特開2015-229246(P2015-229246A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ ブラザー工業株式会社の特許一覧
<>
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000003
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000004
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000005
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000006
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000007
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000008
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000009
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000010
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000011
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000012
  • 特開2015229246-露光装置および画像形成装置 図000013
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-229246(P2015-229246A)
(43)【公開日】2015年12月21日
(54)【発明の名称】露光装置および画像形成装置
(51)【国際特許分類】
   B41J 2/447 20060101AFI20151124BHJP
   B41J 2/45 20060101ALI20151124BHJP
   G03G 15/04 20060101ALI20151124BHJP
   G03G 15/043 20060101ALI20151124BHJP
   G03G 21/14 20060101ALI20151124BHJP
【FI】
   B41J2/447 101B
   B41J2/447 101P
   B41J2/45
   G03G15/04 120
   G03G21/00 372
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2014-114876(P2014-114876)
(22)【出願日】2014年6月3日
(71)【出願人】
【識別番号】000005267
【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100116034
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 啓輔
(74)【代理人】
【識別番号】100144624
【弁理士】
【氏名又は名称】稲垣 達也
(72)【発明者】
【氏名】横井 淳一
【テーマコード(参考)】
2C162
2H076
2H270
【Fターム(参考)】
2C162AE04
2C162AE21
2C162AE28
2C162AE40
2C162AE47
2C162AE69
2C162AE73
2C162AF13
2C162FA04
2C162FA17
2H076AB05
2H076AB12
2H076AB16
2H076AB21
2H076AB42
2H076AB54
2H076AB55
2H076AB66
2H076AB76
2H076DA31
2H270KA13
2H270LA12
2H270LA71
2H270LB02
2H270MA09
2H270MA10
2H270MA11
2H270MB35
2H270MB43
2H270MB46
2H270MC20
2H270MC23
2H270MD01
2H270ZC03
2H270ZC04
2H270ZC05
2H270ZC06
(57)【要約】
【課題】各画素における露光量を一定にすることを簡易な方法で実現することを目的とする。
【解決手段】露光装置は、像面を主走査方向に走査露光することで1つの走査線を形成し、副走査方向にずらした複数の走査線によって、主走査方向に並んだ複数の画素を形成する露光部と、所定の変調周期で周波数拡散されたクロックを生成する発振部と、クロックに基づいた発光時間で露光部を発光させる駆動部と、を備える。変調周期に対応した変調波形WPの位相は、1つの画素につき、前記発光時間の基準値に対する差を前記複数の走査線間で相殺するように、複数の走査線SL1〜SL4においてずれている。
【選択図】図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
像面を主走査方向に走査露光することで1つの走査線を形成し、副走査方向にずらした複数の走査線によって、前記主走査方向に並んだ複数の画素を形成する露光部と、
所定の変調周期で周波数拡散されたクロックを生成する発振部と、
前記クロックに基づいた発光時間で前記露光部を発光させる駆動部と、を備え、
