JP2012249260A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペクトラム拡散クロックを用いて画像を描画する場合に、スペクトラム拡散クロックの生成に用いる変調信号の周期性が画像に与える影響を小さくする。
【解決手段】画像形成装置は水平同期信号として機能するＢＤ信号ＳＧ２を生成するＢＤ信号生成部と、スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を生成するクロック生成部３０１とを備える。クロック生成部３０１はＰＬＬ回路に変調信号生成部４１を加えた構成を有する。クロック生成部３０１はスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２の周波数を周期Ｔで変動させている。変調信号生成部４１は変調信号ＳＧ１の周波数をランダムに選択し、ＢＤ信号ＳＧ２がクロック生成部３０１に入力される毎に、周波数をランダムに変えた変調信号ＳＧ１を生成する。これによりＢＤ信号ＳＧ２がクロック生成部３０１に入力される毎に周期Ｔをランダムに変化させている。
【選択図】図５

Description

本発明はクロック生成装置としてスペクトラム拡散クロックジェネレータを用いる画像処理装置に関する。

電子機器から放射される電磁波による電磁妨害(ＥＭＩ:Electro-Magnetic Interference)の対策として、スペクトラム拡散クロックジェネレータ(ＳＳＣＧ:Spread Spectrum Clock Generator)が知られている。電子機器では各種タイミングを取るためにクロックが用いられるが、クロックはＥＭＩの主な原因となっている。ＳＳＣＧは周波数がわずかに変動するクロックを生成することにより、クロックの周波数スペクトラムを拡散させている。これにより、クロックの周波数スペクトラムのピーク値を下げて、電磁波ノイズを低減している。

クロック生成装置としてＳＳＣＧを用いた画像形成装置が提案されている(特許文献１参照)。この画像形成装置ではＢＤ(Beam Detect)信号を基準にして同じパターンでクロックの周波数を変動させており、感光体ドラムに静電潜像を描画するレーザ光の制御にそのクロックを用いることによって、レーザスポット径及びレーザスポット間隔を均一にしている。

特開２００９−２９２０８３号公報(図７)

スペクトラム拡散クロックは周波数が周期的に変動するクロックである。したがって、スペクトラム拡散クロックを画像データで変調した信号によって画像を描画する場合、周波数変動の周期性の影響は画素を描画する位置のズレとなって表れ、これにより干渉が生じて画像に規則的な濃淡が生じる。

スペクトラム拡散クロックは例えば、周期的に電圧が変化する変調信号に応じて、周波数が変動するようになっている。

図１０は変調信号ＳＧ１の周期性の影響を受けて発生する規則的な濃淡と変調信号ＳＧ１との関係を示す図である。図１０において、変調信号ＳＧ１の縦軸は電圧を示しており、スペクトラム拡散クロックの周波数と連動している。横軸は時間の経過を示している。水平画素ラインＰＬは画像を構成する画素のうち主走査方向Ｄ１に並ぶ画素のラインである。一本の走査ラインを描画することにより、一本の水平画素ラインＰＬが形成される。符号Ｐ１は規則的な濃淡の薄い部分であり、符号Ｐ２は規則的な濃淡の濃い部分を示している。水平画素ラインＰＬにおいて、薄い部分Ｐ１と濃い部分Ｐ２が交互に並ぶことにより規則的な濃淡が生じている。

水平同期信号の周期が変調信号ＳＧ１の周期の整数倍であれば、規則的な濃淡は干渉縞状のノイズとなって画像に表れる。すなわち、水平同期信号の周期が変調信号ＳＧ１の周期の整数倍の場合、図１０に示すように、規則的な濃淡の主走査方向Ｄ１の位置が同じとなり、その結果、副走査方向Ｄ２に延びる複数のライン状のノイズ(干渉縞状のノイズ)Ｎ１，Ｎ２が画像に表れる。ノイズＮ１は薄いラインであり、ノイズＮ２は濃いラインであり、ノイズＮ１とノイズＮ２が交互に表れている。一本の水平画素ラインＰＬだけを見れば規則的な濃淡は視覚で認識されにくく特に問題とならないが、副走査方向Ｄ２に延びる複数のライン状のノイズＮ１，Ｎ２であれば視覚で認識できるレベルとなり問題となる。

具体的に説明すれば、変調信号ＳＧ１の周波数が一般的な２５ｋＨｚとした場合、変調信号ＳＧ１の周期、すなわちスペクトラム拡散クロックの周波数の変動周期は４０μｓｅｃとなる。水平同期信号の周期が例えば４００μｓｅｃであれば、４００μｓｅｃ＝４０μｓｅｃ×１０なので、副走査方向Ｄ２に１０本の薄いラインのノイズＮ１と１０本の濃いラインのノイズＮ２が交互に表れる。

本発明は、スペクトラム拡散クロックを用いて画像を描画する場合に、スペクトラム拡散クロックの生成に用いる変調信号の周期性が画像に与える影響を小さくすることができる画像処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の一の局面に係る画像処理装置は、スペクトラム拡散クロックを用いて画像を描画する画像処理装置であって、前記画像を描画する際の水平同期信号を生成する水平同期信号生成部と、前記スペクトラム拡散クロックを生成すると共に前記水平同期信号が入力されるクロック生成部と、を備え、前記クロック生成部は、前記スペクトラム拡散クロックの周波数を周期Ｔで変動させており、前記水平同期信号が前記クロック生成部に入力される毎に前記周期Ｔを変化させる。

