JP5740818B2

JP5740818B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5740818B2
Application number: JP2010031227A
Authority: JP
Inventors: 吉井　雅子; 雅子吉井; 健一小野; 武末　敏洋; 敏洋武末; 鈴木　清三; 清三鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: JP2011167860A

Description

本発明は、複数本のレーザビームを感光体上でそれぞれ走査させることにより画像を形成する露光手段を備えた画像形成装置に関する。

従来、画像形成の高速化及び高解像度化等に対応すべく、像担持体を露光するレーザビームを複数本射出するマルチビーム記録ヘッド及びこれを具備する画像形成装置が知られている。近年のデジタル電子写真装置では、高解像度及び高速印字出力のため感光体が高線速で回転される必要があり、これに応じてレーザビーム走査露光系もポリゴンミラーの回転数を上げて副走査方向の走査周波数を上げる必要がある。現在ポリゴンミラーの回転数は４００００ｒｐｍ前後であるが、これ以上の回転数を得るためにはミラー軸受の改良等の困難な課題があるためポリゴンミラーの回転数を上げずに高解像度及び高速印字出力を達成すべく、副走査方向に複数のビーム光源を並設して主走査方向１回の走査で複数ビームの走査を行うマルチビーム走査露光方式が採用されている。この方式によれば、たとえば２ビームで露光を行った場合、１ビームのみの場合に必要となるポリゴンミラーの回転数が２ビームとなることで１／２の回転数でよく、１ビームの場合には不可能であった露光走査が可能となる。さらに、回転数に余裕がある場合には、回転数に応じた高速の書き込みが可能となる。

複数本のレーザ光をそれぞれ偏向して感光体等の被走査体上で同時に走査させ、１回の主走査で複数本の走査線の走査を行う手段として、アレイ化が容易な面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：ＶｅｒｔｉｃａｌＣａｖｉｔｙＳｕｒｔａｃｅＥｍｉｔｔｉｎｇＬａｓｅｒ）等を光源として用い、同時に走査させるレーザ光の本数（レーザ光によって同時に走査される走査線の本数）を増加させることで、さらなる画像形成速度の高速化を実現することができる。

半導体基板表面に対して垂直に光を取り出すことが可能な面発光レーザは、従来の端面発光レーザに比して次のような利点を有している。先ず、活性層体積を小さくできることから低い閾値電流や低い消費電力で駆動が可能である。また、共振器のモード体積が小さいため数十ＧＨｚの変調が可能であり高速伝送に向いている。また、出射光の広がり角が小さく光ファイバへの結合が容易であり、さらに作製に劈開を必要とせず素子面積も小さいので並列化及び２次元高密度アレイ化が可能である。

光走査装置のマルチビーム化において、複数の発光点が等間隔に配列されたＬＤアレイを用い、さらに走査線間隔を不均一として飛び越し走査を行う技術が、たとえば「特許文献１」に開示されている。「特許文献１」に開示された技術によれば、飛び越し走査により光源と被走査面間の副走査方向の横倍率が偏向角により異なっても主走査位置による走査線間隔のばらつきを低減することができる。つまり、このような光学系を用いることにより、高解像度かつ高速な電子写真による画像形成を行うことができ、従来は軽印刷と呼ばれていた領域に対してもカバーすることが可能な画像形成装置を提供することができる。

しかし、軽印刷のような高解像度画像を形成する場合には画像の高品質化が要求されるが、電子写真方式による画像形成において高解像度の書き込みを行った場合に発生する相反則不軌現象について以下に説明する。

電子写真複写装置、プリンタ、ファクシミリ、これ等の複合機等の画像形成手段及び画像形成装置では、コロナチャージャや帯電ローラ等の帯電手段により帯電された像担持体の表面に画像パターンに応じた領域に光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像に対して現像手段よりトナーを静電的に付着させてトナー像を形成している。ここで行われる像担持体上の潜像形成は、帯電させた感光体に光を露光して像担持体内部のキャリアが生成されることにより帯電電荷が減衰し、静電潜像を形成するという特性を利用している。これら露光エネルギに対する帯電電位の減衰量を示す光減衰曲線（ＰＩＤＣ：ＰｈｏｔｏＩｎｄｕｃｅｄＤｅｃａｙＣａｒｖｅ）は像担持体である感光体の特性に起因しており、このＰＩＤＣの一例を図２０に示す。

