JP2007125785A - プリントヘッド、プリントヘッドの点灯制御装置、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スペクトラム拡散方式にて作成されたクロックにてプリントヘッドを駆動する際に、発生する画像むらを目立たなくする。
【解決手段】プリントヘッドとしてのLPH14は、それぞれ128個のLEDを備えた120個のスレッドを有する。点灯信号発生部110は、ライン同期信号Lsyncに同期して、各スレッドにおける128個のLEDを順次点灯可能に設定する。また、点灯信号発生部110は、スペクトラム拡散方式にて周波数変調されたクロック信号clkを用いて画像信号を変調し、各スレッドにおける128個のLEDに対する点灯パルスを発生する。そして、ライン同期信号Lsyncのライン周期T1と、クロック信号clkの変調周期T2とが、T1/T2≦0.95または、T1/T2≧1.05の関係を有するように設定を行う。
【選択図】図9
【解決手段】プリントヘッドとしてのLPH14は、それぞれ128個のLEDを備えた120個のスレッドを有する。点灯信号発生部110は、ライン同期信号Lsyncに同期して、各スレッドにおける128個のLEDを順次点灯可能に設定する。また、点灯信号発生部110は、スペクトラム拡散方式にて周波数変調されたクロック信号clkを用いて画像信号を変調し、各スレッドにおける128個のLEDに対する点灯パルスを発生する。そして、ライン同期信号Lsyncのライン周期T1と、クロック信号clkの変調周期T2とが、T1/T2≦0.95または、T1/T2≧1.05の関係を有するように設定を行う。
【選択図】図9
Description
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられるプリントヘッド等に係り、より詳しくは、装置内で発生する電波放射ノイズを低減することのできるプリントヘッド等に関する。
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、まず、例えばドラム状に形成された感光体(感光体ドラム)の表面が帯電装置によって一様に帯電される。帯電された感光体ドラムは、画像データに基づいて制御された露光装置により露光され、その表面に静電潜像が形成される。続いて、感光体ドラム上に形成された静電潜像は現像装置により可視像(トナー像)化される。その後、トナー像は感光体ドラムの回転に伴って転写部まで搬送されて、記録紙上に静電転写される。そして、記録紙上に担持されたトナー像は定着処理が施されて、永久像となる。
このような画像形成装置で用いられる露光装置としては、従来よりレーザダイオードとポリゴンミラーとを組み合わせて、主走査方向にレーザ光を走査露光する光走査方式が用いられてきた。しかし、近年では、装置の小型化の要請等から、多数のLED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)を主走査方向に配列して構成されたLEDプリントヘッド(LPH:LED Print Head)を用いた露光装置も多く採用されている。
このような画像形成装置で用いられる露光装置としては、従来よりレーザダイオードとポリゴンミラーとを組み合わせて、主走査方向にレーザ光を走査露光する光走査方式が用いられてきた。しかし、近年では、装置の小型化の要請等から、多数のLED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)を主走査方向に配列して構成されたLEDプリントヘッド(LPH:LED Print Head)を用いた露光装置も多く採用されている。
LPHは、一般に、多数のLEDをライン状に配列したLEDチップを複数配置してなるLEDアレイと、LEDから出力された光を感光体(感光体ドラム)表面に結像させるために多数のロッドレンズが配列されたロッドレンズアレイとを含んで構成されている。画像形成装置では、入力される画像データに基づいてLPHの各LEDを駆動させ、感光体へ向けて光を出力し、ロッドレンズによって感光体表面に光を結像させる。そして、感光体とLPHとを相対移動させることにより副走査方向に静電潜像を形成している。
この種のLPHとして、最近、自己走査型LED(SLED)を適用したものが提案されている(特許文献1参照)。このSLEDでは、例えばスイッチ素子としてサイリスタを用いている。そして、入力されてくるライン同期信号(Lsync)に同期して、各スイッチ素子を順次オン状態とすることにより、各LEDブロック(スレッドと呼ぶ)を構成するLEDを主走査方向に順次点灯可能に制御している。また、特許文献1では、各LEDを点灯させるために出力する点灯信号をパルス幅変調方式にて作成し、各LEDに出力する点灯パルス数すなわち点灯時間の長さを調整することで、全ドットの露光量を一律に補正し、且つ、各ドットの露光量を個別に補正している。
ところで、最近、画像形成装置など電子機器の高速化、高密度化に伴って、電子機器から発せられる電磁波輻射(Electromagnetic Interference:EMI)が問題となってきている。ここで、上記特許文献1のLPHにおいても、パルス幅変調を行う際に高周波のクロックを使用しているため、このような電磁波輻射の問題が生じ得る。
このような電磁波輻射の問題を解決するため、スペクトラム拡散方式を用いて、クロックの周波数をわずかに(例えば中心周波数に対して±1〜3%程度)変動させながら発振させる(周波数変調する) スペクトラム拡散クロックジェネレータ(Spread Spectrum Clock Generator:SSCG)が提案されている。このSSCGでは、発振周波数を変動させることにより電磁波輻射が発生する周波数を分散させることができ、電磁波輻射によるピークを例えば4〜5dB程度低く抑えることが可能である。
しかしながら、このようなSSCGを上記特許文献1のLPHに適用した場合、次のような問題が生じる。
上述したLPHでは、パルス幅変調方式にて各LEDを点灯させるための点灯信号を作成している。したがって、パルス変調に用いるクロックの周波数が変動すると、同じ点灯パルス数であっても、得られるLEDの点灯時間の長さが変わってしまう。このため、感光体上に形成される静電潜像のレベル(および感光体上に形成されるトナー像の濃度)に若干のむらが生じてしまう。
ここで、一般的なSSCGの変調周期は15〜50μs程度である。一方、1スレッドあたり128個のLEDが設けられたLEDアレイを用いた場合に、副走査方向の解像度を4800dpi(dot per inch)とし、200mm/sのプロセス速度で印字動作を行うものとすると、ライン同期信号の発生周期(LEDブロックを構成する各LEDを順次点灯させるのに必要な時間:1ライン周期と呼ぶ)は26μs(25.4/200/4800≒26μs)程度となる。つまり、1スレッドを構成する128個のLEDを順次点灯させるための1ライン周期がSSCGの変調周期に近くなる。
上述したLPHでは、パルス幅変調方式にて各LEDを点灯させるための点灯信号を作成している。したがって、パルス変調に用いるクロックの周波数が変動すると、同じ点灯パルス数であっても、得られるLEDの点灯時間の長さが変わってしまう。このため、感光体上に形成される静電潜像のレベル(および感光体上に形成されるトナー像の濃度)に若干のむらが生じてしまう。
ここで、一般的なSSCGの変調周期は15〜50μs程度である。一方、1スレッドあたり128個のLEDが設けられたLEDアレイを用いた場合に、副走査方向の解像度を4800dpi(dot per inch)とし、200mm/sのプロセス速度で印字動作を行うものとすると、ライン同期信号の発生周期(LEDブロックを構成する各LEDを順次点灯させるのに必要な時間:1ライン周期と呼ぶ)は26μs(25.4/200/4800≒26μs)程度となる。つまり、1スレッドを構成する128個のLEDを順次点灯させるための1ライン周期がSSCGの変調周期に近くなる。
このとき、スレッドの1ライン周期とSSCGの変調周期とが略一致していると、スレッド内で生じる主走査方向のむらの分布が、副走査方向に対してほとんど変動しなくなる。つまり、前のラインで暗かったところは次のラインでも暗くなり、一方、前のラインで明るかったところは次のラインでも明るくなってしまう。その結果、例えば全面同一濃度の中間調画像(ハーフトーン画像)を得るべく画像形成(潜像形成)を行った場合に、副走査方向に濃淡によるスジが現れてしまう。また、主走査方向の解像度を例えば1200dpiとした場合、1スレッドすなわち128個のLEDにて構成されるスレッドの主走査方向長さは2.7mm程度となるため、副走査方向に現れるスジが目立ちやすくなりやすい。
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、スペクトラム拡散方式にて作成されたクロックにてプリントヘッドを駆動する際に、発生する画像むらを目立たなくすることにある。
かかる目的のもと、本発明が適用されるプリントヘッドは、複数の点灯素子を備えた点灯ブロックが複数配列される点灯ヘッドを有し、入力されるライン同期信号に同期して、点灯ブロックにおける複数の発光素子を順次点灯手段にて順次点灯可能にし、順次点灯手段に対してライン同期信号出力手段にてライン同期信号を出力し、入力されるクロックを用いて画像信号を変調し、複数の点灯ブロックにおける複数の点灯素子に対する点灯信号を点灯信号発生手段にて発生し、点灯信号発生手段に対してスペクトラム拡散方式にて周波数変調されたクロックをスペクトラム拡散クロック出力手段にて出力し、ライン同期信号出力手段から出力されるライン同期信号のライン周期T1と、スペクトラム拡散クロック出力手段から出力されるクロックの変調周期T2とが、T1/T2≦0.95または、T1/T2≧1.05の関係を有していることを特徴としている。
