JP2007090758A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光エネルギーのばらつきを抑えて良好な画像を形成する。
【解決手段】 感光体表面を画素選択的に露光して潜像を形成する露光部１６を有する画像形成装置１０において、前記露光部の駆動を制御する露光制御部１７と、基準クロック信号を生成する基準クロック生成部１８と、前記基準クロック信号の周波数を所定の周期で変調し、露光制御部に供給する周波数変調部１９とを備え、露光制御部は周波数変調部による変調量に応じて露光エネルギーを補正して前記露光部を駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものであり、特に感光体表面に露光を行うための露光制御部を備えた画像形成装置に関するものである。

電磁波妨害ノイズ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｎｏｉｓｅ ：以降、単にＥＭＩノイズと略称する）を抑制すべく、周波数拡散発振器（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｌｏｃｋ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と称される発振器が電子装置に用いられている。周波数拡散発振器は、水晶振動子などの発振素子で生成される固定周期のクロック信号に対して周波数変調を行い、クロック信号の周波数を拡散させることで、ノイズ原因となるピーク電流の低減を図り、ＥＭＩノイズの発生を抑制する。

この周波数拡散発振器は画像形成装置にも用いられ、そのクロック信号は感光体の表面に静電潜像を形成すべく、露光を行う露光部の制御にも用いられている。

しかしながら、ＥＭＩノイズを抑制するために変調されたクロック信号を露光制御に用いると、クロック信号の周波数は周期的に変調することから、露光制御による露光エネルギーにばらつきが生じ、濃度むらやジッタと称される不具合が発生する。これは、拡散される基準クロック信号の周波数が高くなるように変調された場合、当該基準クロック信号に基づいて生成される信号、例えば露光時間を決定するためのストローブ信号長が短くなり、露光エネルギーが減少する。また、基準クロック信号の周波数が低くなるように変調された場合、ストローブ信号長が長くなり、露光エネルギーが増加してしまう。このように露光エネルギーの増減が生じることにより、感光体の表面に形成する静電潜像に濃淡が生じてしまい良好な静電潜像を得ることができず、結果的に良好な画像を形成することができない。

前記したように、本発明の目的は、露光エネルギーのばらつきを抑えて良好な画像を形成する画像形成装置を提供することにある。

本発明は、以上の点を解決するために、次の構成を採用する。
〈構成１〉
感光体表面を画素選択的に露光して潜像を形成する露光部を有する画像形成装置において、露光部の駆動を制御する露光制御部と、基準クロック信号を生成する基準クロック生成部と、基準クロック信号の周波数を所定の周期で変調し、露光制御部に供給する周波数変調部とを備え、露光制御部は、周波数変調部による変調量に応じて露光エネルギーを補正して露光部を駆動することを特徴とする。

〈構成２〉
露光制御部は、露光部の選択された画素の露光エネルギー量が略等しくなるように補正を行うことを特徴とする。
〈構成３〉
露光制御部は、露光部の露光光量を変化させて露光エネルギー量を補正することを特徴とする。
〈構成４〉
露光制御部は、露光部の露光時間を変化させて露光エネルギー量を補正することを特徴とする。

〈構成５〉
露光部は、ライン走査により感光体表面に潜像を形成し、周波数変調部は、所定の周期を露光部の露光ライン周期のｎ（ｎは正の整数）分の１に設定することを特徴とする
〈構成６〉
露光部は、レーザー光源と、該レーザー光源によりライン走査を行う走査部とを有することを特徴とする。
〈構成７〉
露光部は、アレイ上に配列した複数の発光素子を有することを特徴とする。
〈構成８〉
発光素子は、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子であることを特徴とする。

〈構成９〉
感光体表面を画素選択的に露光して潜像を形成するＬＥＤヘッドを有する画像形成装置において、ＬＥＤヘッドの駆動を制御する露光制御部と、基準クロック信号を生成する基準クロック生成部と、基準クロック信号の周波数を所定の周期で変調し、露光制御部に供給する周波数変調部とを備え、露光制御部は、周波数変調部による変調量に応じて露光エネルギーを補正してＬＥＤヘッドを駆動することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、変調量に応じて露光エネルギーを補正して露光部を駆動することから、常に一定の露光エネルギーで露光部を駆動することができ、露光エネルギーのばらつきを抑えて良好な静電潜像を形成することができ、当該静電潜像により良好な画像を形成することができる。

以下、本発明の実施形態について、図を用いて詳細に説明する。以下の説明では、各実施の形態に用いる図面について同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。

