(57)【要約】【課題】複数ビームの走査光学系を用いた光走査装置において、ビームピッチむら、光源間の光量むら、相反則不軌などの変動要因があった場合においても、濃度むらがなくバンディングなどの異常画像の発生を抑えた高品質の画像形成ができるようにする。【解決手段】複数の光源１００１と、該複数の光源から出射されたマルチビームを主走査方向に走査する走査手段１００２と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体１００４上に集光する光学素子１００３を有するマルチビーム走査光学系を備え、画像データに応じて複数の光源を駆動して像担持体上に画像を形成する光走査装置において、マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧４１の素数で構成され、且つ、画像データの線数（line/inch）をＬとしたとき、Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ≧５．０で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足するようにした。【選択図】図１
2011257688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（以下、マルチビームという）を主走査方向に走査する走査手段と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体上に集光する光学素子を有するマルチビーム走査光学系を備え、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査装置において、
前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧４１の素数で構成され、且つ、前記画像データの線数（line/inch）をＬとしたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴とする光走査装置。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ≧５．０
【請求項２】
複数の光源と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（以下、マルチビームという）を主走査方向に走査する走査手段と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体上に集光する光学素子を有するマルチビーム走査光学系を備え、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査装置において、
前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧２９の素数で構成され、且つ、前記画像データの見掛けの線数を長周期化する画像処理を有し、
前記画像データの見掛けの線数（line/inch）をＬ’としたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴とする光走査装置。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ’≧１０
【請求項３】
請求項２記載の光走査装置において、
前記画像データの見掛けの線数を長周期化する画像処理は、２４００ｄｐｉ以上の画素密度単位で画素ドットをシフトすることにより、周期性を長周期化することを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記マルチビーム走査光学系は、２回の走査で画像を形成する飛び越し走査方式であることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の光走査装置において、
ｎ個の光源のうちの少なくともｍ個（ｎ≧ｍ≧２）の光源で一画素が形成されることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の光走査装置において、
前記複数の光源が同一チップ上に２次元配列されたモノリシック面発光レーザが用いられることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項６記載の光走査装置において、
前記面発光レーザの各光源は、点対称に２次元配列されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項６記載の光走査装置において、
前記面発光レーザは、画像データ書き込みに用いる２９以上の素数の光源に、更に補助光源を加えて、総数として８の倍数個の光源を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の光走査装置において、
前記面発光レーザの光源の配列は、縦列Ｖと横列Ｈとしたとき、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＜０．２
を満足し且つ、前記縦列Ｖか横列Ｈの少ない方を副走査対応方向に用いることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
複数の光源と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（以下、マルチビームという）を主走査方向に走査する走査手段と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体上に集光する光学素子を有するマルチビーム走査光学系を用い、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査方法において、
前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧４１の素数で構成され、且つ、前記画像データの線数（line/inch）をＬとしたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴とする光走査方法。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ≧５．０
【請求項１１】
複数の光源と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（以下、マルチビームという）を主走査方向に走査する走査手段と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体上に集光する光学素子を有するマルチビーム走査光学系を用い、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査方法において、
前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧２９の素数で構成され、且つ、前記画像データの見掛けの線数を長周期化する画像処理を有し、
前記画像データの見掛けの線数(line/inch)をＬ’としたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴とする光走査方法。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ’≧１０
【請求項１２】
請求項１１記載の光走査方法において、
前記画像データの見掛けの線数を長周期化する画像処理は、２４００ｄｐｉ以上の画素密度単位で画素ドットをシフトすることにより、周期性を長周期化することを特徴とする光走査方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の光走査方法において、
前記マルチビーム走査光学系は、２回の走査で画像を形成する飛び越し走査方式であることを特徴とする光走査方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか一つに記載の光走査方法において、
ｎ個の光源のうちの少なくともｍ個（ｎ≧ｍ≧２）の光源で一画素が形成されることを特徴とする光走査方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか一つに記載の光走査方法において、
前記複数の光源が同一チップ上に２次元配列されたモノリシック面発光レーザが用いられることを特徴とする光走査方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の光走査方法において、
前記面発光レーザの各光源は、点対称に２次元配列されていることを特徴とする光走査方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の光走査方法において、
前記面発光レーザは、画像データ書き込みに用いる２９以上の素数の光源に、更に補助光源を加えて、総数として８の倍数個の光源を有することを特徴とする光走査方法。
【請求項１８】
請求項１６または１７記載の光走査方法において、
前記面発光レーザの光源の配列は、縦列Ｖと横列Ｈとしたとき、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＜０．２
を満足し且つ、前記縦列Ｖか横列Ｈの少ない方を副走査対応方向に用いることを特徴とする光走査方法。
【請求項１９】
像担持体と、該像担持体に潜像画像を形成する書き込み手段を備えた画像形成装置において、
前記書き込み手段として、請求項１〜９のいずれか一つに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
像担持体と、該像担持体に潜像画像を形成する書き込み手段を備えた画像形成装置において、