ＰＩＤＣは同じエネルギ量の光ビームを照射しても、その照射の仕方によって光ビーム照射後の感光体表面の電位が異なることがある。たとえば、ある量の光エネルギを持った光ビームを帯電後の感光体表面に１度だけ照射したときの感光体表面の電位低下と、帯電後の感光体表面の同じ箇所に上記光ビームの半分の光エネルギを持った光ビームを２回に分けて照射したときの感光体表面の電位低下の程度は互いに相違し、後者の方が感光体表面の電位の絶対値が大きく低下する。これは「相反則不軌」として従来一般的に知られている現象である（「特許文献２」参照）。

上述の相反則不軌現象は、高画質化や高速化を目的として複数ビームによるマルチビーム走査方法を用いた画像形成方法及び画像形成装置でも見られる。マルチビーム走査露光方法では、ＬＤ光源を複数並べてその数をＮとすると、回転するポリゴンミラーの１面で１回の主走査方向の露光が行われるとき、Ｎ本のマルチビームラインが同時に感光体上に露光される。一つのビームは通常楕円ビームであり、ビームはお互いに一部オーバラップしているので通常よりも強いパワーが１度に照射されることになる。そして、ポリゴンミラーの次の面でＮ本のマルチビームラインが走査露光されると、一つ前の最終ライン（Ｎ本目）と今回の最初のライン（１本目）のビームが一部オーバラップして走査露光されることになり、これは強いパワーが２回に分けて露光されたこととなる。すなわち感光体に与えられる露光エネルギは同じでも、マルチビーム光学系では本質的に感光体上の１点は同じ露光エネルギを１回で受ける場合と２回で受ける場合とがある。このとき、感光体によっては同じ露光エネルギを受け取ってもその効果が異なる、いわゆる相反則不軌現象が発現する。このときのＰＩＤＣを図２１に示す。図２１において、実線は同じ露光エネルギを２回に分けて露光された場合（以下、順次走査露光という）のＰＩＤＣを、破線は１回で露光された場合（以下、同時走査露光という）のＰＩＤＣをそれぞれ示す。

このように、複数ビームでドットあるいはラインの画像を形成するときに相反則不軌の強い感光体であると、複数ビームが同時走査露光であるか順次走査露光であるかにより形成されたドットあるいはラインの濃さや太さが変化して画像ムラと呼ばれる画像不良が発生してしまうという不具合が生じることが判った。その一例を以下に示す。

１２００ｄｐｉ、４ＬＤのマルチビームにおける画像形成装置において、２ｂｙ５横ライン（２ドット＋５ドット空白の繰り返し横ライン）のパターンを形成したところ、図２２に示すような４ビームの繰り返しピッチで濃度ムラが発生した。図２２において、濃度の濃いラインはＬＤ４ｃｈ，１ｃｈで書き込んだ場合（ＬＤ４，１）の順次走査露光時のラインであり、その他のＬＤ１ｃｈ，２ｃｈで書き込んだ場合（ＬＤ１，２）、ＬＤ２ｃｈ，３ｃｈで書き込んだ場合（ＬＤ２，３）ＬＤ３ｃｈ，４ｃｈで書き込んだ場合（ＬＤ３，４）のラインは同時走査露光時のラインである。この濃度の違いは、ラインを順次走査と同時走査とで露光する場合、走査方式によって図２１に示したようにＰＩＤＣが異なるため、同じＬＤ光量で露光を行っても露光後の感光体表面電位が異なり、濃度の異なる画像が形成されてしまった例である。このような濃度ムラは、バンディングあるいはモアレとして異常画像と認識されてしまうという問題点がある。

本発明は上述の問題点を解決し、複数ビームによる画像形成においても高画質及び高解像度の画像を形成することが可能な画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、ポリゴンミラーを用いレーザビームを走査し感光体を露光して、データ解像度の１画素を複数のレーザビームにより形成する画像形成装置において、前記感光体上に形成する画像パターンのうち副走査方向に連続的な書き込みを行う領域においてデータ解像度の各画素を形成するために必要な書き込み回数を画素毎に算出する算出手段を有し、前記算出手段により算出された書き込み回数が前記データ解像度の１画素を形成するパターンの最小書き込み回数であるとき、当該画素の副走査方向に隣接する位置にレーザビームを追加して画像形成を行うことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、さらに前記各レーザビームは飛び越し走査により前記感光体を露光して画像形成を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、さらに前記領域での副走査方向におけるデータ解像度が２画素以下であるときに、前記算出手段により算出された書き込み回数に応じたレーザビームの追加を行うことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置において、さらに前記領域での主走査方向におけるデータ解像度が２画素以下であるときに、前記算出手段により算出された書き込み回数に応じたレーザビームの追加を行うことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の画像形成装置において、さらに前記算出手段により算出された書き込み回数に応じて追加するレーザビームの光量が通常時に書き込まれるレーザビームの光量に比して低いことを特徴とする。