電子写真プリンタと称される本発明の画像形成装置１０は、図１に示すように、操作表示部１１と、図示しない上位装置と通信を行うためのホストインタフェース部１２と、各種処理を行うためのワークエリアとしてのＲＡＭ１３と、プログラムおよび各種情報を保持するＲＯＭ１４と、該ＲＯＭ１４に格納されたプログラムに基づいて各種制御を行うための主制御部１５と、主制御部１５からの指示に基づいて、露光部としてのＬＥＤヘッド１６を制御する露光制御部としての画像制御部１７と、前記各部を制御するためのクロック信号の元となる変調されていない基準クロック信号を生成する発振器１８と、該発振器１８からの基準クロック信号の周波数を拡散すべく、変調を行う周波数変調部１９と、該周波数変調部１９での変調に必要な変調信号を、画像制御部１７からのライン同期信号に基づいて生成する変調信号生成部２０とを備える。

操作表示部１１は、オペレータからの入力を受けると共に入力内容を表示したり画像形成装置１０の動作状態を表示する。
ホストインタフェース部１２は、上位装置と通信を行って、該上位装置から出力される印刷データを受信する。

ＲＡＭ１３は、ホストインタフェース部１２で受信した印刷データを一時的に保持したり、各種処理におけるデータを一時的に保持する。
ＲＯＭ１４には、各種処理に必要な情報や処理を行うためのプログラムが保持されている。ところで、プログラムに基づいて主制御部１５が制御を行うことにより、画像制御部１７で印刷データがラスター展開されて画像データが生成され、当該画像データ及び主制御部の各部制御タイミングに基づき露光制御を行うための各種信号が生成され、これらがＬＥＤヘッド１６へ供給されると、該ＬＥＤヘッド１６で感光体の表面上に静電潜像が形成される。その後、静電潜像にトナーが供給されてトナー画像が形成されると、該トナー画像が印刷媒体に転写されて定着することで、印刷媒体に画像が形成される。

ここで、印刷媒体に画像を形成する機構的な制御を説明を行う。
本発明の画像形成装置１０は、図２に示すように、トレイ３１に収容された複数の印刷媒体３２において、最上位の１枚をホッピングローラ３３により搬送路に取り込むと、当該搬送路の一方の端に配置されたフィードローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃおよび３４ｄにより、取り込んだ印刷媒体３２の搬送を行う。

搬送路中には、図中の矢印Ａの方向に回転する感光体が感光体ドラム３５として配置されており、該感光体ドラム３５の表面をマイナス帯電させるための帯電ローラ３６が感光体ドラム３５に当接している。更に感光体ドラム３５の周囲には、マイナス帯電した感光体ドラム３５の表面に光を照射して露光を行うためのＬＥＤヘッド１６が配置され、露光により形成される静電潜像にトナーを供給するためのトナーカートリッジ３７が配置されている。

尚、トナーカートリッジ３７には、収容するトナーをマイナスに帯電させて、静電潜像が形成された感光体ドラム３５の表面に供給するための現像ローラ３８が設けられている。
トナーが供給されて静電潜像に応じたトナー画像が形成されると、当該トナー画像を図中の地点Ｂにおいて印刷媒体３２に転写する。

ところで、トナー画像の転写は、地点Ｂにおいて、感光体ドラム３５と対峙する位置に設けられた転写ローラ３９により、搬送されてくる印刷媒体３２をプラスに帯電しており、当該プラス帯電により、マイナス帯電したトナー画像が静電気力で印刷媒体３２に転写される。

トナー画像が転写された印刷媒体３２は更に搬送され、搬送路中に設けられた定着器４０の定着ローラ４１ａおよび４１ｂによりトナーが融着され、印刷媒体３２上に画像が形成される。画像が形成された印刷媒体３２は、排出ローラ４２ａおよび４２ｂにより搬送路の他方の端に設けられた排出トレイ４３へ排出される。

ここで、再び図１に戻って、ＬＥＤヘッド１６、画像制御部１７、発振器１８、周波数変調部１９および変調信号生成部２０を説明する。

ＬＥＤヘッドは複数のＬＥＤ素子がアレイ状に配置されており、回転する感光体ドラムをライン走査で露光する。画像制御部１７は、ＬＥＤヘッド１６の露光制御において、１ライン分の露光制御の周期を示すライン周期信号を変調信号生成部２０に出力しており、図３の（ｂ）に示すライン周期信号を取得した変調信号生成部２０は、ライン周期信号に基づいて図３の（ｃ）に示す変調信号を生成する。

ここで、変調信号生成部２０を詳細に説明する。
変調信号生成部２０は、フィルタ部２１およびゲインコントロールアンプ２２を備える。
フィルタ部２１はＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）であり、入力されるライン同期信号から図４に示す信号（ア）を作成する。信号（ア）は０Ｖを中心とした振幅がａのサイン波であり、ＬＰＦを介して生成されることにより、ライン同期信号に対して約９０度の周期遅延を有している。

ゲインコントロールアンプ２２は、振幅ａから振幅ｂに振幅調整し、図４に示す信号（イ）を生成し、該信号を変調信号（図３の信号（ｃ）参照）として周波数変調部１９へ出力する。