前記書き込み手段は、請求項１０〜１８のいずれか一つに記載の光走査方法を用いた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、光走査装置、光走査方法、及び、その光走査装置、光走査方法を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、高速書き込み、及び高密度書き込みの要求に対応するため、画像書き込みに用いられる光走査装置の走査光学系のマルチビーム化が進んでいる。しかし、マルチビーム化に伴ない、所謂「バンディング」と呼ばれる異常画像を発生しやすい副作用がある。バンディング発生の主要因を以下に挙げる。
（１）マルチビーム光源の各チャンネルの製作誤差によるビームピッチ不均一性。
（２）マルチビーム光源の各チャンネルの光量偏差による光量不均一性。
（３）マルチビーム光源の回転調整ずれに伴なうビームピッチ不均一性。
（４）走査光学系の光学倍率ずれによるマルチビーム間のビームピッチずれ。
（５）マルチビームの相反則不軌による潜像濃度変動による要因。
（６）振動や感光体回転変動やポリゴンミラーの面倒れなどによるメカニカルな要因。
（７）その他、現像むらなどの要因。
【０００３】
上記の（１）〜（５）の内的要因（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）や（６）、（７）の外的要因（マルチビームに関連無く発生するノイズ要因）がなく、理想的なビームピッチ間隔で理想的なスピードで書き込みされる場合は、バンディングは発生しない。
因みに、バンディングの目立ちやすいかどうかは、人間の目の知覚感度に大きく依存し、図３に示すように、約３００ｍｍ離れた位置から被画像を観察したとき、特に１mm/cycle近傍の周期をピークとして、０．３〜５mm/cycle（即ち空間周波数で０．２〜３．３cycle/mm）の範囲で感度が高い。出力画像で、この周期の濃度むらが発生した場合、わずかな濃度むらでも人間の目は「周期的濃度むら」として判別し、所謂バンディングとして目立ちやすくなる。
【０００４】
ビーム数が少なく、且つ画像データ密度がそれほど高くない場合（例えば６００ｄｐｉ（dot/inch）程度）は、通常０．３mm/cycleより十分短い周期のため、バンディングは人間の目には目立たない。
例えば４ビーム書込で、６００ｄｐｉの画像データを１５０線（１５０ｌｐｉ（line/inch））で画像書き込みを行う場合は、バンディング周期は０．１６mm/cycleとなるため、人間の目の感度には非常に低い。
しかし、ビーム数が多くなると（特に２０本を越えると）、人間の目の感度の高い周波数領域に入りやすい。
【０００５】
そこで、バンディングを低減する方式として、従来、以下に示すような提案がなされている。
特許文献１（特開２０００−３７９０４号公報）では、マルチビームのチャンネル数がディザマトリックスの単位画素数の公倍数とすることで、配列の端のレーザがディザパターンの決まった位置に書き込まれるため、全走査線が同じ強弱をもつのでバンディングが目立ちにくいことを特徴としている。しかし、この方式は特定の線数で特定の画像パターンには有効であるが、実際は線数も画像パターンもユーザーによりはまちまちに設定されるため、現実的ではない。
【０００６】
特許文献２（特開２００２−１１３９０３号公報）、特許文献３（特開２００７−２３７４０号公報）、特許文献４（特開２００７−１９６４６０号公報）では、相反則不軌による走査線間の濃度差低減のため複数ビームの発光パターンに応じて、出力レーザ光量を変えることが提案されている。
しかし、本方式は相反則不軌による走査線間の濃度差低減は軽減できるが、ビームピッチ不均一性、光量不均一性の影響は軽減できない。
【０００７】
特許文献５（特開２００８−１７０６４０号公報）では、振動や感光体ドラムの回転速度の変動により、レーザ露光装置と感光体ドラムの相対位置の変動によるバンディングを低減するため、上記の相対位置の検知手段と発光光量を設定する手段を有する。
しかし、この従来技術では、メカニカル要因に関してレーザ光量調整で補正する方法に関しては述べられているが、ビームピッチずれに関する影響は軽減できない。
【０００８】
特許文献６（特開平１０−２２１９０３号公報）では、経時変化に伴うバンディングを、画像のスクリーン角を変えることにより低減する方法が提案されている。
しかし、マルチビームのビームピッチによるバンディング低減に関しては提案されていない。
【０００９】
特許文献７（特開２００９−２９１１５号公報）では、ポリゴンスキャナーの面倒れによるバンディングを低減するために露光量を補正する方法を提案している。
【００１０】
以上のように、バンディング低減に対する種々の提案はされているが、多数のバンディング発生要因のうち、一つづつの要因に対してそれぞれ対策しなければならず、抜本的な対応はとられていなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数ビームの走査光学系を用いた光走査装置または光走査方法において、ビームピッチむら、光源間の光量むら、相反則不軌などの変動要因があった場合においても、濃度むらがなく「バンディング」などの異常画像の発生を抑えた高品質の画像を形成することができるようにすることを目的（課題）とし、さらにはその光走査装置または光走査方法を用いた画像形成装置を提供することを目的（課題）とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
［１］：複数の光源と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（以下、マルチビームという）を主走査方向に走査する走査手段と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体上に集光する光学素子を有するマルチビーム走査光学系を備え、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査装置において、前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧４１の素数で構成され、且つ、前記画像データの線数（line/inch）をＬとしたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴とする（請求項１）。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ ≧５．０
【００１３】
［２］：複数の光源と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（以下、マルチビームという）を主走査方向に走査する走査手段と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体上に集光する光学素子を有するマルチビーム走査光学系を備え、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査装置において、前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧２９の素数で構成され、且つ、前記画像データの見掛けの線数を長周期化する画像処理を有し、前記画像データの見掛けの線数（line/inch）をＬ’としたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴とする（請求項２）。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ’≧１０
【００１４】
［３］：［２］に記載の光走査装置において、前記画像データの見掛けの線数を長周期化する画像処理は、２４００ｄｐｉ以上の画素密度単位で画素ドットをシフトすることにより、周期性を長周期化することを特徴とする（請求項３）。
【００１５】
［４］：［１］〜［３］のいずれか一つに記載の光走査装置において、前記マルチビーム走査光学系は、２回の走査で画像を形成する飛び越し走査方式であることを特徴とする（請求項４）。
［５］：［１］〜［４］のいずれか一つに記載の光走査装置において、ｎ個（ｎ≧４１またはｎ≧２９）の光源のうちの少なくともｍ個（ｎ≧ｍ≧２）の光源で一画素が形成されることを特徴とする（請求項５）。
［６］：［１］〜［５］のいずれか一つに記載の光走査装置において、前記複数の光源が同一チップ上に２次元配列されたモノリシック面発光レーザが用いられることを特徴とする（請求項６）。
［７］：［６］に記載の光走査装置において、前記面発光レーザの各光源は、点対称に２次元配列されていることを特徴とする（請求項７）。
［８］：［６］に記載の光走査装置において、前記面発光レーザは、画像データ書き込みに用いる２９以上の素数の光源に、更に補助光源を加えて、総数として８の倍数個の光源を有することを特徴とする（請求項８）。
［９］：［７］または［８］に記載の光走査装置において、前記面発光レーザの光源の配列は、縦列Ｖと横列Ｈとしたとき、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＜０．２
を満足し且つ、前記縦列Ｖか横列Ｈの少ない方を副走査対応方向に用いることを特徴とする（請求項９）。
【００１６】
［１０］：複数の光源と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（以下、マルチビームという）を主走査方向に走査する走査手段と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体上に集光する光学素子を有するマルチビーム走査光学系を用い、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査方法において、前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧４１の素数で構成され、且つ、前記画像データの線数（line/inch）をＬとしたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴とする（請求項１０）。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ≧５．０
