JP5659565B2 - Optical scanning device, optical scanning method, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to an optical scanning device, an optical scanning method, and the optical scanning device and an image forming apparatus using the optical scanning method.
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。
In recent years, in an electrophotographic image forming apparatus such as a digital copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine of these, an optical scanning device used for image writing is used in order to meet the demand for high-speed writing and high-density writing. The scanning optical system is becoming multi-beam. However, there is a side effect that tends to generate an abnormal image called “banding” with multi-beam. The main factors causing banding are listed below.
(1) Beam pitch non-uniformity due to manufacturing error of each channel of the multi-beam light source.
(2) Light amount non-uniformity due to light amount deviation of each channel of the multi-beam light source.
(3) Beam pitch non-uniformity due to rotational misalignment of the multi-beam light source.
(4) Beam pitch deviation between multiple beams due to deviation in optical magnification of the scanning optical system.
(5) Factors due to latent image density fluctuations due to multibeam reciprocity failure.
(6) Mechanical factors due to vibrations, photoconductor rotation fluctuations, and surface tilt of the polygon mirror.
(7) Other factors such as uneven development.
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。
The internal factors (1) to (5) (pitch and density variation between multiple beams) and the external factors (6) and (7) (noise factors that are not related to multiple beams) are not ideal. Banding does not occur when writing is performed at an ideal speed with a typical beam pitch interval.
By the way, whether banding is conspicuous depends greatly on the perception sensitivity of the human eye, and as shown in FIG. 3, when the image is observed from a position about 300 mm away, the period around 1 mm / cycle particularly peaks. As described above, the sensitivity is high in the range of 0.3 to 5 mm / cycle (that is, 0.2 to 3.3 cycle / mm in spatial frequency). If density irregularities of this period occur in the output image, even if there are slight density irregularities, the human eye is determined as “periodic density irregularities”, and is easily noticeable as so-called banding.
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。
When the number of beams is small and the image data density is not so high (for example, about 600 dpi (dot / inch)), the banding is usually not sufficiently conspicuous for human eyes because the cycle is sufficiently shorter than 0.3 mm / cycle.
For example, when writing 600 dpi image data with 150 lines (150 lpi (line / inch)) with 4-beam writing, the banding cycle is 0.16 mm / cycle, which is very sensitive to human eye sensitivity. Very low.
However, when the number of beams increases (especially when it exceeds 20), it is easy to enter a frequency region with high human eye sensitivity.
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。
Therefore, the following proposals have conventionally been made as methods for reducing banding.
In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-37904), since the number of multi-beam channels is a common multiple of the number of unit pixels of the dither matrix, the laser at the end of the array is written at a predetermined position of the dither pattern. Since all the scanning lines have the same strength, banding is not noticeable. However, this method is effective for a specific image pattern with a specific number of lines. However, since the number of lines and the image pattern are actually set differently depending on the user, it is not practical.
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。
In Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-113903), Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-23740), and Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-196460), a difference in density between scanning lines due to reciprocity failure. For reduction, it has been proposed to change the output laser light amount according to the light emission pattern of a plurality of beams.
However, this method can reduce the reduction in density difference between scanning lines due to reciprocity failure, but cannot reduce the effects of beam pitch nonuniformity and light quantity nonuniformity.
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。
In Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-170640), in order to reduce banding due to fluctuations in the relative position of the laser exposure device and the photosensitive drum due to vibrations and fluctuations in the rotational speed of the photosensitive drum, It has a detection means and a means for setting the amount of emitted light.
However, in this prior art, although a method for correcting mechanical factors by laser light amount adjustment is described, the influence on beam pitch deviation cannot be reduced.
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。
Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-221903) proposes a method of reducing banding accompanying a change with time by changing the screen angle of an image.
However, no proposal has been made regarding banding reduction by multi-beam beam pitch.
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。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-29115 proposes a method for correcting the exposure amount in order to reduce banding due to surface tilt of the polygon scanner.
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。 As described above, various proposals for reducing banding have been made, but it was necessary to take measures against each one of the many factors causing banding, and no drastic measures were taken. .
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an optical scanning apparatus or optical scanning method using a multiple beam scanning optical system, there are fluctuation factors such as uneven beam pitch, uneven light amount between light sources, and reciprocity failure. Even in such a case, it is an object (problem) to make it possible to form a high-quality image with no unevenness in density and suppressing occurrence of abnormal images such as “banding”, and further, the optical scanning device or It is an object (problem) to provide an image forming apparatus using an optical scanning method.
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
In order to achieve the above object, the present invention employs the following solutions.
[1]: a plurality of light sources, a scanning unit that scans a plurality of light beams emitted from the plurality of light sources (hereinafter referred to as multi-beams) in the main scanning direction, and a multi-beam scanned by the scanning unit An optical scanning device comprising a multi-beam scanning optical system having an optical element for focusing on a carrier, and driving the plurality of light sources according to image data to form an image on the image carrier. The number of light sources n is composed of a prime number of n ≧ 41, and when the number of lines (line / inch) of the image data is L, the banding cycle [Band] represented by the following equation is satisfied. (Claim 1).
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ≧ 5.0
[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、前記画像データの主走査方向における半分のデータを、副走査方向に画素密度単位において1画素分シフトする画像処理を行い、
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
[2]: A plurality of light sources, a scanning unit that scans a plurality of light beams emitted from the plurality of light sources (hereinafter referred to as multi-beams) in the main scanning direction, and a multi-beam scanned by the scanning unit An optical scanning device comprising a multi-beam scanning optical system having an optical element for focusing on a carrier, and driving the plurality of light sources according to image data to form an image on the image carrier. The number of light sources n is a prime number of n ≧ 29, and half the data in the main scanning direction of the image data is shifted by one pixel in the pixel density unit in the sub-scanning direction, and image processing is performed.
When the apparent line number (line / inch) of the image data is L ′, a banding period [Band] expressed by the following equation is satisfied (claim 2).
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ′ ≧ 10
[3]:[2]に記載の光走査装置において、前記画素密度単位は、2400dpi以上であることを特徴とする(請求項3)。 [3]: In the optical scanning device according to [2], the pixel density unit is 2400 dpi or more .
[4]:[1]乃至[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、1回目の走査による複数ビームの間を、2回の走査で埋める飛び越し走査を行うことを特徴とする(請求項4)。
[5]:[1]乃至[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]乃至[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光源の数を素数とし、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)。
[4]: [1] to the optical scanning apparatus according to any one of [3], wherein the multi-beam scanning optical system, between a plurality beam by the first scan, interlaced fill in two scans Scanning is performed (claim 4).
[5]: The optical scanning apparatus according to any one of [1] to [4], at least m of the light sources of the n (n ≧ 41 or n ≧ 29) (n ≧ m ≧ 2) One pixel is formed by the light source of (5).
[6]: [1] to the optical scanning apparatus according to any one of [5], wherein the plurality of light sources monolithic surface-emitting lasers arranged two-dimensionally on the same chip, characterized by being used (Claim 6).
[7]: The optical scanning device according to [6], wherein the light sources of the surface emitting laser are two-dimensionally arranged in a point-symmetric manner.
[8]: The optical scanning device according to [6], wherein the surface emitting laser, the number of light sources are use to the image data writing and prime, in addition an auxiliary light source, the 8 multiples of the light source as the total number (Claim 8).