発振器１８は、図３の（ａ）に示す基準となる所定周波数のクロック信号を生成し、該信号を周波数変調部１９に出力する。

周波数変調部１９は、ＥＭＩノイズを抑制すべく、発振器１８からのクロック信号の周波数を変調信号生成部２０からの変調信号に基づいて拡散変調し、図３（ｄ）に示す周波数変調クロック信号を生成する。

具体的には、周波数変調部１９は、位相比較部２３、加算器２４および、電圧制御発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：以降、ＶＣＯと略称する）２５を備えている。

位相比較器２３は発振器１８から出力される基準クロックの位相と、ＶＣＯ２５で生成されるクロック信号との位相差を比較し、位相差に基づいて電圧を発生する。

この電圧はＶＣＯ２５の制御端子に印加されＶＣＯ２５の発振周波数を調整し、ＶＣＯ２５の信号位相が進んでいれば発振周波数を下げて位相を遅らせ、信号位相が遅れていれば発振周波数を上げて位相を進め、基準クロック信号との位相差が零になるようにＶＣＯ２５を制御している。

従って、加算器２４に変調信号が入力されない状態では、基準クロックの位相とＶＣＯ２５で生成されたクロック信号の位相が一致した状態、つまりＶＣＯ２５は発振機と同じ周波数で発振する状態となる。

この状態からＶＣＯ２５の制御電圧に変調信号発生部２０からの変調信号が加算されることで図３の（ｄ）に示す周波数変調クロック信号が生成される。

生成された周波数変調クロック信号は周波数が拡散されていて、その周波数の振れ幅は図５に示す振れ幅Ａとなる。

尚、前記した周波数の振れ幅Ａが周波数変調部１９で生成されるクロック信号の周波数の例えば±１％や±３％の変化幅になるように、フィルタ部２１やゲインコントロールアンプ２２の制御値（ゲイン）およびＶＣＯ２５が調整される。

周波数変調部１９で生成された周波数変調クロック信号は、操作表示部１１、ホストインタフェース部１２、ＲＡＭ１３、主制御部１５および画像制御部１７に供給されており、供給を受ける各部において基準クロック信号として用いられている。

画像制御部１７は、周波数変調クロック信号に基づいて、図６の（ｊ）に示す補正ストローブ信号と、図６の（ｆ）に示す画像データをヘッド内のシフトレジスタへ転送するための転送クロック信号と、図６の（ｈ）に示すシフトレジスタ内部の図示しないラッチ回路にロードするための画像データロード信号と、図３の（ｅ）や図６の（ｅ）に示す一走査ライン処理に同期したライン同期信号と、図３の（ｂ）や図６の（ｅ）に示すライン周期信号とを生成しており、該各信号を図６に示すタイミングでＬＥＤヘッド１６へ出力すると共に、図６の（ｇ）に示す画像データをＬＥＤヘッド１６へ出力する。このとき、画像制御部１７は、図３の（ｂ）や図６の（ｂ）に示すライン周期信号を変調信号生成部２０にも出力する。

ところで、補正ストローブ信号以外の信号は周波数変調クロック信号と同期した信号であることから、その説明を割愛し、本発明の特徴である補正ストローブ信号を詳細に説明する。
補正ストローブ信号は、ＬＥＤの発光時間を制御するための信号であり、本発明では１ラインの画像データは４分割されており、１ライン中に４つの露光タイミングを有する。そして、本発明により図６の（ｉ）に示す周波数変調クロックにより作成されたストローブ信号が補正された信号である。尚、本実施例では、補正ストローブ信号が「Ｌｏ」状態にある間、ＬＥＤの発光制御が行われており、該各「Ｌｏ」状態の間隔は、図６の（ｉ）に示す補正前のストローブ信号と異なり統一が図られている。

補正ストローブ信号は周波数変調クロック信号をカウントして作成された補正前ストローブ信号と周波数変調クロックの変調量の情報とに基づいて生成されており、当該信号を生成するために画像制御部１７は、図１に示すように、ストローブ補正量算出部および補正ストローブ信号生成部２７を備える。

ストローブ補正量算出部２６は、図示しないサイン波生成部とこのサイン波の所定の範囲を積分する積分生成部２６１を備えている。

サイン波生成手段は、図６（ｃ）に示す変調信号と同等（位相のあった）のサイン波を生成し、積分処理部２６１は、前記サイン波生成部が作成したサイン波の所定時間（例えば図６の時間ａから時間ｂまでの間）における積分値を算出する。この積分値は、図６の（ｃ）に示すクロックの変調信号の各斜線に示される変調量の積に対応する値である。

そして、この算出した積分値に補正係数Ｂを乗じてストローブ補正値を作成し、このストローブ補正値をストローブ信号生成部２７に出力する。そしてこの補正値に基づいて、周波数変調クロック信号の周波数変調量によって期待されるストローブ幅からずれてしまったストローブ幅が補正される。

補正係数Ｂは、フィルタ部２１の特性値や、ＶＣＯ２５の特性値、ゲインコントロールアンプ２２の制御値等に基づいて、ストローブ信号の幅が正しく補正されるように予め算出された値であり、ＲＯＭ１４に記憶されている。