本発明によれば、水平同期信号がクロック生成部に入力される毎に、スペクトラム拡散クロックの周波数が変動する周期Ｔを変化させている。スペクトラム拡散クロックは変調信号の周期と同じ周期で周波数が変動するので、本発明では水平同期信号の周期毎に変調信号の周期を変化させていることになる。したがって、同じ周期の変調信号が水平同期信号の周期毎に繰り返されることがなくなる。言い換えれば、画像の空間周波数を水平同期信号の周期毎に異ならせることができる。このため、変調信号の周期性の影響を受けて発生する規則的な濃淡は、副走査方向に延びる複数のライン状のノイズとなって画像に表れずに、点状のノイズとなって表れる。点状のノイズはライン状のノイズに比べて視覚で認識されにくい(目立たない)。したがって本発明によれば、スペクトラム拡散クロックの生成に用いる変調信号の周期性が、画像に与える影響を小さくすることができる。

なお、本発明において、スペクトラム拡散クロックを用いた画像の描画は、潜像の描画及び顕像の描画のいずれでもよい。また、スペクトラム拡散クロックは画像の描画に必要となる処理をするための様々なタイミング信号に用いられる他、スペクトラム拡散クロックを画像データにより変調した信号の生成にも用いることができる。

上記構成において、前記クロック生成部は、前記スペクトラム拡散クロックを分周した分周信号を生成する分周器と、基準クロックと前記分周信号との位相差を示す位相差信号を生成する位相比較器と、前記位相差信号を直流信号に変換するローパスフィルタと、前記スペクトラム拡散クロックの生成に利用される変調信号を生成する変調信号生成部と、前記直流信号の電圧と前記変調信号の電圧とを加算した加算信号を生成する加算器と、入力した信号の電圧に応じて発振周波数を制御する発振器であり、前記加算信号の電圧に応じて周波数が変動する前記スペクトラム拡散クロックを出力する電圧制御発振器と、を含み、前記変調信号生成部は、前記水平同期信号が前記クロック生成部に入力される毎に、周波数を変えた前記変調信号を出力するようにできる。

この構成はクロック生成部の一つの態様であり、変調信号生成部は水平同期信号がクロック生成部に入力される毎に、周波数を変えた変調信号(周期を変えた変調信号と言うこともできる)を出力するので、水平同期信号がクロック生成部に入力される毎に周期Ｔを変化させることができる。

上記構成において、前記変調信号生成部は、前記変調信号の周波数をランダムに選択し、前記水平同期信号が前記クロック生成部に入力される毎に、周波数をランダムに変えた前記変調信号を出力するようにできる。

この構成はクロック生成部の他の態様であり、変調信号生成部は水平同期信号がクロック生成部に入力される毎に、周波数をランダムに変えた変調信号(周期をランダムに変えた変調信号と言うこともできる)を出力するので、水平同期信号がクロック生成部に入力される毎に周期Ｔをランダムに変化させることができる。このため、変調信号の周期性の影響を受けて発生する規則的な濃淡は、ランダムに並ぶ点状のノイズとなって表れる。ランダムに並ぶ点状のノイズはさらに視覚で認識されにくい。したがってスペクトラム拡散クロックの生成に用いる変調信号の周期性が、画像に与える影響をさらに小さくすることができる。

上記構成において、前記水平同期信号が前記クロック生成部に入力されると、前記変調信号生成部は前記変調信号の周波数をランダムに選択すると共に前回の前記水平同期信号の入力によって選択された周波数の前記変調信号を出力するようにできる。

この構成によれば、水平同期信号がクロック生成部に入力されると、変調信号生成部は今回の水平同期信号の入力によって選択された周波数の変調信号を出力するのではなく、前回の水平同期信号の入力によって選択された周波数の変調信号を出力する。今回の水平同期信号の入力によって選択された周波数の変調信号を出力すれば、周波数の選択処理によって、その分だけ変調信号の出力が遅延するが、上記構成では前回の水平同期信号の入力によって選択された周波数の変調信号を出力している。このため、水平同期信号がクロック生成部に入力されると、周波数をランダムに変えた変調信号を遅延なく出力することができる。したがって、水平同期信号がクロック生成部に入力されるタイミングに合わせてスペクトラム拡散クロックの周期Ｔを変化させることができる。

上記構成において、前記変調信号生成部によってランダムに選択される複数の周波数が予め定められており、前記複数の周波数の中に周波数の値が素数である周波数が含まれるようにできる。

水平同期信号の周期毎に周波数をランダムに変えた変調信号を生成することにより、水平同期信号の周期毎に同じ周期の変調信号を繰り返さないようにすることができるが、変調信号どうしで周波数(周期ということもできる)に規則性があれば、それが視覚で認識できるノイズとなって画像に表れる可能性がある。周波数の値が素数の変調信号については、他の変調信号の周波数(周期)と規則性がないので、変調信号どうしで周期に規則性があることが原因となるノイズを防止することができる。

上記構成において、前記スペクトラム拡散クロックを画像データにより変調した信号を利用して描画された画像を用紙に形成して出力する画像形成部を備え、前記画像形成部は、前記スペクトラム拡散クロックを画像データにより変調した信号である光ビームを照射する露光部と、前記光ビームにより静電潜像が描画される像担持体と、前記静電潜像をトナーにより現像する現像部と、を含むようにできる。

この構成によれば、電子写真方式によって用紙に形成された画像について、スペクトラム拡散クロックの生成に用いる変調信号の周期性が、画像に与える影響を小さくすることができる。

上記構成において、前記画像形成部は、一色の前記トナーによって表された単色の画像を用紙に形成して出力するようにできる。

この構成は、一色のトナー画像によって表された単色の画像(例えば、モノクロの画像、イエロー単色の画像)の形成に本発明を適用している。複数の色のトナー画像を重ね合わせて形成したカラー画像では、トナー画像が重ね合わされることにより、上述した副走査方向に延びる複数のライン状のノイズが目立たなくなる場合があるが、単色の画像ではトナー画像が重ね合わされないので、そのような場合はない。したがって、一色のトナー画像によって表された単色の画像の形成に対して、本発明を適用するのが好ましい。