ここで、順次点灯手段は、隣接する点灯ブロックの走査方向が互いに反転するように点灯ブロックにおける複数の点灯素子を点灯可能にすることを特徴とすることができる。また、点灯信号発生手段は、クロックを用いて画像信号をパルス幅変調することにより複数の点灯素子に対する点灯信号を発生することができる。
ここで、順次点灯手段は、隣接する点灯ブロックの走査方向が互いに反転するように点灯ブロックにおける複数の点灯素子を点灯可能にすることを特徴とすることができる。また、点灯信号発生手段は、クロックを用いて画像信号をパルス幅変調することにより複数の点灯素子に対する点灯信号を発生することができる。
また、他の観点から捉えると、本発明は、複数の点灯素子が配列されてなるプリントヘッドの点灯動作を制御するプリントヘッドの点灯制御装置であって、プリントヘッドに複数の点灯素子の点灯タイミングを制御するためのライン同期信号を出力するライン同期信号出力部と、プリントヘッドに複数の点灯素子の点灯量を制御するためのクロックを出力するクロック出力部とを含み、クロック出力部は、スペクトラム拡散方式にて周波数変調を行い、ライン同期信号出力部から出力されるライン同期信号のライン周期T1と、クロック出力部から出力されるクロックの変調周期T2とが、T1/T2≦0.95または、T1/T2≧1.05の関係を有していることを特徴としている。
ここで、複数の点灯素子が自己走査型発光素子からなることを特徴とすることができる。
ここで、複数の点灯素子が自己走査型発光素子からなることを特徴とすることができる。
さらに、他の観点から捉えると、本発明は、所定のプロセス速度で回動する像担持体と、像担持体を帯電する帯電器と、帯電された像担持体を露光して静電潜像を形成する露光器と、像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器とを備え、プロセス速度が異なる複数の画像形成モードで動作する画像形成装置であって、露光器は、複数の点灯素子を備えた点灯ブロックが複数配列される点灯ヘッドと、入力されるライン同期信号に同期して、点灯ブロックにおける複数の発光素子を順次点灯可能にする順次点灯手段と、順次点灯手段に対してライン同期信号を出力するライン同期信号出力手段と、入力されるクロックを用いて画像信号を変調し、複数の点灯ブロックにおける複数の点灯素子に対する点灯信号を発生する点灯信号発生手段と、点灯信号発生手段に対してスペクトラム拡散方式にて周波数変調されたクロックを出力するスペクトラム拡散クロック出力手段とを含み、プロセス速度が異なる複数の画像形成モードにおいて、ライン同期信号出力手段から出力されるライン同期信号のライン周期T1と、スペクトラム拡散クロック出力手段から出力されるクロックの変調周期T2とが、T1/T2≦0.95または、T1/T2≧1.05の関係を満たすことを特徴としている。
本発明によれば、ライン同期信号のライン周期T1とクロックの変調周期T2との比が所定の関係を満たすようにしたので、形成される画像における濃淡の間隔を狭めることができ、結果として画像むらを目立たなくすることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
図1は本実施の形態が適用されるプリントヘッドを備えた画像形成装置の全体構成を示した図である。図1に示す画像形成装置は、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタ1である。この画像形成装置は、画像形成プロセス部10、制御部30、および画像処理部(IPS:Image Processing System)40を備えている。これらのうち、画像形成プロセス部10は、各色の画像データに対応して画像形成を行う。また、制御部30は、画像形成プロセス部10の動作を制御する。さらに、IPS40は、例えばパーソナルコンピュータ(PC)2や画像読取装置(IIT)3に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施して画像形成プロセス部10に出力する。
図1は本実施の形態が適用されるプリントヘッドを備えた画像形成装置の全体構成を示した図である。図1に示す画像形成装置は、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタ1である。この画像形成装置は、画像形成プロセス部10、制御部30、および画像処理部(IPS:Image Processing System)40を備えている。これらのうち、画像形成プロセス部10は、各色の画像データに対応して画像形成を行う。また、制御部30は、画像形成プロセス部10の動作を制御する。さらに、IPS40は、例えばパーソナルコンピュータ(PC)2や画像読取装置(IIT)3に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施して画像形成プロセス部10に出力する。
画像形成プロセス部10は、一定の間隔を置いて並列的に配置される4つの画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kを備えている。画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kは、感光体ドラム12、帯電器13、LEDプリントヘッド(LPH)14、現像器15、およびクリーナ16を備える。ここで、像担持体としての感光体ドラム12は、静電潜像を形成するとともにトナー像を担持する。また、帯電器13は、感光体ドラム12の表面を所定電位で一様に帯電する。露光器としてのLPH14は、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を露光して静電潜像を形成する。現像器15は、LPH14によって得られた静電潜像をトナーで現像する。クリーナ16は、一次転写後の感光体ドラム12表面を清掃する。ここで、各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kは、現像器15に収納されたトナーを除いて、略同様に構成されている。そして、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kは、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
また、画像形成プロセス部10は、中間転写ベルト21、一次転写ロール22、二次転写ロール23、搬送ベルト24、そして定着器25を備えている。中間転写ベルト21には、各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12にて形成された各色のトナー像が多重転写される。転写器としての一次転写ロール22は、各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの各色トナー像を中間転写ベルト21に順次転写(一次転写)させる。二次転写ロール23は、中間転写ベルト21上に転写された重畳トナー像を、記録材である用紙Pに一括転写(二次転写)させる。定着器25は、二次転写された画像を用紙P上に定着させる。
また、画像形成プロセス部10は、中間転写ベルト21、一次転写ロール22、二次転写ロール23、搬送ベルト24、そして定着器25を備えている。中間転写ベルト21には、各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12にて形成された各色のトナー像が多重転写される。転写器としての一次転写ロール22は、各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの各色トナー像を中間転写ベルト21に順次転写(一次転写)させる。二次転写ロール23は、中間転写ベルト21上に転写された重畳トナー像を、記録材である用紙Pに一括転写(二次転写)させる。定着器25は、二次転写された画像を用紙P上に定着させる。
では、このデジタルカラープリンタ1における画像形成動作について説明する。このデジタルカラープリンタ1において、画像形成プロセス部10は、制御部30から供給された同期信号等の制御信号に基づいて画像形成動作を行う。その際に、PC2やIIT3から入力された画像データは、画像処理部40によって画像処理が施され、インタフェースを介して各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kに供給される。そして、例えばイエローの画像形成ユニット11Yでは、帯電器13により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム12の表面が、画像処理部40から得られた画像データに基づいて発光するLPH14により露光されて、感光体ドラム12上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器15により現像され、感光体ドラム12上にはイエローのトナー像が形成される。同様に、他の画像形成ユニット11M,11C,11Kにおいても、マゼンタ、シアン、黒の各色トナー像が形成される。
各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kで形成された各色トナー像は、図1の矢印A方向に回動する中間転写ベルト21上に、一次転写ロール22により順次静電吸引される。その結果、中間転写ベルト21上には重畳されたトナー像が形成される。形成された重畳トナー像は、中間転写ベルト21の移動に伴って二次転写ロール23が配設された領域(二次転写部)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部に搬送されると、トナー像が二次転写部に搬送されるタイミングに合わせて用紙Pが二次転写部に供給される。そして、二次転写部にて二次転写ロール23により形成される転写電界により、重畳トナー像は搬送されてきた用紙P上に一括して静電転写される。