【００１７】
［１１］：複数の光源と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（以下、マルチビームという）を主走査方向に走査する走査手段と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体上に集光する光学素子を有するマルチビーム走査光学系を用い、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査方法において、前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧２９の素数で構成され、且つ、前記画像データの見掛けの線数を長周期化する画像処理を有し、前記画像データの見掛けの線数(line/inch)をＬ’としたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴とする（請求項１１）。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ’≧１０
【００１８】
［１２］：［１１］に記載の光走査方法において、前記画像データの見掛けの線数を長周期化する画像処理は、２４００ｄｐｉ以上の画素密度単位で画素ドットをシフトすることにより、周期性を長周期化することを特徴とする（請求項１２）。
【００１９】
［１３］：［１０］〜［１２］のいずれか一つに記載の光走査方法において、前記マルチビーム走査光学系は、２回の走査で画像を形成する飛び越し走査方式であることを特徴とする（請求項１３）。
［１４］：［１０］〜［１３］のいずれか一つに記載の光走査方法において、ｎ個（ｎ≧４１またはｎ≧２９）の光源のうちの少なくともｍ個（ｎ≧ｍ≧２）の光源で一画素が形成されることを特徴とする（請求項１４）。
［１５］：［１０］〜［１４］のいずれか一つに記載の光走査方法において、前記複数の光源が同一チップ上に２次元配列されたモノリシック面発光レーザが用いられることを特徴とする（請求項１５）。
［１６］：［１５］に記載の光走査方法において、前記面発光レーザの各光源は、点対称に２次元配列されていることを特徴とする（請求項１６）。
［１７］：［１５］に記載の光走査方法において、前記面発光レーザは、画像データ書き込みに用いる２９以上の素数の光源に、更に補助光源を加えて、総数として８の倍数個の光源を有することを特徴とする（請求項１７）。
［１８］：［１６］または［１７］に記載の光走査方法において、前記面発光レーザの光源の配列は、縦列Ｖと横列Ｈとしたとき、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＜０．２
を満足し且つ、前記縦列Ｖか横列Ｈの少ない方を副走査対応方向に用いることを特徴とする（請求項１８）。
【００２０】
［１９］：像担持体と、該像担持体に潜像画像を形成する書き込み手段を備えた画像形成装置において、前記書き込み手段として、［１］〜［９］のいずれか一つに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする（請求項１９）。
［２０］：像担持体と、該像担持体に潜像画像を形成する書き込み手段を備えた画像形成装置において、前記書き込み手段は、［１０］〜［１８］のいずれか一つに記載の光走査方法を用いたことを特徴とする（請求項２０）。
【発明の効果】
【００２１】
バンディングの周期は光源数と画像線数の最小公倍数で支配的に決まるので、解決手段の［１］や［１０］に記載のように、光源数を素数とすることで、画像線数とのバンディング干渉を低周波側に寄せることができる。更に視覚感度の高い１ｍｍ／本よりも十分低い周波数にシフトするためには、少なくとも２９以上で勝つ素数のビーム総数が効果的である。
例えば、線数２００ｌｐｉを書込みする場合、解決手段の［１］や［１０］に記載の式に代入すると、バンディング周期は、
ｎ×２５．４／Ｌ＝４１×２５．４／２００＝５．２（mm/cycle）
となり、人間の目に十分目立たない周期にシフトすることが可能となる。
【００２２】
上記のように、光源数を素数とすることで、画像線数とのバンディング干渉を低周波側に寄せることができる。更に視覚感度の高い１ｍｍ／本よりも十分低い周波数にシフトするためには、少なくとも２９以上で勝つ素数のビーム総数が効果的である。
解決手段の［１］、［１０］では、バンディング周期を５（mm/cycle）以上としているので、ビジネス文書などでは十分許容できるが、オフセット印刷並の画像を実現するためには不十分である。そこで、解決手段の［２］や［１１］では、更にバンディング周期が１０（mm/cycle）以上を実現する方式を提案している。
例えば、線数２００ｌｐｉを書込みする場合、画像処理により見掛けの線数を１／４に長周期化したすると５０ｌｐｉ相当となり、解決手段の［２］や［１１］に記載の式に代入すると、バンディング周期は、
ｎ×２５．４／Ｌ＝２９×２５．４／５０＝１４．７（mm/cycle）
となり、人間の目に十分目立たない周期にシフトすることが可能となる。
【００２３】
２４００ｄｐｉ以上の画素密度単位で画素シフトしても人間の目の解像度では判別することができない。そこで解決手段の［３］や［１２］のように、ディザの中の画素をシフトして、再度画素を逆方向にシフトするまでの周期を見かけの線数とすることで、長周期化することが可能となる。
【００２４】
上記のように、光源数を素数とすることで、必ず２回の飛び越し走査で画像形成することができる。そこで解決手段の［４］や［１３］のように、２回の走査で画像を形成する飛び越し走査方式により、走査手段（ポリゴンミラー等）の面倒れなどの外乱によるバンディング発生を目立たなく拡散することができる。尚、３回以上の飛び越しはＲＡＭなどのメモリー容量が大きくなるため電装系を構成する上での課題が大きくなる。
【００２５】
解決手段の［５］や［１４］では、複数の光源で一画素を形成する場合においてもバンディングがなく、高速、高密度書き込みを実現することが可能となる。
また、解決手段の［６］〜［８］や［１５］〜［１７］のように、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）とすることで高密度実装が可能であり、高密度書込みが可能となる。
また、解決手段の［９］や［１８］のように、面発光レーザの光源の配列は、縦列Ｖと横列Ｈとしたとき、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＜０．２
を満足し且つ、前記縦列Ｖか横列Ｈの少ない方を副走査対応方向に用いることにより、光学収差の影響を受けにくく、バンディング発生を抑制した光走査装置、光走査方法を提供することができる。
【００２６】
以上のように、本発明によれば、複数ビームの走査光学系において、ビームピッチむら、光源間の光量むら、相反則不軌などの変動要因があった場合においても、濃度むらがなく「バンディング」などの異常画像の発生を抑えた高品質の画像を形成することができる光走査装置または光走査方法を提供するができるので、その光走査装置または光走査方法を用いた解決手段の［１９］、［２０］の画像形成装置では、高密度で高品質な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】画像形成装置に用いられる光走査装置の書き込み光学系とその駆動制御手段の構成例を示す図である。
【図２】面発光レーザを用いたマルチビーム光源の一例を示す図である。
【図３】人間の目の画像周期に対する相対感度の一例を示す図である。
【図４】２４００ｄｐｉ、線数２００ｌｐｉで２ドットラインを出力する場合のバンディング周期の一例を示す図であり、（ａ）は４２ビームを、（ｂ）は素数である４１ビームの例を示す図である。
【図５】２９ビーム〜６２ビームまでで発生するバンディング周期を求めた結果を示す図である。
【図６】２４００ｄｐｉ、線数２００ｌｐｉで２ドットラインを４１ビームで飛び越し走査で出力する場合のバンディング周期の一例を示す図である。
【図７】４１個の光源を点対称に配列したときの配列例を示す図である。
【図８】４１個の光源に補助光源を含めて配列したときの配列例を示す図である。
【図９】レーザ駆動系の一例を示すブロック図である。
【図１０】画像処理で見掛けの線数を長周期化したときのバンディング周期の一例を示す図である。
【図１１】第２の実施例のバンディング周期の一例を示す図である。
【図１２】図１１のバンディング周期を知覚バンディング値で示した図である。
【図１３】２３ビーム〜６２ビームまでで発生するバンディング周期を求めた結果を示す図である。
【図１４】２４００ｄｐｉ、線数２００ｌｐｉ、見掛けの線数５０ｌｐｉで２ドットラインを２９ビームで飛び越し走査で出力する場合のバンディング周期の一例を示す図である。
【図１５】（ａ）は２９個の光源を点対称に配列したときの配列例を示す図であり、（ｂ）は２９個の光源に補助光源を含めて配列したときの配列例を示す図である。
【図１６】本発明に係る画像形成装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、光走査装置の一例について説明する。