1つの画素につき、前記発光時間の基準値に対する差を前記複数の走査線間で相殺するように、前記変調周期に対応した変調波形の位相が前記複数の走査線においてずれていることを特徴とする露光装置。
【請求項2】
前記変調波形は、時間に対して周波数が正弦波状に変化することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
【請求項3】
前記駆動部は、1つの画素につき所定のクロック数に対応する時間、前記露光部を発光させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の露光装置。
【請求項4】
前記複数の画素を形成する走査線の数をNとしたときに、隣接する走査線において、前記変調波形の位相が2π/Nずれていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の露光装置。
【請求項5】
1つの走査線を走査するための周期をT1、前記変調周期をT2、前記複数の画素を形成する走査線の数をN、N/2の約数をL、1以上の整数をKとしたときに、
T1/T2=K±{1/(2×L)}
を満たすことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の露光装置。
【請求項6】
前記周期T1のうち、走査露光が実行される時間をT3としたときに、
T1>T3
を満たすことを特徴とする請求項5に記載の露光装置。
【請求項7】
前記クロックを検知する検知部を備え、
前記駆動部は、前記検知部の検知結果に基づいて前記走査線の形成を開始することを特徴とする請求項1または請求項4に記載の露光装置。
【請求項8】
前記検知部は、前記クロックの周波数が所定の値となったことに基づいて信号を出力し、
前記駆動部は、前記信号を受信してから走査線ごとに対応した遅延時間を待って前記走査線の形成を開始することを特徴とする請求項7に記載の露光装置。
【請求項9】
前記露光部は、前記主走査方向に配列された複数の発光部を有することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の露光装置。
【請求項10】
静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体を主走査方向に走査露光することで1つの走査線を形成し、副走査方向にずらした複数の走査線によって、前記主走査方向に並んだ複数の画素を形成する露光部と、
所定の変調周期で周波数拡散されたクロックを生成する発振部と、
前記クロックに基づいた発光時間で前記露光部を発光させる駆動部と、を備え、
1つの画素につき、前記発光時間の基準値に対する差を前記複数の走査線間で相殺するように、前記変調周期に対応した変調波形の位相が前記複数の走査線においてずれていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、像面を走査露光するための露光装置および当該露光装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
放射ノイズを低減するために、露光装置の露光制御に用いるクロックの周波数をスペクトラム拡散により変調する技術では、発光時間がクロックに依存するため、クロックの周波数が高いところと低いところとで各画素における露光量が異なり、画像に濃淡がでるという問題がある。これに対して、従来技術では、クロックの周波数の変動(変調波形)に対応して各画素を露光するための露光時間を変更することで、各画素に対する露光量を一定にして、画像の濃淡を補正している(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−90758号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来技術では、変調波形に基づいて画素ごとに発光素子の制御(露光時間)を変更しなければならないので、制御が煩雑になるといった問題があった。
【0005】
そこで、本発明は、各画素における露光量を一定にすることを簡易な方法で実現することができる露光装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するため、本発明に係る露光装置は、像面を主走査方向に走査露光することで1つの走査線を形成し、副走査方向にずらした複数の走査線によって、前記主走査方向に並んだ複数の画素を形成する露光部と、所定の変調周期で周波数拡散されたクロックを生成する発振部と、前記クロックに基づいた発光時間で前記露光部を発光させる駆動部と、を備える。
前記変調周期に対応した変調波形の位相は、1つの画素につき、前記発光時間の基準値に対する差を前記複数の走査線間で相殺するように、前記複数の走査線においてずれている。
【0007】
この構成によれば、従来のような変調波形に基づいて画素ごとに露光時間を変更するといった煩雑な制御に比べ、複数の走査線において変調波形の位相をずらすといった簡易な方法で、ユーザに画像の濃淡の差が認識できない程度に複数の画素間の露光量を一定にすることができる。
【0008】
また、前記した構成において、前記変調波形は、時間に対して周波数が正弦波状に変化する波形とすることができる。
【0009】
ここで、例えば変調波形が時間に対して周波数が台形波状に変化する波形である場合には、複数の走査線において変調波形の位相を一定量ずつずらしても発光時間の基準値に対する差を相殺できない場合がある。これに対して、前記した構成によれば、各走査線間で変調波形の位相を一定量ずつずらすことで、各画素の露光量を一定とすることができる。