本発明によれば、スペクトラム拡散クロックを用いて画像を描画する場合に、スペクトラム拡散クロックの生成に用いる変調信号の周期性が画像に与える影響を小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。 図１に示す画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。 本実施形態においてポリゴンミラーの光偏向面に光ビームを照射した状態を示す模式図である。 本実施形態に係る光ビームの照射制御系を示すブロック図である。 本実施形態に係るクロック生成部の構成を示すブロック図である。 スペクトラム拡散クロックと変調信号の波形を示す図である。 変調信号のコードの一例をグラフで示した図である。 本実施形態に係るクロック生成部で生成されたスペクトラム拡散クロックをクロック信号として用いた画像の描画について説明するフローチャートである。 本実施形態における変調信号とＢＤ信号(水平同期信号)の波形を示す図である。 水平同期信号の周期が変調信号の周期の整数倍の場合において、規則的な濃淡と変調信号との関係を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。画像形成装置１は例えば、カラーコピー、カラープリンタ及びカラーファクシミリ機能を有するデジタル複合機に適用することができる。画像形成装置１はタンデム方式であり、装置本体１００と装置本体１００の上に配置された画像読取部２００を備える。

画像読取部２００はＣＣＤ(Charge Coupled Device)等によって画像(文字、図、写真等)を読み取り、画像データとして出力する。画像読取部２００はカラー画像を読み取る機能を有する。これによりカラーコピー及びカラーファクシミリの送信が可能となる。

装置本体１００は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０を備える。

用紙貯留部１１０は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙Ｐの束を貯留することができる用紙トレイ１１１を備えている。用紙トレイ１１１は装置本体１００に差し込んで装着される。用紙Ｐを補給するときは装置本体１００から用紙トレイ１１１を引き出す。用紙トレイ１１１に貯留された用紙Ｐの束において、最上位の用紙Ｐがピックアップローラ１１３の駆動により、用紙搬送路１１５へ向けて繰り出される。用紙Ｐは用紙搬送路１１５を通って、画像形成部１３０へ搬送される。

画像形成部１３０は搬送されてきた用紙Ｐにトナー画像を形成する。画像形成部１３０はトナー画像を転写ベルト１３１に転写する順番に従って配置された、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ、ブラック用ユニット１３３Ｋを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、マゼンタ用ユニット１３３Ｍを例にして説明する。

マゼンタ用ユニット１３３Ｍは感光体ドラム１３５及び露光装置１３７を備える。感光体ドラム１３５の周りには帯電器１３９、現像装置１４１及びクリーナ１４３が配置されている。感光体ドラム１３５は像担持体の一例である。像担持体としてはベルト状の担持体でもよい。

帯電器１３９は感光体ドラム１３５の周面を一様に帯電させる。露光装置１３７は画像データ(画像読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)の中でマゼンタのデータに対応する光を生成し、一様に帯電された感光体ドラム１３５の周面に照射する。これにより、感光体ドラム１３５の周面にはマゼンタのパターンの静電潜像が形成される。この状態で感光体ドラム１３５の周面に現像装置１４１からマゼンタトナーを供給することにより、周面にはマゼンタのパターンのトナー画像が形成される。

転写ベルト１３１は感光体ドラム１３５と１次転写ローラ１４５により挟まれた状態で時計周りに動くことができる。マゼンタのパターンのトナー画像は感光体ドラム１３５から転写ベルト１３１に転写される。感光体ドラム１３５の周面に残っているマゼンタトナーはクリーナ１４３によって除去される。以上がマゼンタ用ユニット１３３Ｍの説明である。

マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ、ブラック用ユニット１３３Ｋの上方には、対応する色のトナーを収容したコンテナ、すなわち、マゼンタトナー用コンテナ１４７Ｍ、シアントナー用コンテナ１４７Ｃ、イエロートナー用コンテナ１４７Ｙ、ブラックトナー用コンテナ１４７Ｋが配置されている。各色の現像装置１４１には対応するコンテナからトナーが補給される。

上述したように転写ベルト１３１にはマゼンタのパターンのトナー画像が転写され、このトナー画像に重ねてシアンのパターンのトナー画像が転写され、同様に、イエローのパターンのトナー画像、ブラックのパターンのトナー画像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１３１にカラーのトナー画像が形成される。このように各色のパターンのトナー画像を転写ベルト１３１に重畳して転写することにより、転写ベルト１３１にカラーのトナー画像が形成される。カラーのトナー画像は２次転写ローラ１４９によって、先ほど説明した用紙貯留部１１０から搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

カラーのトナー画像が転写された用紙Ｐは定着部１６０に送られる。定着部１６０は加熱ローラ１６１と定着ローラ１６３に定着ベルト１６５が掛けられた構造を有する。定着ベルト１６５は定着ローラ１６３と加圧ローラ１６７により挟まれている。これらのローラによって、カラーのトナー画像が転写された用紙Ｐが挟まれる。これにより、カラーのトナー画像と用紙Ｐに熱と圧力が加えられて、カラーのトナー画像を用紙Ｐに定着させる。用紙Ｐは排紙トレイ１６９に排紙される。

図２は図１に示す画像形成装置１の電気的な構成を示すブロック図である。画像形成装置１はスペクトラム拡散クロックを用いて画像を描画する画像処理装置の一例である。画像形成装置１は装置本体１００、画像読取部２００、制御部３００、操作表示部４００及び通信部５００がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００及び画像読取部２００に関しては図１で説明しているので、説明を省略する。

