JP7354798B2 - 画像記録装置、出力制御方法、及び出力制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像記録装置、出力制御方法、及び出力制御プログラムに関する。

記録対象物にレーザー等の光を照射して、熱エネルギーによって表面に画像を記録する画像記録装置が知られている。このような画像記録装置において、レーザードライバの電力効率を改善するためにスイッチング回路を適用する構成提案されている。

従来のスイッチング式のレーザードライバでは、回路中のトランジスタのスイッチング動作のため、リップルノイズと呼ぶ電流ノイズが発生し、これにより、記録対象物に記録された画像に画像ノイズが発生する場合がある。

特許文献１には、リップルを最小に抑えることのできるレーザー電源装置が記載されている。

リップルノイズを低減することによって画像ノイズを低減可能である。しかし、レーザー光のパワーや、記録対象物への画像を記録する速度を変更する場合には、画像品質が悪化する虞がある。

本発明は、スイッチング方式のドライバ回路を有する画像記録装置において、記録対象物に記録された画像のスイッチングノイズによる品質低下を抑制することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一観点に係る画像記録装置は、光源と、前記光源を発光させるに至る電流を制御するスイッチング方式の駆動回路と、前記光源の照射光によって画像が記録される記録対象物または前記光源を移動させることにより、前記記録対象物と前記照射光の照射位置とを相対移動する移動部と、画像情報に基づいて、前記光源の発光タイミングと、前記移動部の相対移動速度を制御する制御部と、を備え、前記駆動回路はスイッチ素子をON/OFFするスイッチング回路を含み、前記制御部は、前記発光タイミングと前記相対移動速度の少なくとも一方に応じて、前記スイッチ素子のスイッチング周期を変更する。

スイッチング方式のドライバ回路を有する画像記録装置において、記録対象物に記録された画像のスイッチングノイズによる品質低下を抑制できる。

実施形態に係る画像記録装置としての画像記録システムの概略斜視図 実施形態に係る記録装置の構成を示す概略斜視図 実施形態に係る画像記録システムの電気回路の一部を示すブロック図 図３に示した電気回路の記録装置に関するブロック図 図４に示したドライバであり、参考形態に係る従来のスイッチング方式ドライバの構成図 リップル電流に起因するドットサイズ変動を示す図 図６の駆動電流が生成されるドライバの動作を示すタイミングチャート 実施形態適用前後の印刷画像の差異を示す図 人の視覚の空間周波数特性を示す図 第１実施形態に係るスイッチング方式ドライバの構成図 空間周波数制御適用前のドライバ動作のタイミングチャート 空間周波数制御適用前のドット変動と駆動電流との関係を示す図 空間周波数制御適用後のドット変動と駆動電流との関係を示す図 第１実施形態の空間周波数制御のフローチャート 制御部のハードウェア構成図 スイッチ周波数拡散のためのERR信号の加工例を示す図 図１６のERR信号加工によるスイッチ周波数拡散の効果を示す図 第２実施形態に係るスイッチング方式ドライバの構成図 空間周波数制御適用前のドライバ動作のタイミングチャート 空間周波数制御適用前のドット変動と駆動電流との関係を示す図 空間周波数制御適用後のドット変動と駆動電流との関係を示す図 第２実施形態の空間周波数制御のフローチャート

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

＜画像記録装置の構成＞
以下、一例として、記録対象物として感熱記録部を有する構造体、具体的には、感熱記録ラベルを貼り付けた輸送用のコンテナに画像を記録する画像記録装置について説明する 。

なお本実施形態において「記録」とは、記録対象物にレーザーなどの光を照射して表面を溶かす、焦がす、剥離させる、酸化させる、削る、または変色させることでロゴや商品名、シリアル番号や型番などを印字することを意味する。所謂「非接触マーキング」や「レーザーマーキング」、「レーザー印字」「レーザー印刷」とも表現できる。