【0010】
また、前記した構成において、前記駆動部は、1つの画素につき所定のクロック数に対応する時間、前記露光部を発光させるように構成することができる。
【0011】
また、前記した構成において、前記複数の画素を形成する走査線の数をNとしたときに、隣接する走査線において、前記変調波形の位相が2π/Nずれていてもよい。
【0012】
これによれば、最小の位相ずつずらすことで、1つの画素中の露光量の差が急激に変化するのを抑えることができる。つまり、例えば走査線の数が4である場合において、位相をπずつずらすと、1つの画素中に最大の露光量のスポットと最小の露光量のスポットとが隣接して重なり合って露光量の差が急激に変化することがある。これに対して、前記した構成のように、走査線の数が4の場合において位相をπ/2ずつずらした場合には、1つの画素中に最大の露光量のスポットと最小の露光量のスポットが隣接して重なり合うことがないので、露光量の差が急激に変化するのを抑えることができる。
【0013】
また、前記した構成において、1つの走査線を走査するための周期をT1、前記変調周期をT2、前記複数の画素を形成する走査線の数をN、N/2の約数をL、1以上の整数をKとしたときに、
T1/T2=K±{1/(2×L)}
を満たすように周期T1と変調周期T2とを設定するようにしてもよい。
【0014】
これによれば、周期T1と変調周期T2の関係を上記の式を満たす関係にしておくことで、1つ目の走査線を走査した後、次の2つ目以降の走査線を走査する際に特別な制御をすることなく、複数の画素間の露光量を一定にすることができる。
【0015】
また、前記した構成において、前記周期T1のうち、走査露光が実行される時間をT3としたときに、
T1>T3
を満たしていてもよい。
【0016】
ここで、「走査露光が実行される時間」は、1つの走査線を形成するために露光部を明滅制御させている時間をいう。
【0017】
これによれば、1つの走査線を走査するための周期T1のうち一部の時間(T1−T3)が必ず走査露光を行わない時間となるため、当該時間において露光部を冷却することができる。
【0018】
また、前記した構成において、前記クロックを検知する検知部を備える場合には、前記駆動部は、前記検知部の検知結果に基づいて前記走査線の形成を開始するように構成することができる。
【0019】
これによれば、検知部の検知結果に基づいて走査線の形成開始のタイミングを決めるので、周期T1と変調周期T2の関係に依存せず、複数の画素間の露光量を一定にすることができる。
【0020】
また、前記した構成において、前記検知部は、前記クロックの周波数が所定の値となったことに基づいて信号を出力し、前記駆動部は、前記信号を受信してから走査線ごとに対応した遅延時間を待って前記走査線の形成を開始するように構成することができる。
【0021】
また、前記した構成において、前記露光部は、前記主走査方向に配列された複数の発光部を有する構成とすることができる。
【0022】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記した露光装置に加え、当該露光装置によって静電潜像が形成される感光体を備える。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、各画素における露光量を一定にすることを簡易な方法で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
図1】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの全体構成を示す断面図である。
図2】LEDユニットを下から見た図(a)と、SLEDチップを拡大して示す図(b)と、画素、走査線および露光スポットの関係を示す図(c)である。
図3】LED制御基板の構成や配線を示す図である。
図4】基準の周波数で発振されるクロックを示す図(a)と、周波数拡散されたクロックを示す図(b)である。
図5】走査周期と変調周期の関係を示す図である。
図6】各走査線における変調波形と露光スポットを示す図である。
図7】変形例1に係るLED制御基板を示す図である。
図8】変形例1における遅延時間を示す図である。
図9】変形例1における各走査線の変調波形と露光スポットを示す図である。
図10】駆動部の動作を示すフローチャートである。
図11】周期の比T1/T2と光量のバラツキとの関係を調べた計算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
以下の説明において、方向は、画像形成装置の一例としてのカラープリンタ使用時のユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図1において、紙面に向かって左側を「前側」、紙面に向かって右側を「後側」とし、紙面に向かって奥側を「左側」、紙面に向かって手前側を「右側」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。
【0026】
図1に示すように、カラープリンタ1は、本体筐体10内に、用紙Pを供給する給紙部20と、給紙された用紙Pに画像を形成する画像形成部30と、画像が形成された用紙Pを排出する排紙部90と、画像を形成するときに各部を制御するメイン基板100とを備えている。