なお、変調信号（ｃ）とライン周期は同期されているため、補正値は一度算出されればライン毎に同じ値となるため、実際の画像形成のタイミングとは別のタイミングで予め補正値を算出し、記憶しておく。

本実施例においては、１ライン中に４回発生するストローブ信号に対して、４つの補正値を求めて記憶しておけばよい。

そして、画像形成時にライン単位で４つの補正値をストローブ信号生成部２７に出力し、この４つの補正値に基づいて４つのストローブ信号の幅が補正される。

補正ストローブ信号生成部２７は、ストローブ時間補正部２７１を備えており、該ストローブ時間補正部２７１は、ストローブ補正量算出部２６の出力する補正値に基づいて、ストローブ信号におけるストローブ時間、すなわちパルス幅を補正する。

具体的には、ストローブ時間補正部２７１は、図６の（ｃ）に示す変調信号における例えば斜線部（ア）や斜線部（イ）などのように、変調信号の周波数が基準周波数より高いときは、変調量に応じた補正量時間分ストローブ時間を延長すべく、補正前のストローブ信号のパルス幅を伸張し、図６の（ｃ）に示す変調信号における例えば斜線部（オ）のように、変調信号の周波数が基準周波数より低いとき、変調量に応じた補正量時間分ストローブ時間を短縮すべく、補正前のストローブ信号のパルス幅を短縮する。

ストローブ時間補正部２７１の補正により、補正ストローブ信号生成部２７は、例えば図６の（ｃ）に示す変調信号における斜線部（ア）において、式１の関係式で示すように、ストローブ信号を補正して、図６の（ｊ）に示す補正ストローブ信号を生成し、該信号をＬＥＤヘッド１６へ出力する。

また、補正ストローブ信号生成部２７は、例えば図６の（ｃ）に示す変調信号における斜線部（ウ）および斜線部（エ）において、式２の関係式で示すように、ストローブ信号を補正して、図６の（ｊ）に示す補正ストローブ信号を生成し、該信号をＬＥＤヘッド１６へ出力する。

更に、補正ストローブ信号生成部２７は、例えば図６の（ｃ）に示す変調信号における斜線部（オ）において、式３の関係式で示すように、ストローブ信号を補正して、図６の（ｊ）に示す補正ストローブ信号を生成し、該信号をＬＥＤヘッド１６へ出力する。

前記したように、ＬＥＤヘッド１６で補正ストローブ信号に基づいて露光制御を行うことにより、各露光制御における各発光時間を適正値に補正することができ、これにより露光エネルギーを適切な値とすることができる。

ところで、ＬＥＤヘッド１６は、複数のＬＥＤ（発光部）２８と、画像制御部１７からの各種信号および画像データに基づいてＬＥＤ２８の発光制御を行うＬＥＤ駆動部２９と、ＬＥＤ駆動部２９からの信号に基づいてＬＥＤ２８のスイッチング制御を行う駆動トランジスタ３０とを備える。

駆動トランジスタ３０は、ＬＥＤ駆動部２９から出力されるＬＥＤオン信号に基づいてＬＥＤ２８のスイッチング制御を行っており、当該スイッチング制御を行うためのＬＥＤオン信号は、補正ストローブ信号に同期している。すなわち、各ＬＥＤオン信号は、ストローブ時間の統一が図られた補正ストローブ信号に基づいて生成されることから出力時間の統一が図られており、当該ＬＥＤオン信号が出力されている間、駆動トランジスタ３０によりＬＥＤ２８の発光制御が行われ各発光制御における発光時間の統一が図られている。

ＬＥＤ駆動部２９は、１ラインにおいて４分割して発光制御を行うために、画像制御部１７からの画像データを保持する４つのシフトレジスタ、すなわち（（４ｎ＋１）用のシフトレジスタ、（４ｎ＋２）用のシフトレジスタ、（４ｎ＋３）用のシフトレジスタおよび（４ｎ＋４）用のシフトレジスタ）２９０を備えている。各シフトレジスタ２９０は、トランジスタ２９１を介してそれぞれ所定数のＬＥＤ２８に接続されている。トランジスタ２９１は、シフトレジスタ２９０での保持内容に応じて、ＬＥＤ２８を駆動するためのＶＤＤの供給制御を行う。

次に本発明の画像形成装置１０の動作、特に画像制御部１７およびＬＥＤヘッド１６における動作を説明する。
画像制御部１７は、発振器１８からの周波数変調クロック信号に同期して動作し、各種信号を生成出力する。具体的には、画像制御部１７は、先ず供給される周波数変調クロック信号のクロック数をカウントしてＴｌｓｙｎｃで示される周期のライン同期信号およびライン周期信号を生成し、該各信号をＬＥＤヘッド１６に出力する。ところで、供給される周波数変調クロック信号は、図３（ｄ）に示すようにパルス周期が一定ではなく、周期の粗と周期の密とが繰り返された信号であるが、画像制御部１７は、パルス周期の粗密に影響されることなく、常にＴｌｓｙｎｃで示される周期のライン同期信号およびライン周期信号を生成する。

