JP2004109680A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像筋が人間に認識されないような高画質の画像を形成できるように複数のビームを走査する。
【解決手段】Ｎ回目、（Ｎ＋１）回目、（Ｎ＋２）回目の走査では、それぞれ同時に２ｍラインが形成される。このとき、１回の走査が終了する毎に副走査方向にｍライン分送られ、次の走査が行われる。したがって、走査間で重複して露光された領域は、ｍライン周期で発生する。
【選択図】　　　　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置に係り、特に複数のレーザビームを走査して画像を形成する複写機あるいはレーザプリンタなどの画像形成装置に用いて好適な光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機あるいはレーザプリンタなどのようにレーザ光を走査して画像を形成する画像形成装置においては、高速化、高解像度化が進んでいるものの、ポリゴンミラーの回転速度やビデオクロックの高速化は難しい状況にある。そのために光源の数を増やすことによって高速化、高解像度化が行われている。
【０００３】
複数のビームにより感光体等の被走査体を走査露光する画像形成装置は従来から多く出願されており、走査方式としては１回の主走査で隣接する複数の走査線を形成する隣接走査、１回の主走査で間隔をあけて（不連続な）複数の走査線を形成する飛び越し走査露光により高解像度化を実現するものが提案されている。
【０００４】
図１３は、従来の光走査装置の構成を示す分解斜視図である。光走査装置は、同図に示すように、アレイ化が容易な半導体レーザアレイ２１を用いることによって多数のビームを用いて光走査を行うものが実現されてきている。
【０００５】
このような光走査装置は、複数のビームを走査するので像担持体５（感光体）上での走査幅（ビーム数×走査線間隔）が広くなるために光学系の制約が大きくなってしまう。そこで、レーザ走査方式としては隣接走査方式がもっとも実現し易い方式となっている。
【０００６】
しかしながら、ビーム数が多くなり１回の主走査における副走査方向の走査幅が広くなってくると、１回の主走査で露光が行われる領域と２回の主走査によって露光される領域が発生する。
【０００７】
図１４は、副走査方向位置に対する露光エネルギーを表した隣接走査方式の露光プロファイルを示す図である。
【０００８】
図１４によると、１回の走査でのみ露光が行われる領域と２回の走査によって露光が行われる領域が存在する。そして、露光状態の異なる領域が存在することによって感光体の特性に変化が起きる。具体的には、２回の主走査によって形成される領域の画像濃度が高くなり、筋として観測される現象が発生する。
【０００９】
このような現象に関しては、多数のビームによる露光に対して記録材料に銀塩フィルムを用いると、感光材料の相反則性、相反則不軌および多重露光により濃度特性変化が左右され、複数のビームの集まりであるレーザビーム群の端部が各々副走査により感光材料上で重ねられる２回走査部の濃度が高くなり、画像筋として現れることが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【００１０】
また、電子写真装置等における感光材料においても、レーザー等を光源として露光を行う場合には、相反則不軌などのために露光形態の違いによって感光体の帯電／除電特性が異なることが報告されている。例えば、高速のレーザー走査露光では、ライトレンズ露光に比べてより強いエネルギー照射が必要とされる。
【００１１】
この問題に対して、特許文献４では、２つのビームを時間的にずらして走査することで１本の走査線を２回の露光で形成する（以下「二重露光」という。）方法で実効的な感光体の感度アップをしている。
【００１２】
この現象に対し、特許文献２では、同公報の第５図に示すように、Ｎ回目の走査と（Ｎ＋１）回目の走査間隔（つなぎ目間隔）を他の走査間隔よりも広くすることによって画像筋を消している。また、特許文献１では、Ｎ回目の主走査を行うｍ本の光ビーム内の第ｍ本目のビームと、Ｎ＋１回目の主走査を行うビームの内の第１本目のビームとの少なくとも一方のビームの光量を他のビームの光量と異なる光量に設定して走査露光することによって画像筋を消している。
【００１３】
さらに、特許文献３では、Ｎ回目の主走査を行うビームの内の第ｍ本目のビームの露光とＮ＋１回目の主走査を行うビームの内の第１本目のビームの露光とが重なる場合には、前記第１本目のビームおよび前記第ｍ本目のビームの少なくとも一方のビームの光量を変化させると共に、Ｎ回目の主走査を行うビームの内の第ｍ本目のビーム及びＮ＋１回目の主走査を行うビームの内の第１本目のビームの一方が露光でかつ他方が非露光となる場合には該露光に対応するビームの光量を維持させることによって、ビームの光量を変えることによって発生する２次障害を防いでいる。
【００１４】
ここで、図１４を用いて１回露光領域と２回走査領域について説明する。同図の横軸は感光体の移動方向（副走査方向）であり、縦軸は走査露光によって与えられる露光エネルギーである。破線のプロファイルはスポット径５０μｍの３６本のビームによって２４００ｄｐｉの走査線密度で一括走査（隣接走査）したときの露光エネルギー分布である（Ｎ回目の走査）。また、点線はＮ＋１回目の走査による露光エネルギー分布であり、破線と点線は２４００ｄｐｉの３６走査線分だけシフト（感光体の移動）している。
【００１５】
各走査による露光エネルギー分布は略台形形状をしている。分布がフラットな領域は、各走査（１回の露光）で全露光エネルギーが加えられる１回露光領域である。破線と点線の領域が重なる領域は、２回の走査で全露光エネルギーが加えられる２回走査領域である。なお、２回走査領域は、上述した特許文献２の第５図の斜線部に相当する。
【００１６】
同公報の第５図では、点線と破線の露光エネルギー分布を足し合わせると１回露光領域も２回走査領域も等しい露光エネルギーとなるが、実際の画像濃度は２回走査領域の方が高くなることが確認された。
【００１７】