制御部３００はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリ等を備える。ＣＰＵは画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、画像形成装置１を構成する上記ハードウェアに対して実行する。ＲＯＭは画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(画像読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)を一時的に記憶する。

制御部３００はスペクトラム拡散クロックを生成するクロック生成部３０１を備える。クロック生成部３０１については後で詳細に説明する。

操作表示部４００にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的にはスタートキー、テンキー、ストップキー、リセットキー、コピー、プリンタ、スキャナ及びファクシミリを切り換えるための機能切換キー等が設けられている。また、操作表示部４００にはタッチパネルが設けられている。タッチパネルの画面には各種の操作及び動作の内容等が表示されると共にソフトキーからなる操作キーが表示される。

通信部５００はファクシミリ通信部５０１及びネットワークＩ／Ｆ部５０３を備える。ファクシミリ通信部５０１は相手先ファクシミリとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ(Network Control Unit)及びファクシミリ通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリ通信部５０１は電話回線５０５に接続される。

ネットワークＩ／Ｆ部５０３はＬＡＮ(Local Area Network)５０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部５０３はＬＡＮ５０７に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。

次に、静電潜像の描画を実行する光ビーム照射制御系について図３及び図４を用いて説明する。図３は本実施形態においてポリゴンミラー１１の光偏向面１３に光ビームＬＢを照射した状態を示す模式図である。図４は本実施形態に係る光ビームの照射制御系１５を示すブロック図である。照射制御系１５はカラー画像を構成する各色に対応して設けられている。本実施形態ではマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックについて照射制御系１５が設けられている。コリメータレンズ及びfθレンズ等の光学部品については図示を省略している。照射制御系１５はポリゴンミラー１１、クロック変調部１７、光ビーム生成部１９及びＢＤ信号生成部２１等を備える。

クロック変調部１７はスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を画像データにより変調した信号を生成する。制御部３００を構成する要素の一つである画像処理専用のＡＳＩＣが、クロック変調部１７の機能を有する。クロック変調部１７はバッファ２３と変調回路２５を備える。

静電潜像の描画を実行する場合、描画の対象となる画像のデータが制御部３００のＲＡＭ(メインメモリ)からバッファ２３に送られる。バッファ２３は予め定められた本数の走査ラインＳＬの描画に用いられるデータを一時的に格納する。１本の走査ラインＳＬは用紙に形成された画像の１本の水平画素ラインＰＬに相当する。ＢＤ信号ＳＧ２は水平同期信号として機能しており、ＢＤ信号ＳＧ２がクロック変調部１７に入力される毎に、それと同期してクロック変調部１７はバッファ２３に格納されたデータを変調回路２５へ送る。

変調回路２５は例えばＰＷＭ(Pulse Width Modulation)回路であり、スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２とバッファ２３から送られてきたデータが入力し、スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を画像データにより変調した信号を生成する。この信号は光ビーム生成部１９へ送られて光信号に変換される。

光ビーム生成部１９は光ビームＬＢを生成し、光ビームＬＢを発光する光源２７及び光源２７を駆動するドライバ等から構成される。光源２７としては例えば半導体レーザが用いられる。ドライバはスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を画像データにより変調した信号に応じて光源の発光を制御する。これにより、スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を画像データにより変調した信号を光信号に変換した光ビームＬＢが照射される。

ポリゴンミラー１１は光ビーム生成部１９で生成された光ビームＬＢを反射する。ポリゴンミラー１１はモータ２９によって回転方向Ｒ１に回転する。ポリゴンミラー１１は正六角形の側面を有している。この側面は６個の光偏向面１３より構成される。

光源２７から発光した光ビームＬＢは、回転するポリゴンミラー１１に照射され、光偏向面１３で偏向されて(ポリゴンミラー１１で反射されて)、感光体ドラム１３５上に走査ラインＳＬを主走査方向Ｄ１に描画する。１つの光偏向面１３で１本の走査ラインＳＬが描画される。回転方向Ｒ２に回転する感光体ドラム１３５に１本の走査ラインＳＬの描画を繰り返すことにより、副走査方向Ｄ２に沿って静電潜像が描画される。副走査方向Ｄ２は感光体ドラム１３５の回転方向Ｒ２に対応している。感光体ドラム１３５の周面を展開した面において、横方向が主走査方向Ｄ１であり、縦方向が副走査方向Ｄ２となる。

ＢＤ信号生成部２１(水平同期信号生成部の一例)は各色に対応して設けられており、静電潜像を感光体ドラム１３５に描画する際の水平同期信号となるＢＤ(Beam Detect)信号ＳＧ２を生成する。ＢＤ信号ＳＧ２は光ビームＬＢで感光体ドラム１３５に静電潜像を描画する際に主走査方向Ｄ１の位置を揃えるための基準となる信号である。ＢＤ信号生成部２１からＢＤ信号ＳＧ２が出力されて予め定められた期間の経過後、画像データにより変調された光ビームＬＢによって感光体ドラム１３５に静電潜像の描画が開始される。

ＢＤ信号生成部２１の構成について説明する。ＢＤ信号生成部２１はＢＤセンサ３１及びＢＤ信号変換部３３を備える。光ビームＬＢは、感光体ドラム１３５の主走査方向Ｄ１の寸法よりも長い走査範囲内において、主走査方向Ｄ１に繰り返し走査される。ＢＤセンサ３１はその走査範囲のうち、光ビームＬＢが感光体ドラム１３５の走査を開始する前に光ビームＬＢを受光する位置に設置されている。

