JP2006272787A - 露光ヘッド制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドットの偏りが少なく、高画質な画像を形成できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】
第１の方向に配列された複数の画素に、複数の第１のドットを露光する露光ヘッドであって、第１の方向に配列され、複数の第１のドットを露光する複数の発光素子と、複数の画素に露光される複数の第１のドットの重心が、第１の方向と交差する第２の方向において互いに重なるように、複数の発光素子を制御する露光制御部と、を備えた露光ヘッド。露光ヘッドは、複数の発光素子を時分割駆動することが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光ヘッド制御装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

従来のＬＥＤプリントヘッドを有する画像形成装置として、特開２００２−２４８８０８号公報（特許文献１）に開示されたものがある。上記特許文献１に開示された従来の画像形成装置は、複数のＬＥＤの点灯を同時に開始し、各ＬＥＤの点灯時間を制御することによりトナー像の濃度を制御している。
特開２００２−２４８８０８号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置では、形成されるトナー像の位置が偏ってしまうため、形成される画像の画質が劣化してしまうという問題が生じていた。

よって、本発明は、上記の課題を解決することのできる露光ヘッド制御装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記目的を達成するため、本発明の第１の形態によれば、第１の方向に配列された複数の画素に、複数の第１のドットを露光する露光ヘッドであって、第１の方向に配列され、複数の第１のドットを露光する複数の発光素子と、複数の画素に露光される複数の第１のドットの重心が、第１の方向と交差する第２の方向において互いに重なるように、複数の発光素子を制御する露光制御部と、を備えたことを特徴とする露光ヘッドを提供する。

上記構成によれば、露光される第１のドットの重心を略一致させることができるので、第１のドットの位置が偏りを低減させることができる。ひいては、形成される画像の画質を向上させることができる。また、ドットの重心を重ねるとは、複数のドットの重心が一致している場合に限られず、複数のドットの重心が互いに近い場合をも含む。

当該露光ヘッドは、複数の画素において、複数の第１のドットに重ねて第２のドットを露光する露光ヘッドであって、複数の発光素子は、複数の画素において、第１のドットに重ねて第２のドットを露光し、露光制御部は、各画素において、第２のドットの重心が第１のドットと重なるように、複数の発光素子を制御することが好ましい。

上記構成によれば、第１のドットと第２のドットの重心が一致するので、色重ねのバランスが良く、ドットの色合い劣化を低減させることができる。また、特にブラーが発生するような場合においては、第１のドットと第２のドットが重ならない領域の面積を大幅に低減させることができる。従って、上記構成によれば、画像のにじみ部分を極めて少なくすることができるので、ドットの色合い劣化を防ぐことができ、ひいては、媒体に形成される画像の画質を向上させることができる。

当該露光ヘッドは、第２の方向における第１のドット及び第２のドットの長さを制御して、複数の画素の階調を制御する露光ヘッドであって、露光制御部は、第２のドットの重心が第１のドットと重なるように、複数の発光素子の発光タイミングを制御することが好ましい。すなわち、画像形成装置は、時分割駆動により各発光素子を駆動して、ドットを形成する画像形成装置であることが好ましい。

本発明の第２の形態によれば、請求項１から３のいずれか１項記載の露光ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。画像形成装置とは、画像形成装置は、例えば、発光素子を用いたレーザプリンタ等の印刷装置である。

以下、図面を参照しつつ、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、画像形成装置１００の構成の一例を示す図である。画像形成装置１００は、露光ヘッド制御装置の一例であるコントローラ１１０と、エンジン部を制御するエンジン制御部１３０と、ラインヘッド１４０とを備えて構成される。本実施形態の画像形成装置１００は、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの４色のドットを、適宜、各画素に露光することにより、画像を形成するものである。

コントローラ１１０は、変換部１１２と、ラインメモリ１１４と、クロック生成部１１５と、制御信号生成部１１６と、Ｈｓｙｎｃ信号生成部１１８とを有して構成される。

変換部１１２は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２００が出力した、各画素を露光するための露光データ（シリアルデータ）を受信し、これをパラレルデータに変換して、ラインメモリ１１４に供給する。本実施形態において、画像形成装置１００は、各画素の階調を、ラインヘッド１４０を構成する各ＬＥＤの発光時間で制御しており、露光データは、各ＬＥＤの発光時間を示すデータを含んで構成される。