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Pは、中間転写ベルト21から剥離され、搬送ベルト24により定着器25まで搬送される。定着器25に搬送された用紙P上の未定着トナー像は、定着器25によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙P上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Pは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部(図示せず)に搬送される。
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Pは、中間転写ベルト21から剥離され、搬送ベルト24により定着器25まで搬送される。定着器25に搬送された用紙P上の未定着トナー像は、定着器25によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙P上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Pは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部(図示せず)に搬送される。
では次に、この画像形成装置で用いられるLPH14について詳細に説明する。
図2は、LEDプリントヘッド(LPH)14の構成を示した図である。LPH14は、ハウジング61、LED回路基板62、自己走査型LEDアレイ(Self-Scanning Light Emitting Device:SLED)63を備える。またLPH14は、ロッドレンズアレイ64、ホルダ65、および板バネ66をさらに備える。これらのうち、ハウジング61は、LPH14の支持体として機能する。また、LED回路基板62は、SLED63やSLED63を駆動する駆動回路等を搭載する。さらに、SLED63は、発光することにより感光体ドラム12を露光する。ロッドレンズアレイ64は、SLED63からの光を感光体ドラム12表面に結像させる。さらにまた、ホルダ65は、ロッドレンズアレイ64を支持するとともにSLED63を外部から遮蔽する。そして板バネ66は、ハウジング61をロッドレンズアレイ64方向に付勢する。
図2は、LEDプリントヘッド(LPH)14の構成を示した図である。LPH14は、ハウジング61、LED回路基板62、自己走査型LEDアレイ(Self-Scanning Light Emitting Device:SLED)63を備える。またLPH14は、ロッドレンズアレイ64、ホルダ65、および板バネ66をさらに備える。これらのうち、ハウジング61は、LPH14の支持体として機能する。また、LED回路基板62は、SLED63やSLED63を駆動する駆動回路等を搭載する。さらに、SLED63は、発光することにより感光体ドラム12を露光する。ロッドレンズアレイ64は、SLED63からの光を感光体ドラム12表面に結像させる。さらにまた、ホルダ65は、ロッドレンズアレイ64を支持するとともにSLED63を外部から遮蔽する。そして板バネ66は、ハウジング61をロッドレンズアレイ64方向に付勢する。
ハウジング61は、アルミニウム、SUS等のブロックまたは板金で形成され、LED回路基板62を支持している。また、ホルダ65は、ハウジング61およびロッドレンズアレイ64を支持し、SLED63の発光点とロッドレンズアレイ64の焦点とが一致するように設定している。さらに、ホルダ65はSLED63を密閉するように構成されている。そのため、SLED63に外部からゴミが付着することを防ぐことができる。一方、板バネ66は、SLED63およびロッドレンズアレイ64の位置関係を保持するように、ハウジング61を介してLED回路基板62をロッドレンズアレイ64方向に付勢している。
このように構成されたLPH14は、調整ネジ(図示せず)によってロッドレンズアレイ64の光軸方向に移動可能に構成され、ロッドレンズアレイ64の結像位置(焦点面)が感光体ドラム12表面上に位置するように調整される。
このように構成されたLPH14は、調整ネジ(図示せず)によってロッドレンズアレイ64の光軸方向に移動可能に構成され、ロッドレンズアレイ64の結像位置(焦点面)が感光体ドラム12表面上に位置するように調整される。
図3は、図2に示すLED回路基板62の平面図を示している。LED回路基板62には、SLED63を構成する60個のLEDチップ70(Chip1〜Chip60)が、感光体ドラム12の軸線方向と平行になるように精度良く列状に配置されている。ここで、図4は、各LEDチップ70の連結部を拡大したものである。図4に示すように、各LEDチップ70の端部では、LEDアレイの端部境界が主走査方向に連続的に配置されるように構成されている。すなわち、各LEDチップ70は、千鳥状に配列されている。なお、図4では、一例としてChip1、Chip2およびChip3の連結部を示している。
そして、本実施の形態に係るLPH14では、各LEDチップ70にそれぞれ256個のLED(点灯素子)が搭載されている。したがって、60個のLEDチップ70を有するSLED63全体では、15360個のLEDが設けられることになる。また、Chip1の外側端部からChip60の外側端部までの距離(SLED63の主走査方向長さ)は、A3ノビの用紙Pへの画像形成に対応するために324mmに設定される。このため、隣接するLEDの間隔は約21.15μmに設定され、このLPH14の主走査方向の出力解像度は1200dpi(dot per inch)となる。なお、このLPH14の副走査方向の出力解像度は例えば1200dpi、2400dpi、そして4800dpiから選択することができる。
また、LED回路基板62には、信号発生回路100およびレベルシフト回路104が設けられている。さらに、LED回路基板62には、出力電圧を安定化させるための3端子レギュレータからなる電源回路101、SLED63を構成する各LEDの光量補正値データ等を記憶するEEPROM102、およびデジタルカラープリンタ1本体との間で信号の送受信を行うハーネス103が備えられている。
図5は、信号発生回路100の構成およびLED回路基板62の配線構成を示した図である。図5に示すように、信号発生回路100は、各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)に対して点灯信号ΦI(ΦI1〜ΦI120)を出力する点灯信号発生部110を備えている。各LEDチップ70は、上述したようにそれぞれ256個のLEDを搭載しているが、各LEDチップ70では、これら256個のLEDを主走査方向に128個ずつ二組に分け、各組(128個のLED)を一スレッドとして点灯制御を行っている。このため、各LEDチップ70には、二組の点灯信号ΦI(例えばChip1ではΦI1およびΦI2)が供給されている。
また、信号発生回路100は、各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)を六組(10チップ毎)に分け、それぞれの組に対して転送信号CK1(CK1_1〜CK1_6)および転送信号CK2(CK2_1〜CK2_6)を出力する転送信号発生部130を備えている。
また、信号発生回路100は、各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)を六組(10チップ毎)に分け、それぞれの組に対して転送信号CK1(CK1_1〜CK1_6)および転送信号CK2(CK2_1〜CK2_6)を出力する転送信号発生部130を備えている。
また、LED回路基板62上には、各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)に電力を供給するVcc=+3.3Vの電源ライン105および接地(GND)された電源ライン106が設けられている。また、信号発生回路100から各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)に対して二組ずつ点灯信号ΦI(ΦI1〜ΦI120)を送信する信号ライン107(107_1〜107_120)も設けられている。さらに、転送信号CK1(CK1_1〜1_6)を送信する信号ライン108(108_1〜108_6)も設けられている。さらにまた、転送信号CK2(CK2_1〜2_6)を送信する信号ライン109(109_1〜109_6)も設けられている。
そして、各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)には、信号ライン107を介して、対応する二組の点灯信号ΦI(ΦI1〜ΦI120)が入力される。また、各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)には、信号ライン108を介して転送信号CK1(CK1_1〜1_6)が、信号ライン109を介して転送信号CK2(CK2_1〜2_6)が、それぞれChip1〜Chip60に入力される。