【0027】
本体筐体10の上部には、本体筐体10に設けられた開口部を開閉するアッパーカバー11が、後側に設けられた回動軸12を支点として上下に回動可能に設けられている。アッパーカバー11の上面は、本体筐体10から排出された用紙Pを蓄積する排紙トレイ13となっており、下面にはLEDユニット40を保持する複数の保持部材14が設けられている。また、アッパーカバー11内には、LED制御基板110と、LED制御基板110に対面するシールド板120が設けられている。
【0028】
給紙部20は、本体筐体10内の下部に設けられ、本体筐体10に着脱可能に装着される給紙トレイ21と、この給紙トレイ21から用紙Pを画像形成部30へ搬送する用紙供給機構22を主に備えている。用紙供給機構22は、給紙トレイ21の手前側に設けられ、給紙ローラ23、分離ローラ24および分離パッド25を主に備えている。
【0029】
このように構成される給紙部20では、給紙トレイ21内の用紙Pが、一枚ずつ分離されて上方へ送られ、紙粉取りローラ26とピンチローラ27の間を通過する過程で紙粉が除去された後、搬送経路28を通って後ろ向きに方向転換され、画像形成部30に供給される。
【0030】
画像形成部30は、露光装置EDと、4つのプロセスカートリッジ50と、転写ユニット70と、定着ユニット80とから主に構成されている。露光装置EDは、前述したLED制御基板110と、4つのLEDユニット40とを備えている。
【0031】
LEDユニット40は、感光体の一例としての感光ドラム53の上方に配置され、LEDヘッド41と、バックプレート42とを主に備え、LEDヘッド41が感光ドラム53に対向して配置されている。
【0032】
図2(a)に示すように、LEDヘッド41は、感光ドラム53と対向する面に、露光部の一例としてのSLED(Self‐Scanning Light Emitting Device)チップ41Aを20個有し、これらのSLEDチップ41Aは、主走査方向(左右方向)に沿って千鳥配列されている。詳しくは、前後方向にずれて左右に隣接する一対のSLEDチップ41Aの組が、左右方向に沿って10組並んでいる。
【0033】
図2(b)に示すように、SLEDチップ41Aは、発光部の一例としての256個の発光素子LD(LD1〜LD256)を有している。各々のSLEDチップ41Aは、所定の露光時間T3にて、1個目の発光素子LD1から256個目の発光素子LD256までが順次明滅制御されることで、図2(c)に示すように、感光ドラム53の表面(像面)を主走査方向に走査露光して、1つの走査線SL(例えば1ライン目の走査線SL1)を形成するようになっている。
【0034】
なお、本実施形態では、副走査方向にずらした4つの走査線SL1〜SL4によって、主走査方向に並んだ複数の画素PX(PX1〜PX256)が形成されるようになっている。詳しくは、1つの発光素子LDによって感光ドラム53上に静電潜像として形成される露光スポットSPが、感光ドラム53の回転に伴って副走査方向にずれながら順次重ねられることで、1つの画素PXが形成されるようになっている。
【0035】
そして、各SLEDチップ41Aは、形成すべき画像のデータに基づいて、LED制御基板110より信号が入力されて各発光素子LD1〜LD256を明滅させることで、感光ドラム53の表面を露光する。なお、LED制御基板110の構成などについては、後で詳述する。
【0036】
図1に戻って、バックプレート42は、LEDヘッド41を支持する部材であり、保持部材14を介してアッパーカバー11に揺動自在に取り付けられている。これにより、LEDユニット40(LEDヘッド41)は、アッパーカバー11を上方へ回動させることで、感光ドラム53と対向する露光位置から上方の退避位置へ移動する。
【0037】
プロセスカートリッジ50は、アッパーカバー11と給紙部20との間で前後方向に並んで配置され、ドラムユニット51と、ドラムユニット51に対して着脱可能に装着される現像ユニット61とを備えている。このプロセスカートリッジ50は、アッパーカバー11を上方へ回動させた後、本体筐体10の開口部から交換可能となっている。なお、各プロセスカートリッジ50は、現像ユニット61のトナー収容室66に収容されるトナー(現像剤)の色が相違するのみであり、構成は同一である。
【0038】
ドラムユニット51は、ドラムケース52と、このドラムケース52に回転可能に支持される感光ドラム53と、帯電器54とを主に備えている。
【0039】
現像ユニット61は、現像ケース62と、現像ケース62に回転可能に支持される現像ローラ63および供給ローラ64と、ブレード組立体65とを備え、トナーを収容するトナー収容室66を有している。
【0040】
転写ユニット70は、給紙部20と各プロセスカートリッジ50との間に設けられ、駆動ローラ71、従動ローラ72、搬送ベルト73、転写ローラ74およびクリーニング部75を主に備えている。
【0041】
駆動ローラ71および従動ローラ72は、前後方向に離間して平行に配置され、その間にエンドレスベルトからなる搬送ベルト73が張設されている。搬送ベルト73は、その外側の面が各感光ドラム53に接している。また、搬送ベルト73の内側には、各感光ドラム53との間で搬送ベルト73を挟持する転写ローラ74が、各感光ドラム53に対向して4つ配置されている。この転写ローラ74には、転写時に定電流制御によって転写バイアスが印加される。