本発明によれば、走査回数を判断して最小書き込み回数で書き込みを行う場合には副走査方向に画素を追加して画像形成を行うことにより、画像下側のエッジが拡大され順次走査時に比して同時走査時での画像が細く小さくなることを防止することができ、これに起因するバンディングの発生を低減することにより良質な画像形成を行うことができる。

本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。本発明の一実施形態に用いられる面発光レーザを説明する概略図である。本発明の一実施形態に用いられる光学装置の概略図である。本発明の第１の実施形態において面発光レーザ２００から発せられる光ビームによって走査される感光体ドラム上の走査位置を説明する図である。本発明の一実施形態に用いられる画像形成装置の制御ユニットのブロック図である。本発明の一実施形態に用いられるＧＡＶＤのブロック図である。本発明の一実施形態に用いられる画像処理部のブロック図である。本発明の第１の実施形態における面発光レーザから発せられる光ビームによってデータ解像度１画素が（Ａ）同時走査される感光体ドラム上の書き込み位置（Ｂ）（Ｃ）順次走査される感光体ドラム上の書き込み位置を説明する概略図である。本発明の第１の実施形態における副走査方向に追加される画素を説明する概略図である。本発明の第１の実施形態における面発光レーザから発せられる光ビームによってデータ解像度２画素が（Ａ）同時走査される感光体ドラム上の書き込み位置（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）順次走査される感光体ドラム上の書き込み位置を説明する概略図である。本発明の第１の実施形態における副走査方向に追加される画素を説明する概略図である。本発明の第１の実施形態における画素追加の判断を説明するフローチャートである。本発明の第２の実施形態において面発光レーザ２００から発せられる光ビームによって飛び越し走査される感光体ドラム上の走査位置を説明する図である。本発明の第２の実施形態における面発光レーザから発せられる光ビームによってデータ解像度１画素が（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）２走査で飛び越し走査される感光体ドラム上の書き込み位置（Ｄ）３走査で飛び越し走査される感光体ドラム上の書き込み位置を説明する概略図である。本発明の第２の実施形態における副走査方向に追加される画素を説明する概略図である。本発明の第２の実施形態における面発光レーザから発せられる光ビームによってデータ解像度２画素が（Ａ）２走査で飛び越し走査される感光体ドラム上の書き込み位置（Ｂ）３走査で飛び越し走査される感光体ドラム上の書き込み位置を説明する概略図である。本発明の第２の実施形態における副走査方向に追加される画素を説明する概略図である。本発明の第２の実施形態における画素追加の判断を説明するフローチャートである。本発明の第３の実施形態に用いられる画像処理部のブロック図である。帯電電位の減衰量を示す光減衰曲線を表す線図である。相反則不軌現象発現時の光減衰曲線を表す線図である。従来の問題点を説明する概略図である。

図１は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置を示している。同図において画像形成装置１００は、面発光レーザ２００（図２、図３参照）やポリゴンミラー１０２ａ等の光学要素を含む光学装置１０２、感光体ドラム１０４ａ，１０６ａ，１０８ａ，１１０ａや帯電装置１０４ｂ，１０６ｂ，１０８ｂ，１１０ｂ及び現像装置１０４ｃ，１０６ｃ，１０８ｃ，１１０ｃ等を含む像形成部１１２、中間転写ベルト１１４等を含む転写部１２２等を有している。光学装置１０２は半導体レーザとして面発光レーザ２００を有しており、面発光レーザ２００から射出されたレーザビームは第１シリンドリカルレンズ２０２（図３参照）により集光され、ポリゴンミラー１０２ａにより反射ミラー１０２ｂへと偏向される。

面発光レーザ２００は同一チップ上に複数の光源である半導体レーザを格子状に配置したものであり、図２に示すようにチャンネルｃｈ１〜チャンネルｃｈ４０までの４０の発光点が斜め格子状に配置されている。光学装置１０２はｆθレンズを使用しないポストオブジェクト型であり、各チャンネルｃｈ１〜４０からはシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した数の光ビームＬが射出され、ポリゴンミラー１０２ａにより偏向された光ビームＬは反射ミラー１０２ｂで反射され、第２シリンドリカルレンズ１０２ｃで再度集光された後に感光体ドラム１０４ａ，１０６ａ，１０８ａ，１１０ａをそれぞれ露光する。光ビームＬの照射は、上述したように複数の光学要素を介して行われるため、主走査方向及び副走査方向において走査タイミングの同期が取られている。以下、光ビームＬの走査方向を主走査方向、これと直交する感光体ドラムの円周方向を副走査方向とする。