図6は、点灯ヘッドとしてのSLED63におけるLEDチップ70、信号発生回路100、およびレベルシフト回路104の回路構成を説明する図である。ただし、図6では、SLED63を構成する複数のLEDチップ70のうち、Chip1のみを示している。なお、他のChip2〜Chip60も、Chip1と同じ構成を有しており、Chip1と同様にして信号発生回路100やレベルシフト回路104に接続されている。
LEDチップ70は、レベルシフト回路104を介して信号発生回路100の転送信号発生部130に接続されている。レベルシフト回路104は、抵抗R1BとコンデンサC1、および抵抗R2BとコンデンサC2がそれぞれ並列に配置された構成を有し、それぞれの一端がSLED63の入力端子に接続され、他端が信号発生回路100(転送信号発生部130)の出力端子に接続されている。そして、信号発生回路100(転送信号発生部130)から出力される転送信号CK1R,CK1Cおよび転送信号CK2R,CK2Cに基づいて、転送信号CK1および転送信号CK2を、SLED63を構成する各LEDチップ70に出力するように構成されている。また、LEDチップ70は、駆動電流設定抵抗RIDを介して信号発生回路100の点灯信号発生部110に接続されている。なお、点灯信号発生部110の詳細については後述する。
LEDチップ70は、レベルシフト回路104を介して信号発生回路100の転送信号発生部130に接続されている。レベルシフト回路104は、抵抗R1BとコンデンサC1、および抵抗R2BとコンデンサC2がそれぞれ並列に配置された構成を有し、それぞれの一端がSLED63の入力端子に接続され、他端が信号発生回路100(転送信号発生部130)の出力端子に接続されている。そして、信号発生回路100(転送信号発生部130)から出力される転送信号CK1R,CK1Cおよび転送信号CK2R,CK2Cに基づいて、転送信号CK1および転送信号CK2を、SLED63を構成する各LEDチップ70に出力するように構成されている。また、LEDチップ70は、駆動電流設定抵抗RIDを介して信号発生回路100の点灯信号発生部110に接続されている。なお、点灯信号発生部110の詳細については後述する。
信号発生回路100には、ライン同期信号Lsync、ビデオデータVdata、クロック信号clk、およびリセット信号RSTが入力される。ここで、信号発生回路100の転送信号発生部130は、転送信号CK1を作成するのに用いられる転送信号CK1Rを出力するトライステートバッファB1R、同じく転送信号CK1を作成するのに用いられる転送信号CK1Cを出力するトライステートバッファB1Cを備えている。さらに、転送信号発生部130は、転送信号CK2を作成するのに用いられる転送信号CK2Rを出力するトライステートバッファB2R、同じく転送信号CK2を作成するのに用いられる転送信号CK2Cを出力するトライステートバッファB2Cを備えている。なお、これらトライステートバッファB1R、B1C、B2R、B2Cは、H(1)、L(0)を出力できる他に、High−Z(ハイインピーダンス:以下の説明ではHizと表記する)の状態をとることのできる3ステート出力回路にて構成されている。ここで、Hiz状態とは、出力が実質的にオープン状態であることを意味する。
図6に示したように、LEDチップ70は、スイッチ素子としての256個のサイリスタS1〜S256、点灯素子としての256個のLED L1〜L256を備えている。またLEDチップ70は、256個のダイオードD1〜D256、256個の抵抗R1〜R256、さらには信号ラインに過剰な電流が流れるのを防止する転送電流制限抵抗R1A、R2Aを有している。なお、LED L1〜L256は、実際には、後述するように主走査方向にL1、L2、…、L128、L129、…、L255、L256の順で配列されている。
LEDチップ70は、点灯ブロックとしての第一のスレッド71および第二のスレッド72を有している。ここで、第一のスレッド71は、128個のサイリスタS1〜S128、128個のLED L1〜L128、128個のダイオードD1〜D128、および128個の抵抗R1〜R128を有している。一方、第二のスレッド72は、128個のサイリスタS129〜S256、128個のLED L129〜L256、128個のダイオードD129〜D256、および128個の抵抗R129〜R256を有している。
なお、以下の説明では、LED L1〜L256への電流の供給を制御するサイリスタS1〜S256とダイオードD1〜D256とで主に構成される部分を転送部と呼ぶ。
なお、以下の説明では、LED L1〜L256への電流の供給を制御するサイリスタS1〜S256とダイオードD1〜D256とで主に構成される部分を転送部と呼ぶ。
本実施の形態のLEDチップ70において、各サイリスタS1〜S256のアノード端子(入力端)A1〜A256は電源ライン105に接続されている。この電源ライン105には電源電圧Vcc(=+3.3V)が供給される。ここで、第一のスレッド71では、電源ライン105に近い側から、サイリスタS1、S2、…、S128が順次接続されている。一方、第二のスレッド72では、電源ライン105に近い側から、サイリスタS256、S255、…、S129が順次接続されている。
奇数番目サイリスタS1、S3、…、S253、S255のカソード端子(出力端)K1、K3、…、K253、K255には、信号発生回路100からレベルシフト回路104および転送電流制限抵抗R1Aを介して転送信号CK1が送信される。ここで、第一のスレッド71では、レベルシフト回路104に近い側から、カソード端子K1、K3、…、K125、K127が順次接続されている。また、第二のスレッド72では、レベルシフト回路104に近い側から、カソード端子K255、K253、…、K131、K129が順次接続されている。
また、偶数番目のサイリスタS2、S4、…、S254、S256のカソード端子(出力端)K2、K4、…、K254、K256には、信号発生回路100からレベルシフト回路104および転送電流制限抵抗R2Aを介して転送信号CK2が送信される。ここで、第一のスレッド71では、レベルシフト104から近い側から、カソード端子K2、K4、…、K126、K128が順次接続されている。また、第二のスレッド72では、レベルシフト回路104に近い側から、カソード端子K256、K254、…、K132、K130が順次接続されている。
また、偶数番目のサイリスタS2、S4、…、S254、S256のカソード端子(出力端)K2、K4、…、K254、K256には、信号発生回路100からレベルシフト回路104および転送電流制限抵抗R2Aを介して転送信号CK2が送信される。ここで、第一のスレッド71では、レベルシフト104から近い側から、カソード端子K2、K4、…、K126、K128が順次接続されている。また、第二のスレッド72では、レベルシフト回路104に近い側から、カソード端子K256、K254、…、K132、K130が順次接続されている。
一方、各サイリスタS1〜S256のゲート端子(制御端)G1〜G256は、各サイリスタS1〜S256に対応して設けられた抵抗R1〜R256を介して電源ライン106に各々接続されている。なお、電源ライン106は接地(GND)されている。ここで、第一のスレッド71では、電源ライン106に近い側から、抵抗R1、R2、…、R127、R128が順次接続されている。一方、第二のスレッド72では、電源ライン106に近い側から、抵抗R256、R255、…、R130、R129が順次接続されている。
また、各サイリスタS1〜S256のゲート端子G1〜G256と、各サイリスタS1〜S256に対応して設けられたLED L1〜L256のゲート端子とは各々接続される。
さらに、第一のスレッド71において、各サイリスタS1〜S128のゲート端子G1〜G128には、ダイオードD1〜D128のカソード端子が接続されている。そして、サイリスタS1〜S127のゲート端子G1〜G127には、次段のダイオードD2〜D128のアノード端子に各々接続されている。すなわち、各ダイオードD1〜D128はゲート端子G1〜G127を挟んで直列接続されている。他方、第二のスレッド72において、各サイリスタS256〜S129のゲート端子G256〜G129には、ダイオードD256〜D129のカソード端子が接続されている。そして、サイリスタS256〜S130のゲート端子G256〜G130には、次段のダイオードD255〜D129のアノード端子に各々接続されている。すなわち、各ダイオードD256〜D129はゲート端子G256〜G130を挟んで直列接続されている。
さらに、第一のスレッド71において、各サイリスタS1〜S128のゲート端子G1〜G128には、ダイオードD1〜D128のカソード端子が接続されている。そして、サイリスタS1〜S127のゲート端子G1〜G127には、次段のダイオードD2〜D128のアノード端子に各々接続されている。すなわち、各ダイオードD1〜D128はゲート端子G1〜G127を挟んで直列接続されている。他方、第二のスレッド72において、各サイリスタS256〜S129のゲート端子G256〜G129には、ダイオードD256〜D129のカソード端子が接続されている。そして、サイリスタS256〜S130のゲート端子G256〜G130には、次段のダイオードD255〜D129のアノード端子に各々接続されている。すなわち、各ダイオードD256〜D129はゲート端子G256〜G130を挟んで直列接続されている。