画像制御部１７は、ＲＡＭ１３に保持されている印刷データを読み出してラスター展開して画像データを生成し、該画像データをＬＥＤヘッド１６のＬＥＤ駆動部２９へ出力する。ＬＥＤ駆動部２９への画像データの転送処理は、先ず（４ｎ＋１）画素に対応する全ての画像データを（４ｎ＋１）画素用の転送クロックに同期して出力し、その後（４ｎ＋１）画素用の画像データロード信号を生成して出力する。このデータロード信号により、画像制御部１７から出力された画像データは、ＬＥＤ駆動部２９のシフトレジスタ２９０内のラッチ回路で保持される。

画像制御部１７は、補正ストローブ信号生成部２７で図６の（ｉ）に示すストローブ時間Ｔ（４ｎ＋１）に対応した補正値でストローブ時間を延長し、図６の（ｊ）に示すストローブ時間Ｔ（４ｎ＋１）′のストローブ信号を生成してＬＥＤヘッド１６のＬＥＤ駆動部２９へ出力する。

その後、同様にして（４ｎ＋２）画素に対応する全ての画像データを転送クロックに同期して出力し、（４ｎ＋２）画素用の画像データロード信号を出力した後、（４ｎ＋２）画素用の補正ストローブ信号を出力する。以降、同様に（４ｎ＋３）の画素および（４ｎ＋４）の画素における転送処理を行う。尚、画像制御部１７は、前記した一連の転送処理を図６の（ｅ）に示すライン同期信号のＴｌｓｙｎｃ周期内で行っている。

ＬＥＤヘッド１６は、（４ｎ＋１）画素用の転送クロックに同期して入力される画像データをＬＥＤ駆動部２９の（４ｎ＋１）画素用のシフトレジスタ２９０に保持する。その後、（４ｎ＋１）画素用の画像データロード信号を受けると、（４ｎ＋１）画素用のシフトレジスタ内部のラッチ回路で画像データをラッチし、ラッチ結果をＬＥＤ２８のアノード端子に出力する。

次に、補正ストローブ信号を受けたＬＥＤヘッド１６は、ＬＥＤ駆動部２９で補正ストローブ信号に基づいてＬＥＤオン信号を生成し、該信号を駆動トランジスタ３０へ出力する。当該信号によりＯＮ制御される駆動トランジスタ３０により、ラッチ結果に基づく発光制御が行われる。この発光制御でＬＥＤ２８が発光することにより、感光体ドラム３５の表面上に（４ｎ＋１）画素用の画像データに基づく静電潜像が形成される。

その後、同様にしてＬＥＤヘッド１６は、（４ｎ＋２）画素用の画像データをＬＥＤ駆動部２９の（４ｎ＋２）画素用のシフトレジスタ２９０に保持し、（４ｎ＋２）画素用の画像データロード信号を受けると、（４ｎ＋２）画素用のシフトレジスタで画像データをラッチし、ラッチ結果をＬＥＤ２８のアノード端子に出力する。

ＬＥＤヘッド１６は、ＬＥＤ駆動部２９で補正ストローブ信号に基づいてＬＥＤオン信号を生成して駆動トランジスタ３０へ出力し、当該信号によりＯＮ制御される駆動トランジスタ３０によりＬＥＤ２８を制御してラッチ結果に基づく発光を行う。発光制御でＬＥＤ２８が発光することにより、感光体ドラム３５の表面上に（４ｎ＋２）画素用の画像データに基づく静電潜像が形成される。以降、同様にして（４ｎ＋３）の画素用の画像データおよび（４ｎ＋４）の画素用の画像データに基づく静電潜像を形成する。

尚、（４ｎ＋１）画素用の画像データ、（４ｎ＋２）画素用の画像データ、（４ｎ＋３）画素用の画像データおよび（４ｎ＋４）画素用の画像データに基づく各発光制御において、発光時間を制御するための各ストローブ信号におけるストローブ時間が統一化されるとともに適正な値に補正されていることから、発光時間のばらつきがなく、適切な発光時間で発光制御が行われる。

前記したように静電潜像を形成した後、画像制御部１７から次のライン同期信号をＬＥＤ駆動部２９で受けると、次のラインの画像データを取得すべくシフトレジスタ２９０の保持内容がクリアされる。

尚、感光体ドラム３５に形成された静電潜像に、トナーカートリッジ３７からのトナーが供給されてトナー画像が形成され、該トナー画像が印刷媒体３２に転写された後、定着器４０により融着が行われ、印刷媒体３２上に画像が形成される。