このような発生原理としては、感光体を露光することによって発生するプラスとマイナスの電荷（電子・正孔ペア）が再結合して電荷が消滅してしまう再結合確率が２回走査のときよりも１回露光の方が高く（１回露光の方が発生する電荷密度が高い。）、最終的に表面電位をディスチャージする電荷量が１回露光よりも２回走査の方が多くなるためであると考えられる。
【００１８】
このことは、特許文献４に記載されていること、すなわち二重露光で実効的に感光体の感度が上がることと定性的に一致する。
【００１９】
特許文献１では、Ｎ回目の主走査を行うｍ本のビームの内の第ｍ本目のビームと、Ｎ＋１回目の主走査を行うビームの内の第１本目のビームとの少なくとも一方のビームの光量を他のビームの光量と異なる光量に設定して走査露光することによって画像筋を消すことが記載されている。この方法だとＮ回目のｍ本目のビームとＮ＋１回目の１本目の一方のみ点灯する画像のときには相反則不軌が発生しないため、光量を下げた分だけ画像濃度が低下していしまうという問題が発生する。そのため、特許文献３では、画像信号に応じてビームの光量を下げたり下げなかったりと光量を切り替えて問題を解消している。
【００２０】
しかしながら、このような課題が生じる多数ビーム走査露光装置は、高速・高解像記録を図るためには、画像データを参照しながら高速に発光量を切り替えるアナログ回路を実装することは困難である。また、光量を変えるか変えないかを画素毎に判定するための追加画像メモリや処理回路が必要となる。さらに、印字画像に応じてレーザの光量を画素刻みで変更するためには高速な光量変調回路も必要になるという問題がある。また、つなぎ目の１本（１本目かｍ本目）か２本（１本目とｍ本目）のレーザの光量で画像筋を低減するにはレーザの出力を大きく変更する必要があり、レーザの出力を可変する範囲が大きいという問題もある。
【００２１】
また、特許文献２では、つなぎ目間隔を変えるためにガルバノミラーの速度を変えているが、この方法だと副走査方向の画像が伸縮してしまうという問題がある。
【００２２】
一方、特許文献４では、レーザ露光時の感光体の感度の低下を補償するために走査線を２度の露光で形成する二重露光を行っている。しかし、同公報に記載された画像形成装置は、素子の光量不足を解消する事が目的であり、ビーム数が多くなった際には画像継ぎ目において濃度のムラが発生してしまう問題があった。
【００２３】
更に、２回走査部の濃度が高くなり画像筋として認識される現象では、その発生周期が問題になってくる。
【００２４】
図１５は、人間の眼のＶＴＦを示す図である。人間の眼の画像分解能については、Ｒｏｇｅｒ　Ｐ　Ｄｏｏｌｅｙ　ａｎｄ　Ｒｏｄｎｅｙ　Ｓｈａｗ：”Ｎｏｉｓｅ　ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ　”，　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌｕｍｅ　５，Ｎｕｍｂｅｒ４，Ｆａｌｌ　１９７９，ｐ１９０−ｐ１９６　　によって、図１５に示すＶＦＴ（　Ｖｉｓｕａｌ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が知られている。
【００２５】
特許文献５では、人間の眼のＶＴＦは、画像の空間周波数において、４［ｌｐ（Ｌｉｎｅ　Ｐａｉｒｓ）／ｍｍ］以上の高い周波数の画像については、認識することが難しくなると述べられている。
【００２６】
【特許文献１】
特開平４−１４９５２２号公報（特許第２６８５３４５号公報）
【特許文献２】
特開平４−１４９５２３号公報（特許第２６２８９３４号公報）
【特許文献３】
特開平４−１４９５２４号公報（特許第２６８５３４６号公報）
【特許文献４】
特開平５−４２７１６号公報
【特許文献５】
特開平８−２９２３８４号公報
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多素子の露光において、レーザ素子数はせいぜい数素子であり空間周波数を気にする必要は無かった。たとえば、ビーム数が２、解像度が６００ｄｐｉの場合を例にすると、隣接走査を行った場合では筋の発生する周期は３００ｄｐｉ相当となり、空間周波数で表すと約１１．８［ｌｐ／ｍｍ］となり認識できない領域にある。
【００２８】
飛び越し走査露光を行った場合では、各走査線に影響を与える隣接する走査線は異なる主走査によって形成されるので、どの走査線をとってみても形成条件はほぼ等しくなっている。そのため筋は発生しないと考えられるが、発生した場合においてもその発生間隔は６００ｄｐｉ相当であり、その空間周波数２３．６ｌｐ／ｍｍとなり視認されることはない。
【００２９】
さらに厳密に見ると、ある走査線に対して影響を与える隣接した走査線は注目する走査線に対して時間的に前に形成される場合と時間的にあとで形成される場合があるがこの点を勘案して筋の発生する濃度に相違があるとしてもその発生周期は３００ｄｐｉ相当となり空間周波数で表すと約１１．８［ｌｐ／ｍｍ］となり隣接走査の場合と同様であるのでやはり視認されることはなかった。
【００３０】
しかしながら、例えば３６本のビームによって２４００ｄｐｉの走査線密度で隣接する走査線を一括走査（隣接走査）すると、Ｎ回目走査と（Ｎ＋１）回目の走査間隔は０．３８１ｍｍとなり、空間周波数で表すと約２．６［ｌｐ／ｍｍ］となる。２．６［ｌｐ／ｍｍ］はまだ視認性が高い領域であり、主走査方向にのびる筋として観測されてしまうため、２回走査部の画像筋は人の目に認識されてしまう。
【００３１】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、画像筋が人間に認識されないような高画質の画像を形成できるように複数のビームを走査する光走査装置を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、副走査方向にｍ個の発光素子を有するレーザアレイと、１主走査期間で、副走査方向にｍライン分の画像データを出力した後、次の出力対象となる画像データを副走査方向にｎ（＝ｍの約数）ライン分シフトして読み出すことを繰り返すデータシフト手段と、前記データシフト手段から出力された画像データに基づいて、前記レーザアレイの各発光素子を駆動させてビームを出射させる駆動手段と、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を、前記ｎライン分副走査方向に移動させることを繰り返す走査手段と、を備えている。