第一のスレッド71におけるダイオードD1のアノード端子および第二のスレッド72におけるダイオードD256は、転送電流制限抵抗R2Aおよびレベルシフト回路104を介して信号発生回路100に接続されている。このため、第一のスレッド71におけるダイオードD1および第二のスレッド72におけるダイオードD256には、ほぼ同時に転送信号CK2が送信される。また、第一のスレッド71におけるLED L1〜L128のカソード端子は、駆動電流設定抵抗RIDを介して信号発生回路100(点灯信号発生部110)に接続され、奇数番目の点灯信号ΦI(Chip1の場合はΦI1)が送信される。他方、第二のスレッド72におけるLED L256〜L129のカソード端子は、駆動電流設定抵抗RIDを介して信号発生回路100(点灯信号発生部110)に接続され、偶数番目の点灯信号ΦI(Chip1の場合はΦI2)が送信される。
さらに、LEDチップ70には、サイリスタS1〜S256およびダイオードD1〜D256を覆うように遮光マスク(図示せず)が配置される。この遮光マスクは、画像形成動作中に、オン状態にあって電流が流れている状態におけるサイリスタS1〜S256や、電流が流れている状態におけるダイオードD1〜D256からの発光を遮断し、不要光が感光体ドラム12を露光するのを抑制している。
次に、信号発生回路100およびレベルシフト回路104から出力される、SLED63(各LEDチップ70)を駆動する信号(駆動信号)について説明する。
図7は、信号発生回路100およびレベルシフト回路104から出力される駆動信号を説明するためのタイミングチャートである。なお、図7に示すタイミングチャートでは、LEDチップ70のChip1において、すべてのLED L1〜L256が光書き込みを行う(発光する)場合について表記している。
図7は、信号発生回路100およびレベルシフト回路104から出力される駆動信号を説明するためのタイミングチャートである。なお、図7に示すタイミングチャートでは、LEDチップ70のChip1において、すべてのLED L1〜L256が光書き込みを行う(発光する)場合について表記している。
(1)まず、画像形成装置側から信号発生回路100にリセット信号RSTが入力されることによって、信号発生回路100(転送信号発生部130)では、トライステートバッファB1Rをハイレベル「H」(以下、単に「H」と表記する)とすることにより転送信号CK1Rが「H」として出力される。また、転送信号発生部130のトライステートバッファB1Cを「H」とすることにより転送信号CK1Cが「H」として出力される。レベルシフト回路104では、これを受けて、転送信号CK1が「H」に設定される。一方、信号発生回路100(転送信号発生部130)では、トライステートバッファB2Rをローレベル(以下、単に「L」と表記する)とすることにより転送信号CK2Rが「L」として出力される。また、転送信号発生部130のトライステートバッファB2Cを「L」とすることにより転送信号CK2Cが「L」として出力される。これを受けて、レベルシフト回路104では、転送信号CK2が「L」に設定される。その結果、LEDチップ70では、すべてのサイリスタS1〜S256がオフの状態になる(図7(a))。
なお、この状態では、信号発生回路100(点灯信号発生部110)にビデオデータVdataが入力されていないことから、点灯信号ΦI(ΦI1、ΦI2)は「H」に設定されている(図7(H),(I))。
なお、この状態では、信号発生回路100(点灯信号発生部110)にビデオデータVdataが入力されていないことから、点灯信号ΦI(ΦI1、ΦI2)は「H」に設定されている(図7(H),(I))。
(2)リセット信号RSTに続いて、信号発生回路100に入力されるライン同期信号Lsyncが所定期間だけ「H」になることで(図7(a))、SLED63(各LEDチップ70)の動作が開始される。そして、このライン同期信号Lsyncに同期して、信号発生回路100では、図7(E),(F)に示すように、転送信号発生部130のトライステートバッファB2CおよびトライステートバッファB2Rを「H」とすることにより、転送信号CK2Cおよび転送信号CK2Rを「H」に設定する。そして、レベルシフト回路104では、これを受けて、図7(G)に示すように、転送信号CK2が「H」に設定される(図7(b))。
(3)次に、図7(C)に示すように、信号発生回路100の転送信号発生部130において、トライステートバッファB1Rを「L」に設定することにより転送信号CK1RをLにする(図7(c))。これを受けて、レベルシフト回路104では、コンデンサC1に蓄積された電荷が抵抗R1Bに向かう方向に流れ、やがて、転送信号CK1の電位がGNDになる。ここで、転送信号CK1Cの電位は+3.3Vに設定されているため、コンデンサC1の両端電位は+3.3V(=Vcc)となる。
(4)これに続いて、図7(B)に示すように、転送信号発生部130のトライステートバッファB1Cを「L」とすることにより転送信号CK1CをLにする(図7(d))。
この状態においては、第一のスレッド71のサイリスタS1および第二のスレッド72のサイリスタS256のゲート電流が流れ始める。その際に、信号発生回路100のトライステートバッファB1Rをハイインピーダンス(Hiz)にすることで、電流の逆流防止を行う。
その後、第一のスレッド71では、サイリスタS1に流れるゲート電流により、サイリスタS1がオンし始め、ゲート電流が徐々に増加する。また、これとほぼ同時に第二のスレッド72でも、サイリスタS256に流れるゲート電流により、サイリスタS256がオンし始め、ゲート電流が徐々に増加する。それと共に、レベルシフト回路104のコンデンサC1に電流が流れ込むことで、転送信号CK1の電位も徐々に上昇する。
この状態においては、第一のスレッド71のサイリスタS1および第二のスレッド72のサイリスタS256のゲート電流が流れ始める。その際に、信号発生回路100のトライステートバッファB1Rをハイインピーダンス(Hiz)にすることで、電流の逆流防止を行う。
その後、第一のスレッド71では、サイリスタS1に流れるゲート電流により、サイリスタS1がオンし始め、ゲート電流が徐々に増加する。また、これとほぼ同時に第二のスレッド72でも、サイリスタS256に流れるゲート電流により、サイリスタS256がオンし始め、ゲート電流が徐々に増加する。それと共に、レベルシフト回路104のコンデンサC1に電流が流れ込むことで、転送信号CK1の電位も徐々に上昇する。
(5)所定時間(転送信号CK1電位がGND近傍になる時間)の経過後、転送信号発生部130のトライステートバッファB1Rを「L」に設定し、転送信号CK1Rを「L」にする(図7(e))。すると、ゲート端子G1電位およびゲート端子G256電位が上昇することによって転送信号CK1電位の上昇が生じ、これに伴いレベルシフト回路104の抵抗R1B側に電流が流れ始める。その一方で、転送信号CK1電位が上昇するのに従い、レベルシフト回路104のコンデンサC1に流れ込む電流は徐々に減少する。
そして、サイリスタS1およびサイリスタS256が完全にオンし、定常状態となると、サイリスタS1およびサイリスタS256のオン状態を保持するための電流がレベルシフト回路104の抵抗R1Bに流れるが、コンデンサC1には流れなくなる。なお、トライステートバッファB1Rを「L」に設定する際、図7(B)に示すように、転送信号発生部130のトライステートバッファB1Cをハイインピーダンス(HiZ)に設定する(図7(e))。
そして、サイリスタS1およびサイリスタS256が完全にオンし、定常状態となると、サイリスタS1およびサイリスタS256のオン状態を保持するための電流がレベルシフト回路104の抵抗R1Bに流れるが、コンデンサC1には流れなくなる。なお、トライステートバッファB1Rを「L」に設定する際、図7(B)に示すように、転送信号発生部130のトライステートバッファB1Cをハイインピーダンス(HiZ)に設定する(図7(e))。
(6)サイリスタS1およびサイリスタ256が完全にオンした状態で、図7(H),(I)に示すように、入力されるビデオデータVdataに基づいて点灯信号発生部110で作成された点灯信号ID(ΦI1、ΦI2)が、ともに「L」に設定される(図7(f))。このとき、第一のスレッド71では、ゲート端子G1電位>ゲート端子G2電位であるため、LED L1の方が早くオンし、点灯する。LED L1がオンするのに伴って信号ラインの電位が上昇するため、第一のスレッド71においてLED L2からL128までがオンすることはない。すなわち、第一のスレッド71では、最もゲート電圧の高いLED L1のみがオン(点灯)することになる。一方、このとき、第二のスレッド72では、ゲート端子G256電位>ゲート端子G255電位であるため、LED L256の方が早くオンし、点灯する。LED L256がオンするのに伴って信号ラインの電位が上昇するため、第二のスレッド72においてLED L255からL129までがオンすることはない。すなわち、第二のスレッド72では、最もゲート電圧の高いLED L256のみがオン(点灯)することになる。
(7)次に、図7(F)に示すように、転送信号発生部130のトライステートバッファB2Rを「L」に設定することで転送信号CK2Rを「L」にすると(図7(g))、図8(c)の場合と同様に電流が流れ、レベルシフト回路104のコンデンサC2の両端に電圧が発生する。
(8)図7(E)に示すように、この状態で転送信号発生部130のトライステートバッファB2Cを「L」に設定することで転送信号CK2Cを「L」にする(図7(h))。これに伴い、第一のスレッド71ではサイリスタS2がターンオンする。また、これとほぼ同時に、第二のスレッド72ではサイリスタS255がターンオンする。