[9]: In the optical scanning device according to [7] or [8], when the arrangement of the light sources of the surface emitting laser is a column V and a row H,
| H−V | / (H + V) <0.2
And the smaller of the column V or the row H is used in the sub-scanning corresponding direction (claim 9).
[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
[10]: A plurality of light sources, a scanning unit that scans a plurality of light beams emitted from the plurality of light sources (hereinafter referred to as multi-beams) in the main scanning direction, and a multi-beam scanned by the scanning unit In the optical scanning method of forming an image on the image carrier by driving the plurality of light sources according to image data, using a multi-beam scanning optical system having an optical element for condensing on the carrier. The number of light sources n is composed of a prime number of n ≧ 41, and when the number of lines (line / inch) of the image data is L, the banding cycle [Band] represented by the following equation is satisfied. (Claim 10).
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ≧ 5.0
[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、前記画像データの主走査方向における半分のデータを、副走査方向に画素密度単位において1画素分シフトする画像処理を行い、
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
[11]: A plurality of light sources, a scanning unit that scans a plurality of light beams emitted from the plurality of light sources (hereinafter referred to as multi-beams) in the main scanning direction, and a multi-beam scanned by the scanning unit In an optical scanning method of forming an image on the image carrier by driving the plurality of light sources according to image data using a multi-beam scanning optical system having an optical element that focuses on the carrier.
An image processing is performed in which the number n of light sources of the multi-beam is a prime number of n ≧ 29, and half of the image data in the main scanning direction is shifted by one pixel in the pixel density unit in the sub-scanning direction. ,
When the apparent line number (line / inch) of the image data is L ′, a banding cycle [Band] represented by the following equation is satisfied (claim 11).
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ′ ≧ 10
[12]:[11]に記載の光走査方法において、前記画素密度単位は、2400dpi以上であることを特徴とする(請求項12)。 [12]: In the optical scanning method according to [11], the pixel density unit is 2400 dpi or more (claim 12).
[13]:[10]乃至[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、1回目の走査による複数ビームの間を、2回の走査で埋める飛び越し走査を行うことを特徴とする(請求項13)。
[14]:[10]乃至[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]乃至[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光源の数を素数とし、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)。
[13]: [10] to an optical scanning method according to any one of [12], wherein the multi-beam scanning optical system, between a plurality beam by the first scan, interlaced fill in two scans Scanning is performed (claim 13).
[14]: The optical scanning method according to any one of [10] to [13], n pieces at least m of the (n ≧ 41 or n ≧ 29) of the light source (n ≧ m ≧ 2) One pixel is formed by the light source of (14).
[15]: [10] to an optical scanning method according to any one of [14], wherein the plurality of light sources monolithic surface-emitting lasers arranged two-dimensionally on the same chip, characterized by being used (Claim 15).
[16]: In the optical scanning method according to [15], the light sources of the surface-emitting laser are two-dimensionally arranged in point symmetry.
[17]: The optical scanning method according to [15], wherein the surface emitting laser, the number of light sources are use to the image data writing and prime, in addition an auxiliary light source, the 8 multiples of the light source as the total number (Claim 17).
[18]: In the optical scanning method according to [16] or [17], when the arrangement of the light sources of the surface emitting laser is a column V and a row H,
| H−V | / (H + V) <0.2
And the smaller of the column V or the row H is used in the sub-scanning corresponding direction (claim 18).
[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]乃至[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]乃至[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)。
[19]: an image bearing member, an image forming apparatus having a writing means for forming a latent image on the image bearing member, as the writing means, according to any one of [1] to [9] An optical scanning device is provided (claim 19).
[20]: an image bearing member, an image forming apparatus having a writing means for forming a latent image on the image bearing member, said writing means, according to any one of [10] to [18] An optical scanning method is used (claim 20).
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以上で且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。
Since the banding period is dominantly determined by the least common multiple of the number of light sources and the number of image lines, as described in [1] and [10] of the solution, the number of light sources is a prime number, so Banding interference can be brought closer to the low frequency side. Furthermore, in order to shift to a frequency sufficiently lower than 1 mm / line having high visual sensitivity, a total number of beams of at least 29 and a prime number is effective.
For example, when writing a line number of 200 lpi, substituting it into the equations described in [1] and [10] of the solving means, the banding period is
n × 25.4 / L = 41 × 25.4 / 200 = 5.2 (mm / cycle)
Thus, it becomes possible to shift to a period that is not sufficiently conspicuous for human eyes.
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以上で且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に長周期化したとする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。
As described above, by making the number of light sources a prime number, banding interference with the number of image lines can be brought to the low frequency side. Furthermore, in order to shift to a frequency sufficiently lower than 1 mm / line having high visual sensitivity, a total number of beams of at least 29 and a prime number is effective.
In solutions [1] and [10], the banding cycle is set to 5 (mm / cycle) or more, so that it is sufficiently acceptable for business documents and the like, but is insufficient for realizing an image equivalent to offset printing. . Therefore, solutions [2] and [11] propose a method for realizing a banding cycle of 10 mm / cycle or more.
For example, to write the number of
n × 25.4 / L = 29 × 25.4 / 50 = 14.7 (mm / cycle)
Thus, it becomes possible to shift to a period that is not sufficiently conspicuous for human eyes.
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。 Even if the pixel shift is performed in units of a pixel density of 2400 dpi or more, it cannot be determined with the resolution of the human eye. Therefore, as in [3] and [12] of the solving means, the pixels in the dither are shifted, and the period until the pixels are shifted in the reverse direction again is set to the apparent number of lines, thereby increasing the period. It becomes possible.
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。 As described above, when the number of light sources is a prime number, an image can be formed without fail by two interlaced scans. Therefore, as in the solution [4] and [13], banding caused by disturbance such as surface tilt of the scanning means (polygon mirror, etc.) is inconspicuously diffused by an interlaced scanning method in which an image is formed by two scans. be able to. Note that jumping three or more times increases the memory capacity of a RAM or the like, which increases the problem of configuring the electrical system.
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]乃至[8]や[15]乃至[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。
In the solutions [5] and [14], there is no banding even when one pixel is formed by a plurality of light sources, and high-speed and high-density writing can be realized.
Also, as in [6] to [8] or [15] to [17] of the solution, is capable of high-density mounting by a surface emitting laser (VCSEL), it is possible to high-density writing.
Further, as in the solution means [9] and [18], when the arrangement of the light sources of the surface emitting laser is a column V and a row H,
| H−V | / (H + V) <0.2
By using the smaller one of the column V or the row H in the sub-scanning corresponding direction, it is possible to provide an optical scanning device and an optical scanning method that are less affected by optical aberrations and suppress banding. .
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。 As described above, according to the present invention, even when there are fluctuation factors such as uneven beam pitch, uneven light amount between light sources, and reciprocity failure in a multi-beam scanning optical system, there is no uneven density and “banding”. Since the optical scanning device or the optical scanning method capable of forming a high-quality image in which the occurrence of abnormal images such as the above is suppressed can be provided, the solution means using the optical scanning device or the optical scanning method [19] In the image forming apparatus of [20], high-density and high-quality image formation can be performed.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, an example of an optical scanning device will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a writing optical system (scanning optical system) of an optical scanning device used in a general image forming apparatus such as a laser printer or a digital copying machine using an electrophotographic process and its drive control means. is there. Referring to FIG. 1, laser light emitted from a
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。
In recent years, the demand for higher printing speed (image forming speed) and higher image quality has increased, and in response to this, the speed of a polygon motor that rotates a deflector (polygon mirror), which is a scanning means, and laser modulation have been increased. Although it has been dealt with by speeding up the pixel clock as a reference clock, both speeds are approaching the limits, and the conventional method cannot be used.