図１は、実施形態に係る画像記録装置としての画像記録システム１００の概略斜視図である。以下の説明では、輸送用のコンテナＣの搬送方向をＸ軸方向、上下方向をＺ軸方向、搬送方向および上下方向いずれにも直交する方向をＹ軸方向として説明する。画像記録システム１００は、以下に詳述するように、記録対象物たる輸送用のコンテナＣに貼り付けた感熱記録ラベルＲＬにレーザー光を照射して、画像の記録を行う。画像記録システム１００は、図（ａ）に示されるように、記録対象物搬送手段たるコンベア装置１０（移動部）、記録装置１４、システム制御装置１８、読取装置１５、遮蔽カバー１１などを備えている。

記録装置１４は、感熱記録ラベルＲＬにレーザー光を照射して記録対象物に可視像たる画像を記録するものである。記録装置１４は、コンベア装置１０の－Ｙ側、すなわち搬送路の－Ｙ側に配置されている。

遮蔽カバー１１は、記録装置１４から照射されたレーザー光を遮蔽して、レーザー光の拡散を低減するものであり、表面に黒アルマイト塗装が施されている。遮蔽カバー１１の記録装置１４と対向する部分には、レーザー光を通過させるための開口部１１ａが設けられている。また、本実施形態においては、コンベア装置１０は、ローラコンベアであるが、ベルトコンベアであってもよい。

システム制御装置１８は、コンベア装置１０、記録装置１４および読取装置１５などが接続されており、画像記録システム１００全体を制御するものである。また、読取装置１５は、後述するように、記録対象物に記録されたバーコードやＱＲコード（登録商標）などのコード画像を読み取るものである。システム制御装置１８は、読取装置１５により読み取った情報に基づいて、正しく画像が記録されているか否かの照合を行う。

図２は、実施形態に係る記録装置１４の構成を示す概略斜視図である。本実施形態においては、記録装置１４として、複数の光ファイバーのレーザー出射部を記録対象物たるコンテナＣの移動方向である副走査方向（Ｘ軸方向）と直交する主走査方向（Ｚ軸方向）にアレイ状に配置したファイバーアレイを用いて、画像の記録を行うファイバーアレイ記録装置を用いている。ファイバーアレイ記録装置は、レーザー発光素子から出射したレーザー光を、前記ファイバーアレイを介して記録対象物に照射し、描画単位からなる画像を記録する。具体的には、記録装置１４は、レーザーアレイ部１４ａと、ファイバーアレイ部１４ｂと光学部４３とを備えている。レーザーアレイ部１４ａは、アレイ状に配置された複数のレーザー発光素子４１（出力素子）と、レーザー発光素子４１を冷却する冷却ユニット５０と、レーザー発光素子４１に対応して設けられ、対応するレーザー発光素子４１を駆動するための複数の駆動ドライバ４５と、複数の駆動ドライバ４５を制御するコントローラ４６とを備えている。コントローラ４６には、レーザー発光素子４１に電力を供給するための電源４８および画像情報を出力するパーソナルコンピュータなどの画像情報出力部４７が接続されている。以下では「コントローラ４６」を「制御部４６」とも表記する場合がある。

レーザー発光素子４１は、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体レーザー、固体レーザー、色素レーザーなどを用いることができる。レーザー発光素子４１は、これらの中でも、波長選択性が広い点、小さいことから装置の小型化が可能な点、及び低価格化が可能な点から、半導体レーザーが好ましい。

また、レーザー発光素子４１が出射する前記レーザー光の波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、好ましくは７００ｎｍ～２０００ｎｍが好ましく、７８０ｎｍ～１６００ｎｍがより好ましい。

出射手段であるレーザー発光素子４１においては、印加するエネルギーで全てがレーザー光に変換されることはない。通常、レーザー発光素子４１においては、レーザー光に変換されないエネルギーが熱に変換されることで発熱する。そのため、冷却手段である冷却ユニット５０によりレーザー発光素子４１を冷却する。また、本実施形態においては、記録装置１４は、ファイバーアレイ部１４ｂを用いることで、各レーザー発光素子４１を離して配置することが可能となっている。これにより、隣接するレーザー発光素子４１からの熱の影響を小さくすることが可能となり、レーザー発光素子４１の冷却を効率的に行うことができるので、レーザー発光素子４１の温度上昇、バラツキを回避することができて、レーザー光の出力バラツキを低減できて、濃度ムラ、白抜けを改善できる。