感光体ドラム１０４ａ，１０６ａ，１０８ａ，１１０ａは、アルミニウム等の導電性ドラム上に少なくとも電荷発生層と電荷輸送層とを含む光導電層を有している。感光体ドラム１０４ａ，１０６ａ，１０８ａ，１１０ａにそれぞれ対応してコロトロンあるいはスコロトロンあるいは帯電ローラ等を有する帯電装置１０４ｂ，１０６ｂ，１０８ｂ，１１０ｂが配設されており、帯電装置１０４ｂ，１０６ｂ，１０８ｂ，１１０ｂから感光体ドラム１０４ａ，１０６ａ，１０８ａ，１１０ａの光導電層に対して表面電荷が付与される。付与された静電荷は光ビームＬにより像状露光されて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像ローラ、現像剤供給ローラ、規制ブレード等を有する現像装置１０４ｃ，１０６ｃ，１０８ｃ，１１０ｃにより現像され顕像化される。

感光体ドラム１０４ａ，１０６ａ，１０８ａ，１１０ａ上にそれぞれ形成されたトナー像は、感光体ドラム１０４ａ，１０６ａ，１０８ａ，１１０ａとそれぞれ対向配置された１次転写ローラ１０４ｄ，１０６ｄ，１０８ｄ，１１０ｄによってローラ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃに張架され図１に矢印Ａで示す方向に走行移動する中間転写ベルト１１４に順次重畳転写され、中間転写ベルト１１４上にはフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像を担持した中間転写ベルト１１４は、ローラ１１８ａ，１１８ｂに張架され図１に矢印Ｂで示す方向に走行移動する２次転写ベルト１１８と接触する２次転写部において、給紙カセット等の転写シート収容部１２８より搬送ローラ１２６によって給送された上質紙やプラスチックシート等の転写シート１２４に対し、ローラ１１４ｂに印加される２次転写バイアスによって担持したフルカラートナー像を一括して２次転写する。

トナー像が転写された転写シート１２４は、２次転写ベルト１１８により定着装置１２０へと送られる。定着装置１２０はシリコーンゴムやフッ素ゴム等を含む定着ローラ１３０を有しており、転写シート１２４とトナーとを加圧及び加熱して転写シート１２４上にトナー像を定着させ、印刷物１３２として画像形成装置１００の外部へと排出する。トナー転写後の転写ベルト１１４は、クリーニングブレードを有するベルトクリーニング装置１１６により転写残トナーを除去された後、次の画像形成プロセスに供される。

図３は、面発光レーザ２００を含む光学装置１０２が感光体ドラム１０４ａを露光する場合を示している。面発光レーザ２００から射出された複数の光ビームは、光ビーム束を整形する第１シリンドリカルレンズ２０２により集光され、反射ミラー２０４及び結像レンズ２０６を介してポリゴンミラー１０２ａによって偏向される。ポリゴンミラー１０２ａは１分間に数千〜数万回転するスピンドルモータ等によって回転駆動されており、ポリゴンミラー１０２ａによって反射された光ビームＬは反射ミラー１０２ｂで反射された後に第２シリンドリカルレンズ１０２ｃにより再整形され、感光体ドラム１０４ａ上を露光する。

また、光ビームＬの副走査方向への走査開始タイミングの同期を取るために反射ミラー２０８が配設されている。反射ミラー２０８は、副走査方向への走査を開始する前にフォトダイオード等を有する同期検出装置２１０へと光ビームＬを反射させる。同期検出装置２１０は、光ビームＬを検出すると副走査方向への光走査を開始させるために同期信号を発生させ、面発光レーザ２００に対する駆動制御信号の生成処理等の処理を同期させる。面発光レーザ２００は後述するＧＡＶＤ３１０（図５参照）から送られるパルス信号により駆動され、後述するように画像データの所定の画像ビットに対応する位置に光ビームＬが露光されて感光体ドラム１０４ａ上に静電潜像を形成する。

図４は、本発明の第１の実施形態において面発光レーザ２００から発せられるチャンネルｃｈ１〜４０の４０ビームからなる光ビームＬによって走査される感光体ドラム上の走査位置を説明する図である。本実施形態における感光体ドラム上での露光解像度は４８００ｄｐｉであり、図４における各画素間の間隔は約５．２μｍとなる。図４はある時点でのポリゴンミラー面における走査Ｓ１とその次の走査Ｓ２を示しており、ポリゴンミラーの１つの面は一度に４０ビームをスキャンしてＳ１で示すラインを走査し、次の面ではＳ２で示すラインを走査して画像を形成していく。これは各色において同様であり、このように４８００ｄｐｉ解像度の書き込みユニットが構成されている。