ＢＤセンサ３１はフォトセンサである。ＢＤセンサ３１は、光ビーム生成部１９で生成されて、回転するポリゴンミラー１１の光偏向面１３で反射された光ビームＬＢを受光すると、その受光信号をＢＤ信号変換部３３に出力する。ＢＤ信号変換部３３は、その受光信号を矩形波のＢＤ信号ＳＧ２に整形し、パルス状のＢＤ信号ＳＧ２をクロック変調部１７に出力する。以上説明したように画像形成装置１は、スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を画像データにより変調した信号を利用して画像を描画する画像処理装置として機能する。

次に、スペクトラム拡散クロックを生成するクロック生成部３０１を説明する。図５はクロック生成部３０１の構成を示すブロック図である。クロック生成部３０１はＰＬＬ(Phase Locked Loop)回路に変調信号生成部４１、加算器５１、デジタルアナログ変換器５３を付加した構成を有する。

クロック生成部３０１はＰＬＬ(Phase Locked Loop)回路として、分周器４３、位相比較器４５、ローパスフィルタ４７及び電圧制御発振器(ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator)４９を備える。

分周器４３はクロック生成部３０１で生成されたスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を分周した分周信号を生成する。

位相比較器４５は基準クロックＣＬＫ１と分周器４３で生成された分周信号とが入力し、基準クロックＣＬＫ１と分周信号の位相差を示すパルス信号である位相差信号を生成する。

ローパスフィルタ４７はループフィルタとも称されており、位相比較器４５から出力された位相差信号を平滑して直流信号に変換する。

加算器５１はローパスフィルタ４７から出力された直流信号の電圧と変調信号生成部４１で生成された変調信号ＳＧ１の電圧とを加算した加算信号を生成する。

電圧制御発振器４９は入力した信号の電圧に応じて発振周波数を制御する発振器であり、加算器５１から出力された加算信号の電圧に応じて周波数が変動するスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を出力する。スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２は図４に示すクロック変調部１７へ送られる。

変調信号生成部４１はスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２の生成に利用される変調信号ＳＧ１を生成する。図６はスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２と変調信号ＳＧ１の波形を示す図である。クロック生成部３０１はスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２の周波数を周期Ｔで変動させている。この周期Ｔは変調信号ＳＧ１の周期と同じである。

変調信号生成部４１は乱数生成部５７、変調信号コード記憶部５９、周波数選択部６１及び変調信号コード出力部６３を備える。変調信号生成部４１は変調信号ＳＧ１の周波数をランダムに選択し、ＢＤ信号ＳＧ２(水平同期信号)がクロック生成部３０１の変調信号生成部４１に入力される毎に、周波数をランダムに変えた変調信号ＳＧ１を生成する。これにより、クロック生成部３０１はＢＤ信号ＳＧ２がクロック生成部３０１の変調信号生成部４１に入力される毎に周期Ｔをランダムに変化させている。

乱数生成部５７にはＢＤ信号ＳＧ２が入力し、乱数生成部５７はＢＤ信号ＳＧ２が入力される毎に乱数を生成し、生成した乱数を周波数選択部６１へ送る。

変調信号コード記憶部５９は周波数が異なる複数の変調信号のコードを予め記憶している。コードはアナログの変調信号ＳＧ１の電圧を示す半周期の波形に対応したデジタル値である。図７は変調信号ＳＧ１のコードの一例をグラフで示した図である。縦軸が電圧を示し、横軸が時間を示している。

コードは画像形成装置１の工場出荷時に変調信号コード記憶部５９に記憶させてもよいし、図２に示す操作表示部４００を用いて後から記憶及び記憶の変更ができるようにしてもよい。

変調信号ＳＧ１のコードの一つとして例えば２５ｋＨｚの変調信号ＳＧ１のコードを記憶させる場合、残りのコードとして２５ｋＨｚ近辺であって周波数の値が素数の変調信号ＳＧ１のコードを記憶させる(例えば、１７ｋＨｚ、１９ｋＨｚ、２３ｋＨｚ、２９ｋＨｚ、３１ｋＨｚ、３７ｋＨｚの変調信号ＳＧ１のコード)。これにより、ＢＤ信号ＳＧ２(水平同期信号)の周期毎に周波数が変わる変調信号どうしにおいて、周期の規則性をなくしている。

変調信号コード記憶部５９は周波数が異なる複数の変調信号ＳＧ１のコードのそれぞれを、乱数生成部５７で生成される乱数と対応させて記憶している。

周波数選択部６１は、変調信号コード記憶部５９に記憶されている周波数が異なる複数の変調信号ＳＧ１のコードの中から、乱数生成部５７から送られた乱数に対応する変調信号ＳＧ１のコードを選択する。

変調信号コード出力部６３にはＢＤ信号ＳＧ２が入力され、ＢＤ信号ＳＧ２が入力される毎に変調信号コード出力部６３は周波数選択部６１で選択された変調信号ＳＧ１のコードを繰り返し出力する。これにより変調信号ＳＧ１がデジタル信号として出力される。出力された変調信号ＳＧ１はデジタルアナログ変換器５３において、アナログ信号(アナログの電圧信号)に変換されて加算器５１へ送られる。

次に本実施形態に係るスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２をクロック信号として用いた画像の描画についてコピーを例に説明する。図８はこれを説明するフローチャートである。図９は本実施形態における変調信号ＳＧ１とＢＤ信号(水平同期信号)ＳＧ２の波形を示す図である。本実施形態の一つの特徴はスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を生成するための変調信号ＳＧ１について、ＢＤ信号ＳＧ２の周期毎に変調信号ＳＧ１の周波数を変えていることである。

