JP6390174B2 - 露光装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

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。

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）。

特開２００７−９０７５８号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 ＬＥＤ制御基板の構成や配線を示す図である。 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。 走査周期と変調周期の関係を示す図である。 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。 変形例１に係るＬＥＤ制御基板を示す図である。 変形例１における遅延時間を示す図である。 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。 駆動部の動作を示すフローチャートである。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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）

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）

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。

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

Claims (9)

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、
   前記クロックを検知する検知部と、を備え、
   前記駆動部が、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で、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。
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。
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。
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。
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。
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。
7. 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１から請求項６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 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７のいずれか１項に記載の露光装置。
9. 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、
   前記クロックを検知する検知部と、を備え、
   前記駆動部が、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で、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。

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