図１は電子写真プロセスを利用したレーザプリンタ，デジタル複写機等の一般的な画像形成装置に用いられる光走査装置の書込み光学系（走査光学系）とその駆動制御手段の構成例を示す図である。図１を参照すると、光源ユニットである半導体レーザユニット１００１から発光されたレーザ光は、走査手段である回転するポリゴンミラー１００２により主走査方向に偏向走査（スキャン）され、走査レンズ１００３等の光学素子を介して被走査媒体である像担持体（光導電性の感光体）１００４上に光スポットを形成し、その感光体１００４を露光して画像（静電潜像）が形成される。このとき、位相同期回路１００９は、クロック生成回路１００８により生成された変調信号を、ポリゴンミラー１００２により偏向走査された半導体レーザの光を検出するフォトディテクタ１００５に同期した位相に設定する。すなわち、位相同期回路１００９では、１ライン毎に、フォトディテクタ１００５の出力信号に基づいて、位相同期のとられた画像クロック（画素クロック）を生成して、画像処理ユニット１００６とレーザ駆動回路１００７へ供給する。このようにして、半導体レーザユニット１００１は、画像処理ユニット１００６により生成された画像データと位相同期回路１００９により１ライン毎に位相が設定された画像クロックに従い、レーザ駆動回路１００７を介して半導体レーザの発光時間をコントロールすることにより、被走査媒体（感光体）１００４上の静電潜像をコントロールすることができる。
【００２９】
近年、印刷速度（画像形成速度）の高速化，画像の高画質化の要求が高まり、それに対して、走査手段である偏向器（ポリゴンミラー）を回転するポリゴンモータの高速化や、レーザ変調の基準クロックとなる画素クロックの高速化で対応してきたが、どちらの高速化にも限界が近づいてきており、従来の方法では対応しきれなくなってきている。
そこで、複数の光源を用いたマルチビームを採用することで、高速化対応がなされている。マルチビームによる光走査方法では、偏向器の偏向により同時に走査できる光束が増えることにより、ポリゴンモータの回転速度や、画素クロック周波数の低減が可能となり、高速にかつ安定した光走査及び画像形成が可能となる。
上記マルチビームを構成する光源としては、シングルビームのレーザチップを組み合わせる方法や、複数個の発光素子を一つのレーザチップに組み込んだＬＤアレイなどを用いる方法が使用されているが、複数の光源を同一チップ上に構成する面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：面発光型半導体レーザ）を用いると光源数を大幅に増やすことが可能となる。
【００３０】
図２に面発光レーザを用いたマルチビーム光源の一例を示す。
図１に示した光走査装置において、光源ユニット（半導体レーザユニット）１００１が図２に示すように、格子状に複数の光源（複数の半導体レーザ）が配置された半導体レーザアレイ（より具体的には、例えば、同一チップ上に複数光源が格子状に配置された面発光レーザ）から構成されるとき、複数の光源の配列方向が図１のポリゴンミラーのような偏向器の回転軸に対してある角度θを有するように、光源ユニット１００１の配置，角度を調整する。
【００３１】
このとき、図２において、縦配列方向ａの４個の光源を左から光源ａ１，ａ２，ａ３，ａ４とし、これら４光源ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の中から例えばａ２，ａ３の２光源を発光，走査して１画素を形成する場合を考える（４個の光源から作られる１つの仮想光源列によって１画素が形成される場合を考える）。形成する画素密度を６００ｄｐｉとしたとき２光源間の距離は２４００ｄｐｉ相当となり画素密度に対して光源密度が４倍となっている。よって、この場合、例えば、１画素を構成する複数の光源の光量比などを変えることで、画素の重心位置を副走査方向にずらすことが可能となり、光源密度以上の高精度な画素形成が実現できる。
【００３２】
以上のように、光走査装置の走査光学系をマルチビーム化することにより、高速で高精度な画素形成が実現できるが、マルチビーム化に伴ない、所謂「バンディング」と呼ばれる異常画像を発生しやすい副作用がある。
例えば、下記（１）〜（５）に示す内的要因（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）は、マルチビームの光源数に依存する周波数のバンディングを発生する。
（１）マルチビーム光源の各チャンネルの製作誤差によるビームピッチ不均一性。
（２）マルチビーム光源の各チャンネルの光量偏差による光量不均一性。
（３）マルチビーム光源の回転調整ずれに伴なうビームピッチ不均一性。
（４）走査光学系の光学倍率ずれによるマルチビーム間のビームピッチずれ。
（５）マルチビームの相反則不軌による潜像濃度変動による要因。
【００３３】
上記マルチビーム間の要因で発生するバンディング周期［Ｂａｎｄ］はほぼ下式で表されると考えられる。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ＬＣＭ（ｎ，Ｄ／Ｌ）×２５．４／Ｄ      （０）
ここで、ｎ：マルチビームの光源数、Ｄ：画素密度（dot/inch）、Ｌ：画像データの線数（line/inch）、ＬＣＭは最小公倍数を示す。
【００３４】
マルチビーム走査おいては、一般にビーム数が増えると、人間の視覚感度は０．５mm/cycle〜３mm/cycleの領域の周期でバンディングが目立ちやすく、一例として３２ビームで１２００ｄｐｉの画素密度で、１５０線とすると、上記の（０）式より、バンディング周期は０．７mm/cycleとなり非常に目立つバンディングを発生しやすいことが分かる。
【００３５】
一般に近年のプリンタや複写機、あるいはこれらの複合機等では、１２００ｄｐｉ以上、５０ｐｐｍを超える高速、高密度書き込みが要求され、解像度も１５０線から２４０線程度の高解像度書き込みが要求されている。しかし、先述のように、マルチビーム数が多くなると（特に２０ビームを超えると）１mm/cycle近傍でビーム数と画像周期で干渉を起こしやすくなるため、バンディングの低減が課題となっている。通常は、バンディングの主要因のうち、内的要因（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）を低減するよう、走査光学系の組み立て調整時のビームピッチ調整精度を向上させたり、各チャンネルの光量ばらつきの低減に注力しているが、温度変動、経時劣化などによる変動を考慮するとバンディングを十分に抑えることは難しい。
【００３６】
そこで本発明では、光走査装置における上記の問題を解消し、複数ビームの走査光学系において、ビームピッチむら、光源間の光量むら、相反則不軌などの変動要因があった場合においても、濃度むらがなく「バンディング」などの異常画像の発生を抑えた高品質の画像を形成することができるようにするものである。
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００３７】
［実施例１−１］
本発明の第１の実施例では、複数の光源（例えば図１、２に示したようなマルチビーム光源１００１）と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（マルチビーム）を主走査方向に走査する走査手段（図１に示したポリゴンミラー１００２）と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体（図１に示した光導電性の感光体１００４）上に集光する光学素子（走査レンズ１００３等）を有するマルチビーム走査光学系を用い、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査装置（または光走査方法）において、前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧４１の素数で構成され、且つ、前記画像データの線数（line/inch）をＬとしたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴としている。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ≧５．０      （１）
【００３８】
先ず、マルチビーム光源１００１の光源数ｎを素数とすることで、ビーム周期（ビーム数）と画像周期の干渉を人間の目の感度が十分落ちた長周期側にシフトすることが可能となる。
言い換えると、光源数ｎが素数の場合は、前記の（０）式において最小公倍数ＬＣＭはビーム数ビーム数ｎと画像周期（Ｄ／Ｌ）の単純掛け算となり、式を整理すると（１）式のよう単純化できる。
一方、ビーム数が素数個で無い場合は、画像周期とで割り切れる自然数が存在するため、画像周期（或いは線数）によっては長周期側にシフトできず、人間の目の感度の高い周期が現れるため、線数を自由に選ぶことができない。
ここで、プリンタ出力の線数は、通常、１５０ｌｐｉ〜２４０ｌｐｉの範囲でユーザーが様々な線数を選択するため、画像形成装置はどの線数にも対応して、バンディングが目立たない画像を提供する必要がある。
また、前述のように従来のビーム数が少ない場合は、むしろ短い周期（０．５mm/cycle以下）でしかバンディングは発生しなかったため、マルチビームほど大きな課題ではなかった。
【００３９】
ここで、２４００ｄｐｉ、線数２００ｌｐｉで２ドットラインを出力する場合のバンディング周期の一例を図４に示す。先ず図４（ａ）は４２ビームを、同図（ｂ）は素数である４１ビームの例を示す。
内的外乱（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）により各ドットラインの線幅や濃度が変動し、結果として４２ビームは同じビームの組み合わせが８４画素毎（２回走査毎）の周期で繰り返されており、０．９mm/Cycleのバンディング周期が現れている。
また、４１ビームは同じビームの組み合わせが４９２画素毎（１３回走査毎）の周期で繰り返されており、５．２mm/Cycleのバンディング周期が現れている。
【００４０】
以上の関係は前記の（０）式または（１）式で理論的に求めることができる。
（ａ）４２ビームの場合は、
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ＬＣＭ（４２，２４００/２００）×２５．４/２４００＝０．９
となり、
（ｂ）４１ビームの場合は、ｎは素数なので、（１）式が適用でき、
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝４１×２５．４/２００＝５．２