なお、レーザー光の出力とはパワーメータで計測される平均出力である。レーザー光の出力の制御方法としては２種類あり、ピークパワーを制御する方法とパルスの発光比率（デューティー：レーザー発光時間／周期時間）を制御する方法がある。

冷却ユニット５０は、冷却液を循環させてレーザー発光素子４１を冷却する液冷方式であり、冷却液が各レーザー発光素子４１から熱を受ける受熱部５１と、冷却液の熱を放熱する放熱部５２とを備えている。受熱部５１と放熱部５２とは、冷却パイプ５３ａ、５３ｂにより接続されている。受熱部５１は、良熱伝導性部材で形成されたケース内部に良熱伝導性部材で形成された冷却液が流れるための冷却管が設けられている。複数のレーザー発光素子４１は、受熱部５１にアレイ状に配置されている。

放熱部５２は、ラジエータと、冷却液を循環させるためのポンプとを備えている。放熱部５２のポンプにより送り出された冷却液は、冷却パイプ５３ａを通って、受熱部５１へ流入する。そして、受熱部５１内の冷却管を移動しながら受熱部５１に配列されたレーザー発光素子４１の熱を奪ってレーザー発光素子４１を冷やす。受熱部５１から流出したレーザー発光素子４１の熱を奪って温度上昇した冷却液は、冷却パイプ５３ｂ内を移動して放熱部５２のラジエータへ流れ込み、ラジエータにより冷却される。ラジエータにより冷却された冷却液は、再びポンプにより受熱部５１へ送り出される。

ファイバーアレイ部１４ｂは、レーザー発光素子４１に対応して設けられた複数の光ファイバー４２と、これら光ファイバー４２のレーザー出射部４２ａ付近を、上下方向（Ｚ軸方向）にアレイ状に保持するアレイヘッド４４とを備えている。各光ファイバー４２のレーザー入射部は、対応するレーザー発光素子４１のレーザー出射面に取り付けられている。

パーソナルコンピュータなどの画像情報出力部４７は、画像データをコントローラ４６に入力する。コントローラ４６は、入力された画像データに基づいて各駆動ドライバ４５を駆動するための駆動信号を生成する。コントローラ４６は、生成された駆動信号を各駆動ドライバ４５へ送信する。具体的には、コントローラ４６は、クロックジェネレータを備えている。コントローラ４６は、クロックジェネレータが発振するクロック数が、規定のクロック数となったら、各駆動ドライバ４５を駆動するための駆動信号を各駆動ドライバ４５へ送信する。

各駆動ドライバ４５は、駆動信号を受信すると、対応するレーザー発光素子４１を駆動する。レーザー発光素子４１は、駆動ドライバ４５の駆動に従い、レーザー光を照射する。レーザー発光素子４１から照射されたレーザー光は、対応する光ファイバー４２に入射し、光ファイバー４２のレーザー出射部４２ａから出射される。光ファイバー４２のレーザー出射部４２ａから出射されたレーザー光は、光学部４３のコリメートレンズ４３ａ、集光レンズ４３ｂを透過した後、記録対象物であるコンテナＣの感熱記録ラベルＲＬの表面に照射される。感熱記録ラベルＲＬの表面に照射されたレーザー光により加熱されることにより、感熱記録ラベルＲＬの表面に画像が記録される。

記録装置として、ガルバノミラーを用いてレーザーを偏向して記録対象物に画像を記録するものを用いた場合、文字等の画像は、ガルバノミラーの回転で一筆書きするように、レーザー光を照射して記録する。そのため、ある一定の情報量を記録対象物に記録する場合、記録対象物の搬送を停止させないと、記録が間に合わないという不具合がある。一方、本実施形態の記録装置１４のように複数のレーザー発光素子４１をアレイ状に配置したレーザーアレイを用いることで、各画素に対応するレーザー発光素子４１のＯＮ／ＯＦＦ制御で、記録対象物に画像を記録することができる。これにより、情報量が多くても、コンテナＣの搬送を停止させずに、記録対象物に画像を記録することができる。よって、本実施形態の記録装置１４によれば、多くの情報を記録対象物に記録する場合でも、生産性を落とさずに、画像を記録することができる。