(9)そして、図7(B),(C)に示すように、転送信号発生部130のトライステートバッファB1C、B1Rを同時に「H」に設定することで転送信号CK1C、CK1Rを同時にHにすると(図7(i))、転送信号CK1が「H」となる。転送信号CK1が「H」となることにより、第一のスレッド71では、サイリスタS1がターンオフし、抵抗R1を通って放電することによりゲート端子G1電位は徐々に下降する。その際、サイリスタS2は、ゲート端子G2電位の上昇により完全にオンする。一方、転送信号CK1が「H」となることにより、第二のスレッド72では、サイリスタS256がターンオフし、抵抗R256を通って放電することによりゲート端子G256電位は徐々に下降する。その際、サイリスタS255は、ゲート端子G255電位の上昇により完全にオンする。
(8)図7(E)に示すように、この状態で転送信号発生部130のトライステートバッファB2Cを「L」に設定することで転送信号CK2Cを「L」にする(図7(h))。これに伴い、第一のスレッド71ではサイリスタS2がターンオンする。また、これとほぼ同時に、第二のスレッド72ではサイリスタS255がターンオンする。
(9)そして、図7(B),(C)に示すように、転送信号発生部130のトライステートバッファB1C、B1Rを同時に「H」に設定することで転送信号CK1C、CK1Rを同時にHにすると(図7(i))、転送信号CK1が「H」となる。転送信号CK1が「H」となることにより、第一のスレッド71では、サイリスタS1がターンオフし、抵抗R1を通って放電することによりゲート端子G1電位は徐々に下降する。その際、サイリスタS2は、ゲート端子G2電位の上昇により完全にオンする。一方、転送信号CK1が「H」となることにより、第二のスレッド72では、サイリスタS256がターンオフし、抵抗R256を通って放電することによりゲート端子G256電位は徐々に下降する。その際、サイリスタS255は、ゲート端子G255電位の上昇により完全にオンする。
(10)サイリスタS2およびサイリスタS255が完全にオンした状態で、図7(H),(I)に示すように、点灯信号ID(ΦI1、ΦI2)が、ともに「L」に設定される。したがって、点灯信号発生部110からの点灯信号ΦI1、ΦI2を「L」または「H」に設定することで、LED L2およびLED L255を点灯/非点灯させることが可能となる。なお、この場合、第一のスレッド71では、ゲート端子G1電位がすでにゲート端子G2電位より低くなっているため、LED L1がオンすることはない。また、第二のスレッド72でも、ゲート端子G256電位がすでにゲート端子G255電位より低くなっているため、LED L256がオンすることもない。
(11)そして、図7(C)に示すように、信号発生回路100の転送信号発生部130において、トライステートバッファB1Rを「L」に設定することにより転送信号CK1RをLにする(図7(j))。これを受けて、レベルシフト回路104では、コンデンサC1に蓄積された電荷が抵抗R1Bに向かう方向に流れ、やがて、転送信号CK1の電位がGNDになる。
(11)そして、図7(C)に示すように、信号発生回路100の転送信号発生部130において、トライステートバッファB1Rを「L」に設定することにより転送信号CK1RをLにする(図7(j))。これを受けて、レベルシフト回路104では、コンデンサC1に蓄積された電荷が抵抗R1Bに向かう方向に流れ、やがて、転送信号CK1の電位がGNDになる。
(12)以後、上述した動作を順次行い、第一のスレッド71における他のLED L3〜L128および第二のスレッド72における他のLED L254〜L129を順次点灯させる。
そして、第一のスレッド71における終端のLED L128および第二のスレッド72における終端のLED L129が消灯した図7中の「転送動作期間」の後においては、転送信号CK1C、CK1Rを「H」として転送信号CK1を「H」とし、さらに転送信号CK2C、CK2Rを「H」として転送信号CK2を「H」として、転送信号CK1および転送信号CK2を共に所定の時間だけ「H」の状態に保つ(図7中、「転送サイリスタをオフ」)。これによって、すべてのサイリスタS1〜S256がオフする。したがって、この状態においては、すべてのサイリスタS1〜S256に電流が流れることはないので、サイリスタS1〜S256は消灯(非点灯)の状態に保持される。
そして、第一のスレッド71における終端のLED L128および第二のスレッド72における終端のLED L129が消灯した図7中の「転送動作期間」の後においては、転送信号CK1C、CK1Rを「H」として転送信号CK1を「H」とし、さらに転送信号CK2C、CK2Rを「H」として転送信号CK2を「H」として、転送信号CK1および転送信号CK2を共に所定の時間だけ「H」の状態に保つ(図7中、「転送サイリスタをオフ」)。これによって、すべてのサイリスタS1〜S256がオフする。したがって、この状態においては、すべてのサイリスタS1〜S256に電流が流れることはないので、サイリスタS1〜S256は消灯(非点灯)の状態に保持される。
(13)さらに、転送信号CK1、CK2を共に所定の時間だけ「H」の状態に保った後、転送信号CK2C、CK2Rを「L」として転送信号CK2を「L」とする(図7中、「転送部に電流を流さない期間」)。これによって、ダイオードD1〜D256にも電流が流れることがないので、すべてのダイオードD1〜D256も非点灯の状態が保持される。
それにより、点灯信号ΦIが出力されて画像形成が終了した後の、感光体ドラム12(図1参照)が回転を停止した状態を含んだ非定常動作時においては、SLED63の転送部に対して電流が印加されない。そのため、感光体ドラム12が回転を停止している状態では、LED L1〜L256とともに、転送部に配置されたサイリスタS1〜S256およびダイオードD1〜D256にも電流が流れることはない。したがって、サイリスタS1〜S256およびダイオードD1〜D256から光が出射されることがないので、感光体ドラム12が不要に露光されることが抑制できる。
それにより、点灯信号ΦIが出力されて画像形成が終了した後の、感光体ドラム12(図1参照)が回転を停止した状態を含んだ非定常動作時においては、SLED63の転送部に対して電流が印加されない。そのため、感光体ドラム12が回転を停止している状態では、LED L1〜L256とともに、転送部に配置されたサイリスタS1〜S256およびダイオードD1〜D256にも電流が流れることはない。したがって、サイリスタS1〜S256およびダイオードD1〜D256から光が出射されることがないので、感光体ドラム12が不要に露光されることが抑制できる。
このように、本実施の形態では、一つのLEDチップ70に、それぞれ128個ずつのLEDを備えた二つのスレッド(第一のスレッド71および第二のスレッド72)を設けることにより、256個のLED L1〜L256を、半分の点灯時間で点灯させることを可能としている。そして、LEDチップ70において、第一のスレッド71および第二のスレッド72では、それぞれ主走査方向端部側から順次LEDの点灯を行わせている。つまり、図8に示したように、LEDチップ70において、第一のスレッド71ではLED L1からL128へ、すなわち主走査方向の一端部(図に示す例では左側)から中央部に向けて点灯動作が行われるのに対し、第二のスレッド72では、LED L256からL129へ、すなわち主走査方向の他端部(図に示す例では右側)から中央部に向けて点灯動作が行われる。
続いて、図9を参照しながら、信号発生回路100における点灯信号発生部110の構成を詳細に説明する。
順次点灯手段(点灯信号発生手段)としての点灯信号発生部110には、ライン同期信号出力手段(ライン同期信号出力部)としての制御部30からライン同期信号Lsyncが入力される。また、点灯信号発生部110には、IPS40からビデオデータVdataおよびクロック信号clkも入力される。さらに、また、点灯信号発生部110には、EEPROM102から、SLED63を構成する15360個のLEDそれぞれに対応する光量補正値データも入力される。そして、点灯信号発生部110はLPH14のSLED63を構成する各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)に点灯信号ΦI(ΦI1〜ΦI120)を供給している。
順次点灯手段(点灯信号発生手段)としての点灯信号発生部110には、ライン同期信号出力手段(ライン同期信号出力部)としての制御部30からライン同期信号Lsyncが入力される。また、点灯信号発生部110には、IPS40からビデオデータVdataおよびクロック信号clkも入力される。さらに、また、点灯信号発生部110には、EEPROM102から、SLED63を構成する15360個のLEDそれぞれに対応する光量補正値データも入力される。そして、点灯信号発生部110はLPH14のSLED63を構成する各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)に点灯信号ΦI(ΦI1〜ΦI120)を供給している。
図9に示すように、点灯信号発生部110は、画像データラッチ部111、千鳥配列補正部112、画像データ並替部113、点灯パルス計算部114、およびパルス発生器115を備えている。
画像データラッチ部111は、例えばD型フリップフロップ回路(delayed flip-flop:D-FF)にて構成される。この画像データラッチ部111には、制御部30からライン同期信号Lsyncが入力される。また、画像データラッチ部111には、IPS40からビデオデータVdataが入力される。さらに、この画像データラッチ部111には、IPS40からクロック信号clkも入力される。そして、画像データラッチ部111は、ライン同期信号Lsyncに同期しつつ、クロック信号clkが立ち上がった(オンとなった)ときのビデオデータVdataをラッチし、得られたデータを画像データとして出力する。