Therefore, the use of a multi-beam using a plurality of light sources is used for speeding up. In the multi-beam optical scanning method, the rotational speed of the polygon motor and the pixel clock frequency can be reduced by increasing the number of light beams that can be scanned simultaneously by deflecting the deflector, enabling high-speed and stable optical scanning and image formation. It becomes.
As a light source constituting the multi-beam, a method of combining a single beam laser chip or a method of using an LD array in which a plurality of light emitting elements are incorporated in one laser chip is used. When a surface emitting laser (VCSEL: surface emitting semiconductor laser) configured on the same chip is used, the number of light sources can be greatly increased.
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。
FIG. 2 shows an example of a multi-beam light source using a surface emitting laser.
In the optical scanning device shown in FIG. 1, a light source unit (semiconductor laser unit) 1001 is a semiconductor laser array (more specifically, in which a plurality of light sources (a plurality of semiconductor lasers) are arranged in a lattice shape as shown in FIG. Is composed of, for example, a surface emitting laser in which a plurality of light sources are arranged in a grid on the same chip), the arrangement direction of the plurality of light sources is relative to the rotation axis of a deflector such as a polygon mirror in FIG. The arrangement and angle of the
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。 At this time, in FIG. 2, four light sources in the vertical arrangement direction a are light sources a1, a2, a3, a4 from the left, and two light sources a2, a3, for example, among these four light sources a1, a2, a3, a4. Consider a case where one pixel is formed by light emission and scanning (considering a case where one pixel is formed by one virtual light source array made of four light sources). When the pixel density to be formed is 600 dpi, the distance between the two light sources is equivalent to 2400 dpi, and the light source density is four times the pixel density. Therefore, in this case, for example, by changing the light quantity ratio of a plurality of light sources constituting one pixel, it becomes possible to shift the center of gravity position of the pixels in the sub-scanning direction, thereby realizing highly accurate pixel formation exceeding the light source density. it can.
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。
As described above, by forming the scanning optical system of the optical scanning device into a multi-beam, high-speed and high-accuracy pixel formation can be realized, but with the multi-beam conversion, an abnormal image called “banding” is generated. There are easy side effects.
For example, the internal factors (pitch and density variation between multi-beams) shown in the following (1) to (5) generate frequency banding depending on the number of light sources of multi-beams.
(1) Beam pitch non-uniformity due to manufacturing error of each channel of the multi-beam light source.
(2) Light amount non-uniformity due to light amount deviation of each channel of the multi-beam light source.
(3) Beam pitch non-uniformity due to rotational misalignment of the multi-beam light source.
(4) Beam pitch deviation between multiple beams due to deviation in optical magnification of the scanning optical system.
(5) Factors due to latent image density fluctuations due to multibeam reciprocity failure.
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。
It is considered that the banding period [Band] generated by the factor between the multi-beams is substantially expressed by the following equation.
Band (mm / cycle) = LCM (n, D / L) × 25.4 / D (0)
Here, n: number of light sources of multi-beams, D: pixel density (dot / inch), L: number of lines of image data (line / inch), LCM indicates the least common multiple.
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。 In multi-beam scanning, generally, as the number of beams increases, human visual sensitivity tends to be noticeable with a period in the region of 0.5 mm / cycle to 3 mm / cycle. As an example, with 32 beams, the pixel density is 1200 dpi, and 150 In the case of a line, from the above equation (0), it can be seen that the banding period is 0.7 mm / cycle and it is easy to generate very noticeable banding.
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。 In general, recent printers, copiers, or multi-function machines of these types require high-speed and high-density writing of 1200 dpi or more and over 50 ppm, and high-resolution writing of about 150 to 240 lines is also required. However, as described above, when the number of multi-beams increases (especially when the number of beams exceeds 20), interference tends to occur between the number of beams and the image period in the vicinity of 1 mm / cycle. Usually, to reduce the internal factors (pitch and density fluctuation between multiple beams) among the main factors of banding, improve the beam pitch adjustment accuracy during the assembly adjustment of the scanning optical system, and the light intensity variation of each channel However, it is difficult to sufficiently suppress banding in consideration of fluctuations due to temperature fluctuations and deterioration over time.
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。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problem in the optical scanning device, and even in the case where there are fluctuation factors such as uneven beam pitch, uneven light amount between light sources, and reciprocity law failure in a multiple beam scanning optical system, density unevenness. Therefore, it is possible to form a high-quality image in which abnormal images such as “banding” are suppressed.
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
[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)
[Example 1-1]
In the first embodiment of the present invention, a plurality of light sources (for example, a multi-beam
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ≧ 5.0 (1)
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。
First, by making the number n of light sources of the multi-beam light source 1001 a prime number, it becomes possible to shift the interference between the beam period (the number of beams) and the image period to the long period side where the sensitivity of the human eye is sufficiently reduced.
In other words, when the number of light sources n is a prime number, the least common multiple LCM in the above equation (0) is a simple multiplication of the beam number n and the image period (D / L). Can be simplified.
On the other hand, when the number of beams is not a prime number, there is a natural number that is divisible by the image period, so depending on the image period (or the number of lines), it cannot be shifted to the long period side, and a period with high human eye sensitivity appears. Therefore, the number of lines cannot be selected freely.
Here, since the number of lines of the printer output is usually selected by the user in a range of 150 lpi to 240 lpi, the image forming apparatus provides an image in which banding is not noticeable corresponding to any number of lines. There is a need.
In addition, as described above, when the number of conventional beams is small, banding occurred only at a short cycle (0.5 mm / cycle or less), which is not as big a problem as a multi-beam.
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。
Here, FIG. 4 shows an example of a banding cycle when 2 dot lines are output at 2400 dpi and 200 lpi. First, FIG. 4A shows an example of 42 beams, and FIG. 4B shows an example of 41 beams which are prime numbers.
The line width and density of each dot line fluctuate due to internal disturbance (pitch and density fluctuation between multi-beams). As a result, the same beam combination of 42 beams is repeated every 84 pixels (every two scans). The banding period of 0.9mm / Cycle appears.
In the 41 beam, the same beam combination is repeated every 492 pixels (every 13 scans), and a banding period of 5.2 mm / cycle appears.
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。
The above relationship can be theoretically obtained by the above equation (0) or (1).
(A) In the case of 42 beams,
Band (mm / cycle) = LCM (42,2400 / 200) × 25.4 / 2400 = 0.9
And
(B) In the case of 41 beams, since n is a prime number, equation (1) can be applied,
Band (mm / cycle) = 41 × 25.4 / 200 = 5.2
It becomes.
As described above, if the number of light sources is a prime number, the light source can be shifted to the long frequency side.