クロック生成部１１５は、コントローラ１１０の動作の基準となるクロック信号を生成し、制御信号生成部１１６に供給する。制御信号生成部１１６は、クロック信号ＣＬＫ及び印刷開始信号Ｖｓｙｎｃを受け取り、カソード制御信号Ｇ、ストローブ信号ＳＴ、ラッチ信号ＬＡ、シフトクロック信号ＳＨＣＬＫ及び発光基準クロック信号ＢＣＬＫを生成し、ＬＥＤ駆動部１５０に供給する。また、制御信号生成部１１６は、クロック信号ＣＬＫに基づいて、リード・ライトイネーブル信号ＲＷＥを生成し、ラインメモリ１１４に供給する。

ラインメモリ１１４は、露光データを１ラインごと格納し、制御信号生成部１１６から供給されるリード・ライトイネーブル信号ＲＷＥに基づいて、露光データをＬＥＤ駆動部１５０に供給する。本実施形態において、露光データは、３ビット（Ｄ０、Ｄ１及びＤ２）のデータである。

エンジン制御部１３０は、Ｖｓｙｎｃセンサ１３２を有して構成されており、画像が形成される媒体のエッジ等を認識し、これに基づいて印刷開始信号Ｖｓｙｎｃを生成してコントローラ１１０及びＰＣ２００に供給する。Ｈｓｙｎｃ信号生成部１１８は、Ｖｓｙｎｃセンサ１３２が生成した印刷開始信号Ｖｓｙｎｃに基づいて、露光データの送信開始信号Ｈｓｙｎｃを生成し、ＰＣ２００に供給する。

図２は、ラインヘッド１４０の構成の一例を示す図である。ラインヘッド１４０は、ＬＥＤアレイ１４２、及びＬＥＤ駆動部１５０を有して構成される。

ＬＥＤアレイ１４２は、第１の方向の一例である主走査方向に配列された複数のＬＥＤを有して構成される。各ＬＥＤは、発光素子の一例であって、アノードがＬＥＤ駆動部１５０に接続されており、カソードに、カソードを接地するか否かを切り換えるカソード制御信号Ｇが供給されている。

ＬＥＤ駆動部１５０は、露光制御部の一例であって、シフトレジスタ１５２と、ラッチ回路１５４と、発光タイミング制御回路１５６と、ＡＮＤ回路１５８とを有して構成される。本実施形態のＬＥＤ駆動部１５０は、制御信号生成部１１６（図１参照）から供給されたカソード制御信号Ｇ、ストローブ信号ＳＴ、ラッチ信号ＬＡ、シフトクロック信号ＳＨＣＬＫ及び発光基準クロック信号ＢＣＬＫ、並びに、ラインメモリ１１４（図１参照）から供給された露光データＤ０〜Ｄ２に基づいて、各ＬＥＤの発光時間及び発光タイミングを制御する。

シフトレジスタ１５２は、露光データＤ０〜Ｄ２を受け取り、これらをシフトクロック信号ＳＨＣＬＫのエッジの変化に応じて、順次シフトさせる。ラッチ回路１５４は、シフトレジスタ１５２においてシフトされた露光データＤ０〜Ｄ２を、ラッチ信号ＬＡに同期して格納する。

発光タイミング制御回路１５６は、露光データＤ０〜Ｄ２に基づいて、各ＬＥＤの発光開始タイミング及び発光終了タイミング並びに発光時間を制御する。具体的には、発光タイミング制御回路１５６は、各ＬＥＤが露光するドットの重心が、副走査方向において略一致するように、各ＬＥＤの発光開始タイミング及び発光時間を制御する。発光タイミング制御回路１５６が、各ＬＥＤの発光開始タイミングを算出する方法については、図３において後述する。

ＡＮＤ回路１５８は、ストローブ信号ＳＴに基づいて、発光タイミング制御回路１５６が生成した発光信号を、各ＬＥＤに供給するか否かを制御する。すなわち、ＡＮＤ回路１５８は、ストローブ信号ＳＴがＨ論理を示す場合には、発光信号を各ＬＥＤに供給し、Ｌ論理を示す場合には、各ＬＥＤに対して発光信号の供給を停止する。

図３は、各ＬＥＤの発光開始タイミング及び発光時間を示す図である。同図において、横軸は時間を示し、縦軸はＬＥＤが発光しているか否かを示している。

本実施形態において露光データＤ０〜Ｄ２は、各画素の階調、すなわち、各ＬＥＤの発光時間Ｘを表している。そして、発光タイミング制御回路１５６は、露光データＤ０〜ｄ２が示す発光時間Ｘに基づいて、各ＬＥＤにより露光されるドットの露光重心が略一致するように、各ＬＥＤが発光を開始するタイミングを制御する。