画像データラッチ部111は、例えばD型フリップフロップ回路(delayed flip-flop:D-FF)にて構成される。この画像データラッチ部111には、制御部30からライン同期信号Lsyncが入力される。また、画像データラッチ部111には、IPS40からビデオデータVdataが入力される。さらに、この画像データラッチ部111には、IPS40からクロック信号clkも入力される。そして、画像データラッチ部111は、ライン同期信号Lsyncに同期しつつ、クロック信号clkが立ち上がった(オンとなった)ときのビデオデータVdataをラッチし、得られたデータを画像データとして出力する。
画像データラッチ部111には、ライン同期信号Lsyncの一周期(以下、1ライン周期と呼ぶ)毎に、主走査方向1ライン分(15360ドット分)のビデオデータVdata(点灯のオン・オフを指示するデータ)が入力されてくる。ここで、ビデオデータVdataは、主走査方向8ドット分を一纏めにしたシリアルデータとなっている。このため、ビデオデータVdataから主走査方向1ライン分の画像データを取得するには、ライン同期信号Lsyncをトリガとし、1ライン周期内で、15360ドット/8ドット=1920回ビデオデータVdataをラッチする必要がある。したがって、クロック信号clkは少なくとも1ライン周期内で1920回オンするように設定されている。なお、クロック信号clkの詳細については後述する。
千鳥配列補正部112には、画像データラッチ部111から出力される主走査方向1ライン分毎の画像データが順次入力される。千鳥配列補正部112は、入力されてくる主走査方向1ライン分の画像データのうち、偶数番目のLEDチップ70(Chip2、Chip4、…、Chip60)に対応する画像データ(偶数チップ画像データと呼ぶ)を、図示しないメモリに一時的に格納する。なお、このメモリは、副走査方向複数ライン分の偶数チップ画像データを格納できるだけの容量を有している。そして、千鳥配列補正部112は、入力されてくる主走査方向1ライン分の画像データのうち、奇数番目のLEDチップ70(Chip1、Chip3、…、Chip69)に対応する画像データ(奇数チップ画像データと呼ぶ)に、既にメモリに格納されていた副走査方向数ライン前の偶数チップ画像データを挿入して組み合わせ、千鳥配列補正後の画像データとして出力する。ここで、奇数チップ画像データの間に副走査方向何ライン前の偶数チップ画像データを挿入するかは、千鳥配列されるLEDチップ70の副走査方向ずれ量に基づいて決まる。なお、本実施の形態では、千鳥配列により各LEDチップ70を副走査方向に4ライン分ずらしているため、副走査方向nライン目の奇数チップ画像データに、副走査方向n−4ライン目の偶数チップ画像データを挿入することで、千鳥配列補正を施している。
これにより、SLED63では、主走査方向1ライン分の画像データに対し、副走査方向下流側に配置される偶数番目のLEDチップ70における各LEDの点灯タイミングが、副走査方向上流側に配置される奇数番目のLEDチップ70における各LEDの点灯タイミングよりも所定時間だけ遅れるようになる。したがって、感光体ドラム12上で、奇数番目のLEDチップ70により形成される静電潜像と、偶数番目のLEDチップ70により形成される静電潜像との副走査方向位置を合わせることが可能になる。
画像データ並替部113は、千鳥配列補正部112から送られてくる千鳥配列補正後の画像データをシリアル−パラレル変換するとともに、60個のLEDチップ70における第一のスレッド71および第二のスレッド72(図8参照)に対応した120個(1個あたり128ドット分)の画像データ群に分割する。また画像データ並替部113は、シリアル−パラレル変換された120個の画像データ群を、それぞれ、図8に示す点灯順(L1→L128、あるいは、L256→L129)に並べ替える。
点灯パルス計算部114は、各LEDチップ70の第一のスレッド71および第二のスレッド72に対応して合計120個設けられている。この点灯パルス計算部114(114_1〜114_120)は、画像データ並替部113から送られてくる各スレッド(128個のLED)に対応した画像データと、EEPROM102から読み出された各LEDの光量補正値とを用いて、各LEDの点灯パルス数を計算する。具体例を挙げて説明すると、例えばLEDを点灯させる際の基本パルス数が8ビット(256)であり、光量補正値(補正パルス数)が6ビット(0〜63)の範囲から適宜選択されるものとする。この場合、点灯パルス計算部114では、点灯させるLEDに対して、点灯パルス数=基本パルス数+補正パルス数を計算し、点灯パルス数データとして出力する。ここで、光量補正値(補正パルス数)は、SLED63を構成する各LEDの光量が略一律となるように予め決定されている。
パルス発生器115は、点灯パルス計算部114と同様に、各LEDチップ70の第一のスレッド71および第二のスレッド72に対応して合計120個設けられている。このパルス発生器115(115_1〜115_120)は、対応する点灯パルス計算部114(114_1〜114_120)から送られてくる各スレッド(128個のLED)に対応した点灯パルス数データと、IPS40から送られてくるクロック信号clkとを用いて、各LEDの点灯時間を決定する。この場合、パルス発生器115では、各LEDに対応して、点灯時間=点灯パルス数×クロック信号clkの周期(クロック周期)を計算する。そして、パルス発生器115は、各LEDに対して得られた点灯時間に応じて、パルス幅変調にて光量を変えた点灯信号ΦI(ΦI1〜ΦI120)を発生する。そして、パルス発生器115(115_1〜115_120)は、発生した各点灯信号ΦI1〜ΦI120を、LPH14のSLED63を構成する各LEDチップ70(Chip1〜Chip60)の各スレッド(第一のスレッド71、第二のスレッド72)にそれぞれ出力する。これにより、LPH14のSLED63では、点灯対象となるLEDが、設定された点灯時間だけ点灯することになる。
一方、IPS40は、図9に示すように、クロック発生器41と、画像データ生成部42と、スペクトラム拡散クロックジェネレータ(Spread Spectrum Clock Generator:SSCG)43とを備えている。クロック発生器41は、所定の基準クロックRefclkを発生する。画像データ生成部42は、図1に示すPC2やIIT3からの画像データに対し、基準クロックRefclkに同期しながら所定の処理を施す。これにより、画像データ生成部42は、主走査方向8ドット分を一纏めにしたシリアルデータからなるビデオデータVdataを生成し、点灯信号発生部110に向けて出力する。スペクトラム拡散クロック出力手段(クロック出力部)としてのSSCG43は、クロック発生器41から入力される基準クロックRefclkに周波数変調を施すことで、周波数変調されたクロック信号clkを生成し、点灯信号発生部110に向けて出力している。具体的には、SSCG43を用いることにより、所定の周期(クロック変調周期と呼ぶ)で、クロック信号clkの周波数(周期)を50MHz±1.5%の範囲で可変している。
図10は、単一周波数のクロックを用いた場合におけるスペクトル波形(図中破線で示す)と、本実施の形態のようにスペクトル拡散された周波数のクロックを用いた場合におけるスペクトル波形(図中実線で示す)とを示している。なお、図10において、横軸は周波数、縦軸は電界強度である。単一の周波数のクロックを用いた場合、そのスペクトル波形は中心周波数fc(例えば50MHz)でピークが立つのに対し、スペクトル拡散された周波数のクロックを用いた場合、そのスペクトル波形は中心周波数fcを中心としたブロードなものとなり、ピークレベルが低下する。したがって、本実施の形態では、SSCG43によりスペクトル拡散された周波数のクロックを用いることで、画像形成装置から発せられる放射ノイズの低減(4〜5dB程度)を図ることができる。
このように、SSCG43によって周波数変調されたクロック信号clkを用いることは、放射ノイズの低減という観点からは非常に有効なものである。ただし、点灯信号発生部110の各パルス発生器115(114_5〜115_120)では、上述したように、このクロック信号clkを用いて各LEDの点灯時間を計算している。このため、周波数変調されたクロック信号clkを用いた場合、たとえ点灯パルス数が同じであったとしても、クロック周期が短いときに得られる点灯時間は短くなり、クロック周期が長いときに得られる点灯時間は長くなる。
すると、本実施の形態に係るデジタルカラープリンタ1を用いてハーフトーン画像を形成しようとした場合、各LEDの点灯時間がクロック周期に連動して増減するために、次のような問題が生じる。
図11は、ライン同期信号Lsyncのオンタイミングおよびクロック信号clkの周期(クロック周期)の関係を示している。なお、以下の説明では、ライン同期信号Lsyncの周期をライン周期T1と呼ぶ。また、クロック信号clkの変調周期をクロック変調周期T2と呼ぶ。なお、図11では、ライン周期T1<クロック変調周期T2である。
図11は、ライン同期信号Lsyncのオンタイミングおよびクロック信号clkの周期(クロック周期)の関係を示している。なお、以下の説明では、ライン同期信号Lsyncの周期をライン周期T1と呼ぶ。また、クロック信号clkの変調周期をクロック変調周期T2と呼ぶ。なお、図11では、ライン周期T1<クロック変調周期T2である。
本実施の形態では、ライン周期T1毎にSLED63を構成する合計15360個のLEDの点灯制御が行われる。ただし、この点灯制御は、それぞれ128個のLEDを有する第一のスレッド71および第二のスレッド72を単位として並列に実行される。したがって、実際には、ライン周期T1毎に、各スレッドを構成する128個のLEDの点灯制御が行われることになる。なお、図11には、ライン周期T1<クロック変調周期T2の関係を有する場合において、所定のスレッド(LEDチップ70(例えばChip1)における第一のスレッド71)を用いてハーフトーン画像用の静電潜像を形成した際に、この静電潜像を現像して得られるトナー像も示している。