(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)
FIG. 5 shows the result of obtaining the banding period generated from 29 beams to 62 beams based on the equations (0) and (1). Furthermore, the area where the banding cycle Band (cycle / mm), which is particularly conspicuous and cheap to the human eye, falls within the following formula is indicated by gray hatching.
5 (cycle / mm) ≤ Band ≤ 5.0 (cycle / mm) (2)
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。
As described above, by using a light source having a prime number of 41 beams or more, it is possible to obtain a condition in which banding is not conspicuous even in the range of 120 to 240 lines.
However, if it is not a prime number even with 41 beams or less, it will fall within the range of the above equation (2) with any number of lines, resulting in a period with high human eye sensitivity. You cannot choose freely.
Further, the beam of 41 beams or less falls within the range of the above expression (2) particularly in the vicinity of 200 lpi with high resolution. Also, since the number of beams decreases, it is not suitable for high speed and high density.
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。 As described above, according to the present embodiment, banding can be shifted to a spatial frequency region (long period side) that is not noticeable to human eyes, and good image quality without abnormal images can be maintained.
[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。
[Example 1-2]
By the way, in the case of banding, external factors such as vibrations, photoconductor rotation fluctuations, polygon mirror surface tilts, and other factors such as uneven development (noise factors that occur regardless of multi-beams) The banding period is different from the above equation (0).
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。
For example, surface tilt and vibration of a polygon mirror of a polygon scanner occur in a cycle that depends on the number of mirror surfaces, the photoconductor occurs in a cycle corresponding to the circumference of the photoconductor, and external vibration is a vibrating element (such as a folding mirror). In the development, banding occurs in a cycle corresponding to the developing member (such as rotation of a screw).
In order to cope with these external factors, it is difficult only by the means of the above-mentioned embodiment 1-1.
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。
Therefore, there is an interlaced scanning method as a method for making density fluctuations due to external factors as inconspicuous as possible. The interlaced scanning method (also referred to as an interlaced method) is a method in which a plurality of beams are written with a plurality of scanning times so that the plurality of beams do not overlap each other for each scanning.
This interlaced scanning method has an advantage that even if density unevenness occurs due to an external factor, an image is formed by two to three scans, and thus density unevenness due to an external factor can be dispersed, so that banding is not noticeable. . Furthermore, since the interval between the light sources can be arranged wider than that of the normal adjacent scanning method, there is an advantage that the occurrence of thermal and electrical crosstalk between the light sources can be suppressed.
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。 On the other hand, if the beam pitch interval of the interlaced scanning itself is shifted, the interval between the first scan and the second scan becomes non-uniform and appears periodically, so that internal factors (pitch and density fluctuation between multiple beams) ) On the other hand, it is vulnerable to banding. However, this side effect can be avoided at the same time by using the system of Example 1-1.
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。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to perform scanning corresponding to both an internal factor and an external factor of banding by performing interlaced scanning in addition to the method of Example 1-1.
Furthermore, if the number of light sources is a prime number as in Example 1-1, a plurality of beams can always be filled with two scans.
With respect to the first scan, the beam No of the second scan is scanned at the position [(n + 1) / 2].
When the number of beams is an even number, an image cannot generally be formed by two scans, and three or more scans are required. However, when the number of beams is a prime number, an image can always be formed by two scans. In the interlace scanning, it is necessary to store image data in the memory for the number of scans. For this reason, skipping three or more scans increases the memory capacity of the RAM and the like, which increases the problem on the electrical system (expansion of circuit scale and cost increase).
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。
FIG. 6 shows an example of a banding cycle in the case where 2400 dpi, 200 lpi, and 2 dot lines are output by interlaced scanning with 41 beams. Similar to the adjacent scanning of the 41 beams in FIG. 4B described above, the beam combination is repeated every 492 pixels (every 13 scans), and a 5.2 mm / Cycle banding cycle appears. At this time, if there is an internal disturbance of 41 beams (pitch and density variation between multiple beams), banding that is noticeable to human eyes is generated.
The above equation (1) can also be applied to interlaced scanning,
Band (mm / cycle) = 41 × 25.4 / 200 = 5.2 (mm / Cycle)
It becomes.
As described above, if the number of light sources is a prime number, the light source can be shifted to the long frequency side.
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。 According to the present invention, since the interlaced scanning can be completed in two scans, it is possible to realize a scanning optical system that has a small memory capacity and can cope with both internal and external factors.
[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。
[Example 1-3]
In laser scanning writing, the pixel density and the writing density do not necessarily match. For example, a method is known in which the pixel density of image data is further divided, one pixel (one dot) is formed by a plurality of beams, and writing is performed at a high writing density.
For example, in the multi-beam
In this embodiment, the number of light sources is a prime number of 41 beams or more, but in FIG.
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。
An image forming apparatus that forms one pixel with a plurality of beams is advantageous in high-speed writing because forming one pixel with a plurality of beams is advantageous in terms of light quantity compared to forming with one beam.
Further, since one pixel can be further divided into higher resolutions, it can be applied to corrections such as smoothness of slant lines (jaggy reduction), improvement of character sharpness, bending by image processing, and inclination correction.
However, while the above-mentioned advantages are provided, the combination of beams forming one pixel changes sequentially, so that internal factors such as uneven beam pitch on the image plane of multiple beams, uneven light quantity between light sources, and reciprocity law failure (multi-beam) The image density for each pixel is also likely to change sequentially due to the influence of the pitch and density fluctuations between them. Since the combination of beams forming one pixel is often repeated periodically in the sub-scanning direction, image density fluctuations also appear periodically, and periodicity such as so-called “banding”, which is easily perceived by the human eye. It is a problem that an abnormal image is easily generated.
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。 Therefore, in this embodiment, “one pixel is formed by at least m (n ≧ m ≧ 2) light sources out of n (n ≧ 41) light sources”, so that the banding period is reached. Can be shifted to a low frequency region insensitive to human eyes, and even when a single pixel is formed by a multi-beam light source, there is no banding and high-speed and high-density writing can be realized.
[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。
[Example 1-4]
In order to perform high-density writing (particularly 1200 dpi or more) with a beam having 41 or more light sources, it is necessary to set the light source pitch in the sub-scanning direction to be narrow.
However, the so-called “edge emitting laser”, which has been widely used in the past, is difficult to realize. An edge-emitting laser is a semiconductor laser that is composed of a horizontal resonator whose reflection mirror is an end face cut out by cleaving a substrate on which a semiconductor is laminated and grown, and the direction in which the light resonates is parallel to the substrate surface. Since the beam formation is arranged in one row, if the light source pitch is narrowed, it becomes easy to be affected by thermal and electrical crosstalk, and if it is attempted to avoid the influence, it becomes longer in one row, so that optical aberration causes Beam spot diameter, beam pitch unevenness, etc. are likely to deteriorate.
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。 On the other hand, a so-called “surface emitting laser” is a semiconductor laser in which the direction of light resonance is perpendicular to the substrate surface, and the emitted light is also emitted perpendicular to the substrate surface. By using the “surface emitting laser”, the number of beams of 29 or more can be two-dimensionally arranged, so that the apparent light source pitch in the sub-scanning direction can be set narrow even if the interval between the light sources is wide. At this time, since the intervals between the light sources can be set wide, thermal damage and thermoelectric crosstalk can be sufficiently suppressed.
