１１０」「０１０」の組合わせが実現できれば、その他の組合わせ「０１１」「００１」「１００」「０００」は容易に実現可能である。例えば、「０１１」は「１１０」の主ビームの位置を変えればよく、「００１」は「１０１」の左側の主ビームのレベルを更に下げることで実現でき、「１００」は「００１」を実現する方法で、右側主ビームのレベルを更に下げることで実現でき、「０００」は両ビームをゼロにすれば必然的にサイドローブもゼロになる。
以上の考え方に基づいて図６の動作について説明する。以下、主ビームにより形成される走査線を中心走査線、合成サイドローブにより形成される走査線を補間走査線と呼ぶ。図６は前記の組合わせの「１１１」であり、これは隣接する両ビーム３１、３４の中心走査線３７、３９と、その間を補間する補間走査線３８の３本の走査線（連続すれば４本となる）を形成することである。それには、合成サイドローブ３３が閾値レベル３５を超えるように両ビーム３１、３４の光量を同時に増加することである。これにより、サイドローブ３２、３６は閾値レベル３５は超えないが、合成サイドローブ３３は両サイドローブ３３ａ、３３ｂのレベルが合成されることにより、閾値レベル３５を超えるようになり、その結果、領域４０のドットは「１１１」となる。
【００１５】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。図７は前記の組合わせの「１０１」であり、これは隣接する両ビーム４２、４４の中心走査線４７、４８のみを形成することである。それには、合成サイドローブ４３が閾値レベル４６を超えないようにビーム４６の光量を減少することである。これにより、合成サイドローブ４３はサイドローブ４３ａに比べて４３ｂのレベルが低くなり合成されることにより、閾値レベル４６より低くなり、その結果、領域４９のドットは「１０１」となる。
図８は、本発明の第３の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。図８は前記の組合わせの「１１０」であり、これは隣接する両ビームのビーム５１の中心走査線５７と補間走査線５８を形成することである。それには、合成サイドローブ５２が閾値レベル５５を超えるようにビーム５３の光量を閾値レベル５５以下に減少させ、その分ビーム５１のレベルを高くすることである。これにより、合成サイドローブ５２はサイドローブ５２ａと５２ｂのレベルが合成されることにより、閾値レベル５５を超えるようになり、その結果、領域５６のドットは「１１０」となる。
図９は、本発明の第４の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。図９は前記の組合わせの「０１０」であり、これは補間走査線６７のみを形成することである。それには、合成サイドローブ６２のみが閾値レベル６５を超えるように両ビーム６１、６３の光量を同じ量減少させて閾値レベル６５以下に減少させることである。これにより、合成サイドローブ６２はサイドローブ６２ａと６２ｂのレベルが合成されることにより、閾値レベル６５を超えるようにして、その結果、領域６６のドットは「０１０」となる。
【００１６】
図１０は、本発明の走査線を連続的に形成した場合の図である。前記図６から図９までの方法により、隣接する２本の主ビームにより２本の中心走査線と１本の補間走査線が形成される。これらの関係が連続して形成されると総合的に見て走査線の数は２倍になる。その理由を図１０を用いて説明する。例えば、１回目の中心走査線を７０ａ、７０ｃとすると、その補間走査線は７０ｂになる。連続して２回目の中心走査線は７１ａ、７１ｃとなり、その補間走査線は７１ｂとなる。同様に連続して３回目の中心走査線は７２ａ、７２ｃとなり、その補間走査線は７２ｂとなる。ここで、１回目と２回目の境界に中心走査線７０ｃと７１ａにより補間走査線７３が形成され、同じく２回目と３回目の境界に補間走査線７４が形成される。以下同様に各境界に夫々補間走査線が形成され、総合的に見ると走査線が２倍に増えたことになる。
【００１７】
以上の説明では、主ビームのレベルは発光光量、発光強度、及び発行時間によりレベルを変化させたが、ビームの形状を変えることによりそのレベルを変化させることもできる。つまり、発光光量は例えば、図１１の波形８０の面積８０ａに比例する。言い換えると発光光量を変えるにはこの面積を変えればよいことが判る。面積を変えるにはビームの形状を太くしたり、細くしたりして変えれば面積は必然的にそれに応じて変わる。図１１が図６と異なる点は、光量を変える手段として波形の面積を変えた点である。つまり、合成サイドローブ８２が閾値レベル８４を超えるように両ビーム８０、８１の面積８０ａ、８１ａを同時に増加することである。これにより、合成サイドローブ８２は両サイドローブ８２ａ、８２ｂのレベルが合成されることにより、閾値レベル８４を超えるようになり、その結果、領域８３のドットは「１１１」となる。