ユーザが原稿を図２に示す画像読取部２００にセットして、操作表示部４００に設けられたスタートキーを操作する(ステップＳ１)。制御部３００は画像形成装置１が既に立ち上がっているか判断する(ステップＳ３)。画像形成装置１が立ち上がっていれば、スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２は生成されている。画像形成装置１がスリープモード等により、まだ立ち上がっていないと制御部３００が判断すれば(ステップＳ３でＮｏ)、制御部３００は画像形成装置１の立ち上げ動作をする(ステップＳ５)。この動作にはスペクトル拡散クロックＣＬＫ２の生成開始も含まれる。

スペクトル拡散クロックＣＬＫ２は次のようにして生成される。図５に示すように、位相比較器４５には基準クロックＣＬＫ１と分周器４３から出力された分周信号が入力しており、位相比較器４５は基準クロックＣＬＫ１と分周信号の位相差を示す位相差信号をローパスフィルタ４７へ出力する。ローパスフィルタ４７は位相差信号を直流信号に変換して加算器５１へ出力する。

一方、変調信号コード出力部６３は変調信号コード記憶部５９から周波数２５ｋＨｚの変調信号ＳＧ１のコードを読み取り、そのコードを繰り返し出力する。これにより、変調信号生成部４１からデジタルの２５ｋＨｚの変調信号ＳＧ１が出力される。

デジタルの変調信号ＳＧ１(電圧)はデジタルアナログ変換器５３でアナログの変調信号ＳＧ１(電圧)に変換されて、加算器５１へ送られる。加算器５１において、そのアナログの２５ｋＨｚの変調信号ＳＧ１(電圧)とループフィルタ４７から出力された直流電圧とが加算されて加算信号が生成される。加算信号は電圧制御発振器４９に送られ、これにより２５ｋＨｚの変調信号ＳＧ１を基にしたスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２が生成される。

画像形成装置１が立ち上がっていると制御部３００が判断すれば(ステップＳ３でＹｅｓ)、制御部３００はコピー動作を開始する。まず、画像読取部２００はスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２をクロック信号として原稿を読み取る(ステップＳ７)。画像読取部２００で原稿が読み取られることにより生成された画像データは、図４に示すクロック変調部１７へ送られる。また、制御部３００は図４に示すポリゴンミラー１１を回転させ、そしてＢＤ信号ＳＧ２を生成するために、光源２７から光ビームＬＢを照射させる。光ビームＬＢはポリゴンミラー１１で反射されてＢＤセンサ３１で受光され、ＢＤ信号生成部２１でＢＤ信号ＳＧ２が生成され(ステップＳ９)、そのＢＤ信号はクロック変調部１７、乱数生成部５７及び変調信号コード出力部６３に送られる。ここでは１番目の走査ラインＳＬを描画するためのＢＤ信号(以下、１番目のＢＤ信号)ＳＧ２が生成され、１番目のＢＤ信号ＳＧ２はクロック変調部１７、乱数生成部５７及び変調信号コード出力部６３に送られる。

ＢＤ信号ＳＧ２が変調信号コード出力部６３に入力されることにより、変調信号コード出力部６３は周波数選択部６１で選択された変調信号ＳＧ１のコードを連続して出力する(ステップＳ１１)。１番目のＢＤ信号ＳＧ２が生成された時点では乱数生成部５７で乱数が生成されていないので、周波数選択部６１は変調信号コード記憶部５９に記憶されている変調信号ＳＧ１のコードを選択することができない。このため、１番目のＢＤ信号ＳＧ２に応じて生成される変調信号ＳＧ１のコードは予め定められている(例えば２５ｋＨｚの変調信号ＳＧ１のコード)。よって、１番目のＢＤ信号ＳＧ２が変調信号コード出力部６３に入力されることにより、変調信号コード出力部６３は２５ｋＨｚの変調信号ＳＧ２のコードを連続して出力する。

一方、ＢＤ信号ＳＧ２が乱数生成部５７に入力されることにより、乱数生成部５７では乱数が生成されて、生成された乱数は周波数選択部６１へ送られる。周波数選択部６１はその乱数に対応した変調信号のコード(例えば１９ｋＨｚの変調信号ＳＧ１のコード)を選択する(ステップＳ１３)。

ステップＳ１１で連続して出力された変調信号ＳＧ１のコードは、デジタルアナログ変換器５３においてデジタル信号からアナログ信号(アナログの電圧信号)に変換されて、加算器５１へ送られる。加算器５１においてそのアナログの電圧信号とローパスフィルタ４７から出力された直流電流の電圧とが加算されて、加算信号が生成される。加算信号は電圧制御発振器４９に送られ、これによりステップＳ１１の変調信号ＳＧ１を基にしたスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２が生成される(ステップＳ１５)。ここでは２５ｋＨｚの変調信号ＳＧ１を基にしたスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２が生成される。

ステップＳ９で生成されたＢＤ信号ＳＧ２がクロック変調部１７に入力されることにより、クロック変調部１７は画像データのうちバッファ２３に格納されている今回の走査ラインＳＬの描画に用いるデータを変調回路２５へ送る。一方、ステップＳ１５でスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２はクロック変調部１７の変調回路２５へ送られており、今回の走査ラインＳＬの描画に用いるデータにより変調されて、その変調された信号で生成された光ビームＬＢにより走査ラインＳＬが感光体ドラム１３５に描画される(ステップＳ１７)。

ここでは、１番目のＢＤ信号ＳＧ２がクロック変調部１７に入力されることにより、クロック変調部１７はバッファ２３に格納されている１番目の走査ラインＳＬの描画に用いるデータを変調回路２５へ送る。ステップＳ１５で生成されたスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２は１番目の走査ラインＳＬの描画に用いるデータにより変調されて、その変調された信号で生成された光ビームＬＢにより１番目の走査ラインＳＬが感光体ドラム１３５に描画される。このように、図１に示す露光装置(露光部)１３７はスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２を画像データにより変調した信号である光ビームＬＢを、ＢＤ信号(水平同期信号)ＳＧ２のタイミングに合わせて照射している。