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。 Therefore, in this embodiment, in addition to the configurations of Embodiments 1-1 to 1-3, “the monolithic surface emitting lasers two-dimensionally arranged on the same chip are used as the n light sources”. Thus, by using a “surface emitting laser” as the light source of the optical scanning device, the light source pitch in the sub-scanning direction of the multi-beam light source can be narrowly arranged, so that even for 41 or more multi-beams, 1200 dpi or more It is possible to realize an optical scanning device suitable for high-density writing.
[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。
[Example 1-5]
When forming multiple beams on the image plane (photosensitive member) through the scanning optical system, each multi-channel beam is easily affected by optical aberration because it passes through an optical path away from the optical axis of each optical system. . In particular, deviations in the beam spot diameter are likely to occur between the beams, the beam spacing is non-uniform, and beam pitch unevenness is likely to occur. Such beam spot diameter deviation and beam pitch unevenness tend to cause banding.
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」ことを特徴としている。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。 Therefore bright in the present embodiment is characterized in "each light source of the surface emitting laser according to embodiment 1-4, are arranged two-dimensionally are in point symmetry to." As a result, multi-channels can be integrated two-dimensionally, and each beam is transmitted through the vicinity of the optical axis of the optical system, so that it is not easily affected by optical aberrations and suppresses the occurrence of beam spot diameter deviation and beam pitch unevenness. It is possible to suppress the cause of banding.
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。 As an example in which prime light sources are arranged point-symmetrically, 41 arrangement examples are shown in FIG. In FIG. 7, the prime light sources are arranged point-symmetrically and are also affected by optical aberrations, so that the beam pitch interval can be kept uniform. In addition, when mounting packages, the wiring can be arranged radially in a point-symmetric manner (the wiring can be shortened), so that the impedance can be kept almost uniform and the optical waveform is less likely to become dull. is there.
[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。
[Example 1-6]
In the multi-beam laser light emission drive control, digital signals of image data are transmitted in parallel to each beam, and D / A conversion is performed at the final stage to drive each semiconductor laser element. Therefore, it is efficient to form the digital transfer data with 2 ^ n, and it is usually desirable to perform signal processing of a multiple of 8.
Here, in this embodiment, the surface emitting laser in Embodiment 1-5 has a light source of 41 or more prime numbers used for writing image data, and further includes an auxiliary light source to have a light source that is a multiple of 8 in total. And
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。
Here, since the beam actually written to the image data is a prime number, it is not a multiple of 8. Therefore, it is characterized in that efficient data transfer is performed by generating a virtual bit signal corresponding to the auxiliary light source.
FIG. 8 shows an example of an arrangement of light sources, and FIG. 9 shows an example of a block diagram of a laser drive system of this example. In FIG. 8, seven auxiliary light sources are provided for 41 beams used for actual writing, for a total of 48 beams. Since 48 beams are multiples of 8, it is convenient for digital signal transmission. In the example shown in FIG. 9, 1200 dpi image data is written to 4800 dpi, density conversion is performed, image distortion is corrected by a dot position correction function, and diagonal line smoothing (jaggy correction) is provided.
Here, the auxiliary light source may be used for a purpose other than image data, for example, a sync signal detection beam, or may be a dummy light source that does not actually emit light.
[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。
[Example 1-7]
As described above, when multiple beams are imaged on the image plane (photosensitive member) through the scanning optical system, optical aberration becomes a problem.
When the arrangement becomes long in the main scanning direction, it is necessary to widen the writing width of the scanning optical system (make the scanning lens have a wide angle of view), and optical design that satisfies optical aberrations becomes difficult. In the case of a two-dimensional arrangement, in order to adjust the beam pitch in the sub-scanning direction, the entire light source is generally rotated and adjusted around the optical axis. However, the rotation adjustment accuracy must be extremely high. It is difficult to compensate for temperature fluctuations and changes with time.
Further, when the arrangement becomes long in the sub-scanning direction, each beam passes through a lens position away from the optical axis, which causes the aforementioned beam spot diameter deviation and beam pitch unevenness. Particularly at the peripheral image height, main scanning jitter tends to occur simultaneously and trapezoidal distortion occurs.
As described above, there are problems in both directions, but generally the problem in the sub-scanning direction is larger.
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。
Therefore, in this example, when the number of arrangements of the surface emitting lasers in Example 1-5 and Example 1-6 is column V and row H,
| H−V | / (H + V) <0.2 (3)
And the smaller of the column V or the row H is used in the sub-scanning corresponding direction.
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。
The arrangement of the surface emitting lasers of this example is the same as that shown in FIG. 7 or FIG. 8, and both are arrangements satisfying the above-mentioned expression (3).
In FIG. 7, the array includes V: 7 columns and H: 7 rows including the sky light source.
| H−V | / (H + V) = | 7−7 | / (7 + 7) = 0
In and, H and V in FIG. 7 may be used either for the same number in the sub-scanning.
Moreover, in FIG. 8, it is an array of V: 6 columns and H: 8 rows including the auxiliary light source,
| H−V | / (H + V) = | 8−6 | / (8 + 6) = 0.14
And (2) are satisfied. As a result, it is possible to realize an optical scanning device and an optical scanning method using a scanning optical system that is hardly affected by optical aberrations and suppresses banding.
[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)
[Example 2-1]
In the second embodiment of the present invention, a plurality of light sources (for example, the multi-beam
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ′ ≧ 10 (4)
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。
When the number n of light sources of the multi-beam
On the other hand, when the number of beams is not a prime number, there is a natural number that is divisible by the image period, so depending on the image period (or the number of lines), it cannot be shifted to the long period side, and a period with high human eye sensitivity appears. Therefore, the number of lines cannot be selected freely.
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。
On the other hand, when the number of beams is not a prime number, there is a natural number that is divisible by the image period, so depending on the image period (or the number of lines), it cannot be shifted to the long period side, and a period with high human eye sensitivity appears. Therefore, the number of lines cannot be selected freely.
Since the number of lines of the printer output is normally selected by the user in the range of 150 lpi to 240 lpi, the image forming apparatus needs to provide an image in which banding is not conspicuous for any number of lines.
In addition, as described above, when the number of conventional beams is small, banding occurred only at a short cycle (0.5 mm / cycle or less), which is not as big a problem as a multi-beam.
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。
In the first embodiment of the present invention, the banding cycle is set to 5 mm / cycle or more, which is acceptable for business documents that are often viewed at a distance of about 300 mm, but is 300 mm or more apart from images such as offset printing or posters. When looking, 5mm / cycle is not enough. Particularly for fields and poster manuscripts that require high quality image quality, it is necessary to increase the banding cycle to at least 10 mm / cycle.
Therefore, in this embodiment, in order to further increase the banding cycle, a method of increasing the apparent number of lines in image processing is proposed.
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。
First, specific means for increasing the apparent number of lines in image processing will be described.
As shown in FIG. 10A, in contrast to the case where 2 dot lines are output at 2400 dpi and the number of lines of 200 lpi, in this embodiment, the pixel shift is 2400 dpi units (ie, 10.6 μm). Shift half and again shift image shift in the opposite direction.
In this way, the number of
Further, although the apparent number of lines is 50 lpi, the image data itself maintains 200 lpi, so that the resolution of the image is not deteriorated.