【0042】
クリーニング部75は、搬送ベルト73の下方に配置され、搬送ベルト73に付着したトナーを除去し、その下方に配置されたトナー貯留部76に除去したトナーを落下させるように構成されている。
【0043】
定着ユニット80は、各プロセスカートリッジ50および転写ユニット70の後側に配置され、加熱ローラ81と、加熱ローラ81と対向配置され加熱ローラ81を押圧する加圧ローラ82とを備えている。
【0044】
このように構成される画像形成部30では、まず、各感光ドラム53の表面が、帯電器54により一様に帯電された後、各LEDヘッド41から照射されるLED光により露光される。これにより、各感光ドラム53上に画像データに基づく静電潜像が形成される。
【0045】
また、トナー収容室66内のトナーが、供給ローラ64の回転により現像ローラ63に供給され、現像ローラ63の回転により現像ローラ63とブレード組立体65との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ63上に担持される。
【0046】
現像ローラ63上に担持されたトナーは、現像ローラ63が感光ドラム53に対向して接触するときに、感光ドラム53上に形成された静電潜像に供給される。これにより、感光ドラム53上でトナーが選択的に担持されて静電潜像が可視像化され、反転現像によりトナー像が形成される。
【0047】
そして、搬送ベルト73上に供給された用紙Pが各感光ドラム53と搬送ベルト73の内側に配置される各転写ローラ74との間を通過することで、各感光ドラム53上に形成されたトナー像が用紙P上に順次転写される。用紙Pが加熱ローラ81と加圧ローラ82との間を通過すると、用紙P上に転写されたトナー像が熱定着される。
【0048】
排紙部90は、定着ユニット80の出口から上方に向かって延び、手前側に反転するように形成された排紙側搬送経路91と、用紙Pを搬送する複数対の搬送ローラ92を主に備えている。トナー像が転写され、熱定着された用紙Pは、搬送ローラ92によって排紙側搬送経路91を搬送され、本体筐体10の外部に排出されて排紙トレイ13に蓄積される。
【0049】
次に、LED制御基板110の構成やその付近の配線構造などについて詳細に説明する。最初に、配線構造を簡単に説明する。
【0050】
図3に示すように、メイン基板100は、画像形成時にカラープリンタ1の各部を制御するものである。具体的には、感光ドラム53や駆動ローラ71の回転速度、給紙部20や定着ユニット80での用紙Pの搬送速度、各発光素子LDの発光のタイミングなどを直接または他の制御基板(例えば、LED制御基板110)などを介して間接的に制御する。
【0051】
LED制御基板110は、形成すべき画像のデータに基づいて各LEDヘッド41の各SLEDチップ41Aに信号を出力し、その発光を制御するものである。
【0052】
各LEDヘッド41とLED制御基板110とは、それぞれ、複数の信号線を有するフラットケーブル130により電気的に接続されている。また、LED制御基板110とメイン基板100とは、複数の信号線を有するフラットケーブル140により電気的に接続されている。
【0053】
なお、本実施形態では、LED制御基板110の電力は、本体筐体10内にメイン基板100とは別に設けられた電源基板150から供給されている。電源基板150から引き出されたケーブル151は、LED制御基板110に接続されている。
【0054】
次に、LED制御基板110の構成を詳細に説明する。
LED制御基板110は、発振部111と、駆動部112とを備えている。
【0055】
発振部111は、図4(a)に示すような、一定の周期(例えば100MHz)のクロック(パルス信号)を所定の変調周期T2で周波数拡散することで、図4(b)に示すような周波数拡散されたクロックを生成するように構成されている。具体的には、発振部111はSSCG(Spread Spectrum Clock Generator)により構成されている。つまり、周波数拡散されたクロックの周波数は、基準周波数fb(例えば100MHz)を基準に、±数%(例えば1%)で変化するようになっている。
【0056】
詳しくは、図5に示すように、変調周期T2に対応した変調波形WPの変化に応じて、クロックの周波数が変化するようになっている。ここで、図5のグラフの縦軸は、クロックの周波数である。また、本実施形態では、変調波形WPは、時間に対して周波数が正弦波状に変化する波形となっている。
【0057】
駆動部112は、周波数拡散されたクロックに基づいた時間で各LEDヘッド41の各発光素子LD1〜LD256を発光させるように構成されている。詳しくは、駆動部112は、1つの発光素子LDに対して所定のクロック数(例えば、60クロック)に対応した時間だけ発光させることで、1つの露光スポットSPを形成している。詳しくは、駆動部112は、例えば、1つの露光スポットSP分に割り当てられたクロック数が80クロックである場合には、そのうちの60クロックに対応した時間だけ発光させて1つの露光スポットSPを形成している。
【0058】
そして、駆動部112は、4つの露光スポットSPによって1つの画素PXを形成する場合には、1つの画素PXにつき前述した所定のクロック数の4倍のクロック数(例えば、240クロック)に対応する時間、発光素子LDを発光させている。
【0059】