となる。
以上のように、光源の数が素数個であれば、長周波数側にシフト可能である。
【００４１】
（０）式、及び（１）式に基づき、２９ビーム〜６２ビームまでで発生するバンディング周期を求めた結果を図５に示す。さらに人間の目に特に目立ち安いバンディング周期Ｂａｎｄ（cycle/mm）が下式に入る領域をグレーのハッチングで示す。
５（cycle/mm）≦Ｂａｎｄ≦５．０（cycle/mm）        （２）
【００４２】
以上のように、４１ビーム以上の素数の光源を用いることで、１２０線〜２４０線の範囲でもバンディングは目立たない条件を得ることが可能となる。
しかし、４１ビーム以下でも素数でない場合は、いずれかの線数で上記の（２）式の範囲に入ってしまい、人間の目の感度の高い周期になってしまうため、ユーザーは画像線数を自由に選択することができない。
また、４１ビーム以下は、特に高解像度の２００ｌｐｉ近傍で上記の（２）式の範囲に入ってしまう。また、ビーム数も減ってくるため、高速高密度の実現には向かない。
【００４３】
以上のように、本実施例によれば、人間の目に目立ちにくい空間周波数領域（長周期側）にバンディングをシフトすることができ、異常画像のない良好な画像品質を維持することができる。
【００４４】
［実施例１−２］
ところで、バンディングの中でも、振動や感光体回転変動やポリゴンミラーの面倒れなどによるメカニカルな要因、その他、現像むらなどの要因等の外的要因（マルチビームに関連無く発生するノイズ要因）の場合は、前記の（０）式とは違ったバンディング周期で発生する。
【００４５】
例えば、ポリゴンスキャナーのポリゴンミラーの面倒れや振動は、ミラー面数に依存する周期で発生し、感光体は感光体周長の相当する周期で発生し、外部振動は振動素子（折返しミラーなど）の固有振動に相当する周期で発生し、現像は現像部材（スクリューの回転など）に相当する周期でバンディングを発生する。
これらの外的要因に対応するためには、前述の実施例１−１の手段だけでは難しい。
【００４６】
そこで、できるだけ外的要因による濃度変動を目立たなくする方式として、飛び越し走査方式がある。飛び越し走査方式（インターレース方式とも呼ぶ）とは、複数ビームが走査毎に互いに重ならないように複数ビームの間に、複数の走査回数で書き込む方式である。
この飛び越し走査方式では、外的要因で濃度むらを発生したとしても、２回〜３回の走査で画像を形成するため、外的要因による濃度むらを分散できるため、バンディングが目立たない利点がある。さらに、通常の隣接走査方式に比べて光源間隔が広く配置できるため、光源間の熱的、電気的クロストークの発生を抑えることができるメリットもある。
【００４７】
その反面、飛び越し走査自体はビームピッチ間隔がずれると、１回目の走査と２回目の走査の間隔が不均一となり、それが周期的に現れるため、内的要因（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）では却ってバンディングには弱い。ただし、実施例１−１の方式を用いることで、この副作用は同時に回避することが可能となる。
【００４８】
そこで、本実施例では実施例１−１の方式に併せて、飛び越し走査することで、バンディング発生の内的要因、外的要因の両方に対応した走査を行うことが可能となる。
更に、実施例１−１のように、光源数を素数とすれば、必ず２回の走査で複数ビームの間を埋めることができる。
１回目の走査に対して、２回目の走査のビームＮｏは［（ｎ＋１）／２］の位置で走査される。
ビーム数が偶数では一般に２回の走査で画像を形成することはできず、３回以上の走査が必要となる。しかしビーム数が素数個の場合は必ず２回の走査で画像を形成できる。尚、飛び越し走査は画像データを走査回数分メモリーに蓄積する必要がある。そのため走査３回以上の飛び越しはＲＡＭなどのメモリー容量が大きくなるため電装系上の課題（回路規模拡大とコストアップ）が大きくなる。
【００４９】
２４００ｄｐｉ、線数２００ｌｐｉで２ドットラインを４１ビームで飛び越し走査で出力する場合のバンディング周期の一例を図６に示す。前述の図４（ｂ）の４１ビームの隣接走査と同様にビームの組み合わせが４９２画素毎（１３回走査毎）の周期で繰り返されており、５．２mm/Cycleのバンディング周期が現れている。この時、４１ビームの内的外乱（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）があれば人間の目に目立つバンディングを発生する。
飛び越し走査にも前記の（１）式が適用でき、
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝４１×２５．４/２００＝５．２（mm/Cycle）
となる。
以上のように、光源の数が素数個であれば、長周波数側にシフト可能である。
【００５０】
本発明によれば、２回走査で飛び越し走査が完了できるため、メモリー容量が少なく、且つ内的要因、外的要因のいずれにも対応した走査光学系を実現することができる。
【００５１】
［実施例１−３］
レーザ走査書き込みでは、画素密度と書込密度は必ずしも一致しない。例えば画像データの画素密度を更に細かく分割し、１画素（１ドット）を複数のビームで形成し、高い書込密度で書き込む方式が知られている。
例えば図２に示した面発光レーザを用いたマルチビーム光源１００１では、光源ピッチを４８００ｄｐｉ間隔で配列し、１画素を１２００ｄｐｉとして４つのビームで構成している。第１の画素Ｐ１をａ列の光源ａ１〜ａ４で、第２の画素Ｐ２をｂ列の光源ｂ１〜ｂ４で形成している。
本実施例では、実際には４１ビーム以上の素数個の光源数で構成されているが、図２では説明のため１２ビームで表している。
【００５２】
複数のビームで１画素を形成する画像形成装置では、複数ビームで１画素を形成することで、１ビームで形成するのに対して光量的に有利なため、高速書き込みに有利である。
また、１画素を更に高分解能に分割できるため、斜め線のスムース性確保（ジャギー低減）、文字鮮鋭性の向上や、画像処理による曲がり、傾き補正等の補正への応用が可能である。
しかし、上記のメリットがある反面、１画素を形成するビームの組み合わせが順次変わるため、複数ビームの像面上のビームピッチむら、光源間の光量むら、相反則不軌などの内的要因（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）の影響により１画素毎の画像濃度も順次変動し易い。１画素を形成するビームの組み合わせは、副走査方向に周期的に繰り返されることが多いため、画像濃度変動も周期的に出現し、人間の目で知覚しやすい、所謂「バンディング」などの周期性の異常画像を発生しやすいことが課題である。
【００５３】
そこで、本実施例では、『ｎ個（ｎ≧４１）の光源のうちの少なくともｍ個（ｎ≧ｍ≧２）の光源で一画素が形成されることを特徴とする』ことで、バンディング周期を人間の目に鈍感な低周波領域にシフトすることができ、マルチビーム光源で一画素を形成した場合においてもバンディングがなく、高速、高密度書き込みを実現することができる。
【００５４】
［実施例１−４］
光源数が４１以上のビームで高密度書込（特に１２００ｄｐｉ以上）を行うためには、副走査方向の光源ピッチを狭く設定する必要がある。
しかし、従来から良く用いられている所謂「端面発光レーザ」ではその実現が難しい。端面発光レーザとは半導体を積層成長した基板をへき開により切り出された端面を反射ミラーとする水平共振器により構成し、光の共振する方向は基板面に対して平行な半導体レーザであるが、マルチビーム化は１列に配列されるため、光源ピッチを狭くすると熱的、電気的クロストークの影響を受けやすくなり、また、その影響を回避しようとすると１列に長くするなるため光学的収差によりビームスポット径、ビームピッチむら等が劣化しやすい。
【００５５】
それに対し、所謂「面発光レーザ」とは、光の共振する方向が基板面に対して垂直な半導体レーザで出射光も基板面に対して垂直に出る。「面発光レーザ」を用いることで、２９以上のビーム数でも２次元的に配列できるため、各光源間隔は広くしても、副走査方向の見かけの光源ピッチを狭く設定することができる。この際、各光源間隔は広く設定できるため熱的ダメージや、熱電気クロストークも十分抑えることができる。
【００５６】
そこで本実施例では、実施例１−１〜１−３の構成に加え、「前記ｎ個の光源には、同一チップ上に２次元配列されたモノリシック面発光レーザが用いられる」ことを特徴としており、このように、光走査装置の光源に「面発光レーザ」を用いることで、多ビーム光源の副走査方向の光源ピッチを狭く配列できるため、４１以上の多ビームに対しても、１２００ｄｐｉ以上の高密度書込に適した光走査装置を実現することが可能となる。
【００５７】
［実施例１−５］
多ビームを走査光学系を通して像面上（感光体上）に結像する場合は、多チャンネルの各ビームが各々の光学系の光軸から離れた光路を透過するため光学収差の影響を受けやすい。特に各ビーム間でビームスポット径の偏差を生じやすく、ビーム間隔が不均一となりビームピッチむらを発生しやすい。そして、こうしたビームスポット径偏差やビームピッチむらがバンディング発生の要因となりやすい。
【００５８】
そこで本実施例で明は、「実施例１−４における面発光レーザーの各光源は、点対称に２次元配列されている」ことを特徴としてる。これにより、多チャンネルを２次元的に集積できるため、各ビームが光学系の光軸近傍を透過するため、光学収差の影響を受けにくく、ビームスポット径偏差やビームピッチむらの発生を抑制することができ、バンディングの発生要因を抑制することが可能となる。
【００５９】
素数個の光源を点対称に配列した実施例として、４１個の配列例を図７に示す。図７においては、素数個の光源は点対称に配列されており、光学的な収差の影響も対照的に受けるため、ビームピッチ間隔も均一に保つことができる。また、パッケージ実装の際も、配線をほぼ点対称に放射状に配置できるため（配線の這いまわしを短くできる）、インピーダンスをほぼ均一に保つことができ、光波形の鈍りなどを生じにくいという利点がある。