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。
An example of the banding period of the second embodiment is shown in FIG. In FIG. 11A, by setting the number of light sources to be a prime number of 29, the same combination of 29 beams is repeated at a cycle of 349 pixels (every 13 scans). It becomes possible to shift the interference of the period to 3.7 mm to the long period side.
This period is substituted into the above equation (4),
29 × 25.4 / 200 = 3.7
Can be obtained as
However, this cycle is at a level that can be sufficiently discerned by the human eye.
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。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 11B, the apparent number of lines is set to 50 lpi by pixel shift, and the same beam combination of 29 beams is repeated at a period of 1393 pixels (every 49 scans). The banding period is increased to 14.7 mm and exceeds 10 mm / Cycle, which makes it less noticeable to human eyes.
Substituting this period into equation (4)
29 × 25.4 / 50 = 14.7
Can be obtained as In this method, in addition to the basic period of 14.7 mm, there are many interference conditions such as 8.9 mm, but since the banding period is not equal, the banding density is relatively small.
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。
Whether banding is actually conspicuous is often determined by an index called perceptual banding value. As shown in FIG. 3, the perceptual banding is an evaluation value that depends on the sensitivity of the human eye and the density parameter of the banding. FIG. 12 is a diagram showing FIG. 11 in terms of perceptual banding values.
In FIG. 12A, the basic spectrum of 3.7 mm / Cycle rises and exceeds the standard value that banding is allowed (this standard value is defined by the manufacturer).
In FIG. 12B, a basic spectrum of 14.7 mm rises, but the spectrum size can be suppressed to a standard value or less because of a long period with a relatively low sensitivity of the human eye. In addition to the basic spectrum of 14.7 mm, a large number of banding spectra have risen, but since the banding concentration is not high as described above, the banding spectrum is kept below the standard value.
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)
FIG. 13 shows the result of obtaining the banding period generated from 23 beams to 62 beams based on the above equations (0) and (4). Furthermore, the area where the banding cycle Band (cycle / mm), which is particularly conspicuous and cheap to the human eye, falls within the following formula is indicated by gray hatching.
5 (cycle / mm) ≦ Band ≦ 5.0 (cycle / mm) (5)
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。
By using a light source having a prime number of 29 beams or more and reducing the apparent number of lines by image shift, it is possible to obtain a condition in which banding is not conspicuous even in an actual image line number range of 120 to 240 lines.
However, if it is not a prime number even with 29 beams or more, it will fall within the range of the above formula (5) with any number of lines, and it will become a period with high sensitivity of human eyes, so the user can freely set the number of image lines Can not choose.
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。 As described above, according to the present embodiment, the banding can be shifted to the spatial frequency region (long period side) that is inconspicuous to human eyes, especially when high image quality equivalent to offset printing is required or for posters. Can maintain good image quality without abnormal images.
[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。
[Example 2-2]
By the way, in the case of banding, external factors such as vibrations, photoconductor rotation fluctuations, polygon mirror surface tilts, and other factors such as uneven development (noise factors that occur regardless of multi-beams) The banding period is different from the above equation (0).
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。 For example, surface tilt and vibration of a polygon mirror of a polygon scanner occur in a cycle that depends on the number of mirror surfaces, the photoconductor occurs in a cycle corresponding to the circumference of the photoconductor, and external vibration is a vibrating element (such as a folding mirror). In the development, banding occurs in a cycle corresponding to the developing member (such as rotation of a screw). In order to cope with these external factors, it is difficult only with the means of Example 2-1.
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。
Therefore, there is an interlaced scanning method as a method for making density fluctuations due to external factors as inconspicuous as possible. The interlaced scanning method (also referred to as an interlaced method) is a method of writing a plurality of scanning times between a plurality of beams so that the plurality of beams do not overlap each other for each scanning.
This interlaced scanning method has an advantage that even if density unevenness occurs due to an external factor, an image is formed by two to three scans, and thus density unevenness due to an external factor can be dispersed, so that banding is not noticeable. . Furthermore, since the interval between the light sources can be arranged wider than that of the normal adjacent scanning method, there is an advantage that the occurrence of thermal and electrical crosstalk between the light sources can be suppressed.
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。 On the other hand, if the beam pitch interval of the interlaced scanning itself is shifted, the interval between the first scan and the second scan becomes non-uniform and appears periodically, so that internal factors (pitch and density fluctuation between multiple beams) ) On the other hand, it is vulnerable to banding. However, this side effect can be avoided simultaneously by using the method of Example 2-1.
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。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to perform scanning corresponding to both an internal factor and an external factor of banding by performing interlaced scanning in combination with the method of Example 2-1.
Furthermore, as in Example 2-1, if the number of light sources is a prime number, a plurality of beams can always be filled with two scans.
With respect to the first scan, the beam No of the second scan is scanned at the position [(n + 1) / 2].
When the number of beams is an even number, an image cannot generally be formed by two scans, and three or more scans are required. However, when the number of beams is a prime number, an image can always be formed by two scans. In the interlace scanning, it is necessary to store image data in the memory for the number of scans. For this reason, skipping three or more scans increases the memory capacity of the RAM and the like, which increases the problem on the electrical system (expansion of circuit scale and cost increase).
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。
FIG. 14 shows a case where 2400 dpi, 200 lpi lines, an apparent line number of 50 lpi, and 2 dot lines are output by 29 beams with interlaced scanning. Similarly to the adjacent scanning of 29 beams in FIG. 11 (b), the same combination of 29 beams is repeated at a cycle of 1393 pixels (every 49 scans), and the banding cycle is 14.7 mm / Cycle. A period appears. At this time, if there is an internal disturbance of 29 beams (pitch and density fluctuation between multiple beams), banding that is noticeable to human eyes is generated.
The above equation (4) can also be applied to interlaced scanning,
Band (mm / cycle) = 29 × 25.4 / 50 = 14.7 (mm / Cycle)
It becomes.
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。
As described above, if the number of light sources is a prime number and the apparent number of lines is reduced by an image processing means such as an image shift, it is possible to further shift to the long frequency side.
According to the present embodiment, since the interlaced scanning can be completed in two scans, it is possible to realize a scanning optical system having a small memory capacity and corresponding to both internal factors and external factors.
[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。
[Example 2-3]
In laser scanning writing, the pixel density and the writing density do not necessarily match. For example, a method is known in which the pixel density of image data is further divided, one pixel (one dot) is formed by a plurality of beams, and writing is performed at a high writing density.
For example, in the multi-beam
In the present embodiment, the number of light sources is a prime number of 29 beams or more, but in FIG.
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。
An image forming apparatus that forms one pixel with a plurality of beams is advantageous in high-speed writing because forming one pixel with a plurality of beams is advantageous in terms of light quantity compared to forming with one beam.
Further, since one pixel can be further divided into higher resolutions, it can be applied to corrections such as smoothness of slant lines (jaggy reduction), improvement of character sharpness, bending by image processing, and inclination correction.
However, while the above-mentioned advantages are provided, the combination of beams forming one pixel changes sequentially, so that internal factors such as uneven beam pitch on the image plane of multiple beams, uneven light quantity between light sources, and reciprocity law failure (multi-beam) The image density for each pixel is also likely to change sequentially due to the influence of the pitch and density fluctuations between them. Since the combination of beams forming one pixel is often repeated periodically in the sub-scanning direction, image density fluctuations also appear periodically, and periodicity such as so-called “banding”, which is easily perceived by the human eye. It is a problem that an abnormal image is easily generated.