そして、本実施形態では、図5に示すように、複数の画素PX1〜PX256間で露光量が略一定となるように、変調周期T2に対応した変調波形WPの位相が複数の走査線SL1〜SL4(1〜4ライン目)においてずれるように、変調周期T2や走査周期T1が設定されている。ここで、走査周期T1は、1つの走査線SLを走査するための周期であり、前述した露光時間T3よりも長い時間に設定されている。
【0060】
なお、露光時間T3は、実際に走査露光が実行される時間(1個目の発光素子LD1から256個目の発光素子LD256までを実際に明滅制御している時間)である。そのため、256個目の発光素子LD256に対する明滅制御を終了した時点から次の1個目の発光素子LD1の明滅制御を開始する時点までの空き時間が、発光素子LD1〜LD256の明滅制御を一切行わない時間(T1−T3)となっている。
【0061】
次に、変調周期T2と走査周期T1との関係について詳細に説明する。
LED制御基板110では、複数の画素PXを形成する走査線の数をN、N/2の約数をLとし、1以上の整数をKとしたときに、以下の式(1)を満たすように、変調周期T2および走査周期T1が設定されている。
T1/T2=K±{1/(2×L)} ・・・ (1)
【0062】
本実施形態では、複数の画素PXを形成する走査線の数Nが4であり、N/2の約数は2とする。K=1のときに上記の式(1)を満たす条件として、走査周期T1は、変調周期T2の3/4に設定されている。このように走査周期T1および変調周期T2を設定することで、隣接する走査線SLにおいて、変調波形WPの位相がπ/2ずつずれるようになっている。
【0063】
つまり、1ライン目の変調波形WPの位相に対して2ライン目の変調波形WPの位相がπ/2ずれ、2ライン目の変調波形WPの位相に対して3ライン目の変調波形WPの位相がπ/2ずれ、3ライン目の変調波形WPの位相に対して4ライン目の変調波形WPの位相がπ/2ずれるように、変調周期T2および走査周期T1が設定されている。
【0064】
次に、本実施形態における作用効果を図6を参照して詳細に説明する。なお、参照する図6においては、便宜上、各露光スポットSPの露光量の大きさをスポットの大きさで表すとともに、露光スポットSPの数を実際(256個)よりも少ない数だけ示している。
【0065】
図6に示すように、走査周期T1を変調周期T2の3/4とすることで、1ライン目の変調波形WPの位相と3ライン目の変調波形WPの位相がちょうどπだけずれて、2つの波が干渉して相殺される関係となる。また、同様に、2ライン目の変調波形WPの位相と4ライン目の変調波形WPの位相もちょうどπだけずれて、2つの波が干渉して相殺される関係となる。言い換えると、1つの画素PXを形成する4つの走査線で、変調波形WPの位相が平衡状態となる。
【0066】
そのため、1つの画素PXを形成するために副走査方向に重ねられる4つの露光スポットSPの総露光量を、複数の画素PX間で略一定にすることができる。詳しくは、露光スポットSPの露光量は、クロックの周波数(変調波形WPの縦軸の値)が最も高いところで最も小さくなり、クロックの周波数が最も低いところで最も大きくなっているため、前述したように各走査線SL1〜SL4において変調波形WPを相殺させることで、主走査方向に並ぶ複数の画素PXにおける露光量(4つの露光スポットSPの総露光量)を略一定にすることができる。
【0067】
言い換えると、各発光素子LDの発光時間は、クロックの周波数が最も高いところで最も短くなり、クロックの周波数が最も低いところで最も長くなるため、前述したように各走査線SL1〜SL4において変調波形WPを相殺させることで、1つの画素PXに対する発光素子LDの発光時間の基準値に対する差を複数の走査線で相殺して、4回分の総発光時間を、複数の画素PX間で略一定にすることができる。ここで、発光時間の基準値とは、基準周波数fbに対応した時間をいう。
【0068】
以上により、本実施形態では、従来のような変調波形に基づいて画素ごとに露光時間を変更するといった煩雑な制御に比べ、複数の走査線SL1〜SL4において変調波形WPの位相をずらすといった簡易な方法で、複数の画素PX間の露光量を略一定にすることができる。
【0069】
変調波形WPを時間に対して周波数が正弦波状に変化する波形としたので、例えば変調波形を時間に対して周波数が台形波状に変化する波形とする場合に比べ、各走査線SL1〜SL4間で変調波形WPの位相を一定量(π/2)ずつずらすことで、各画素PXの発光時間を略一定とすることができる。
【0070】
走査周期T1と変調周期T2の関係を上記の式(1)を満たす関係にしておくことで、1つ目の走査線SL1を走査した後、次の2つ目以降の走査線SL2〜SL4,SL1,・・・を走査する際に特別な制御をすることなく、複数の画素PX間の露光量を略一定にすることができる。つまり、例えば後述する実施形態のように、走査周期T1と変調周期T2との関係を気にせずに、変調波形WPの位相をずらすように構成する場合と比べ、1つ目の走査線SL1を走査した後に遅延時間を待つ必要がなく、そのまま次の走査線SL2の形成を始めることができる。
【0071】
走査周期T1を露光時間T3よりも長い時間に設定したので、走査周期T1のうち一部の時間(T1−T3)を必ず走査露光を行わない時間とすることができ、当該時間において発光素子LDを冷却することができる。
【0072】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0073】