制御部３００が最後の走査ラインＳＬが描画されたと判断すれば(ステップＳ１９でＹｅｓ)、静電潜像の描画が終了する。これに対して、制御部３００が最後の走査ラインＳＬの描画がされていないと判断すれば(ステップＳ１９でＮｏ)、ステップＳ９へ戻る。ここでは、ＢＤ信号生成部２１において２番目の走査ラインＳＬを描画するためのＢＤ信号(以下、２番目のＢＤ信号)ＳＧ２が生成される(ステップＳ９)、２番目のＢＤ信号ＳＧ２は１番目のＢＤ信号ＳＧ２と同様にクロック変調部１７、乱数生成部５７及び変調信号コード出力部６３に送られる。

２番目のＢＤ信号ＳＧ２が変調信号コード出力部６３に入力されることにより、変調信号コード出力部６３は前回のステップＳ１３で選択された変調信号ＳＧ１のコード(１９ｋＨｚの変調信号ＳＧ１のコード)を連続して出力する(ステップＳ１１)。

また、２番目のＢＤ信号ＳＧ２が乱数生成部５７に入力されることにより、乱数生成部５７では乱数が生成されて、生成された乱数は周波数選択部６１へ送られる。周波数選択部６１はその乱数に対応した変調信号ＳＧ１のコード(例えば３７ｋＨｚの変調信号ＳＧ１のコード)を選択する(ステップＳ１３)。

後はステップＳ１５，１７と同様の処理がされて、２番目の走査ラインＳＬが感光体ドラム１３５に描画される(ステップＳ１７)。最後の走査ラインＳＬの描画がされるまで、ステップＳ９〜ステップＳ１７が繰り返される。例えば、３番目の走査ラインＳＬを描画するために、変調信号コード出力部６３は３７ｋＨｚの変調信号ＳＧ１を出力し、かつ周波数選択部６１は２９ｋＨｚの周波数を選択している。

最後の走査ラインＳＬが描画されることにより、露光装置１３７での露光処理が終了すると、制御部３００が現像、転写、定着の各工程の制御をし(ステップＳ２１)、これにより画像が印刷された用紙が排紙トレイ１６９に排紙される。

本実施形態の主な効果を説明する。本実施形態においても、変調信号ＳＧ１の周期性の影響により一本の水平画素ラインＰＬ内では規則的な濃淡(図１０)が生じている。本実施形態によれば、ＢＤ信号ＳＧ２がクロック生成部３０１の変調信号生成部４１に入力される毎に、スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２の周波数が変動する周期Ｔをランダムに変化させている。

スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２は変調信号ＳＧ１の周期と同じ周期で周波数が変動するので、本実施形態ではＢＤ信号ＳＧ２の周期毎に変調信号ＳＧ１の周期をランダムに変化させていることになる。したがって、同じ周期の変調信号ＳＧ１がＢＤ信号ＳＧ２の周期毎に繰り返されることがなくなる。言い換えれば、画像の空間周波数をＢＤ信号ＳＧ２の周期毎に異ならせることができる。このため、変調信号ＳＧ１の周期性の影響を受けて発生する規則的な濃淡は、図１０に示すような副走査方向Ｄ２に延びる複数のライン状のノイズＮ１，Ｎ２となって画像に表れずに、ランダムに並ぶ点状のノイズとなって表れる。ランダムに並ぶ点状のノイズはライン状のノイズに比べて視覚で認識されにくい(目立たない)。したがって本実施形態によれば、スペクトラム拡散クロックＣＬＫ２の生成に用いる変調信号ＳＧ１の周期性が、画像に与える影響を小さくすることができる。

なお、ＢＤ信号ＳＧ２の周期毎に変調信号ＳＧ１の周期をランダムに変化させるのではなく、変調信号ＳＧ１の周期の単に変化させるだけでもよい。但し、変調信号ＳＧ１の周期をランダムに変化させると、規則的な濃淡はランダムに並ぶ点状のノイズとなって画像に表れる。ランダムに並ぶ点状のノイズはさらに視覚で認識されにくいので、スペクトラム拡散クロックの生成に用いる変調信号ＳＧ１の周期性が、画像に与える影響をさらに小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、ＢＤ信号ＳＧ２(水平同期信号)がクロック生成部３０１の変調信号生成部４１に入力されると、変調信号生成部４１は変調信号ＳＧ１の周波数をランダムに選択すると共に前回のＢＤ信号ＳＧ２(水平同期信号)の入力によって選択された周波数の変調信号ＳＧ１を出力している。具体的に説明すると、図９に示すように２番目のＢＤ信号ＳＧ２が乱数生成部５７に入力されると、周波数選択部６１は３７ｋＨｚの周波数を選択する。また、２番目のＢＤ信号ＳＧ２が変調信号コード出力部６３に入力されると、変調信号コード出力部６３は前回のＢＤ信号ＳＧ２(すなわち、１番目のＢＤ信号ＳＧ２)の入力によって選択された１９ｋＨｚの周波数の変調信号ＳＧ１を出力する。