図５は、画像形成装置１００の制御ユニット３００を示しており、制御ユニット３００はスキャナ部３０２、プリンタ部３０８、主制御部３３０を有している。スキャナ部３０２は画像を読み取る手段として機能しており、スキャナが読み取った信号をＡ／Ｄ変換して黒オフセット補正とシェーディング補正と画素位置補正とを行うＶＰＵ３０４、主に取得された画像をＲＧＢ表色系からＣＭＹＫ表色系での画像データとしてデジタル変換するための画像処理を行うＩＰＵ３０６を有している。スキャナ部３０２が取得した読み取り画像は、デジタルデータとしてプリンタ部３０８へと送られる。

プリンタ部３０８は、面発光レーザ２００の駆動制御を行う制御手段として機能するＧＡＶＤ３１０、ＧＡＶＤ３１０が生成した駆動制御信号により半導体レーザ素子を駆動させるための電流を半導体レーザ素子に供給するＬＤドライバ３１２、２次元的に配置された半導体レーザ素子を実装する面発光レーザ２００等を有している。本実施形態で示すＧＡＶＤ３１０は、スキャナ部３０２から送られた画像データについて、画素データに面発光レーザ２００が射出する半導体レーザ素子の空間的なサイズと対応するように画素データを分割し、高解像度化処理を実行する。

スキャナ部３０２とプリンタ部３０８とはシステムバス３１６を介して主制御部３３０と接続されており、主制御部３３０からの指令に基づいて画像読取動作及び画像形成動作が制御される。主制御部３３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）３２０、ＣＰＵ３２０が処理のために使用する処理空間を提供するＲＡＭ３２２等を有している。ＣＰＵ３２０はインタフェース３２８を介してユーザからの指令を受け付け、指令に対応する処理を実行するプログラムモジュールを呼び出し、コピー、ファクシミリ、スキャナ、イメージストレージ等の処理を実行させる。また主制御部３３０はＲＯＭ３２４を有しており、ＣＰＵ３２０の初期設定データ、制御データ、プログラム等をＣＰＵ３２０が利用可能となるように格納する。イメージストレージ３２６は、ハードディスク装置、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ等の固定または着脱自在のメモリ装置として構成され、画像形成装置１００が取得した画像データをユーザによる各種処理のため利用可能に格納する。

スキャナ部３０２が取得した画像データについて、プリンタ部３０８を駆動して感光体ドラム１０４ａ等に静電潜像として画像出力する場合、ＣＰＵ３２０は上質紙、プラスチックフィルム等の転写シートの主走査方向制御及び副走査方向制御を実行する。副走査方向のスキャンを開始する場合、ＣＰＵ３２０はＧＡＶＤ３１０にスタート信号を出力し、ＧＡＶＤ３１０が信号を受けるとＩＰＵ３０６がスキャン処理を開始する。その後、ＧＡＶＤ３１０はバッファメモリ等に格納した画像データを受信して処理し、処理した画像データをＬＤドライバ３１２に出力する。ＬＤドライバ３１２は、ＧＡＶＤ３１０から画像データを受け取ると面発光レーザ２００の駆動制御信号を生成する。そして、ＬＤドライバ３１２から面発光レーザ２００に駆動制御信号が送出されることにより面発光レーザ２００が点灯する。ＬＤドライバ３１２は、ＰＷＭ制御等を使用して半導体レーザ素子を駆動させる。本実施形態では４０チャンネルの半導体レーザ素子を備えた面発光レーザ２００を示したが、半導体レーザ素子のチャンネル数はこれに限定されるものではない。

図６に示すように、ＧＡＶＤ３１０は同期信号を受信してＩＰＵ３０６から送られる画像データを格納して記憶するＦＩＦＯバッファ等のメモリ３４０を有しており、ＩＰＵ３０６から送られた画像データを先入れ／先出し方式で画像処理部３４２に送っている。画像処理部３４２は、メモリ３４０から画像データを読み込み、画像データの解像度変換、半導体レーザ素子チャンネルの割り当て、及び画像データの副走査方向における補正処理を実行する。

画像データは、主走査方向に規定される主走査ラインアドレス値及び副走査方向に規定される副走査ラインアドレス値に基づいて感光体ドラム１０４ａ上に露光される位置が規定されている。以下、本実施形態におけるアドレス座標とは、画像データを主走査ラインアドレス値（Ｒアドレス値）及び副走査ラインアドレス値（Ｆアドレス値）で指定した場合の、特定の画像ビットを与える各アドレス値のセットとして定義する。これ等のアドレス値は、後述する画像処理部内のアドレス生成部３５４によって決定され、アドレス座標は主走査方向及び副走査方向のラインに並んだ画素、すなわち画素列毎に定められている。