前記したように、実施例１の画像形成装置１０によれば、フィルタ部２１の特性値やＶＣＯ２５の特性値、ゲインコントロールアンプ２２の制御値などの情報と、周波数変調クロックにより作成された補正前のストローブ信号のストローブ時間内における周波数の変調の総量を求め、求めた変調の総量に応じてストローブ時間を調整してストローブ信号を生成することにより、当該ストローブ信号に基づく露光制御により、露光時間を適切に補正して均一化することができ、露光時間の不均一で生じる静電潜像の濃淡を防止することができる。これにより、実施例１の画像形成装置１０によれば、ＥＭＩノイズの発生を抑制すると共に、濃淡むらの無い静電潜像に基づいて良好な画像を形成することができる。

実施例１ではＬＥＤヘッドで露光制御を行う画像形成装置の例を説明したが、実施例２ではレーザーヘッドで露光制御を行う画像形成装置５０を説明する。
実施例２の画像形成装置５０は、図７に示すように、実施例１と同様の発振器１８、周波数変調部１９、変調信号生成部２０、操作表示部１１、ホストインタフェース部１２、ＲＡＭ１３、ＲＯＭ１４および主制御部１５を備えており、更に本実施例の特徴である露光部としてのレーザーヘッド５１と、該レーザーヘッド５１の制御を行う画像制御部５２とを備える。

実施例１と同様の構成の説明は割愛し、本実施例の特徴であるレーザーヘッド５１および画像制御部５２を中心に説明する。

レーザーヘッド５１は、レーザービームを出力するレーザーダイオード５１０と、該レーザーダイオード５１０を制御するレーザーダイオード駆動部５１１と、レーザービームの光路を制御する回転多面鏡５１２と、該回転多面鏡５１２で反射するレーザービームを受光し、該レーザービームを感光体ドラム３５に照射するためのｆθレンズ５１３と、回転多面鏡５１２の回転制御を行うポリゴンモータ５１４と、該ポリゴンモータ５１４を一定速度で回転制御するためのポリゴンモータ駆動部５１５と、回転多面鏡５１２によるレーザービームの反射において、反射する回転多面鏡５１２の面が切り替わる毎にレーザービームを受光し、ライン同期信号を生成する同期検出センサ５１６とを備える。

ｆθレンズ５１３は光路上の所定位置に配置されており、該ｆθレンズ５１３で受光するレーザービームの入力角度に応じて、該レーザービームの出力角度を制御し、この制御により、図７に示すように、感光体ドラム３５において矢印Ｃで示す主走査方向に走査が行われる。

ところで、レーザービームの入力角度の制御は、回転多面鏡５１２における反射角度に基づいており、回転多面鏡５１２における反射角度を制御するために、回転多面鏡５１２の回転制御がポリゴンモータ５１４で行われている。尚、ポリゴンモータ５１４は、所定の一定速度で回転多面鏡５１２を回転制御する。
ポリゴンモータ５１４により回転される回転多面鏡５１２の各鏡面の長さは統一化されており、該各鏡面長は1ライン分の主走査方向の長さに対応している。これにより、回転多面鏡５１２における鏡面毎に、1ライン分の主走査方向に対する走査が行われる。

同期検出センサ５１６は、回転多面鏡５１２の回転によりレーザービームを反射する回転多面鏡５１２の鏡面が変わったことを検出し、主走査方向における走査の基準となる図９の（ｋ）に示すライン同期信号を生成し、該ライン同期信号を画像制御部５２および変調信号生成部２０に出力する。

レーザーダイオード５１０は、供給される電流Ｉで駆動してレーザービームを出力する。ところで、レーザービームの制御はレーザーダイオード駆動部５１１で行われており、該レーザーダイオード駆動部５１１で電流Ｉのスイッチング制御および電流値の制御が行われる。

レーザーダイオード駆動部５１１は、図８に示すように、後述する変調量信号を補正して補正値Ｉｃを算出する電流補正制御部５２０と、電流補正制御部５２０からの補正値Ｉｃに基づいて基準電流Ｉｂを補正し、レーザーダイオード５１０を駆動させるための電流設定値Ｉ’を生成する電流バイアス設定部５２１と、該電流バイアス設定部５２１からの電流設定値Ｉ’だけの電流を後述する画像制御部５２からのレーザーダイオード駆動信号のタイミングで出力制御する電流出力制御部５２２とを備える。

ここで、レーザーダイオード駆動部５１１の電流補正制御部５２０に入力される変調量信号を説明する。
変調量信号は、周波数変調部１９および変調信号生成部２０から成る変調部５３から出力されており、当該変調量信号は変調部５３で変調を行った際の変調量を示す信号であり、図９の（ｎ）に示すように、同期検出センサ５１６から入力されるライン同期信号に同期している。