【００３３】
請求項１記載の発明によれば、１ライン当たり（ｍ／ｎ）回露光するので、１回の主走査におけるレーザの光量を大きく低減することができ、走査の継ぎ目に発生する濃度の変化量を低減することができる。さらに、１ライン当たり複数回露光するので、１主走査期間毎の副走査方向の移動量を小さくするので、画像に現れる筋の発生周期がｎ倍となって、空間周波数を高くするので、筋の視認性を低くすることができる。また、レーザアレイの特定の素子についての光量の判定および制御を行わないので、光量制御回路が複雑化することを防ぐことができる。
【００３４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、動作モードに応じて、前記データシフト手段及び前記走査手段の前記ｎラインの値を設定する動作モード設定手段を更に備えている。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、動作モードに応じて前記ｎラインを設定するので、１ライン当たりの露光回数（ｍ／ｎ）を切り替えることができ、画像形成の自由度を高めることができる。なお、ｍ＝ｎのときは、隣接走査を行うことができる。
【００３６】
ここで、動作モードとしては、例えば、白黒画像を形成する白黒モードと、カラー画像を形成するカラーモードとがある。この場合、前記白黒モードのｎラインよりも前記カラーモードのｎラインを小さく設定すればよい。これにより、カラーモードでは、白黒モードよりも１ライン当たりの露光回数を多くするので、高画質の画像を得ることができる。一方、白黒モードでは、カラーモードよりも１ライン当たりの露光回数を少なくするので、露光速度を速くすることができる。
【００３７】
請求項３記載の発明は、副走査方向に２ｍ個の発光素子を有するレーザアレイと、１主走査期間毎に副走査方向にｍライン分の画像データと副走査方向にｍラインのダミーデータとを整列することで、１主走査期間毎に前記レーザアレイの副走査方向の奇数番目と偶数番目の発光素子の点灯を切り替えるような２ｍラインの画像データを出力するデータ整列手段と、前記データ整列手段から出力された画像データに基づいて、前記レーザアレイの各発光素子を駆動させてビームを出射させる駆動手段と、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を、前記ｍライン分副走査方向に移動させることを繰り返す走査手段と、を備えている。
【００３８】
請求項３記載の発明によれば、発光させる素子を走査毎に切り替えて飛び越し走査を行うことによって、各走査線の露光条件を略均等にして画像筋の発生を抑制することができる。さらに、隣接走査を行う場合に対して光学系を変更する必要がないため、光学系設計に対する自由度を低下させることがない。
【００３９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、第１又は第２の動作モードを設定する動作モード設定手段を更に備え、前記データ整列手段は、第１の動作モードのときは、１主走査期間毎に副走査方向にｍライン分の画像データと副走査方向にｍラインのダミーデータとを整列することで１主走査期間毎に前記レーザアレイの副走査方向の奇数番目と偶数番目の発光素子の点灯を切り替えるような２ｍラインの画像データを出力し、第２の動作モードのときは１主走査期間毎に画像データを２ｍライン毎に出力し、前記走査手段は、第１の動作モードのときは、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を前記ｍライン分副走査方向に移動させることを繰り返し、第２の動作モードのときは、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を前記２ｍライン分副走査方向に移動させることを繰り返す。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、第１の動作モードのときは飛び越し走査を行い、第２の動作モードのときは隣接走査を行うので、画像形成の自由度を高めることができる。
【００４１】
請求項５記載の発明は、第１又は第２の動作モードを設定する動作モード設定手段と、副走査方向に２ｍ個の発光素子を有するレーザアレイと、第１の動作モードのときは、１主走査期間で、副走査方向に２ｍライン分の画像データを出力した後、次の出力対象となる画像データを副走査方向にｎ（＝２ｍの約数）ライン分シフトして読み出すことを繰り返し、第２の動作モードのときは、１主走査期間毎に副走査方向にｍライン分の画像データと副走査方向にｍラインのダミーデータとを整列することで、１主走査期間毎に前記レーザアレイの副走査方向の奇数番目と偶数番目の発光素子の点灯を切り替えるような２ｍラインの画像データを出力するデータ出力手段と、前記データ出力手段から出力された画像データに基づいて、前記レーザアレイの各発光素子を駆動させてビームを出射させる駆動手段と、第１の動作モードのときは、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を、前記ｎライン分副走査方向に移動させることを繰り返し、第２の動作モードのときは、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を、前記ｍライン分副走査方向に移動させることを繰り返す走査手段と、を備えている。
【００４２】
したがって、請求項５記載の発明によれば、第１の動作モードのときは１ライン当たり複数回走査し、第２の動作モードのときは飛び越し走査を行うことで、画像形成の自由度を高めることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
［第１の実施形態］
図１は、電子写真プロセスを用いた第１の実施形態に係るカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【００４５】