出力データ制御部３４４は、画像処理部３４２が生成した画像データに対応する書き込み信号とされる出力データを、Ｆアドレス値及び副走査速度から時系列的な駆動パルスに変換し、さらに同期検出装置２１０に対して同期信号を与えるための同期制御信号を追加して生成する。生成された駆動制御信号は、ＬＤドライバ３１２に送られて面発光レーザ２００を駆動する。出力データ制御部３４４には同期検出装置２１０からの同期信号が入力され、ＬＤドライバ３１２への駆動制御信号の伝送を同期させている。メモリ３４０、画像処理部３４２、出力データ制御部３４４の処理は、ＰＬＬ３４６により動作クロックに同期している。

上述の構成において副走査方向に連続的な書き込みを行う場合には、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、順次走査と同時走査のように書き込み回数が異なると濃度ムラが発生する虞がある。本発明はこの問題点を解決するものであり、以下にその構成を説明する。

図７は、図６に示した画像処理部３４２のブロック図である。同図において解像度変換部３５０は、メモリ３４０から取得した１２００ｄｐｉの画像データについて、単位画素を面発光レーザ２００による露光解像度に対応して当該画素の照射を行うレーザ素子チャンネルを割り当てるため、縦横４倍密度処理を実施する。これによりデータ解像度１２００ｄｐｉの１画素は、書き込み解像度４８００ｄｐｉの４×４画素に変換される。

副走査追加判断部３５２は、画像パスセレクタ３５８、算出手段としての走査回数カウント部３５６を有している。副走査追加判断部３５２は、アドレス生成部３５４から画像を形成するために使用するＦアドレス及びＲアドレスを受け取り、面発光レーザ２００のレーザ素子チャンネルを割り当てる。画像パスセレクタ３５８から割り当てられたチャンネル情報を取得した走査回数カウント部３５６は、チャンネルナンバ情報から走査回数を判断して走査回数に応じて追加フラグの追加指令信号を生成する。

データ解像度１２００ｄｐｉの１画素の場合、解像度４８００ｄｐｉの４×４画素に変換されているため、その書き込み回数である走査回数はポリゴンミラー１０２の１つの面で走査が行われ連続した４チャンネルを同時に走査させる図８（Ａ）に示すような１走査となるが、レーザ素子チャンネルの端部を含みポリゴンミラー１０２の２つの面で走査が行われる図８（Ｂ）あるいは図８（Ｃ）に示すような場合には２走査で書き込みが行われる。このように最小書き込み回数である１を超える２回の走査、すなわち順次走査が行われると、図２２に示すように画像が太くなり濃度ムラが発生してしまう。そこで、最小書き込み回数、すなわち１走査で書き込みを行う場合には、図９に示すように書き込むチャンネルに連続した本来は書き込まれないチャンネル（図９ではチャンネル３３）を点灯させ、画素を追加して書き込みを行う。

データ解像度１２００ｄｐｉの２画素の場合、その走査回数はポリゴンミラー１０２の１つの面で走査が行われ連続した８チャンネルを同時に走査させる図１０（Ａ）に示すような１走査となるが、レーザ素子チャンネルの端部を含みポリゴンミラー１０２の２つの面で走査が行われる図１０（Ｂ）あるいは図１０（Ｃ）あるいは図１０（Ｄ）に示すような場合には２走査で書き込みが行われる。１走査で書き込みを行う場合には、図１１に示すようにチャンネル３８を点灯させ、画素を追加して書き込みを行う。

副走査追加判断部３５２における追加判断のフローチャートを図１２に示す。ここでは最小書き込み回数を判断する方法として、割り当てられたチャンネル情報（チャンネルナンバ）が連続値、すなわち書き込まれた画素がポリゴンミラー１０２の１つの面で走査を行い副走査方向に１列で並ぶ場合に最小書き込み回数として追加判断を行っている。

画像後端判断部３５３は、副走査方向の画素の並びを調べて画像後端アドレスを判断する。画像後端判断部３５３は副走査方向に注目画素の前後４０画素分のバッファを有しており、注目画素を黒（オン）としてオン画素の連続数をカウントし、画像後端のＦアドレス及びＲアドレスを出力する。副走査補正部３６０は、画像後端判断部３５３及び走査回数カウント部３５６の出力から画素ビット追加の判断を行い、追加と判断された場合には１ラインディレイ３６１とのＡＮＤ合成回路３６２を機能させる。これにより、最小書き込み回数で書き込みを行う場合には図９に示すように画像下側のエッジが拡大される。