前記実施形態では、変調波形WPの位相をπ/2ずつずらしたが、本発明はこれに限定されず、4つの走査線SL1〜SL4によって主走査方向に並ぶ複数の画素PX1〜PX256(1列の画素列)を形成する形態においては、変調波形WPの位相をπずつずらしても前記実施形態と同様の効果を得ることができる。詳しくは、この場合であっても、1ライン目と2ライン目で変調波形WPを相殺し、3ライン目と4ライン目で変調波形WPを相殺することができる。
【0074】
ただし、前記実施形態のように変調波形WPの位相を、4ラインで複数の画素PXを形成する形態において最小の位相となるπ/2ずつずらすことで、1つの画素PX中の各露光スポットの露光量の差が急激に変化するのを抑えることができる。つまり、例えば走査線の数が4である場合において、位相をπずつずらすと、1つの画素中に最大の露光量のスポットと最小の露光量のスポットとが隣接して重なり合って露光量の差が急激に変化することがある。これに対して、前記実施形態のように、走査線の数が4の場合において位相をπ/2ずつずらした場合には、1つの画素中に最大の露光量のスポットと最小の露光量のスポットが隣接して重なり合うことがないので(図6参照)、露光量の差が急激に変化するのを抑えることができる。
【0075】
前記実施形態では、4つの走査線SL1〜SL4によって主走査方向に並ぶ複数の画素PX1〜PX256(1列の画素列)を形成したが、本発明はこれに限定されず、偶数の走査線で1列の画素列を形成する形態であれば、どのような形態にも本発明を適用することができる。つまり、1列の画素列の副走査方向の範囲内に、変調波形が相殺される関係にある2つの走査線の組が1または複数組存在し、かつ、1列目の画素列の1ライン目の走査を開始するときの変調波形と、2列目の画素列の1ライン目の走査を開始するときの変調波形とが同じ位相となるように構成すればよい。
【0076】
この場合、走査線の数と変調波形の位相のずれの関係は、例えば、1列の画素列を形成する走査線の数をNとしたときに、隣接する走査線において、変調波形の位相を2π/Nずらすことができる。これによれば、Nラインで複数の画素を形成する形態において最小の位相となる2π/Nずつずらすので、1つの画素中の各露光スポットの露光量の差が急激に変化するのを抑えることができる。
【0077】
前記実施形態では、駆動部112による発光素子LDの制御の一例として、1つの露光スポットSP分に割り当てられたクロック数が80クロックである場合には、そのうちの60クロックに対応した時間だけ発光させるといった制御を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各発光素子の発光効率のばらつきを考慮し、それを補正するためにあらかじめ定められた発光時間(クロック数)の補正が行われていてもよい。具体的には、1つの露光スポット分に割り当てられたクロック数が80クロックである場合において、そのうちの60クロック±Aクロックに対応した時間だけ発光させるようにしてもよい。ここで、±Aクロックは、各発光素子の発光効率に基づいて、各発光素子に対して予め定められた露光量補正値である。
【0078】
前記実施形態では、各走査線SL1〜SL4での変調波形WPの位相をずらすために走査周期T1と変調周期T2を適切な値に設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図7に示すように、LED制御基板110が、発振部111から発信されるクロックを検知する検知部113を備える場合には、駆動部112は、検知部113の検知結果に基づいて各走査線SLの形成を開始することで、各走査線SLでの変調波形WPの位相をずらすように構成してもよい。
【0079】
詳しくは、検知部113は、図8に示すように、クロックの周波数がプラスのピーク値fp(所定の値)になったか否かを判断しており、周波数がピーク値fpになった場合には、そのことを示すピーク信号を駆動部112に出力するようになっている。駆動部112は、ピーク信号を受信してから走査線SLごとに対応した第1遅延時間Tw1や第2遅延時間Tw2を待って走査線SLの形成を開始するように構成されている。
【0080】
ここで、この形態においては、複数の画素PX1〜PX256(1列の画素列)を形成するための走査線SLの数を2であるものとする。
【0081】
1ライン目の走査線SL1の形成開始のタイミングを決めるための第1遅延時間Tw1は、変調周期T2の1/4の時間に設定されている。これにより、1ライン目に対応した変調波形WPは、初期の周波数が基準周波数fbで、かつ、周波数が基準周波数fbからマイナス方向に向けて変化し始めていく波形となる。
【0082】
2ライン目の走査線SL2の形成開始のタイミングを決めるための第2遅延時間Tw2は、変調周期T2の7/4の時間に設定されている。これにより、2ライン目に対応した変調波形WPは、初期の周波数が基準周波数fbで、かつ、周波数が基準周波数fbからプラス方向に向けて変化し始めていく波形となる。つまり、1ライン目の変調波形WPに対して、2ライン目の変調波形WPの位相がπだけずれるようになっている。これにより、図9に示すように、1ライン目の変調波形WPと、2ライン目の変調波形WPとが、干渉して相殺される関係となるので、1つの画素PXを形成するために副走査方向に重ねられる2つの露光スポットSPの総露光量(総発光時間)を、複数の画素PX間で略一定にすることができる。