本実施形態に係るカラー画像形成装置は、矢印方向に回転する感光体１と、感光体１の表面を帯電させる帯電器２と、感光体１の表面を露光する露光装置３と、トナーを用いて現像する現像装置４と、トナー像の１次転写を行う１次転写装置５と、１次転写装置５によってトナー像が転写される中間転写ベルト６と、中間転写ベルト６のトナー像を用紙に転写する２次転写装置７と、用紙を収納する用紙トレイ８と、用紙を所定方向に搬送する用紙搬送ロール９と、残ったトナーを除去するクリーニング装置１１と、画像データに基づいて後述する面発光レーザアレイ１２を駆動させるためのデータを生成する画像処理ユニット４０と、を備えている。
【００４６】
感光体１は、帯電器２によって表面を帯電される。帯電された感光体１の表面は、露光装置３によって画像部あるいは背景部が選択的に露光され、静電潜像が生成される。現像装置４は、トナーを用いて静電潜像を可視像化してトナー像を形成する。そして、感光体１に形成されたトナー像は、一次転写装置５によって中間転写ベルト６上に転写される。
【００４７】
中間転写ベルト６上のトナー像は、２次転写装置７により、用紙トレイ８から用紙搬送ロール９等により搬送されてきた用紙上に転写される。定着装置１０は、用紙に転写されたトナー像を溶融定着する。なお、一次転写後に感光体１上に残ったトナーは、クリーニング装置１１によって、感光体１表面から回収される。
【００４８】
カラー画像形成装置は、帯電・露光・現像・１次転写を、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンダ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各々について４回繰り返すことによって、フルカラー画像を形成する。このとき、現像装置４は、各サイクル毎に９０度回転することによって現像するトナーの色を切り替える。
【００４９】
なお、４色のトナー像は中間転写ベルト６上に重ね合わせられていく。したがって、用紙搬送ロール９は、４色の画像形成が終了するまで、２次転写装置７に用紙を搬送しない。また、２次転写装置７は、中間転写ベルト６と接する場合は、用紙が搬送されるまでの間は中間転写ベルト６に触れない様にリトラクトされる。
【００５０】
図２は、露光装置３の構成を示す分解斜視図である。露光装置３は、複数のビームを出射する面発光レーザアレイ１２と、複数のビームを主走査方向に走査する回転多面鏡１９とを備えている。
【００５１】
面発光レーザアレイ１２は、複数のビームを発生する。図２では簡略化のため３本のビームのみを示している。なお、アレイ化が容易な面発光レーザアレイ１２は、数十本のビームを発生することができ、また、ビームの配列も１列に限ることなく、２次元的に配列することも可能である。本実施の形態では、面発光レーザアレイ１２は２次元的に配置され、レーザ素子数は２ｍ［個］であるものとする。
【００５２】
図３は、発光素子が２次元的に配列された面発光レーザアレイ１２の一例を示す平面図である。
【００５３】
面発光レーザアレイ１２から射出されたビームは、コリメートレンズ１３により略並行光とされる。ハーフミラー１４は、ビームの一部を分離してレンズ１５を介して光量検出用センサ１６に導く。なお、面発光レーザアレイ１２は、端面発光レーザとは異なり、共振器の後ろ側からビームを出射することができない。そこで、光量制御用のモニタ信号を得るために、面発光レーザアレイ１２から出射されたビームの一部は、分離された後、上記のように光量検出用センサ１６に導かれる。
【００５４】
ハーフミラー１４を通過したビームは、アパチャー１７で整形される。アパチャー１７は、複数のビームを均等に整形するため、コリメートレンズ１３の焦点位置近傍に配置されるのが望ましい。
【００５５】
アパチャー１７によって整形されたビームは、副走査方向にのみパワーを有するシリンダレンズ１８によって回転多面鏡１９の反射面近傍で主走査方向に長い線状に結像され、折り返しミラー２０によって回転多面鏡１９の方向に反射される。
【００５６】
回転多面鏡１９は、図示しないモータによって回転され、ビームを主走査方向に偏向反射する。回転多面鏡１９によって偏向反射されたビームは、主走査方向にのみパワーを有するＦθレンズ２１，２２によって、主走査方向において感光体１上に結像され、かつ感光体１上を略等速で移動するように結像される。Ｆθレンズ２１，２２を通過したビームは、副走査方向にのみパワーを有するシリンダミラー２４，２５によって、感光体１上で結像される。
【００５７】
また、露光装置３は、回転多面鏡１９の各反射面での走査開始の同期を取る必要があるため、走査開始前のビームを反射するピックアップミラー２６と、ピックアップミラー２６で反射されたビームを検出する同期用光量検出センサ２７と、を備えている。
【００５８】
なお、後述する２ｍチャンネルＬＤドライバ３０は、入力画像データに基づいて面発光レーザアレイ１２を駆動させ、図示されないレーザ駆動量制御部によって各レーザの光量を所定量になるように制御している。
【００５９】
図４は、画像処理ユニット４０の構成を示すブロック図である。
【００６０】
画像処理ユニット４０は、ｍラインの画像データを出力するイメージコントローラ１００と、２ｍラインのビットマップデータを出力するラインバッファ／タイミングコントローラ１１０と、２ｍチャンネル分のデータのタイミング調整を行う２ｍチャンネルタイミング調整回路１２０と、ページ同期信号ＰＳを発生するＭ／Ｃコントローラ１３０とを備えている。
【００６１】
Ｍ／Ｃコントローラ１３０は、画像形成開始を示すページ同期信号を発生する。ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０は、ページ同期信号を検出すると、当該ページ同期信号に対応したページ同期信号ＰＳと、露光装置３から供給される同期信号（ＳＯＳ）に対応するライン同期信号ＬＳと、イメージコントローラ１００に供給する。イメージコントローラ１００は、ページ同期信号ＰＳ及びライン同期信号ＬＳに応答してｍライン分の画像データを出力する。
【００６２】
ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０は、ｍライン分のラインバッファを有し、２ｍライン分毎のデータを、ｍライン分ずつシフトしながら出力する。
【００６３】