上述の構成によれば、走査回数を判断して最小書き込み回数で書き込みを行う場合には副走査方向に画素を追加して画像形成を行うことにより、画像下側のエッジが拡大され順次走査時に比して同時走査時での画像が細く小さくなることを防止することができ、これに起因するバンディングの発生を低減することにより良質な画像形成を行うことができる。

図１３は、本発明の第２の実施形態において面発光レーザ２００から発せられるチャンネルｃｈ１〜４０の４０ビームからなる光ビームＬによって飛び越し走査される感光体ドラム上の走査位置を説明する図である。本実施形態における感光体ドラム上での露光解像度は４８００ｄｐｉであり、図１３における各画素間の間隔は約５．２μｍとなる。図１３はある時点でのポリゴンミラー面における走査Ｓ１とその次の走査Ｓ２、さらにその次の走査Ｓ３を示しており、ビームは４０チャンネルで中央部のチャンネルｃｈ２０とチャンネルｃｈ２１とは近接しており、他のチャンネルは１走査ラインの間隙を形成して主走査方向に走査する位置関係に構成されている。

チャンネルｃｈ２０とチャンネルｃｈ２１との中間点である位置ａが副走査方向におけるレンズ群の中央であり、レンズ群は副走査方向において対称に位置している。ポリゴンミラー１０２の１つの面で水平走査が行われるとラインＳ１が走査され、次の面ではラインＳ２が走査される。このとき、ラインＳ１のチャンネルｃｈ２１とチャンネルｃｈ２２との間をラインＳ２のチャンネルｃｈ１が走査するように構成されている。同様にポリゴンミラー１０２の次の面ではラインＳ３が走査され、このときラインＳ２のチャンネルｃｈ２１とチャンネルｃｈ２２との間をラインＳ３のチャンネルｃｈ１が走査する。これは各色において同様であり、このように４８００ｄｐｉ解像度の書き込みユニットが構成されている。

このような飛び越し走査を行うと、チャンネル間距離を広く設定することにより光量のばらつきを低減することができる。また、中央のチャンネルｃｈ２０とチャンネルｃｈ２１とが近接していることにより８の倍数で飛び越しができ、画像処理のための回路を構成する上で有利となる。また、光源として面発光レーザを用いた場合に光源配置の自由度が高いという利点がある。また、通常の飛び越し走査よりもチャンネルｃｈ１〜４０間の副走査ビーム間隔が狭くなり、最も外側のビームが光軸より遠ざかる距離が小さくなるので、副走査ビームピッチのばらつきやビームスポット径のばらつきを低減することができる。さらに、走査レンズの有効範囲も小さくでき、光学素子の小型化が可能となる。

この飛び越し走査の場合も第１の実施形態と同様に解像度変換部３５０によりデータ解像度１２００ｄｐｉの１画素は書き込み解像度４８００ｄｐｉの４×４画素に変換され、画像パスセレクタ３５８と走査回数カウント部３５６とを有する副走査追加判断部３５２において追加判断が実施される。

データ解像度１２００ｄｐｉの１画素の場合の走査回数はポリゴンミラー１０２の２つの面で４チャンネルの走査が行われる図１４（Ａ）あるいは図１４（Ｂ）あるいは図１４（Ｃ）に示すような２走査となるが、レーザ素子チャンネルの端部を含みポリゴンミラー１０２の３つの面で走査が行われる図１４（Ｄ）に示すような場合には３走査で書き込みが行われる。２走査で書き込みを行う場合には、図１５（Ａ）に示すようにチャンネル３０を、あるいは図１５（Ｂ）に示すようにチャンネル２１を、あるいは図１５（Ｃ）に示すようにチャンネル１を点灯させ、画素を追加して書き込みを行う。

データ解像度１２００ｄｐｉの２画素の場合、その走査回数はポリゴンミラー１０２の２つの面で８チャンネルの走査が行われる図１６（Ａ）に示すような２走査となるが、レーザ素子チャンネルの端部を含みポリゴンミラー１０２の３つの面で走査が行われる図１６（Ｂ）に示すような場合には３走査で書き込みが行われる。２走査で書き込みを行う場合には、図１７（Ａ）に示すようにチャンネル３０を、あるいは図１７（Ｂ）に示すようにチャンネル１を点灯させ、画素を追加して書き込みを行う。