【００６０】
［実施例１−６］
多ビームのレーザ発光駆動制御は、画像データのデジタル信号を各ビームにパラレル伝送し、最終段でＤ／Ａ変換して各半導体レーザ素子を駆動している。そのため、デジタル転送データは２^nで形成するのが効率的であり、通常は８の倍数の信号処理が望ましい。
ここで本実施例では、実施例１−５における面発光レーザにおいて、画像データ書き込みに用いる４１以上の素数の光源に、更に補助光源を加えて総数として８の倍数個の光源を有することを特徴とする。
【００６１】
ここで実際に画像データに書き込むビームは素数のため、８の倍数とはならない。そこで、補助光源に対応する仮想ビット信号を生成することで、効率の良いデータ転送を行うことを特徴とする。
図８に光源の配列の実施例を、図９に本実施例のレーザ駆動系のブロック図の一例を示す。図８において、実際の書き込みに用いられる４１ビームに７個の補助光源を設け、トータルで４８ビームとしている。４８ビームは８の倍数であるため、デジタル信号伝送にとって都合が良い。図９に示す例では１２００ｄｐｉの画像データを４８００ｄｐｉに書き込み密度変換を行い、ドット位置補正機能により画像の歪を修正したり、斜め線のスムージング（ジャギー補正）の機能を有している。
ここで補助光源は画像データ以外の目的の、例えば同期信号検出用ビームに用いたり、または実際は発光しないダミー光源でも良い。
【００６２】
［実施例１−７］
前述のように、多ビームを走査光学系を通して像面上（感光体上）に結像する場合は、光学収差が課題となる。
主走査方向に配列が長くなると、走査光学系の書き込み幅を広くする（走査レンズを広画角にする）必要があり、光学収差を満足する光学設計が難しくなる。また２次元配列の場合は副走査方向のビームピッチを調整するためには、一般的に光源全体を光軸周りに回転調整するが、その回転調整精度が極めて高い精度を実現しなければならず、温度変動、経時変動も含めて補償することは難しい。
また、副走査方向に配列が長くなると、光軸から離れたレンズ位置を各ビームが透過するため、前述のビームスポット径偏差やビームピッチむらの発生を引き起こす。特に周辺像高では主走査のジターも同時に発生しやすく、台形歪みを発生する。
以上のように両方向共に課題はあるが、一般的に副走査方向の課題の方が大きい。
【００６３】
そこで本実施例では、実施例１−５、実施例１−６における面発光レーザーの配列数を縦列Ｖと横列Ｈとしたとき、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＜０．２        （３）
を満足し、且つ、縦列Ｖか横列Ｈの少ない方を副走査対応方向に用いることを特徴としている。
【００６４】
本実施例の面発光レーザの配列は、図７または図８と同様であり、いずれも上記の（３）式を満足する配列となっている。
図７では空光源も含めＶ：７列、Ｈ：７行の配列となっており、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＝｜７−７｜／（７＋７）＝０
であり、図７ではＨとＶは同数のためどちらを副走査に用いても良い。
また、図８では補助光源も含めＶ：６列、Ｈ：８行の配列となっており、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＝｜８−６｜／（８＋６）＝０．１４
と（２）式を満足している。これにより、光学収差の影響を受けにくく、バンディング発生を抑制した走査光学系を用いた光走査装置及び光走査方法を実現することができる。
【実施例２】
【００６５】
［実施例２−１］
本発明の第２の実施例では、複数の光源（例えば図１、２に示したマルチビーム光源１００１）と、該複数の光源から出射された複数の光ビーム（マルチビーム）を主走査方向に走査する走査手段（図１に示したポリゴンミラー１００２）と、該走査手段で走査されるマルチビームを像担持体（図１に示した光導電性の感光体１００４）上に集光する光学素子（走査レンズ１００３等）を有するマルチビーム走査光学系を用い、画像データに応じて前記複数の光源を駆動して前記像担持体上に画像を形成する光走査装置（または光走査方法）において、前記マルチビームの光源数ｎが、ｎ≧２９の素数で構成され、且つ、前記画像データの見掛けの線数を長周期化する画像処理を有し、前記画像データの見掛けの線数（line/inch）をＬ’としたとき、下記の式で表されるバンディング周期［Ｂａｎｄ］を満足することを特徴としている。
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝ｎ×２５．４/Ｌ’≧１０        （４）
【００６６】
マルチビーム光源１００１の光源数ｎが素数の場合は、前述の（０）式において最小公倍数ＬＣＭはビーム数ｎと画像周期（Ｄ／Ｌ）の単純掛け算となり、式を整理すると上記の（４）式のように単純化できる。
一方、ビーム数が素数個で無い場合は、画像周期とで割り切れる自然数が存在するため、画像周期（或いは線数）によっては長周期側にシフトできず、人間の目の感度の高い周期が現れるため、線数を自由に選ぶことができない。
【００６７】
一方、ビーム数が素数個で無い場合は、画像周期とで割り切れる自然数が存在するため、画像周期（或いは線数）によっては長周期側にシフトできず、人間の目の感度の高い周期が現れるため、線数を自由に選ぶことができない。
プリンタ出力の線数は、通常１５０ｌｐｉ〜２４０ｌｐｉの範囲でユーザーが様々な線数を選択するため、画像形成装置はどの線数にも対応して、バンディングが目立たない画像を提供する必要がある。
また、前述のように従来のビーム数が少ない場合は、むしろ短い周期（０．５mm/cycle以下）でしかバンディングは発生しなかったため、マルチビームほど大きな課題ではなかった。
【００６８】
本発明の実施例１では、バンディング周期を５mm/cycle以上としているので、約３００mm離れて見ることが多いビジネス文書などでは許容できるが、オフセット印刷並の画像や、またはポスターなど、３００ｍｍ以上離れて見る場合は、５mm/cycleでは不十分である。特に高品位画質が要求される分野やポスター原稿に対しては、少なくともバンディング周期を１０mm/cycle以上に長周期化する必要がある。
そこで、本実施例では、更にバンディング周期を長周期化するため、画像処理で見掛けの線数を長周期化する方式を提案している。
【００６９】
先ず、画像処理で見掛けの線数を長周期化する具体的手段を説明する。
図１０（ａ）に示すように、２４００ｄｐｉ、線数２００ｌｐｉで２ドットラインを出力する場合に対して、本実施例では画素シフトを２４００ｄｐｉ単位（即ち１０．６μｍ）で主走査方向の画像データの半分をシフトし、更に再度画像シフトを最初と反対方向にシフトする。
このように画像シフトなどの画像処理により基本線数２００ｌｐｉが５０ｌｐｉ相当に変換し長周期化することが可能となる。ここで画像シフトは２４００ｄｐｉ以上（即ち１０．６μｍ以下）とすれば、画素がシフトしていることを人間の目では判別することができない。
また、見掛けの線数は５０ｌｐｉだが、画像データ自体は２００ｌｐｉを維持しているため、画像の解像度を劣化させることはない。
【００７０】
この第２の実施例のバンディング周期の一例を図１１に示す。図１１（ａ）では光源数を２９の素数とすることで、２９ビームの同じビームの組み合わせが３４９画素毎（１３回走査毎）の周期で繰り返されており、ビーム周期（ビーム数）と画像周期の干渉を３．７ｍｍに長周期側にシフトすることが可能となる。
この周期は前記の（４）式に代入して、
２９×２５．４／２００＝３．７
として求めることができる。
しかし、この周期は、人間の目で十分判別できるレベルである。
【００７１】
そこで、本発明は、図１１（ｂ）のように、画素シフトで見掛けの線数を５０ｌｐｉとすることで、２９ビームの同じビームの組み合わせが１３９３画素毎（４９回走査毎）の周期で繰り返されており、バンディング周期は１４．７ｍｍに長周期化され、１０mm/Cycleを超えて、人間の目に目立ちにくい周期となる。
この周期は（４）式に代入して、
２９×２５．４/５０＝１４．７
として求めることができる。本方式では１４．７ｍｍの基本周期以外にも８．９ｍｍや多数の干渉条件が存在するが、等間隔のバンディング周期ではないので、バンディング濃度は比較的小さい。
【００７２】
実際にバンディングが目立ち易いかどうかは、知覚バンディング値といわれる指標で判断されることが多い。知覚バンディングは、図３に示したように、人間の目の感度とバンディングの濃度のパラメータに依存する評価値である。図１１を知覚バンディング値で示した図を図１２に示す。
図１２（ａ）では、３．７mm/Cycleの基本スペクトルが立ち上がり、バンディングが許容できる規格値（この規格値はメーカ側で規定する）を上回ってしまう。
図１２（ｂ）では、１４．７ｍｍの基本スペクトルが立ち上がるが、人間の目の感度の比較的低い長周期のため、スペクトルの大きさは規格値以下に抑えることが可能となる。また１４．７ｍｍの基本スペクトル以外にも、多数のバンディングスペクトルが立ち上がっているが、上述のようにバンディング濃度は高くないため、規格値以下に抑えられている。
【００７３】
前記の（０）式、及び（４）式に基づき、２３ビーム〜６２ビームまでで発生するバンディング周期を求めた結果を図１３に示す。さらに人間の目に特に目立ち安いバンディング周期Ｂａｎｄ（cycle/mm）が下式に入る領域をグレーのハッチングで示す。
５（cycle/mm）≦Ｂａｎｄ≦５．０（cycle/mm）          （５）
【００７４】
２９ビーム以上の素数の光源を用い、且つ画像シフトにより見掛けの線数を落とすことにより、実際の画像線数１２０線〜２４０線の範囲でもバンディングが目立たない条件を得ることが可能となる。
しかし２９ビーム以上でも素数でない場合は、いずれかの線数で上記の（５）式の範囲に入ってしまい、人間の目の感度の高い周期になってしまうため、ユーザーは画像線数を自由に選択することができない。