【0083】
詳しくは、駆動部112は、図10に示すフローチャートに基づいて制御を実行する。
図10に示すように、駆動部112は、まず、検知部113からピーク信号を受信したか否かを判断することで、クロックの周波数がピーク値になったか否かを判断する(S1)。
【0084】
ステップS1においてクロックの周波数がピーク値でないと判断した場合には(No)、駆動部112は、本制御を終了する。ステップS1においてクロックの周波数がピーク値であると判断した場合には(Yes)、駆動部112は、ピーク信号を受信した時点から第1遅延時間Tw1が経過したか否かを判断する(S2)。なお、第1遅延時間Tw1の経過の判断は、例えば、ピーク信号を受信した時点からタイマのカウントを開始することで行えばよい。
【0085】
ステップS2において第1遅延時間Tw1が経過したと判断した場合には(Yes)、駆動部112は、1ライン目を走査する(S3)。ステップS3の後、駆動部112は、ピーク信号を受信した時点から第2遅延時間Tw2が経過したか否かを判断する(S4)。なお、第2遅延時間Tw2の経過の判断は、前述と同様に、例えば、ピーク信号を受信した時点からタイマのカウントを開始することで行えばよい。
【0086】
ステップS4において第2遅延時間Tw2が経過したと判断した場合には(Yes)、駆動部112は、2ライン目を走査する(S5)。これにより、図9に示すように、2ライン目の変調波形WPの位相が、1ライン目の変調波形WPの位相に対してπだけずれるので、副走査方向に重ねられる2つの露光スポットSPの総露光量(総発光時間)を、複数の画素PX間で略一定にすることができる。
【0087】
また、この形態によれば、検知部113の検知結果に基づいて各走査線SLの形成開始のタイミングを決めるので、走査周期T1と変調周期T2の関係に依存せず、複数の画素PX間の露光量を略一定にすることができる。なお、この形態では、所定の値の一例としてプラスのピーク値を例示したが、本発明はこれに限定されず、所定の値は、例えば、マイナスのピーク値であってもよい。
【0088】
前記実施形態では、露光部の一例としてSLEDチップ41Aを例示したが、本発明はこれに限定されず、露光部は、例えば、ポリゴンミラーによってレーザ光を走査する露光装置に設けられる半導体レーザなどであってもよい。
【0089】
前記実施形態では、感光体の一例として感光ドラム53を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばベルト状の感光体であってもよい。
【0090】
前記実施形態では、カラープリンタ1に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えばモノクロのプリンタや複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。
【0091】
以下に、前記した実施形態についての計算条件を説明する。詳しくは、走査周期T1と変調周期T2の比T1/T2を適宜変更したときの1画素当たりの光量のバラツキを調べた計算結果を示す。
【0092】
計算条件は、以下の通りである。
1.主走査方向の解像度:600dpi(dots per inch)
2.副走査方向の解像度:2400dpi
3.変調波形の振幅:クロックの基準の周波数の2%
4.周期の比T1/T2:1.0〜3.0
5.1列の画素列を形成するための走査線の数:4
【0093】
以上のような条件で、計算を行い、各周期の比T1/T2における光量のバラツキ(4つの露光スポットにおける各露光量のうち最大値と最小値との差)を算出した。その結果、図11に示すようなグラフを得ることができた。ここで、図11における横軸は、周期の比T1/T2であり、縦軸は、露光量の基準値に対するずれ量である。
【0094】
図11のグラフによれば、周期の比T1/T2が整数1.0、2.0、3.0となるところで、光量のバラツキが最も大きいことが確認された。また、周期の比T1/T2が、1.25、1.5、1.75、2.25、2.5、2.75となる付近のところで、光量のバラツキが小さくなることが確認された。
【0095】
このことから、以下の条件を満たすことで、光量のバラツキを小さくできることが確認された。
走査線の数をN、N/2の約数をLとし、1以上の整数をKとしたときに、以下に示す前記実施形態と同様の式(1)を満たせばよい。
T1/T2=K±{1/(2×L)} ・・・ (1)
【0096】
つまり、N=4のときには、N/2の約数Lは、1、2となるため、式(1)は、以下の2パターンの式(2),(3)となる
T1/T2=K±(1/2) ・・・ (2)
T1/T2=K±(1/4) ・・・ (3)
【0097】
これにより、式(2)のKに2を代入すると、T1/T2の値として、1.5、2.5を得ることができ、式(3)のKに1、2または3を代入すると、T1/T2の値として、1.25、1.75、2.25、2.75を得ることができる。したがって、式(1)を満たすように走査周期T1および変調周期T2を決めることで、上述した計算結果と同様の数値を得ることができる。
【符号の説明】
【0098】
41A SLEDチップ
111 発振部
112 駆動部
ED 露光装置
PX 画素
SL 走査線
T2 変調周期
WP 変調波形
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11