同様に図１２が図７と異なる点は、光量を変える手段として波形の面積を変えた点である。つまり、合成サイドローブ８７が閾値レベル８８を超えないようにビーム８６の面積８６ａを減少することである。これにより、合成サイドローブ８７はサイドローブ８７ａに比べて８７ｂのレベルが低くなり合成されることにより、閾値レベル８８より低くなり、その結果、領域８９のドットは「１０１」となる。以下、同様にして各パターンを任意に形成することが可能となる。
【００１８】
図１３は、本発明の第５の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。前記の実施形態では、発光ビームのタイミングは全て同期して同時に発光させ、その光量やビーム形状を変化させていた。図１３は光量やビーム形状を同じにして、一方のビームの発光タイミングを変化させて、サイドローブの重なり具合を調整することにより、補間走査線上にドットを形成するか否かを決定するものである。例えば、図１３（ａ）は、中心走査線９０、９１上に形成されたドットによりサイドローブ９２、９３が形成される。この時、中心走査線９１側の発光タイミングをｔ１だけずらすと、サイドローブ９２と９３は合成されないので補間走査線上のドットは形成されない。また、図１３（ｂ）のように、発光タイミングをｔ２のように短くすることにより、サイドローブ９２と９３が一部（Ｓ）重なるようになり、それにより、サイドローブのレベルを変えることができる。
【００１９】
図１４は、本発明の第６の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。シリンダレンズを回転させるとビームの方向が変化する。ビームの方向変化によりサイドローブの重なり具合が変化して結果的に、そのサイドローブのレベルも変化する。従って、図１４（ａ）のようにサイドローブ９７、９８が方向がずれて重ならないように配置されると、補間走査線上にドットは形成されないが、図１４（ｂ）のように、何れかのシリンダレンズの回転量を調節することによりサイドローブ９７、９８の一部が重なるようになり、希望する合成サイドローブのレベルを得ることができる。
このように、希望する合成サイドローブのレベルを得る場合、予めそのレベルになるサイドローブの方向を調べておき、その方向に同期してビームを発光させるようにすれば、簡単な制御方法で正確に希望するサイドローブのレベルを得ることができる。また、サイドローブの位置を移動させるには、ドット密度の約半分の距離移動させれば充分である。従って、シリンダレンズを回転させるまでもなく、圧電素子や超音波振動子などを使用して微小距離回転、或いは振動させればよい。
【００２０】
図１５は、本発明のビーム形状を可変にする例を示す図である。これは、Ｕ字型のアパーチャ１００、１０１を光軸１０２上に２枚備え、夫々副走査方向に径が変わるように、それらを反対方向に対向するように重ね、矢印の方向に（副走査方向）に移動することにより、径を可変とすることができる。この場合、どちらか一方を固定してもよいし、両方を同時に移動させても良い。
図１６は、本発明のビーム形状を可変にする他の例を示す図である。これは、１枚のアパーチャ１０４は副走査方向に長い長方形の開口部を形成し、２枚目のアパーチャ１０３は、楕円形の開口部を有するアパーチャであり、これら２枚を同一光軸上１０５に重ねて配列し、楕円形の開口を有するアパーチャ１０３を回転することにより、ビームの径を可変とするものである。ここではアパーチャ１０３の開口部を楕円形としたが、直交する径が異なれば、他の形でも構わない。従って、それを光軸１０５を中心に一定速度で矢印の方向に回転させることにより、ビームの形状が変わり、希望する合成サイドローブのレベルを得る場合、予めそのレベルになるアパーチャの径を調べておき、その径に同期してビームを発光させるようにすれば、簡単な制御方法で正確に希望するサイドローブのレベルを得ることができる。また、他の方法はアパーチャ１０３の回転角と形状の関係を予め調べておけば、希望するサイドローブのレベルとアパーチャの回転角の関係がわかる。その回転角に連動して発光タイミングを決めればよい。
以上の説明では、２本のビームによる１回の走査で２本の中心走査線と１本の補間走査線が形成される例について説明したが、３本以上のビームでも同様の効果があることはことは明白である。例えば、３本のビームの場合は、３本の中心走査線と２本の補間走査線が形成される。