【００７５】
以上のように、本実施例によると、人間の目に目立ちにくい空間周波数領域（長周期側）にバンディングをシフトすることができ、特にオフセット印刷並の高画質が求められる場合やポスターに対しても異常画像のない良好な画像品質を維持することができる。
【００７６】
［実施例２−２］
ところで、バンディングの中でも、振動や感光体回転変動やポリゴンミラーの面倒れなどによるメカニカルな要因、その他、現像むらなどの要因等の外的要因（マルチビームに関連無く発生するノイズ要因）の場合は、前記の（０）式とは違ったバンディング周期で発生する。
【００７７】
例えば、ポリゴンスキャナーのポリゴンミラーの面倒れや振動は、ミラー面数に依存する周期で発生し、感光体は感光体周長の相当する周期で発生し、外部振動は振動素子（折返しミラーなど）の固有振動に相当する周期で発生し、現像は現像部材（スクリューの回転など）に相当する周期でバンディングを発生する。これらの外的要因に対応するためには、実施例２−１の手段だけでは難しい。
【００７８】
そこで、できるだけ外的要因による濃度変動を目立たなくする方式として、飛び越し走査方式がある。飛び越し走査方式（インターレース方式とも呼ぶ）とは、複数ビームが走査毎に互いに重ならないように、複数ビームの間に、複数の走査回数で書き込む方式である。
この飛び越し走査方式では、外的要因で濃度むらを発生したとしても、２回〜３回の走査で画像を形成するため、外的要因による濃度むらを分散できるため、バンディングが目立たない利点がある。さらに、通常の隣接走査方式に比べて光源間隔が広く配置できるため、光源間の熱的、電気的クロストークの発生を抑えることができるメリットもある。
【００７９】
その反面、飛び越し走査自体はビームピッチ間隔がずれると、１回目の走査と２回目の走査の間隔が不均一となり、それが周期的に現れるため、内的要因（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）では却ってバンディングには弱い。ただし、実施例２−１の方式を用いることで、この副作用は同時に回避することが可能となる。
【００８０】
そこで、本実施例では実施例２−１の方式に併せて、飛び越し走査することで、バンディング発生の内的要因、外的要因の両方に対応した走査を行うことが可能となる。
更に、実施例２−１のように、光源数を素数とすれば、必ず２回の走査で複数ビームの間を埋めることができる。
１回目の走査に対して、２回目の走査のビームＮｏは［（ｎ＋１）／２］の位置で走査される。
ビーム数が偶数では一般に２回の走査で画像を形成することはできず、３回以上の走査が必要となる。しかしビーム数が素数個の場合は必ず２回の走査で画像を形成できる。尚、飛び越し走査は画像データを走査回数分メモリーに蓄積する必要がある。そのため走査３回以上の飛び越しはＲＡＭなどのメモリー容量が大きくなるため電装系上の課題（回路規模拡大とコストアップ）が大きくなる。
【００８１】
２４００ｄｐｉ、線数２００ｌｐｉ、見掛けの線数５０ｌｐｉで２ドットラインを２９ビームで飛び越し走査で出力する場合を図１４に示す。図１１（ｂ）の２９ビームの隣接走査と同様に、２９ビームの同じビームの組み合わせが１３９３画素毎（４９回走査毎）の周期で繰り返されており、バンディング周期は１４．７mm/Cycleのバンディング周期が現れている。この時２９ビームの内的外乱（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）があれば人間の目に目立つバンディングを発生する。
飛び越し走査にも前記の（４）式が適用でき、
Ｂａｎｄ（mm/cycle）＝２９×２５．４/５０＝１４．７（mm/Cycle）
となる。
【００８２】
以上のように、光源の数が素数個で、且つ画像シフトなどの画像処理手段により見掛けの線数を落とせば、更に長周波数側にシフト可能である。
そして本実施例によれば、２回走査で飛び越し走査が完了できるため、メモリー容量が少なく、且つ内的要因、外的要因のいずれにも対応した走査光学系を実現することができる。
【００８３】
［実施例２−３］
レーザ走査書き込みでは、画素密度と書込密度は必ずしも一致しない。例えば画像データの画素密度を更に細かく分割し、１画素（１ドット）を複数のビームで形成し、高い書込密度で書き込む方式が知られている。
例えば図２に示した面発光レーザを用いたマルチビーム光源１００１では、光源ピッチを４８００ｄｐｉ間隔で配列し、１画素を１２００ｄｐｉとして４つのビームで構成している。第１の画素Ｐ１をａ列の光源ａ１〜ａ４で、第２の画素Ｐ２をｂ列の光源ｂ１〜ｂ４で形成している。
本実施例では、実際には２９ビーム以上の素数個の光源数で構成されているが、図２では説明のため１２ビームで表している。
【００８４】
複数のビームで１画素を形成する画像形成装置では、複数ビームで１画素を形成することで、１ビームで形成するのに対して光量的に有利なため、高速書き込みに有利である。
また、１画素を更に高分解能に分割できるため、斜め線のスムース性確保（ジャギー低減）、文字鮮鋭性の向上や、画像処理による曲がり、傾き補正等の補正への応用が可能である。
しかし、上記のメリットがある反面、１画素を形成するビームの組み合わせが順次変わるため、複数ビームの像面上のビームピッチむら、光源間の光量むら、相反則不軌などの内的要因（マルチビーム間のピッチ、濃度変動）の影響により１画素毎の画像濃度も順次変動し易い。１画素を形成するビームの組み合わせは、副走査方向に周期的に繰り返されることが多いため、画像濃度変動も周期的に出現し、人間の目で知覚しやすい、所謂「バンディング」などの周期性の異常画像を発生しやすいことが課題である。
【００８５】
そこで、本実施例では、『ｎ個（ｎ≧２９）の光源のうちの少なくともｍ個（ｎ≧ｍ≧２）の光源で一画素が形成される』ことを特徴とすることで、バンディング周期を人間の目に鈍感な低周波領域にシフトすることができ、マルチビーム光源で一画素を形成した場合においてもバンディングがなく、高速、高密度書き込みを実現することができる。
【００８６】
［実施例２−４］
２９以上のビームで高密度書込（特に１２００ｄｐｉ以上）を行うためには、副走査方向の光源ピッチを狭く設定する必要がある。
しかし、従来から良く用いられている所謂「端面発光レーザ」ではその実現が難しい。端面発光レーザとは半導体を積層成長した基板をへき開により切り出された端面を反射ミラーとする水平共振器により構成し，光の共振する方向は基板面に対して平行な半導体レーザであるが、マルチビーム化は１列に配列されるため、光源ピッチを狭くすると熱的、電気的クロストークの影響を受けやすくなり、またその影響を回避しようとすると１列に長くするなるため光学的収差によりビームスポット径、ビームピッチむら等が劣化しやすい。
【００８７】
それに対し、所謂「面発光レーザ」とは光の共振する方向が基板面に対して垂直な半導体レーザで出射光も基板面に対して垂直に出る。「面発光レーザ」を用いることで、２９以上のビームでも２次元的に配列できるため、各光源間隔は広くしても、副走査方向の見かけの光源ピッチを狭く設定することができる。この際、各光源間隔は広く設定できるため熱的ダメージや、熱電気クロストークも十分抑えることができる。
【００８８】
そこで本実施例では、実施例２−１〜２−３の構成に加え、「前記ｎ個の光源には、同一チップ上に２次元配列されたモノリシック面発光レーザが用いられる」ことを特徴としており、このように、光走査装置の光源に「面発光レーザ」を用いることで、多ビーム光源の副走査方向の光源ピッチを狭く配列できるため、２９以上の多ビームに対しても、１２００ｄｐｉ以上の高密度書込に適した光走査装置を実現することが可能となる。
【００８９】
［実施例２−５］
多ビームを走査光学系を通して像面上（感光体上）に結像する場合は、多チャンネルの各ビームが各々の光学系の光軸から離れた光路を透過するため光学収差の影響を受けやすい。特に各ビーム間でビームスポット径の偏差を生じやすく、ビーム間隔が不均一となりビームピッチむらを発生しやすい。そして、こうしたビームスポット径偏差やビームピッチむらがバンディング発生の要因となりやすい。
【００９０】
そこで本実施例で明は、「実施例２−４における面発光レーザーの各光源は、点対称に２次元配列されている」ことを特徴としてる。これにより、多チャンネルを２次元的に集積できるため、各ビームが光学系の光軸近傍を透過するため、光学収差の影響を受けにくく、ビームスポット径偏差やビームピッチむらの発生を抑制することができ、バンディングの発生要因を抑制することが可能となる。
【００９１】
素数個の光源を点対称に配列した実施例として、２９個の配列例を図１５に示す。図１５（ａ）においては、素数個の光源は点対称に配列されており、光学的な収差の影響も対照的に受けるため、ビームピッチ間隔も均一に保つことができる。また、パッケージ実装の際も、配線をほぼ点対称に放射状に配置できるため（配線の這いまわしを短くできる）、インピーダンスをほぼ均一に保つことができ、光波形の鈍りなどを生じにくいという利点がある。
【００９２】
［実施例２−６］
多ビームのレーザ発光駆動制御は、画像データのデジタル信号を各ビームにパラレル伝送し、最終段でＤ／Ａ変換して各半導体レーザ素子を駆動している。そのため、デジタル転送データは２^nで形成するのが効率的であり、通常は８の倍数の信号処理が望ましい。
ここで本実施例では、実施例２−５における面発光レーザにおいて、画像データ書き込みに用いる２９以上の素数の光源に、更に補助光源を加えて総数として８の倍数個の光源を有することを特徴とする。
【００９３】
ここで実際に画像データに書き込むビームは素数のため、８の倍数とはならない。そこで、補助光源に対応する仮想ビット信号を生成することで、効率の良いデータ転送を行うことを特徴とする。
図１５（ｂ）は本実施例の光源の配列を示しており、図９に本実施例のレーザ駆動系のブロック図の一例を示す。