具体的には、発光タイミング制御回路１５６は、露光データＤ０〜Ｄ２、すなわち、発光時間Ｘに基づいて、各ＬＥＤが発光を開始するタイミングＴを、以下の演算により生成する。

Ｔ ＝ （Ｗ−Ｘ）／２

ここで、Ｗは最大発光期間、すなわち、露光データＤ０〜Ｄ２が示す階調が最大である場合におけるＬＥＤの発光時間である。また、各ＬＥＤの発光時間Ｘは、以下の演算により生成される。

Ｘ ＝ Ｍ×Ｓ

ここで、Ｍは露光データＤ０〜Ｄ２が示す階調値であり、Ｓは発光基準クロック信号ＢＣＬＫの周期Ｓである。

本実施形態によれば、同図に示すように、発光時間Ｘの長さが異なる場合でも、発光タイミング制御回路１５６が各ＬＥＤの発光開始タイミングを制御するので、露光される各ドットの露光重心を略一致させることができる。

図４は、発光タイミング制御回路１５６の構成の一例を示す図である。発光タイミング制御回路１５６は、減算回路１６２と、除算回路１６４と、加算回路１６６と、カウンタ１６８と、比較回路１７０及び１７２と、インバータ１７４と、ＡＮＤ回路１７６とを有して構成される。

減算回路１６２は、露光データＤ０〜Ｄ２が示す発光時間Ｘ及び最大発光期間Ｗを受け取り、最大発光期間Ｗから発光時間Ｘを減じた値Ｗ−Ｘを生成する。除算回路１６４は、値Ｗ−Ｘを受け取り、これを除算した値（Ｗ−Ｘ）／２を生成し、加算回路１６６及び比較回路１７２に供給する。値（Ｗ−Ｘ）／２は、当該ＬＥＤが発光を開始するタイミングを示す値である。

加算回路１６６は、値（Ｗ−Ｘ）／２に、発光時間Ｘを加えた値（Ｗ−Ｘ）／２＋Ｍを生成し、比較回路１７０に供給する。値（Ｗ−Ｘ）／２＋Ｍは、当該ＬＥＤが発光を停止するタイミングを示す値である。

カウンタ１６８は、ストローブ信号ＳＴがＬ論理からＨ論理に変化すると、発光基準クロック信号ＢＣＬＫの立上がりエッジをカウントし、そのカウント値ＢＣＮＴを比較回路１７０及び１７２に供給する。また、カウンタ１６８は、ストローブ信号ＳＴがＨ論理からＬ論理に変化すると、カウントを停止し、カウント値ＢＣＮＴをリセットする。

比較回路１７０は、ストローブ信号ＳＴがＨ論理を示す期間において、値（Ｗ−Ｘ）／２＋Ｍとカウント値ＢＣＮＴとを比較する。そして、比較回路１７０は、カウント値ＢＣＮＴが値（Ｗ−Ｘ）／２＋Ｍより小さい場合には、その出力である信号ＡをＬ論理とし、大きい場合には、信号ＡをＨ論理とする。

比較回路１７２は、ストローブ信号ＳＴがＨ論理を示す期間において、値（Ｗ−Ｘ）／２とカウント値ＢＣＮＴとを比較する。そして、比較回路１７０は、カウント値ＢＣＮＴが値（Ｗ−Ｘ）／２より小さい場合には、その出力である信号ＢをＬ論理とし、大きい場合には、信号ＢをＨ論理とする。

すなわち、比較回路１７２は、カウント値ＢＣＮＴが、当該ＬＥＤが発光を開始するタイミングを示す値である値（Ｗ−Ｘ）／２より大きくなると、信号ＢをＬ論理からＨ論理に変化させる。また、比較回路１７２は、カウント値ＢＣＮＴが、当該ＬＥＤが発光を停止するタイミングを示す値である値（Ｗ−Ｘ）／２＋Ｍより大きくなると、信号ＡをＬ論理からＨ論理に変化させる。また、比較回路１７０及び１７２は、ストローブ信号ＳＴがＬ論理を示す期間において、それぞれ信号Ａ及びＢとしてＬ論理を出力する。