図３は、実施形態に係る画像記録システム１００における電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、システム制御装置１８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリーなどを備えており、画像記録システム１００における各種の機器の駆動を制御したり、各種の演算処理をしたりするものである。このシステム制御装置１８には、コンベア装置１０、記録装置１４、読取装置１５、操作パネル１８１、画像情報出力部４７などが接続されている。

操作パネル１８１は、タッチパネル式ディスプレイや、各種のキーを具備しており、画像をディスプレイ表示したり、作業者のキー操作によって入力された各種情報を受け付けたりする。

図３に示すように、システム制御装置１８は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従ってＣＰＵが動作することにより、画像記録手段として機能する。画像記録手段として機能するシステム制御装置１８は、記録装置１４を制御し、所定の方向とは異なる方向に記録装置１４に対して相対的に移動する記録対象物にレーザーを照射することで記録対象物を加熱して画像ドットを形成して画像を記録する。

次に、画像記録システム１００の動作の一例について図１を参照して説明する。まず、荷物が収容されたコンテナＣが、作業者によりコンベア装置１０に載置される。作業者は、感熱記録ラベルＲＬが貼付されたコンテナＣの本体の側面が、－Ｙ側に位置するように、すなわち記録装置１４に前記側面が対向するようにコンテナＣをコンベア装置１０に載置する。

作業者が操作パネル１８１を操作して、システム制御装置１８をスタートさせると、操作パネル１８１からシステム制御装置１８へ搬送開始信号が送信される。搬送開始信号を受信したシステム制御装置１８は、コンベア装置１０の駆動を開始する。すると、コンベア装置１０に載置されたコンテナＣは、コンベア装置１０により記録装置１４に向けて搬送される。コンテナＣの搬送スピードの一例としては、２ｍ／ｓｅｃである。

記録装置１４よりもコンテナＣの搬送方向上流側には、コンベア装置１０上を搬送されるコンテナＣを検出するセンサが配置されている。このセンサが、コンテナＣを検出すると、検出信号が、センサからシステム制御装置１８へ送信される。システム制御装置１８は、タイマを有している。システム制御装置１８は、前記センサからの検出信号を受信したタイミングで、タイマを用いた時刻計測を開始する。そして、システム制御装置１８は、検出信号の受信タイミングからの経過時間に基づいて、コンテナＣが、記録装置１４に到達するタイミングを把握する。

検出信号の受信タイミングからの経過時間がＴ１となり、コンテナＣが、記録装置１４に到達するタイミングで、システム制御装置１８は、記録装置１４を通過するコンテナＣに貼付された感熱記録ラベルＲＬに画像を記録すべく、記録装置１４に記録開始信号を出力する。

記録開始信号を受信した記録装置１４は、画像情報出力部４７から受けた画像情報に基づいて、記録装置１４に対して相対移動するコンテナＣの感熱記録ラベルＲＬに向けて所定パワーのレーザー光を照射する。これにより、感熱記録ラベルＲＬに画像が非接触で記録される。

感熱記録ラベルＲＬに記録される画像（画像情報出力部４７から送信される画像情報）としては、例えば、コンテナＣに収容されている荷物の内容、輸送先の情報などの文字画像、および、コンテナＣに収容されている荷物の内容、輸送先の情報などの情報がコード化されたバーコードや二次元コードなどのコード画像である。

記録装置１４を通過する過程で画像が記録されたコンテナＣは、読取装置１５を通過する。このとき、読取装置１５が、感熱記録ラベルＲＬに記録されたバーコードや二次元コードなどのコード画像を読み取り、コンテナＣに収容されている荷物の内容、輸送先の情報、などの情報を取得する。システム制御装置１８は、コード画像から取得した情報と、画像情報出力部４７から送信された画像情報とを照合して、正しく画像が記録されているか否かをチェックする。正しく画像が記録されているときは、システム制御装置１８は、コンテナＣをコンベア装置１０によって次の工程（例えば輸送準備工程）に送る。