【００２１】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１の発明によれば、隣接する中心ビームの光量を任意に可変することにより、サイドローブの光量レベルを任意に制御できるので、走査線上のドットの制御を任意に行うことができる。
また請求項２では、隣接する両ビームの光量を同時に増加することにより、合成サイドローブが閾値を超えるようになるので、「１１１」のドットパターンを形成することができる。
また請求項３では、隣接する両ビームの何れか一方の光量を減少することにより、合成サイドローブが閾値レベルより低くなるので、「１０１」のドットパターンを形成することができる。
また請求項４では、隣接する両ビームの何れか一方の光量を減少することにより、合成サイドローブが閾値レベルより低くなるので、「１１０」のドットパターンを形成することができる。
また請求項５では、隣接する両ビームの光量を同時に減少することにより、合成サイドローブが閾値レベルより高くなるので、「０１０」のドットパターンを形成することができる。
また請求項６では、隣接する両ビームの形状を独立に変えることにより、各種のドットパターンを形成することができるので、発光パワーを一定にできてパワー制御方法が簡略化される。
また請求項７では、シリンダレンズの光軸とビームの相対位置を変えることにより、ビーム形状が変わるので、部品点数を増やすことなくサイドローブの大きさを制御することができる。
【００２２】
また請求項８では、シリンダレンズを光軸を中心に回転することにより、隣接するビームのサイドローブの重なり具合が変化して、それにより、合成サイドローブのレベルが変化するので、容易にサイドローブレベルを制御することができる。
また請求項９では、２枚のアパーチャを上下に移動してそれにより形成される径を可変とすることにより、ビーム径を任意に変えることが容易に可能となる。また請求項１０では、楕円形のアパーチャを回転することによりビーム径を可変とするので、径の変化が連続的になるため、微妙な調整が容易に可能となる。また請求項１１では、隣接する両ビームの何れか一方のビームの発光タイミングを制御することにより、サイドローブの重なり具合を調整することができるので、機械的な手段によらず電気的にサイドローブのレベルを可変とすることができる。
また請求項１２では、シリンダレンズを一定速度で回転させ、ビームの発光タイミングによりサイドローブのレベルを決定するので、簡単な制御方法で正確に希望するサイドローブのレベルを得ることができる。
また請求項１３では、シリンダレンズを微小距離往復回転させ、ビームの発光タイミングによりサイドローブのレベルを決定するので、シリンダレンズの回転手段が小型に実現することができる。
また請求項１４では、アパーチャが回転した位置の開口形状により、ビームの形状を可変することができ、その開口形状に同期してビームを発光するので、簡単な制御方法で正確に希望するサイドローブのレベルを得ることができる。
また請求項１５では、アパーチャの回転角に連動して発光タイミングを決定するので、簡単制御により正確にしかも確実にサイドローブの制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザビームの波形を説明する図である。
【図２】本発明の閾値により形成されるドットを表す図である。
【図３】本発明の閾値により形成されるサイドローブのドットを表す図である。
【図４】本発明のレーザプリンタ用のレーザ走査光学系の構成を示す図である。
【図５】本発明の２本のビームにより形成されたサイドローブの様子を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。
【図１０】本発明の走査線を連続的に形成した場合の図である。
【図１１】本発明のビーム形状を変化させてドット形成方法を説明する図である。
【図１２】本発明のビーム形状を変化させてドット形成方法を説明する図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係るドット形成方法を説明する図である。
【図１５】本発明のビーム形状を可変にする例を示す図である。
【図１６】本発明のビーム形状を可変にする他の例を示す図である。
【符号の説明】
３１、３４　主ビーム、３２、３３ａ、３３ｂ、３６　サイドローブ、３３合成サイドローブ、３５　閾値レベル、３７、３９　中心走査線、３８　補間走査線
【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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