したがって、ＢＤ信号ＳＧ２がクロック生成部３０１の変調信号生成部４１に入力されると、変調信号生成部４１は今回のＢＤ信号ＳＧ２の入力によって選択された周波数の変調信号ＳＧ１を出力するのではなく、前回のＢＤ信号ＳＧ２の入力によって選択された周波数の変調信号ＳＧ１を出力する。今回のＢＤ信号ＳＧ２の入力によって選択された周波数の変調信号ＳＧ１を出力すれば、周波数の選択処理によって、その分だけ変調信号ＳＧ１の出力が遅延するが、本実施形態では前回のＢＤ信号ＳＧ２の入力によって選択された周波数の変調信号ＳＧ１を出力している。このため、ＢＤ信号ＳＧ２がクロック生成部３０１の変調信号生成部４１に入力されると、周波数をランダムに変えた変調信号ＳＧ１を遅延なく出力することができる。したがって、ＢＤ信号ＳＧ２がクロック生成部３０１の変調信号生成部４１に入力されるタイミングに合わせてスペクトラム拡散クロックＣＬＫ２の周期Ｔを変化させることができる。

また、本実施形態によれば、変調信号生成部４１によってランダムに選択される複数の周波数が予め定められており、複数の周波数の中に周波数の値が素数である周波数が含まれている。詳しくは、図５の変調信号コード記憶部５９は周波数の値が素数の変調信号ＳＧ１のコードを予め記憶している(例えば、１７ｋＨｚ、１９ｋＨｚ、２３ｋＨｚ、２９ｋＨｚ、３１ｋＨｚ、３７ｋＨｚの変調信号ＳＧ１のコード)。

ＢＤ信号ＳＧ２の周期毎に周波数をランダムに変えた変調信号ＳＧ１を生成することにより、ＢＤ信号ＳＧ２の周期毎に同じ周期の変調信号ＳＧ１を繰り返さないようにすることができるが、変調信号ＳＧ１どうしで周期に規則性があれば(例えば周期が２０μｓｅｃ、２５μｓｅｃ、３０μｓｅｃであり、いずれも５で割り切れる)、それが視覚で認識できるノイズとなって画像に表れる可能性がある。周波数の値が素数の変調信号ＳＧ１については、他の変調信号ＳＧ１の周波数(周期)と規則性がないので、変調信号ＳＧ１どうしで周期に規則性があることが原因となるノイズを防止することができる。

画像形成部１３０によって一色のトナー画像によって表された単色の画像(例えば、モノクロの画像、イエロー単色の画像)を形成して出力する場合に、本実施形態は特に有効となる。複数の色のトナー画像を重ね合わせて形成したカラー画像では、トナー画像が重ね合わされることにより、図１０に示すライン状のノイズＮ１，Ｎ２が目立たなくなる場合があるが、単色の画像ではトナー画像が重ね合わされないので、そのような場合はない。したがって、一色のトナー画像によって表された単色の画像の形成に対して、本実施形態を適用するのが好ましい。

１ 画像形成装置(画像処理装置の一例)
２１ ＢＤ信号生成部(水平同期信号生成部の一例)
１３５ 感光体ドラム(像担持体の一例)
１３７ 露光装置(露光部の一例)
１４１ 現像装置(現像部の一例)
ＳＧ１ 変調信号
ＳＧ２ ＢＤ信号(水平同期信号の一例)
ＰＬ 水平画素ライン
ＣＬＫ２ スペクトラム拡散クロック
Ｔ 変調信号の周期、スペクトラム拡散クロックの周波数が変動する周期

Claims (7)

1. スペクトラム拡散クロックを用いて画像を描画する画像処理装置であって、
   前記画像を描画する際の水平同期信号を生成する水平同期信号生成部と、
   前記スペクトラム拡散クロックを生成すると共に前記水平同期信号が入力されるクロック生成部と、を備え、
   前記クロック生成部は、前記スペクトラム拡散クロックの周波数を周期Ｔで変動させており、前記水平同期信号が前記クロック生成部に入力される毎に前記周期Ｔを変化させる画像処理装置。
2. 前記クロック生成部は、
   前記スペクトラム拡散クロックを分周した分周信号を生成する分周器と、
   基準クロックと前記分周信号との位相差を示す位相差信号を生成する位相比較器と、
   前記位相差信号を直流信号に変換するローパスフィルタと、
   前記スペクトラム拡散クロックの生成に利用される変調信号を生成する変調信号生成部と、
   前記直流信号の電圧と前記変調信号の電圧とを加算した加算信号を生成する加算器と、
   入力した信号の電圧に応じて発振周波数を制御する発振器であり、前記加算信号の電圧に応じて周波数が変動する前記スペクトラム拡散クロックを出力する電圧制御発振器と、を含み、
   前記変調信号生成部は、前記水平同期信号が前記クロック生成部に入力される毎に、周波数を変えた前記変調信号を出力する請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記変調信号生成部は、前記変調信号の周波数をランダムに選択し、前記水平同期信号が前記クロック生成部に入力される毎に、周波数をランダムに変えた前記変調信号を出力する請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記水平同期信号が前記クロック生成部に入力されると、前記変調信号生成部は前記変調信号の周波数をランダムに選択すると共に前回の前記水平同期信号の入力によって選択された周波数の前記変調信号を出力する請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記変調信号生成部によってランダムに選択される複数の周波数が予め定められており、前記複数の周波数の中に周波数の値が素数である周波数が含まれる請求項３又は４に記載の画像処理装置。
6. 前記スペクトラム拡散クロックを画像データにより変調した信号を利用して描画された画像を用紙に形成して出力する画像形成部を備え、
   前記画像形成部は、
   前記スペクトラム拡散クロックを画像データにより変調した信号である光ビームを照射する露光部と、
   前記光ビームにより静電潜像が描画される像担持体と、
   前記静電潜像をトナーにより現像する現像部と、を含む請求項１〜５のいずれかに記載の画像処理装置。
7. 前記画像形成部は、一色の前記トナーによって表された単色の画像を用紙に形成して出力する請求項６に記載の画像処理装置。