例えば、Ｎ回目の走査では、ラインバッファの前半のｍライン分を（Ｎ−１）回目の走査時のデータで更新し、更に、後半のｍライン分のデータをイメージコントローラ１００から供給されるデータで更新する。（Ｎ＋１）回目の走査では、ラインバッファの前半のｍライン分をＮ回目の走査データで更新し、後半のｍライン分のデータを（Ｎ＋１）回目の走査データで更新する。
【００６４】
図５は、ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０の詳細な構成を示すブロック図である。
【００６５】
ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０は、ｍラインビットマップインタフェース１１１と、ｍラインＸピクセルＦＩＦＯメモリ１１２と、第１のｍビットデータラッチ１１３と、第２のｍビットデータラッチ１１４とを備えている。
【００６６】
ｍラインビットマップインタフェース１１１は、イメージコントローラ１００から画像データが供給されると、ｍライン分のビットマップデータを、ｍラインＸピクセルＦＩＦＯメモリ１１２及び第２のｍビットデータラッチ１１４に供給する。同時に、ｍラインＸピクセルＦＩＦＯメモリ１１２は、先の主走査時に書き込まれたデータを読み出して、第１のｍビットデータラッチ１１３に供給する。
【００６７】
第１のｍビットデータラッチ１１３及び第２のｍビットデータラッチ１１４は、Ｐクロックに同期して、各々のデータをラッチして出力する。そして、第１のｍビットデータラッチ１１３及び第２のｍビットデータラッチ１１４から出力されたデータは、合わせられて２ｍラインデータＸピクセルデータとして、２ｍチャンネルタイミング調整回路１２０に供給される。
【００６８】
図６は、ページ同期信号ＰＳ、走査番号、アクセスデータ（Ｄａｔａ＿０）、ＳＯＳ信号、２ｍ本の画像データ（Ｄａｔａ＿１）のタイミングチャートである。
【００６９】
ｍラインＸピクセルＦＩＦＯメモリ１１２は、画像形成開始のためのページ同期信号ＰＳが供給されるとリセットされ、ページ同期信号ＰＳがアクティブになるとデータ転送を開始する。
【００７０】
イメージコントローラ１００は、ライン同期信号ＬＳ０のタイミングでライン番号１〜ｍの画像データを出力して、ｍラインビットマップインタフェース１１１に供給する。ｍラインビットマップインタフェース１１１は、ライン番号１〜ｍのビットマップデータを、ｍラインＸピクセルＦＩＦＯメモリ１１２に書き込むと共に、第２のｍビットデータラッチ１１４に供給する。同時に、ｍラインＸピクセルＦＩＦＯメモリ１１２は、ｍライン分のデータを読み出して、第１のｍビットデータラッチ１１３に供給する。
【００７１】
この第１のｍビットデータラッチ１１３と第２のｍビットデータラッチ１１４の出力を合わせて、２ｍライン分のビットマップデータとして出力する。
【００７２】
ここで、ライン同期信号ＬＳ０のタイミングでは、ｍラインＸピクセルＦＩＦＯメモリ１１２には、データが入っていない。そこで、第２のｍビットデータラッチ１１４は、ライン番号１〜ｍに対応するデータのみを出力する。
【００７３】
次のライン同期信号ＬＳ１のタイミングでは、イメージコントローラ１００は、ライン番号（ｍ＋１）〜２ｍの画像データを、ｍラインビットマップインタフェース１１１に供給する。ｍラインビットマップインタフェース１１１は、ライン番号（ｍ＋１）〜２ｍのビットマップデータを、ｍラインＸピクセルＦＩＦＯメモリ１１２に書き込むと共に、第２のｍビットデータラッチ１１４に供給する。同時に、ｍラインＸピクセルＦＩＦＯメモリ１１２は、ライン番号１〜ｍのビットマップデータを読み出して、第１のｍビットデータラッチ１１３に供給する。
【００７４】
これによってライン同期信号ＬＳ１のタイミングでは、ライン番号１〜２ｍのビットマップデータがラインバッファ／タイミングコントローラ１１０から出力される。
【００７５】
以上のような構成により、ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０は、２ｍライン分のデータの後半部が常に新しい走査線に対応するように制御している。つまり、ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０は、連続する２ｍライン分のデータ（但し、１回目の走査はｍライン分）を、ライン同期信号ＬＳ毎に、ｍライン分シフトして出力する。具体的には、１主走査期間毎に、ライン番号１〜２ｍのデータ、ライン番号（ｍ＋１）〜３ｍのデータ、ライン番号（２ｍ＋１）〜４ｍのデータ、…を出力することで、同一データによる重ね書きを実現している。
【００７６】
そして、図４に示す２ｍチャンネルタイミング調整回路１２０は、面発光レーザアレイ１２の各発光点が副走査方向に１列に並んでいないのを考慮して、各走査線の主走査方向のデータ出力タイミングを調整し、タイミング調整済みのビットマップデータを露光装置３の２ｍチャンネルＬＤドライバ３０に供給する。
【００７７】
以上のように構成されたカラー画像形成装置は、２次元的に配置されたレーザ素子数２ｍの面発光レーザアレイ１２を用い、感光体１上での走査線間隔ｑとして、Ｎ回目の走査で２ｍ本のビームの主走査を行って走査線を形成し、副走査方向の移動量をＰ＝ｍ・ｑとして、次の（Ｎ＋１）回目の走査で次の２ｍ本のビームの主走査を行う。このとき、Ｎ回目の走査と（Ｎ＋１）回目の走査で重複して露光される領域は、同一走査線に対して同一データが供給される。
【００７８】
図７は、面発光レーザアレイ１２のレーザ素子数が８素子の場合の走査線を示す図である。
【００７９】
Ｎ回目、（Ｎ＋１）回目、（Ｎ＋２）回目の走査では、それぞれ同時に８ラインが形成される。このとき、１回の走査が終了する毎に副走査方向に４ライン（移動量Ｐ＝４ｑ）分送られ、次の走査が行われる。したがって、走査間で重複して露光された領域は、４ライン周期で発生する。
【００８０】
図８は、副走査方向位置に対する露光エネルギーを表した露光プロファイルを示す図である。
【００８１】
（Ｎ＋１）回目の走査では、Ｎ回目の走査に対して１回の走査幅の半分（４ライン分）ずらして露光を行う。以下同様に、（Ｎ＋２）回目以降の走査でも、前回の走査に対して１回の走査幅の半分ずらして露光を行う。したがって、全体的に各走査線は２回走査（二重露光）される。