変調信号を変調信号生成部２０の図示省略したＶＣＯに入力することにより、周波数変調されたクロック信号（図９の（ｌ）に示す信号）が生成される。尚、周波数変調クロック信号は、図５に示す周波数の振れ幅Ａを有しており、該周波数の振れ幅Ａが±１％や±３％の変化幅になるように、ＶＣＯや周波数変調部１９の図示省略したＬＰＦが調整されるとともに図示省略したゲインコントロールアンプの制御値（ゲイン）が設定される。

ところで、変調量信号は前記した周波数の最大振れ幅Ａを示す信号であり、当該変調量信号は、例えば同期検出センサ５１６からのライン同期信号をＴ−ＦｌｉｐＦｌｏｐに入力してトグル信号を作成し、該トグル信号を図示省略した逓倍回路により２逓倍した信号を生成し、該逓倍信号を前記した実施例１の変調信号生成部２０へ入力することにより生成される。

前記したようにして生成される変調量信号を受けた電流補正制御部５２０は、図９の（ｎ）に示すゼロクロスの変調量信号の振幅を予め設定された方法で変換し、レーザーダイオード電流の補正値Ｉｃを求める。

電流バイアス設定部５２１は、電流補正制御部５２０からの補正値Ｉｃに基づいて、レーザーダイオード５１０を駆動させるための基準電流値Ｉｂを補正して、図９の（ｏ）に示す電流設定値Ｉ’を生成する。

電流出力制御部５２２は、電流バイアス設定部５２１で生成された電流設定値Ｉ’だけの電流を後述する画像制御部５２から出力される図９の（ｍ）に示すレーザーダイオード駆動信号のタイミングに基づいて、レーザーダイオード５１０に出力する。

ところで、電流出力制御部５２２から出力される電流Ｉの最大値は、周波数クロック信号のクロック周波数が最大で、レーザーダイオード５１０の１画素当りのオン時間が最小となるとき、露光エネルギー量が最適となるように設定されており、電流Ｉの最小値は、周波数クロック信号のクロック周波数が最小で、レーザーダイオード５１０の１画素当りのオン時間が最大となるとき、露光エネルギー量が最適となるように設定されている。

画像制御部５２は、ＲＡＭ１３に保持する印刷データをラスター展開し、画像データを生成すると共に、当該画像データにおける各画素における露光制御を行うために周波数変調部１９からの周波数変調クロック信号に同期した図９の（ｍ）に示すレーザーダイオード駆動信号を生成し、該信号をレーザーヘッド５１へ出力する。尚、画像制御部５２は、各ラインにおける最初の画素のレーザーダイオード駆動信号をレーザーヘッド５１の同期検出センサ５１６からのライン同期信号に同期して出力する。

更に、画像制御部５２は、感光体ドラム３５において矢印Ｃで示す走査方向にレーザービームの照射を制御するためのポリゴンモータ駆動信号を生成し、該信号をレーザーヘッド５１のポリゴンモータ駆動部５１５に出力する。

次に、実施例２の画像形成装置５０の動作、特に画像制御部５２およびレーザーヘッド５１における動作を中心に説明する。
画像制御部５２は、発振器１８からの周波数変調クロック信号（図９の（ｌ））に同期して動作しており、ポリゴンモータ駆動信号を生成すると、該信号をレーザーヘッド５１のポリゴンモータ駆動部５１５へ出力する。画像制御部５２は、レーザーヘッド５１の同期検出センサ５１６からのライン同期信号を受けると、レーザーダイオード駆動信号の出力を停止する。

ところで画像制御部５２は、同期検出センサ５１６による同期検出から感光体ドラム３５に対する走査開始までに要する時間を予め保持しており、同期検出センサ５１６からのライン同期信号（図９の（ｋ））を受けた後、当該時間に達したことを確認すると、ＲＡＭ１３に保持されている印刷データを読み出してラスター展開して画像データを生成する。

その後、画像制御部５２は、生成した画像データに基づいて画素の形成を要すると判断すると、周波数変調部１９からの周波数変調クロック信号に同期したレーザーダイオード駆動信号（図９の（ｍ））を生成し、該信号をレーザーヘッド５１のレーザーダイオード駆動部５１１へ出力する。

レーザーダイオード駆動部５１１は、変調部５３からの変調量信号に基づいて、図９の（ｏ）に示す電流設定値Ｉ’を生成すると、電流出力制御部は電流設定値Ｉ’だけの電流をレーザーダイオード駆動信号のタイミングで出力する。これにより、図９の（ｏ）の斜線部で示される電流Ｉが、当該電流がレーザーダイオード５１０へ供給される。

ところで、レーザーダイオード５１０は、レーザーダイオード駆動部５１１から供給される電流Ｉに基づいて動作しており、電流Ｉに応じた光量のレーザービームを出力する。ところで、レーザービームにおける各画素の露光エネルギー量は、レーザービームの発光量と発光時間の積で示すことができ、このようにして求める各画素における露光エネルギー量を円の面積で模式化すると、図９に示すように、レーザーダイオード駆動部５１１で電流Ｉが補正されない場合と比較して、各画素において露光エネルギー量の均一化が図られている。