本実施の形態では、スレッドを構成する各LEDの点灯時間がクロック周期に連動して増減するため、感光体ドラム12上に形成される静電潜像には、クロック変調周期T2を周期として主走査方向に濃淡のパターンが発生する。また、スレッドを構成する各LEDの点灯時間がクロック周期に連動して増減すると、感光体ドラム12上に形成される静電潜像には、副走査方向にも濃淡のパターンが発生する。なお、図11に示す例では、ライン周期T1<クロック変調周期T2であるため、得られるトナー像に、図中右下方向に向かう濃淡の筋が発生する。
ここで、図12(a)〜(i)は、ライン周期T1とクロック変調周期T2との比T1/T2(以下周期比と呼ぶ)を0.80〜1.20の範囲で変更した場合に、LPH14によって形成された静電潜像を現像して得られたトナー像に発生する筋の状態(干渉縞パターン)に関するシミュレーション結果である。なお、図12において、横軸は主走査方向、縦軸は副走査方向である。そして、図12において、横軸は2.7mmすなわち1スレッド分のLED(128個)に対応して形成されるトナー像を示しており、縦軸は2.55mmである。
図12から、ライン周期T1およびクロック変調周期T2が略同じレベルであると(T1/T2が1に近いと)、トナー像に生じる濃淡の周期が長くなり、筋が目に付きやすくなることが理解される。特に、ライン周期T1とクロック変調周期T2とが同じ(T1/T2=1)場合には、濃い領域および薄い領域が主走査方向の同じ部位に発生し、濃淡による筋が副走査方向に沿って延びることになるため、非常に目立ちやすくなってしまう。
これに対し、図13は、横軸を空間周波数(Cycle/mm)とし、縦軸を濃度の変動幅(%)としたときのハマリーカーブ(Hamerly’sCurve)である。本実施の形態では、SSCG43におけるクロック信号clkの変調幅が±1.5%(したがってレンジでは3%)である。したがって、図13より、3%の変動幅においても筋を目立ちにくくするためには、空間周波数を0.2(Cycle/mm)以下あるいは7(Cycle/mm)以上とすればよいことが理解される。
また、図14は、横軸を空間周波数(Cycle/mm)とし、縦軸を周期比T1/T2としたときの、筋の目立ちやすさの関係を示す図である。上述したように、3%の変動幅においても筋を目立ちにくくするためには、空間周波数を0.2(Cycle/mm)以下あるいは7(Cycle/mm)以上とすればよい。したがって、図14より、7(Cycle/mm)以上の空間周波数を得るには、周期比T1/T2を1.05以上あるいは0.95以下とすればよいことが理解される。
ここで、T1/T2≦0.95となる図12(a)〜(c)およびT1/T2≧1.05となる図12(g)〜(i)を参照すると、0.95<T1/T2<1.05となる図12(d)〜(f)と比較して、筋の発生間隔が狭まっていることが理解される。筋の間隔が狭まると、筋の存在が目に付きにくくなる。したがって、T1/T2≦0.95あるいはT1/T2≧1.05となるようにライン周期T1およびクロック変調周期T2の関係を設定しておくことで、周波数変調されたクロック信号clkを用いることによって生じる濃度むらを目立ちにくくすることができる。また、T1/T2≦0.90あるいはT1/T2≧1.15の場合には、副走査方向2.55mmあたりの干渉縞の数が10本以上と非常に細かくなるため、濃度むらがより目立たなくなる。
最近の画像形成装置では、要求される出力解像度やプリント対象となる用紙Pの種類(用紙種や厚さ)等に応じて設定される画像形成モード毎に、そのプロセス速度(副走査方向速度)が変更されることがある。本実施の形態に係るデジタルカラープリンタ1では、いずれのプロセス速度においても、T1/T2≦0.95あるいはT1/T2≧1.05の関係を満たすように画像形成条件を予め設定しておくことにより、各画像形成モードにおいて筋の発生を目立たなくすることが可能である。
以上説明したように、本実施の形態では、周波数変調したクロック信号clkを用いることにより、画像形成装置内で発生する放射ノイズを低減することができる。また、本実施の形態では、ライン同期信号Lsyncのライン周期T1とクロック信号clkのクロック変調周期T2との比である周期比T1/T2を、T1/T2≦0.95あるいはT1/T2≧1.05となるように設定することにより、形成される画像(静電潜像、トナー像)における濃淡むら(干渉縞)を目立たなくさせることができる。
なお、本実施の形態では、点灯素子としてLEDを用いた場合について説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば液晶シャッタを用いたプリントヘッドや有機EL素子を用いたプリントヘッドなど、点光源の集合体からなるプリントヘッドに対して、同様に適用することができる。
1…デジタルカラープリンタ、12…感光体ドラム、13…帯電器、14…LPH、15…現像器、30…制御部、40…IPS(画像処理部)、41…クロック発生器、42…画像データ生成部、43…SSCG(スペクトラム拡散クロックジェネレータ)、63…SLED、70…LEDチップ、71…第一のスレッド、72…第二のスレッド、100…信号発生回路、102…EEPROM、104…レベルシフト回路、110…点灯信号発生部、111…画像データラッチ部、112…千鳥配列補正部、113…画像データ並替部、114…点灯パルス計算部、115…パルス発生器、130…転送信号発生部、Lsync…ライン同期信号、Vdata…ビデオデータ、Refclk…基準クロック信号、clk…クロック信号
Claims (6)
- 複数の点灯素子を備えた点灯ブロックが複数配列される点灯ヘッドと、
入力されるライン同期信号に同期して、前記点灯ブロックにおける前記複数の発光素子を順次点灯可能にする順次点灯手段と、
前記順次点灯手段に対して前記ライン同期信号を出力するライン同期信号出力手段と、
入力されるクロックを用いて画像信号を変調し、前記複数の点灯ブロックにおける前記複数の点灯素子に対する点灯信号を発生する点灯信号発生手段と、
前記点灯信号発生手段に対してスペクトラム拡散方式にて周波数変調されたクロックを出力するスペクトラム拡散クロック出力手段とを含み、
前記ライン同期信号出力手段から出力される前記ライン同期信号のライン周期T1と、前記スペクトラム拡散クロック出力手段から出力されるクロックの変調周期T2とが、
T1/T2≦0.95
または、
T1/T2≧1.05
の関係を有していることを特徴とするプリントヘッド。 - 前記順次点灯手段は、隣接する前記点灯ブロックの走査方向が互いに反転するように当該点灯ブロックにおける前記複数の点灯素子を点灯可能にすることを特徴とする請求項1記載のプリントヘッド。
- 前記点灯信号発生手段は、前記クロックを用いて前記画像信号をパルス幅変調することにより前記複数の点灯素子に対する点灯信号を発生することを特徴とする請求項1記載のプリントヘッド。
- 複数の点灯素子が配列されてなるプリントヘッドの点灯動作を制御するプリントヘッドの点灯制御装置であって、
前記プリントヘッドに前記複数の点灯素子の点灯タイミングを制御するためのライン同期信号を出力するライン同期信号出力部と、
前記プリントヘッドに前記複数の点灯素子の点灯量を制御するためのクロックを出力するクロック出力部とを含み、
前記クロック出力部は、スペクトラム拡散方式にて周波数変調を行い、
前記ライン同期信号出力部から出力される前記ライン同期信号のライン周期T1と、前記クロック出力部から出力されるクロックの変調周期T2とが、
T1/T2≦0.95
または、
T1/T2≧1.05
の関係を有していることを特徴とするプリントヘッドの点灯制御装置。 - 前記複数の点灯素子が自己走査型発光素子からなることを特徴とする請求項4記載のプリントヘッドの点灯制御装置。
- 所定のプロセス速度で回動する像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電器と、
帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光器と、
前記像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器とを備え、
前記プロセス速度が異なる複数の画像形成モードで動作する画像形成装置であって、
前記露光器は、
複数の点灯素子を備えた点灯ブロックが複数配列される点灯ヘッドと、
入力されるライン同期信号に同期して、前記点灯ブロックにおける前記複数の発光素子を順次点灯可能にする順次点灯手段と、
前記順次点灯手段に対して前記ライン同期信号を出力するライン同期信号出力手段と、
入力されるクロックを用いて画像信号を変調し、前記複数の点灯ブロックにおける前記複数の点灯素子に対する点灯信号を発生する点灯信号発生手段と、
前記点灯信号発生手段に対してスペクトラム拡散方式にて周波数変調されたクロックを出力するスペクトラム拡散クロック出力手段とを含み、
前記プロセス速度が異なる複数の前記画像形成モードにおいて、前記ライン同期信号出力手段から出力される前記ライン同期信号のライン周期T1と、前記スペクトラム拡散クロック出力手段から出力されるクロックの変調周期T2とが、
T1/T2≦0.95
または、
T1/T2≧1.05
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
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