【００８２】
さらに、走査間で隣接重複している露光領域は、図８に示すように、Ｎ回目と（Ｎ＋２）回目、（Ｎ＋１）回目と（Ｎ＋３）回目、（Ｎ＋２）回目と（Ｎ＋４）回目、…の走査で発生する。これらの隣接重複した露光領域は、（Ｎ＋１）回目、（Ｎ＋２）回目、（Ｎ＋３）回目、…の走査の時に、さらに露光されている。そのため全体としては１ライン当たり２回走査（二重露光）を行っているものの、ラインが隣接重複する領域では３回走査を行っている。
【００８３】
ここで、各走査線は２回の露光で形成されるので、１回当たりのビームの光量は半分で済む。（Ｎ＋１）回目、（Ｎ＋２）回目走査の重複した露光領域で発生する電荷量も相対的に半分程度に減少する。この結果、画像上の濃度変化を小さくすることができた。更に、各走査間の副走査方向の移動量についても半分になるので、走査間で発生する重複露光領域の発生周期も半分になる。
【００８４】
例えば、走査密度が２４００ｄｐｉ、レーザ素子数が３６素子の場合、走査線１８本単位で濃度変化が発生する。濃度変化の空間周波数は約５．２［ｌｐ／ｍｍ］となり、２．６［ｌｐ／ｍｍ］の２倍になる。図１５に示したＶＴＦを考慮すると、視認性は２．６［ｌｐ／ｍｍ］のときの１５％程度まで低くなる。つまり、画像筋が見えなくなり、高画質の画像が得られる。
【００８５】
以上のように、本実施形態に係るカラー画像形成装置は、二重露光を行って画像に現れる筋の濃度変化量を低減すると共に、筋の発生する空間周波数を高くすることで、画像に現れる筋の視認性を下げて、高画質の画像を形成することができる。この結果、例えば特開平４−１４９５２３号公報や特開平４−１４９５２２号公報に記載されたような調整機構や回路を使用することなく、装置の小型化を図ることもできる。
【００８６】
なお、本実施形態では、走査密度が２４００ｄｐｉ、レーザ素子数が３６素子の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８７】
例えば、走査密度が１２００ｄｐｉ、レーザ素子数が３６素子の場合、二重露光を行うと、濃度変化の空間周波数は２．６［ｌｐ／ｍｍ］になる。二重露光を行うことによって、走査の継ぎ目に発生する濃度の変化量は小さくなるので、筋としての視認性は低下する。
【００８８】
さらに改善する必要がある場合には、１主走査あたりの副走査方向の送り量を走査幅の１／４にして、同一走査線を４回の露光で形成すればよい。これにより、濃度変化の空間周波数を約５．２［ｌｐ／ｍｍ］（＞４［ｌｐ／ｍｍ］）とすることができ、走査の継ぎ目に発生する濃度の変化量をさらに低減すると共に視認性も低くすることができる。
【００８９】
このように、１主走査あたりの副走査方向の送り量（送りライン数）は、特に限定されるものではないが、面発光レーザアレイ１２の副走査方向の発光素子数を２ｍとすると、送りライン数は２ｍの約数である必要がある。また、送りライン数は、画質を優先するときは２ｍの約数のうち小さい値を用い、画像形成速度を優先するときは２ｍの約数のうち大きい値を用いればよい。
【００９０】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９１】
本実施形態に係るカラー画像形成装置は、第１の実施形態とほぼ同様に構成されているが、レーザ走査方式として飛び越し走査を採用している。
【００９２】
図９は、ビーム数をｍ、飛び越し周期をｎとしたとき、飛び越し走査を行うことができるｍとｎの組合せを示す図である。同図によると、飛び越し走査を行うためには、ｍとｎが互いに素の自然数であることを要する（特開平５−５３０６８号公報参照）。
【００９３】
図１０は、面発光レーザアレイのレーザ素子数が４の場合に飛び越し走査を行ったときの走査線を示す図である。
【００９４】
図９及び図１０によると、面発光レーザアレイのレーザ素子数が４の場合では、飛び越し周期ｎは３以上（３，５，７，９，…）でなければならない。この場合、副走査方向の光学倍率は、隣接走査を行う場合の副走査方向の光学倍率に比べて３倍以上にする必要が生じるため、収差等が増大し、光学設計上大きな制約を生じる問題がある。
【００９５】
そこで、本実施形態に係るカラー画像形成装置は、飛び越し走査のための条件に拘束されることがなく、光学設計上の自由度も損なうことがないように、次のように構成されている。
【００９６】
本実施の形態に係るカラー画像形成装置は、図４に示す構成の画像処理ユニット４０の代わりに、図１１に示す構成の画像処理ユニット４０Ａを用いている。
【００９７】
図１１は、第２の実施形態に係る画像処理ユニット４０Ａの構成を示すブロック図である。
【００９８】
画像処理ユニット４０Ａは、イメージコントローラ１００と、ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０と、Ｍ／Ｃコントローラ１３０とを備えている。
【００９９】
イメージコントローラ１００は、形成すべき走査ラインに対応するｍライン分の画像データをラインバッファ／タイミングコントローラ１１０に供給する。
【０１００】
ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０は、データマルチプレクサ１１５を備えている。データマルチプレクサ１１５は、ｍライン画像データと点灯させない素子に対応するｍラインダミーデータ（データとしては０）を合成する。このとき、データマルチプレクサ１１５は、１主走査毎に、ｍライン画像データとｍラインダミーデータの流し込み位置を制御して、各々のデータを適切に整列して、２ｍラインデータを出力する。
【０１０１】
そして、ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０は、ｍライン画像データと点灯させない素子に対応するｍラインダミーデータとからなる２ｍラインデータを、１主走査期間毎に、露光装置３の２ｍチャンネルＬＤドライバ３０に供給する。
【０１０２】
これにより、２ｍチャンネルＬＤドライバ３０は、面発光レーザアレイ１２のｍ個の発光素子を点灯させると共に他のｍ個の発光素子を消灯させ、１主走査周期毎に点灯／消灯させる発光素子を切り替える。
【０１０３】
図１２は、面発光レーザアレイ１２のレーザ素子数が８の場合の走査線を示す図である。