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。 Therefore, in this embodiment, “one pixel is formed by at least m (n ≧ m ≧ 2) light sources among n (n ≧ 29) light sources”. Can be shifted to a low frequency region insensitive to human eyes, and even when a single pixel is formed by a multi-beam light source, there is no banding and high-speed and high-density writing can be realized.
[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。
[Example 2-4]
In order to perform high-density writing (particularly 1200 dpi or more) with 29 or more beams, it is necessary to set the light source pitch in the sub-scanning direction to be narrow.
However, the so-called “edge emitting laser”, which has been widely used in the past, is difficult to realize. An edge-emitting laser is a semiconductor laser that is composed of a horizontal resonator whose reflection mirror is an end face cut out by cleaving a substrate on which a semiconductor layer is grown. The direction of light resonance is a semiconductor laser parallel to the substrate surface. Since the beam formation is arranged in a line, if the light source pitch is narrowed, it becomes easy to be affected by thermal and electrical crosstalk. Spot diameter, beam pitch unevenness, etc. are likely to deteriorate.
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。 In contrast, a so-called “surface emitting laser” is a semiconductor laser in which the direction in which light resonates is perpendicular to the substrate surface, and the emitted light is also emitted perpendicular to the substrate surface. By using the “surface emitting laser”, even 29 or more beams can be two-dimensionally arranged, so that the apparent light source pitch in the sub-scanning direction can be set narrow even if the intervals between the light sources are wide. At this time, since the intervals between the light sources can be set wide, thermal damage and thermoelectric crosstalk can be sufficiently suppressed.
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。 Therefore, in this embodiment, in addition to the configurations of Embodiments 2-1 to 2-3, “the monolithic surface emitting lasers two-dimensionally arranged on the same chip are used as the n light sources”. Thus, by using a “surface emitting laser” as the light source of the optical scanning device, the light source pitch in the sub-scanning direction of the multi-beam light source can be narrowly arranged, so that it is 1200 dpi or more for 29 or more multi-beams. It is possible to realize an optical scanning device suitable for high-density writing.
[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。
[Example 2-5]
When forming multiple beams on the image plane (photosensitive member) through the scanning optical system, each multi-channel beam is easily affected by optical aberration because it passes through an optical path away from the optical axis of each optical system. . In particular, deviations in the beam spot diameter are likely to occur between the beams, the beam spacing is non-uniform, and beam pitch unevenness is likely to occur. Such beam spot diameter deviation and beam pitch unevenness tend to cause banding.
そこで本実施例では、「実施例2−4における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」ことを特徴としている。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。 Therefore, in this embodiment, are the features to "each light source of the surface emitting laser according to embodiment 2-4 are two-dimensionally arranged in point symmetry to." As a result, multi-channels can be integrated two-dimensionally, and each beam is transmitted through the vicinity of the optical axis of the optical system, so that it is not easily affected by optical aberrations and suppresses the occurrence of beam spot diameter deviation and beam pitch unevenness. It is possible to suppress the cause of banding.
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。 As an embodiment in which prime light sources are arranged point-symmetrically, 29 arrangement examples are shown in FIG. In FIG. 15A, the prime light sources are arranged point-symmetrically and are also affected by optical aberrations, so that the beam pitch interval can be kept uniform. In addition, when mounting packages, the wiring can be arranged radially in a point-symmetric manner (the wiring can be shortened), so that the impedance can be kept almost uniform and the optical waveform is less likely to become dull. is there.
[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。
[Example 2-6]
In the multi-beam laser light emission drive control, digital signals of image data are transmitted in parallel to each beam, and D / A conversion is performed at the final stage to drive each semiconductor laser element. Therefore, it is efficient to form the digital transfer data with 2 ^ n, and it is usually desirable to perform signal processing of a multiple of 8.
Here, in this embodiment, the surface emitting laser in Embodiment 2-5 has a light source of a prime number of 29 or more used for writing image data, further including an auxiliary light source, and has a light source that is a multiple of 8 in total. And
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。
Here, since the beam actually written to the image data is a prime number, it is not a multiple of 8. Therefore, it is characterized in that efficient data transfer is performed by generating a virtual bit signal corresponding to the auxiliary light source.
FIG. 15B shows the arrangement of the light sources of this embodiment, and FIG. 9 shows an example of a block diagram of the laser drive system of this embodiment.
In FIG. 15B, three auxiliary light sources are provided for 29 beams used for actual writing, and a total of 32 beams are provided. Since 32 beams are multiples of 8, it is convenient for digital signal transmission. In the example shown in FIG. 9, 1200 dpi image data is written to 4800 dpi, density conversion is performed, image distortion is corrected by a dot position correction function, and diagonal line smoothing (jaggy correction) is provided.
Here, the auxiliary light source may be used for a purpose other than image data, for example, a sync signal detection beam, or may be a dummy light source that does not actually emit light.
[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。
[Example 2-7]
As described above, when multiple beams are imaged on the image plane (photosensitive member) through the scanning optical system, optical aberration becomes a problem.
When the arrangement becomes long in the main scanning direction, it is necessary to widen the writing width of the scanning optical system (make the scanning lens have a wide angle of view), and optical design that satisfies optical aberrations becomes difficult. In the case of a two-dimensional arrangement, in order to adjust the beam pitch in the sub-scanning direction, the entire light source is generally rotated and adjusted around the optical axis. However, the rotation adjustment accuracy must be extremely high. It is difficult to compensate for temperature fluctuations and changes with time.
Further, when the arrangement becomes long in the sub-scanning direction, each beam passes through a lens position away from the optical axis, which causes the aforementioned beam spot diameter deviation and beam pitch unevenness. Particularly at the peripheral image height, main scanning jitter tends to occur simultaneously and trapezoidal distortion occurs.
As described above, there are problems in both directions, but generally the problem in the sub-scanning direction is larger.
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。
Therefore, in this example, when the number of arrangements of the surface emitting lasers in Example 2-5 and Example 2-6 is column V and row H,
| H−V | / (H + V) <0.2 (6)
And the smaller of the column V or the row H is used in the sub-scanning corresponding direction.
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。
The arrangement of the surface emitting lasers of this example is the same as that shown in FIG. 15A or 15B, and both satisfy the above expression (6).
In FIG. 15, the array includes V: 5 columns and H: 7 rows including the sky light source.
| H−V | / (H + V) = | 7−5 | / (7 + 5) = 0.16
And (6) are satisfied. As a result, it is possible to realize an optical scanning device and an optical scanning method using a scanning optical system that is hardly affected by optical aberrations and suppresses banding.
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。
Next, an embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram illustrating a mechanical configuration of the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment. The
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。
In the
In this
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。 Since the irradiation of the light beam L is performed using a plurality of optical elements as described above, the timing is synchronized in the main scanning direction and the sub-scanning direction. Hereinafter, the main scanning direction is defined as the light beam scanning direction, and the sub-scanning direction is defined as a direction orthogonal to the main scanning direction.