前記したように、実施例２の画像形成装置５０によれば、変調部５３からの変調量信号に基づいて、レーザーダイオード５１０に出力する電流Ｉを補正して、各画素における露光エネルギー量の均一化することから、露光エネルギー量の不均一で生じる静電潜像の濃淡を防止することができる。これにより、実施例２の画像形成装置５０によれば、ＥＭＩノイズをの発生を抑制すると共に、濃淡むらの無い良好な画像を形成することができる。

前記した実施例では、ＬＥＤの発光による露光制御およびレーザーダイオードによる露光制御の例で説明したが、これらに限る必要はなく、感光体ドラム３５を露光することができる光源であり、露光時間または露光量などにより露光エネルギーを制御できれば、如何なる露光制御方法でもよい。

前記した実施例では、露光制御を行う画像形成装置の例で説明を行ったが、露光に代えて発熱量を制御し、発熱により感熱紙に画像を形成する画像形成装置にも適用することができる。

前記した実施例では、クロック信号の変調周期と露光制御におけるライン周期とが同じ例で説明したが、クロック信号の変調周期をライン周期のＮ倍又は１／Ｎ倍に設定した画像形成装置にも本発明を適用することができる。

前記した実施例では、ライン周期信号に基づいて周波数変調クロック信号を生成する画像形成装置を説明したが、ライン周期信号の入力が無くても、クロック信号の周波数拡散が可能に、周波数変調クロック信号を生成する機能を別途設けた画像形成装置にも本発明を適用することができる。

実施例２の画像形成装置５０では、レーザーダイオード５１０の駆動時間の変化による露光エネルギー量の変動をレーザーダイオード５１０へ供給する電流量を制御する例で説明を行ったが、これに限る必要はなくレーザーダイオード５１０へ駆動時間を制御するようにしてもよい。

前記した実施例では、画像形成装置として電子写真プリンタを例に説明したが、これに限る必要はなく、複写機、ファクシミリ、複合機などの画像形成装置にも本発明を適用することができる。

実施例１の画像形成装置の機能ブロック図である。 画像形成装置の機構図である。 周波数変調の動作内容を説明するための各種信号のタイミングチャート図である。 変調信号生成部における信号状態の変化を示すタイミングチャート図である。 周波数変調の説明図である。 実施例１の画像形成装置における各種信号のタイミングチャート図である。 実施例２の画像形成装置の機能ブロック図である。 レーザーダイオード駆動部の機能ブロック図である。 実施例２の画像形成装置における各種信号のタイミングチャート図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 操作表示部
１２ ホストインタフェース部
１３ ＲＡＭ
１４ ＲＯＭ
１５ 主制御部
１６ ＬＥＤ駆動部
１７ 画像制御部
１８ 発振器
１９ 周波数変調部
２０ 変調信号生成部
２１ フィルタ部
２２ ゲインコントロールアンプ
２３ 位相比較器
２４ 加算器
２５ ＶＣＯ
２６ ストローブ補正量算出部
２７ 補正ストローブ信号生成部
２８ ＬＥＤ
２９ ＬＥＤ駆動部
３０ 駆動トランジスタ
２６１ 積分処理部
２７１ ストローブ時間補正部
２９０ シフトレジスタ
２９１ トランジスタ

Claims (9)

1. 感光体表面を画素選択的に露光して潜像を形成する露光部を有する画像形成装置において、
   前記露光部の駆動を制御する露光制御部と、
   基準クロック信号を生成する基準クロック生成部と、
   前記基準クロック信号の周波数を所定の周期で変調し、前記露光制御部に供給する周波数変調部とを備え、
   前記露光制御部は、前記周波数変調部による変調量に応じて露光エネルギーを補正して前記露光部を駆動することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記露光制御部は、前記露光部の前記選択された画素の露光エネルギー量が略等しくなるように補正を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記露光制御部は、前記露光部の露光光量を変化させて前記露光エネルギー量を補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記露光制御部は、前記露光部の露光時間を変化させて前記露光エネルギー量を補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記露光部は、ライン走査により前記感光体表面に潜像を形成し、
   前記周波数変調部は、前記所定の周期を前記露光部の露光ライン周期のｎ（ｎは正の整数）分の１に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記露光部は、レーザー光源と、該レーザー光源によりライン走査を行う走査部とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記露光部は、アレイ上に配列した複数の発光素子を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記発光素子は、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 感光体表面を画素選択的に露光して潜像を形成するＬＥＤヘッドを有する画像形成装置において、
   前記ＬＥＤヘッドの駆動を制御する露光制御部と、
   基準クロック信号を生成する基準クロック生成部と、
   前記基準クロック信号の周波数を所定の周期で変調し、前記露光制御部に供給する周波数変調部とを備え、
   前記露光制御部は、前記周波数変調部による変調量に応じて露光エネルギーを補正して前記ＬＥＤヘッドを駆動することを特徴とする画像形成装置。
   

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