【０１０４】
１回目の走査においては、素子番号が１，３，５，７のビームで走査を行い、副走査方向に４ライン送られた位置から２回目の走査では素子番号が２，４，６，８の素子を用いて走査を行う。
【０１０５】
以下、奇数回目の走査においては素子番号が奇数のビームで走査を行い、偶数回目の走査においては素子番号が偶数のビームで走査を行う。このように、順次走査線を形成していくことで、２ライン飛び越し走査露光を実現している。この場合画像データは１回目走査の素子番号が５から始まるようにすれば、隙間なく画像を形成することが可能になる。
【０１０６】
２ライン飛び越し走査露光では、各走査線は、隣接する走査線の露光の影響を受けるだけでなく、複数回の露光の影響も受けている。
【０１０７】
例えば、第１の実施形態と同様の条件、つまり解像度２４００ｄｐｉ、レーザ素子数が３６の場合、各走査線は隣接する走査線の影響を受ける。したがって、筋の発生する空間周波数は２４００ｄｐｉ相当で約９４．５ｌｐ／ｍｍとなり、筋の視認性は非常に低くなっている。
【０１０８】
また走査線によっては、２回の露光と３回の露光の影響を受ける違いがある。しかし、その繰り返しの周期は二重露光と同様で走査線１８本周期となり、空間周波数は約５．２［ｌｐ／ｍｍ］になるので、視認性は低くなっている。
【０１０９】
このように、カラー画像形成装置は、２次元的に配置されたレーザ素子数２ｍの面発光レーザアレイ１２を用いて、感光体１上での走査線間間隔ｑとし、走査線の上流から下流へ対応する様に各素子に１〜２ｍの番号を割り当てたときにＮ回目（奇数回目）の走査では素子番号が奇数の素子からのビームによってｍ本のビームの主走査を行って走査線を形成する。そして、副走査方向の移動量をＰ＝ｍ・ｑとして、（Ｎ＋１）回目（偶数回目）の走査では素子番号が偶数の素子からのビームによってｍ本のビームの主走査を行うことによって、２ライン飛び越し走査露光を行う。
【０１１０】
以上のように、本実施形態に係るカラー画像形成装置は、レーザ素子数を２ｍとしてＮ回目の走査と（Ｎ＋１）回目の走査で使用する素子を異ならせて飛び越し走査を行うので、各走査線の露光条件を略均等にすることができ、画像筋の発生を抑制することができる。さらに、飛び越し走査のための条件に拘束されることがなく、光学設計上の自由度も損なうことがない。
【０１１１】
また、上記カラー画像形成装置は、走査においては二重露光に対して各走査線は１回の露光で形成されるために光量は二重露光の約２倍に設定する必要があるが、各主走査毎に点灯する素子を切り替えているので、各発光素子の点灯時間を二重露光時の約半分して、発光素子の負担を抑えることができる。
【０１１２】
なお、本実施形態においても、各発光素子に対して調整を行う必要はないため、画像に現れる筋を補正するための調整機構、回路が不要であることは二重露光の場合と同様である。
【０１１３】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について説明する。
【０１１４】
カラー画像形成装置は、通常、カラー画像、白黒（Ｂ／Ｗ）画像を出力することが可能であり、さらには複数の画質モードを有している。画質モードとしては、例えば、速度よりも高画質を要求するカラーモードや、画質よりも生産性（高速度）を要求する白黒モード等がある。
【０１１５】
第１の実施形態で示した二重走査方式、第２の実施形態で示した飛び越し走査方式を採用した画像形成装置は、高画質の画像を形成することができるが、副走査方向の送り量が隣接走査の半分になっているため、生産性に関しては隣接走査方式に及ばない。
【０１１６】
そこで、第３の実施形態に係る画像形成装置は、隣接走査方式と二重走査方式に対応可能なように画像制御を行う。このため、図４に示したイメージコントローラ１００は、２ｍライン画像データを出力可能とし、レーザ走査方式に応じて出力するデータライン数を制御すればよい。さらに、ラインバッファ／タイミングコントローラ１１０は、レーザ走査方式に応じて画像データを選択すればよい。
【０１１７】
このような構成により、本実施形態に係る画像形成装置は、カラーモードが選択されたときには二重走査を選択することによって高画質の画像を形成することができ、白黒モードが選択されたときには隣接走査を選択して画像形成速度を２倍することで生産性を向上させることができる。特に、白黒モードにおいては、画像データのクロック周波数を上げることなく、画像形成速度を２倍にすることができるので、十分対応可能である。
【０１１８】
ただし、白黒モードでは画像筋が発生するが、画質的な要求は低いために問題はない。なお、特開平４−１４９５２２号公報に記載されているように、各走査のレーザビーム群の端部に当たる素子の光量を補正し、筋を目立たなくする制御を行ってもよい。
【０１１９】
また、二重走査方式と隣接走査方式の切り替え条件を画質モードで選択してもよい。このとき、高画質を要求するモードでは二重走査を選択し、画質の要求されないモード（高速モード）では隣接走査を選択して高速に画像を形成するようにすればよい。
【０１２０】
さらに、画像形成装置は、露光形態として、隣接走査方式と第２の実施形態で示した飛び越し走査方式とを備え、カラーモード／白黒モード、画質モードによって露光形態を切り替えてもよい。
【０１２１】
また更に、画像形成装置は、露光形態として、第１の実施形態で示した二重走査方式と第２の実施形態で示した飛び越し走査方式とを備えてもよい。この場合、各方式の画像形成速度は同じであるが、露光形態が異なるために両者の間で画質がわずかに異なると共に階調性などの特性も異なっている。そこで、所望の画質モードを選択することで、所望の画質や階調性を決定すればよい。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、１走査線当たり複数回走査することで、各ビームの光量を下げることができ、各走査線に発生する濃度変動を低減することができる。
【０１２３】