インバータ１７４は、信号Ａの論理値を反転した信号／ＡをＡＮＤ回路１７６に供給する。ＡＮＤ回路１７６は、信号／Ａと信号Ｂとの論理積を、当該ＬＥＤが発光する期間を示す信号ＴｃとしてＡＮＤ回路１５８（図２参照）に供給する。

図５は、図４に示す発光タイミング制御回路１５６の動作を示すタイミングチャートである。図４及び図５を参照して、発光タイミング制御回路１５６が、各ＬＥＤが発光を開始するタイミング及び発光を停止するタイミングを示す信号Ｔｃを生成する構成及び動作の一例について説明する。なお、本例において、最大発光期間Ｗの値は「８」であり、発光時間Ｘの値は「４」である。すなわち、最大発光期間Ｗは、発光基準クロック信号ＢＬＣＫの８周期分であり、発光時間Ｘは、発光基準クロック信号ＢＣＬＫの４周期分、すなわち、最大発光期間Ｗの１／２である。

減算回路１６２は、最大発光期間Ｗから発光時間Ｘを減じた値「４」を、除算回路１６４に供給する。除算回路１６４は、減算回路１６２から受け取った値「４」を２で割った値「２」を、加算回路１６６及び比較回路１７２に供給する。加算回路１６６は、除算回路１６４から受け取った値「２」に、発光時間Ｘを示す「４」を加えた値「６」を比較回路１７０に供給する。

ストローブ信号ＳＴがＬ論理を示す期間において、比較回路１７０及び１７２は、それぞれ信号Ａ及びＢとしてＬ論理を出力するので、ＡＮＤ回路１７６の出力である信号ＴｃもＬ論理を示している。

ストローブ信号ＳＴがＬ論理からＨ論理に変化すると、カウンタ１６８は、発光基準クロックＢＣＬＫの立上がりエッジのカウントを開始し、そのカウント値ＢＣＮＴを比較回路１７０及び１７２に供給する。そして、比較回路１７０及び１７２は、それぞれの上段の入力に供給された値とカウント値ＢＣＮＴとを比較する。

具体的には、比較回路１７２は、その上段の入力に値「２」が供給されているので、カウント値ＢＣＮＴが「３」になると、信号ＢをＬ論理からＨ論理に変化させる。すなわち、比較回路１７２は、ストローブ信号ＳＴがＨ論理に変化してから、発光基準クロック信号ＢＣＬＫの３つ目の立上がりエッジに同期して、信号ＢをＨ論理に変化させる。これにより、ＡＮＤ回路１７６の出力である信号ＴｃがＨ論理に変化して、これに接続されたＬＥＤが発光を開始する。

また、比較回路１７０は、その上段の入力に値「６」が供給されているので、カウント値ＢＣＮＴが「７」になると、信号ＡをＬ論理からＨ論理に変化させる。すなわち、比較回路１７０は、ストローブ信号ＳＴがＨ論理に変化してから、発光基準クロック信号ＢＣＬＫの７つ目の立上がりエッジに同期して、信号ＡをＨ論理に変化させる。これにより、発光基準クロック信号ＢＣＬＫの３つ目の立上がりエッジに同期してＨ論理に変化した信号Ｔｃの論理値が、Ｌ論理に変化するので、当該ＬＥＤは発光を停止する。以上の動作により、各ＬＥＤの発光開始及び発光停止のタイミングが制御されて、各ＬＥＤにより露光されるドットの露光重心が略一致する。

図６は、媒体に露光されたドットの形状及び位置を示す図である。ＬＥＤが配列された方向である主走査方向において、４つのドットを露光した状態を示している。

ドット２０２は、ＬＥＤの発光時間Ｘを最大発光期間Ｗとした場合、すなわち、ドット２０２が露光される画素の階調を最大とした場合におけるドットの形状を示す。また、ドット２０４〜２０８は、それぞれ、発光時間Ｘを、最大発光期間Ｗの１／２、１／３、１／４とした場合におけるドットの形状を示している。

同図に示すとおり、本実施形態によれば、発光時間Ｘ、すなわち、露光データが示す画素の階調に応じて、発光タイミング制御回路１５６が、ＬＥＤが発光を開始するタイミングを制御するので、主走査方向と直交する副走査方向（すなわち、媒体を送る方向）における各ドット２０２〜２０８の露光重心を略一致させることができる。