飛び越し走査の場合には１２００ｄｐｉを２走査あるいは３走査で書き込んでいるため、３走査書き込み時に使用されるチャンネル割り当ての有無で走査回数を判断することが可能となる。図１８に、飛び越し走査時における追加判断フローチャートの一例を示す。この第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した各実施形態では、各画素の走査回数と画像後端に応じて副走査方向の画素を追加し、相反則不軌によるバンディングを防止する構成について説明したが、バンディングが顕著な画像のみ副走査方向の画素を追加することも効果的であり、これを第３の実施形態として説明する。バンディングは副走査方向の画像長さが短いほど目立つ傾向がある。これは、相反則不軌によるバンディングは副走査方向の画像幅の違いによって発生しており、相反則不軌による画像幅のばらつきが数μｍ〜数十μｍ程度であってこの割合が副走査方向の画像幅が長くなればなるほど小さくなるためである。従って、１２００ｄｐｉの解像度の画像であれば、副走査方向に１〜２ドットの幅で形成されている画像にのみ副走査追加判断の実施をすることが望ましい。副走査方向に１〜２ドットの幅で形成されている画像に対する画像処理部３４３のブロック図を図１９に示す。

図１９において、解像度変換部３５０はメモリ３４０から取得した１２００ｄｐｉの画像データを面発光レーザ２００の露光解像度に対応して変換する。また、アドレス生成部３５４から得られるアドレス情報とメモリ３４０から取得した画像データとにより注目画素の前後に画像があるか否かを判断する前後画像判断部３５５によって前画像及び後画像のフラグを出力する。副走査追加判断部３５２は画像パスセレクタ３５８と走査回数カウント部３５６とを有しており、アドレス生成部３５４から送られる画像を形成するために使用するＦアドレス及びＲアドレスを受け取って面発光レーザ２００のレーザ素子チャンネルを割り当てる。画像パスセレクタ３５８から割り当てられたチャンネル情報を取得した走査回数カウント部３５６は、チャンネルナンバ情報から走査回数を判断して走査回数に応じて追加フラグの追加指令信号を生成する。

副走査補正部３６０では、走査回数カウント部３５６からの追加フラグと前後画像判断部３５５からの前後画像フラグに基づいて追加判断部３６４によりライン追加及び追加時のアドレスを出力する。追加と判断された場合には、１ラインディレイ３６３とのＡＮＤ合成回路３６２を機能させる。これにより、相反則不軌の影響の出易い画像にのみ、最小書き込み回数で書き込みを行う場合に画像下側のエッジが拡大され、相反則不軌によるバンディングの発生を防止することができる。

副走査方向の画像幅がバンディング画像に直接起因していることは上述したが、主走査方向の画像幅が短いときにこの傾向がさらに顕著となることを確認した。従って、前後画像判断部３５５は前画像及び後画像のフラグを出力するだけでなく、Ｆアドレスと２つ前のＲアドレス値の画像データの有無を判断するフラグを追加して出力することにより、前後の画像のみならず主走査方向の画像の大きさに応じて画像処理の有無を判断することが可能となり、さらに効果的である。

上述した各実施形態では、相反則不軌によるバンディングの発生を防止するための画像処理方法を開示したが、画素を追加するだけでなく画素の光量を制御することによりさらなる高画質を達成することができる。画素の光量制御方法としては、追加する画素の光量を通常の書き込み時における画素の光量よりも低くすることが望ましい。これは、１画素を追加することで同時露光により細くあるいは薄くなった画像を改善できるものの、太くあるいは濃くなり過ぎる可能性もあるためである。従って、追加画素の光量を弱く調整することにより、さらなる高画質を達成することが可能となる。

１００画像形成装置
１０２ａポリゴンミラー
１０４ａ，１０６ａ，１０８ａ，１１０ａ感光体ドラム
３５６算出手段（走査回数カウント部）

特開２００６−２１５２７０号公報特開２００３−２０５６４２号公報

Claims

ポリゴンミラーを用いレーザビームを走査し感光体を露光して、データ解像度の１画素を複数のレーザビームにより形成する画像形成装置において、
前記感光体上に形成する画像パターンのうち副走査方向に連続的な書き込みを行う領域においてデータ解像度の各画素を形成するために必要な書き込み回数を画素毎に算出する算出手段を有し、前記算出手段により算出された書き込み回数が前記データ解像度の１画素を形成するパターンの最小書き込み回数であるとき、当該画素の副走査方向に隣接する位置にレーザビームを追加して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、
前記各レーザビームは飛び越し走査により前記感光体を露光して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記領域での副走査方向におけるデータ解像度が２画素以下であるときに、前記算出手段により算出された書き込み回数に応じたレーザビームの追加を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記領域での主走査方向におけるデータ解像度が２画素以下であるときに、前記算出手段により算出された書き込み回数に応じたレーザビームの追加を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし４の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記算出手段により算出された書き込み回数に応じて追加する前記レーザビームの光量が通常時に書き込まれるレーザビームの光量に比して低いことを特徴とする画像形成装置。