また、本発明によれば、複数のビームを走査したときに、レーザ走査と感光体の相反則不軌によって発生する画像筋の空間周波数を高くすることで、画像筋の視認性を下げて、高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真プロセスを用いた第１の実施形態に係るカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】露光装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】発光素子が２次元的に配列された面発光レーザアレイの一例を示す平面図である。
【図４】画像処理ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】ラインバッファ／タイミングコントローラの詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】ページ同期信号ＰＳ、走査番号、アクセスデータ（Ｄａｔａ＿０）、ＳＯＳ信号、２ｍ本の画像データ（Ｄａｔａ＿１）のタイミングチャートである。
【図７】面発光レーザアレイのレーザ素子数が８素子の場合の走査線を示す図である。
【図８】副走査方向位置に対する露光エネルギーを表した露光プロファイルを示す図である。
【図９】ビーム数をｍ、飛び越し周期をｎとしたとき、飛び越し走査を行うことができるｍとｎの組合せを示す図である。
【図１０】面発光レーザアレイのレーザ素子数が４の場合に飛び越し走査を行ったときの走査線を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る画像処理ユニット４０Ａの構成を示すブロック図である。
【図１２】面発光レーザアレイのレーザ素子数が８の場合の走査線を示す図である。
【図１３】従来の光走査装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１４】副走査方向位置に対する露光エネルギーを表した隣接走査方式の露光プロファイルを示す図である。
【図１５】人間の眼のＶＴＦを示す図である。
【符号の説明】
１２　面発光レーザアレイ
３０　２ｍチャンネルＬＤドライバ
４０，４０Ａ　画像処理ユニット
１００　イメージコントローラ
１１５　データマルチプレクサ
１１０　ラインバッファ／タイミングコントローラ
１２０　２ｍチャンネルタイミング調整回路
１３０　Ｍ／Ｃコントローラ

Claims (5)

1. 副走査方向にｍ個の発光素子を有するレーザアレイと、
   １主走査期間で、副走査方向にｍライン分の画像データを出力した後、次の出力対象となる画像データを副走査方向にｎ（＝ｍの約数）ライン分シフトして読み出すことを繰り返すデータシフト手段と、
   前記データシフト手段から出力された画像データに基づいて、前記レーザアレイの各発光素子を駆動させてビームを出射させる駆動手段と、
   前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を、前記ｎライン分副走査方向に移動させることを繰り返す走査手段と、
   を備えた光走査装置。
2. 動作モードに応じて、前記データシフト手段及び前記走査手段の前記ｎラインの値を設定する動作モード設定手段を更に備えた
   請求項１記載の光走査装置。
3. 副走査方向に２ｍ個の発光素子を有するレーザアレイと、
   １主走査期間毎に副走査方向にｍライン分の画像データと副走査方向にｍラインのダミーデータとを整列することで、１主走査期間毎に前記レーザアレイの副走査方向の奇数番目と偶数番目の発光素子の点灯を切り替えるような２ｍラインの画像データを出力するデータ整列手段と、
   前記データ整列手段から出力された画像データに基づいて、前記レーザアレイの各発光素子を駆動させてビームを出射させる駆動手段と、
   前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を、前記ｍライン分副走査方向に移動させることを繰り返す走査手段と、
   を備えた光走査装置。
4. 第１又は第２の動作モードを設定する動作モード設定手段を更に備え、
   前記データ整列手段は、第１の動作モードのときは、１主走査期間毎に副走査方向にｍライン分の画像データと副走査方向にｍラインのダミーデータとを整列することで１主走査期間毎に前記レーザアレイの副走査方向の奇数番目と偶数番目の発光素子の点灯を切り替えるような２ｍラインの画像データを出力し、第２の動作モードのときは１主走査期間毎に画像データを２ｍライン毎に出力し、
   前記走査手段は、第１の動作モードのときは、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を前記ｍライン分副走査方向に移動させることを繰り返し、第２の動作モードのときは、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を前記２ｍライン分副走査方向に移動させることを繰り返す
   請求項３記載の光走査装置。
5. 第１又は第２の動作モードを設定する動作モード設定手段と、
   副走査方向に２ｍ個の発光素子を有するレーザアレイと、
   第１の動作モードのときは、１主走査期間で、副走査方向に２ｍライン分の画像データを出力した後、次の出力対象となる画像データを副走査方向にｎ（＝２ｍの約数）ライン分シフトすることを繰り返し、第２の動作モードのときは、１主走査期間毎に副走査方向にｍライン分の画像データと副走査方向にｍラインのダミーデータとを整列することで、１主走査期間毎に前記レーザアレイの副走査方向の奇数番目と偶数番目の発光素子の点灯を切り替えるような２ｍラインの画像データを出力するデータ出力手段と、
   前記データ出力手段から出力された画像データに基づいて、前記レーザアレイの各発光素子を駆動させてビームを出射させる駆動手段と、
   第１の動作モードのときは、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を、前記ｎライン分副走査方向に移動させることを繰り返し、第２の動作モードのときは、前記レーザアレイから出射されたビームを前記１主走査期間で主走査方向に走査した後、次の１主走査期間の走査開始位置を、前記ｍライン分副走査方向に移動させることを繰り返す走査手段と、
   を備えた光走査装置。

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