図７は、画素において複数のドットを重ねて露光した場合における当該ドットの形状及び位置を示す図である。図７（ａ）は、本実施形態の処理により複数のドットを露光した場合を示しており、図７（ｂ）は、比較例である、本実施形態の処理を行わない画像形成装置により複数のドットを露光した場合を示している。

また、図７において、ドット２１０は、第１のドットの一例であるイエロー色のドット（以下、「イエロードット２１０」とする。）を示しており、ドット２１２は、第２のドットの一例であるマゼンダ色のドット（以下、「マゼンダドット２１２」とする。）を示している。また、ドット２１６は、イエロードット２１０とマゼンダドット２１２とを重ねて露光したドットを示しており、ドット２１８は、ドット２１６においてブラーが発生したときのドットの様子を示している。さらに、ドット２１４は、イエロードット２１０上に形成された状態にあるマゼンダドット２１２を示している。

図７（ａ）に示すように、本実施形態の画像形成装置１００により各ドットを露光した場合には、イエロードット２１０及びマゼンダドット２１２の露光重心は略一致するので、色重ねのバランスが良く、ドットの色合い劣化も生じにくい。

一方、図７（ｂ）に示すように、比較例により各ドットを露光した場合には、イエロードット２１０とマゼンダドット２１２が重なる位置が偏ってしまうため、ドットの色合い劣化が生じてしまう。

さらに、ドット２１８に示すように、特にブラーが発生した場合において、本実施形態の画像形成装置１００により各ドットを露光した場合には、比較例により露光した場合に比べ、イエロードット２１０とマゼンダドット２１２が重ならない領域の面積を大幅に低減させることができる。従って、本実施形態によれば、画像のにじみ部分を極めて少なくすることができるので、ドットの色合い劣化を防ぐことができ、ひいては、媒体に形成される画像の画質を向上させることができる。

上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

画像形成装置１００の構成の一例を示す図である。 ラインヘッド１４０の構成の一例を示す図である。 各ＬＥＤの発光開始タイミング及び発光時間を示す図である。 発光タイミング制御回路１５６の構成の一例を示す図である。 発光タイミング制御回路１５６の動作を示すタイミングチャートである。 媒体に露光されたドットの形状及び位置を示す図である。 画素において複数のドットを重ねて露光した場合における当該ドットの形状及び位置を示す図である。

符号の説明

１００・・・画像形成装置、１１０・・・コントローラ、１１２・・・変換部、１１４・・・ラインメモリ、１１５・・・クロック生成部、１１６・・・制御信号生成部、１１８・・・Ｈｓｙｎｃ信号生成部、１３０・・・エンジン制御部、１３２・・・Ｖｓｙｎｃセンサ、１４０・・・ラインヘッド、１４２・・・ＬＥＤアレイ、１５０・・・ＬＥＤ駆動部、１５２・・・シフトレジスタ、１５４・・・ラッチ回路、１５６・・・発光タイミング制御回路、１５８・・・ＡＮＤ回路、１６２・・・減算回路、１６４・・・除算回路、１６６・・・加算回路、１６８・・・カウンタ、１７０、１７２・・・比較回路、１７４・・・インバータ、１７６・・・ＡＮＤ回路、２１０・・・イエロードット、２１２・・・マゼンダドット

Claims (4)

1. 第１の方向に配列された複数の画素に、複数の第１のドットを露光する露光ヘッドであって、
   前記第１の方向に配列され、複数の第１のドットを露光する複数の発光素子と、
   前記複数の画素に露光される複数の第１のドットの重心が、前記第１の方向と交差する第２の方向において互いに重なるように、前記複数の発光素子を制御する露光制御部と、
   を備えたことを特徴とする露光ヘッド。
2. 当該露光ヘッドは、前記複数の画素において、前記複数の第１のドットに重ねて第２のドットを露光する露光ヘッドであって、
   前記複数の発光素子は、前記複数の画素において、前記第１のドットに重ねて第２のドットを露光し、
   前記露光制御部は、各画素において、前記第２のドットの重心が前記第１のドットと重なるように、前記複数の発光素子を制御することを特徴とする請求項１記載の露光ヘッド。
3. 当該露光ヘッドは、前記第２の方向における前記第１のドット及び前記第２のドットの長さを制御して、前記複数の画素の階調を制御する露光ヘッドであって、
   前記露光制御部は、前記第２のドットの重心が前記第１のドットと重なるように、前記複数の発光素子の発光タイミングを制御することを特徴とする請求項２記載の露光ヘッド。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載の露光ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images