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。
Each of the
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。
The electrostatic charges imparted on the
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。
The developer carried on the
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。
The secondary transfer unit applies a secondary transfer bias to transfer the multicolor developer image carried on the
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。 In the image forming apparatus of the present embodiment having the above-described configuration, an optical scanning device (optical scanning method) using the laser light source, the scanning optical system, and the laser driving system having the characteristics of the above-described first or second embodiment. By using it, it is possible to provide a high-quality image in which the occurrence of abnormal images such as banding is suppressed.
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
100: Image forming apparatus 102: Optical scanning apparatus 102a: Polygon mirror (scanning means)
102b:
104b, 106b, 108b, 110b:
1002: Polygon mirror (scanning means)
1003: Scanning lens (optical element)
1004: Photoconductor (image carrier)
1005: Photodetector 1006: Image processing unit 1007: Laser drive circuit 1008: Clock generation circuit 1009: Phase synchronization circuit
Claims (20)
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 A plurality of light sources, scanning means for scanning a plurality of light beams (hereinafter referred to as multi-beams) emitted from the plurality of light sources in the main scanning direction, and the multi-beams scanned by the scanning means on the image carrier In an optical scanning device comprising a multi-beam scanning optical system having an optical element for condensing, and driving the plurality of light sources according to image data to form an image on the image carrier,
When the number of light sources n of the multi-beam is configured as a prime number of n ≧ 41 and the number of lines (line / inch) of the image data is L, a banding period [Band] represented by the following formula is obtained. An optical scanning device characterized by satisfying.
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ≧ 5.0
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、前記画像データの主走査方向における半分のデータを、副走査方向に画素密度単位において1画素分シフトする画像処理を行い、
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 A plurality of light sources, scanning means for scanning a plurality of light beams (hereinafter referred to as multi-beams) emitted from the plurality of light sources in the main scanning direction, and the multi-beams scanned by the scanning means on the image carrier In an optical scanning device comprising a multi-beam scanning optical system having an optical element for condensing, and driving the plurality of light sources according to image data to form an image on the image carrier,
An image processing is performed in which the number n of light sources of the multi-beam is a prime number of n ≧ 29, and half of the image data in the main scanning direction is shifted by one pixel in the pixel density unit in the sub-scanning direction. ,
An optical scanning device characterized by satisfying a banding cycle [Band] represented by the following equation when L ′ is an apparent number of lines (line / inch) of the image data.
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ′ ≧ 10
前記画素密度単位は、2400dpi以上であることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 2.
The optical scanning device according to claim 1, wherein the pixel density unit is 2400 dpi or more.
前記マルチビーム走査光学系は、1回目の走査による複数ビームの間を、2回目の走査で埋める飛び越し走査を行うことを特徴とする光走査装置。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 3,
The multi-beam scanning optical system performs interlaced scanning in which a plurality of beams obtained by the first scanning are filled by the second scanning.
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。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4,
An optical scanning device, wherein one pixel is formed by at least m (n ≧ m ≧ 2) of n light sources.
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。 In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 5,
A monolithic surface-emitting laser in which the plurality of light sources are two-dimensionally arranged on the same chip is used.
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。 The optical scanning device according to claim 6.
Each light source of the surface emitting laser is two-dimensionally arranged in a point-symmetric manner.
前記面発光レーザは、画像データ書き込みに用いる光源の数を素数とし、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。 The optical scanning device according to claim 6.
The surface-emitting laser has a light source used for writing image data as a prime number, and further includes an auxiliary light source, and has a light source that is a multiple of 8 in total.
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。 The optical scanning device according to claim 7 or 8,
When the arrangement of the light sources of the surface emitting laser is a column V and a row H,
| H−V | / (H + V) <0.2
An optical scanning device characterized by using the column V or the row H in the sub-scanning corresponding direction.
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 A plurality of light sources, scanning means for scanning a plurality of light beams (hereinafter referred to as multi-beams) emitted from the plurality of light sources in the main scanning direction, and the multi-beams scanned by the scanning means on the image carrier In an optical scanning method of forming an image on the image carrier by driving the plurality of light sources according to image data using a multi-beam scanning optical system having a condensing optical element,
When the number of light sources n of the multi-beam is configured as a prime number of n ≧ 41 and the number of lines (line / inch) of the image data is L, a banding period [Band] represented by the following formula is obtained. An optical scanning method characterized by satisfying.
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ≧ 5.0
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、前記画像データの主走査方向における半分のデータを、副走査方向に画素密度単位において1画素分シフトする画像処理を行い、
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 A plurality of light sources, scanning means for scanning a plurality of light beams (hereinafter referred to as multi-beams) emitted from the plurality of light sources in the main scanning direction, and the multi-beams scanned by the scanning means on the image carrier In an optical scanning method of forming an image on the image carrier by driving the plurality of light sources according to image data using a multi-beam scanning optical system having a condensing optical element,
An image processing is performed in which the number n of light sources of the multi-beam is a prime number of n ≧ 29, and half of the image data in the main scanning direction is shifted by one pixel in the pixel density unit in the sub-scanning direction. ,
An optical scanning method characterized by satisfying a banding cycle [Band] represented by the following equation when the apparent number of lines (inch / inch) of the image data is L ′.
Band (mm / cycle) = n × 25.4 / L ′ ≧ 10
前記画素密度単位は、2400dpi以上であることを特徴とする光走査方法。 The optical scanning method according to claim 11.
The optical scanning method, wherein the pixel density unit is 2400 dpi or more.
前記マルチビーム走査光学系は、1回目の走査による複数ビームの間を、2回目の走査で埋める飛び越し走査を行うことを特徴とする光走査方法。 The optical scanning method according to any one of claims 10 to 12,
The optical scanning method, wherein the multi-beam scanning optical system performs interlaced scanning in which a plurality of beams obtained by the first scanning are filled by the second scanning.
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。 The optical scanning method according to any one of claims 10 to 13,
An optical scanning method, wherein one pixel is formed by at least m (n ≧ m ≧ 2) light sources out of n light sources.
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。 The optical scanning method according to any one of claims 10 to 14,
An optical scanning method using a monolithic surface emitting laser in which the plurality of light sources are two-dimensionally arranged on the same chip.
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。 The optical scanning method according to claim 15, wherein
An optical scanning method characterized in that the light sources of the surface emitting laser are two-dimensionally arranged in point symmetry.
前記面発光レーザは、画像データ書き込みに用いる光源の数を素数とし、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。 The optical scanning method according to claim 15, wherein
The surface-emitting laser has a light source used for writing image data as a prime number, and further includes an auxiliary light source, so that the total number of light sources is a multiple of eight.
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。 The optical scanning method according to claim 16 or 17,
When the arrangement of the light sources of the surface emitting laser is a column V and a row H,
| H−V | / (H + V) <0.2
Satisfying the above, and the smaller of the column V or the row H is used in the sub-scanning corresponding direction.
前記書き込み手段として、請求項1乃至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。 In an image forming apparatus comprising an image carrier and writing means for forming a latent image on the image carrier,
An image forming apparatus comprising the optical scanning device according to claim 1 as the writing unit.
前記書き込み手段は、請求項10乃至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。 In an image forming apparatus comprising an image carrier and writing means for forming a latent image on the image carrier,
An image forming apparatus using the optical scanning method according to claim 10 as the writing unit.
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