図１５（ｂ）においては、実際の書き込みに用いられる２９ビームに３個の補助光源を設け、トータルで３２ビームとしている。３２ビームは８の倍数であるため、デジタル信号伝送にとって都合が良い。図９に示す例では１２００ｄｐｉの画像データを４８００ｄｐｉに書き込み密度変換を行い、ドット位置補正機能により画像の歪を修正したり、斜め線のスムージング（ジャギー補正）の機能を有している。
ここで補助光源は画像データ以外の目的の、例えば同期信号検出用ビームに用いたり、または実際は発光しないダミー光源でも良い。
【００９４】
［実施例２−７］
前述のように、多ビームを走査光学系を通して像面上（感光体上）に結像する場合は、光学収差が課題となる。
主走査方向に配列が長くなると、走査光学系の書き込み幅を広くする（走査レンズを広画角にする）必要があり、光学収差を満足する光学設計が難しくなる。また２次元配列の場合は副走査方向のビームピッチを調整するためには、一般的に光源全体を光軸周りに回転調整するが、その回転調整精度が極めて高い精度を実現しなければならず、温度変動、経時変動も含めて補償することは難しい。
また、副走査方向に配列が長くなると、光軸から離れたレンズ位置を各ビームが透過するため、前述のビームスポット径偏差やビームピッチむらの発生を引き起こす。特に周辺像高では主走査のジターも同時に発生しやすく、台形歪みを発生する。
以上のように両方向共に課題はあるが、一般的に副走査方向の課題の方が大きい。
【００９５】
そこで本実施例では、実施例２−５、実施例２−６における面発光レーザーの配列数を縦列Ｖと横列Ｈとしたとき、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＜０．２        （６）
を満足し、且つ、縦列Ｖか横列Ｈの少ない方を副走査対応方向に用いることを特徴としている。
【００９６】
本実施例の面発光レーザの配列は、図１５（ａ）または（ｂ）と同様であり、いずれも上記の（６）式を満足する配列となっている。
図１５では空光源も含めＶ：５列、Ｈ：７行の配列となっており、
｜Ｈ−Ｖ｜／（Ｈ＋Ｖ）＝｜７−５｜／（７＋５）＝０.１６
と（６）式を満足している。これにより、光学収差の影響を受けにくく、バンディング発生を抑制した走査光学系を用いた光走査装置及び光走査方法を実現することができる。
【実施例３】
【００９７】
次に、本発明に係る画像形成装置の一実施例について説明する。
図１６は、本実施例の画像形成装置の機械的構成を示す概略構成図である。本実施例の画像形成装置１００は、複数の光源装置とポリゴンミラー１０２ａ、光学素子などの光学要素を含む光走査装置１０２と、感光体ドラム、帯電装置、現像装置などを含む画像形成部１１２と、中間転写ベルトなどを含む転写部１２２を含んで構成される。光走査装置１０２は、複数の光源装置として、複数のＶＣＳＥＬ等を含んで構成される。図１６に示す実施例では、複数の光源装置（図１６では不図示）から射出された複数の光ビーム（マルチビーム）は、一旦、第１シリンドリカルレンズ（図示せず）により集光され、走査手段であるポリゴンミラー１０２ａにより、反射ミラー１０２ｂへと偏向される。
【００９８】
この画像形成装置１００では、走査レンズにｆθレンズを使用しないポストオブジェクト型の光走査装置１０２を構成しているが、走査レンズにｆθレンズを使用した構成でもよい。
この光走査装置１０２では、４系統の走査光学系で共通のポリゴンミラー１０２ａを用いており、光ビームＬは、図示した実施例ではシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した数発生されていて、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を露光している。尚、各走査光学系は、例えば図１と同様の構成である。
【００９９】
光ビームＬの照射は、上述したように複数の光学要素を使用して行われるため、主走査方向および副走査方向に関して、タイミングの同期が行われている。尚、以下、主走査方向を、光ビームの走査方向として定義し、副走査方向を、主走査方向に対して直交する方向として定義する。
【０１００】
感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａは、アルミニウムなど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備えている。光導電層は、それぞれ感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａに対応して配設され、コロトロン、スコロトロン、または帯電ローラなどを含んで構成される帯電器１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂ、１１０ｂにより表面電荷が付与される。
【０１０１】
各帯電器１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂ、１１０ｂにより感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ上に付与された静電荷は、光ビームＬにより像状露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ上に形成された静電潜像は、現像スリーブ、現像剤供給ローラ、規制ブレードなどを含む現像器１０４ｃ、１０６ｃ、１０８ｃ、１１０ｃにより現像され、現像剤像が形成される。
【０１０２】
感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ上に担持された現像剤は、搬送ローラ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃにより矢線Ａの方向に移動する中間転写ベルト１１４上に転写される。中間転写ベルト１１４は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの現像剤を担持した状態で２次転写部へと搬送される。２次転写部は、２次転写ベルト１１８と、搬送ローラ１１８ａ、１１８ｂと含んで構成される。２次転写ベルト１１８は、搬送ローラ１１８ａ、１１８ｂにより矢線Ｂの方向に搬送される。２次転写部には、給紙カセットなどの受像材収容部１２８から上質紙、プラスチックシートなどの受像材１２４が搬送ローラ１２６により供給される。
【０１０３】
２次転写部は、２次転写バイアスを印加して、中間転写ベルト１１４上に担持された多色現像剤像を、２次転写ベルト１１８上に吸着保持された受像材１２４に転写する。受像材１２４は、２次転写ベルト１１８の搬送と共に定着装置１２０へと供給される。定着装置１２０は、シリコーンゴム、フッソゴムなどを含む定着ローラなどの定着部材１３０を含んで構成されていて、受像材１２４と多色現像剤像とを加圧加熱し、印刷物（プリント）１３２として画像形成装置１００の外部へと出力する。多色現像剤像を転写した後の転写ベルト１１４は、クリーニングブレードを含むクリーニング部１１６により転写残現像剤が除去された後、次の像形成プロセスへと供給される。
【０１０４】
以上に示した構成の本実施例の画像形成装置では、前述の実施例１または実施例２の特徴を有するレーザ光源、走査光学系、レーザ駆動系を用いた光走査装置（光走査方法）を用いることにより、バンディング等の異常画像の発生を抑制した、品質の高い画像を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０５】
１００：画像形成装置
１０２：光走査装置
１０２ａ：ポリゴンミラー（走査手段）
１０２ｂ：反射ミラー
１０２ｃ：第２シリンドリカルレンズ
１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ：感光体ドラム（像担持体）
１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂ、１１０ｂ：帯電器
１０４ｃ、１０６ｃ、１０８ｃ、１１０ｃ：現像器
１１２：像形成部
１１４：中間転写ベルト
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ：搬送ローラ
１１８：２次転写ベルト
１２０：定着装置
１２２：転写部
１００１：マルチビーム光源（面発光半導体レーザユニット等）
１００２：ポリゴンミラー（走査手段）
１００３：走査レンズ（光学素子）
１００４：感光体（像担持体）
１００５：フォトディテクタ
１００６：画像処理ユニット
１００７：レーザ駆動回路
１００８：クロック生成回路
１００９：位相同期回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０６】
【特許文献１】特開２０００−３７９０４号公報
【特許文献２】特開２００２−１１３９０３号公報
【特許文献３】特開２００７−２３７４０号公報
【特許文献４】特開２００７−１９６４６０号公報
【特許文献５】特開２００８−１７０６４０号公報
【特許文献６】特開平１０−２２１９０３号公報
【特許文献７】特開２００９−２９１１５号公報
【図１】
2011257688.tif 000003
【図２】
2011257688.tif 000004
【図３】
2011257688.tif 000005
【図４】
2011257688.tif 000006
【図５】
2011257688.tif 000007
【図６】
2011257688.tif 000008
【図７】
2011257688.tif 000009
【図８】
2011257688.tif 000010
【図９】
2011257688.tif 000011
【図１０】
2011257688.tif 000012
【図１１】
2011257688.tif 000013
【図１２】
2011257688.tif 000014
【図１３】
2011257688.tif 000015
【図１４】
2011257688.tif 000016
【図１５】
2011257688.tif 000017
【図１６】
2011257688.tif 000018