一方、正しく画像が記録されていないときは、システム制御装置１８は、コンベア装置１０を一時停止して、操作パネル１８１に正しく画像が記録されていない旨を表示する。また、システム制御装置１８は、正しく画像が記録されていないときは、そのコンテナＣを、規定の搬送先に搬送するようにしてもよい。

図４は、図３に示した電気回路の記録装置１４に関するブロック図である。システム制御装置１８と制御部４６の間には、Ｉ／Ｆ部１８０が備えられている。

画像情報出力部４７は、所望のドット濃度を出力するために必要な光エネルギーの情報をシステム制御装置１８に伝達する。システム制御装置１８は、必要な光エネルギーの情報としてタイミング、パルス幅、ピークパワー等の制御信号をＩ／Ｆ部１８０を介して制御部４６に送信し、Ｉ／Ｆ部１８０を介してステータス信号を制御部４６から受信する。

記録装置１４のドライバ４５は、高効率のスイッチング方式や低効率のリニア方式などが原理的に考えられるが、本実施形態においてドライバの方式はパルス出力できるのであれば特に限定しない。

＜参考形態＞
まず図５～図９を参照して、従来のスイッチング方式ドライバの基本的な回路構成を説明する。図５は、図４に示したドライバ４５であり、参考形態に係る従来のスイッチング方式のドライバ４５のブロック図である。

ドライバ４５は、スイッチング方式電流駆動回路であり、電源４８から供給された電力に基づき、出力部４５４に接続された駆動対象へ電流を供給する。

ドライバ４５は、スイッチング方式電流駆動回路におけるスイッチング部４８０として、スイッチ素子駆動部４５０と、スイッチ素子４５１およびスイッチ素子４５２と、コイル４５３と、を備える。

スイッチ素子４５１は、電源４８とコイル４５３との接続を切り替えるためのスイッチ素子である。また、スイッチ素子４５２は、ＧＮＤとコイル４５３との接続を切り替えるためのスイッチ素子である。

スイッチ素子４５１の一端側は電源４８に接続され、他端側はスイッチ素子４５２の一端側と接続され、スイッチ素子４５２の他端側はＧＮＤと接続されている。コイル４５３の入力端側はスイッチ素子４５１の他端側及びスイッチ素子４５２の一端側と接続され、スイッチ素子４５２の他端側は出力部４５４の一端側と接続される。

出力部４５４にはドライバ４５の駆動対象であるレーザー発光素子４１が接続されている。他の形態として、ドライバ４５の駆動対象として、出力部４５４にＬＥＤを接続しても良い。

ドライバ４５は、さらに出力部４５４に接続された駆動対象への電流供給をオンオフする電流供給制御部としての発光制御部４５５と、出力部４５４に接続された駆動対象に流れた電流、又は発光制御部４５５に流れた電流を電流・電圧変換（ＩＶ変換）するシャント抵抗４５６と、シャント抵抗４５６に掛かっている電圧を増幅する増幅回路４５７と、増幅回路４５７から出力される増幅電圧４５７Ｓと閾値電圧４６０Ｓを比較する比較回路４５８を備える。

ドライバ４５のスイッチング動作について以下に説明する。スイッチ素子駆動部４５０は、制御部４６からの制御信号に応じて、スイッチ素子４５１をオンオフする駆動信号４５０Ｈと、スイッチ素子４５２をオンオフする駆動信号４５０Ｌを出力する。

これにより、電源４８より供給される電力を、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチ素子としてのスイッチ素子４５１、４５２のオン／オフと電流を平滑化する平滑化素子としてのコイル４５３によってチョッピングすることで、ほぼ直流に整流されたスイッチング部４８０の出力電流４８０Ｓを得ることが出来る。

出力電流４８０Ｓは、発光制御部４５５がオンの場合は、発光制御部４５５からシャント抵抗４５６を経由してグランドに流れ、発光制御部４５５がオフの場合はレーザー発光素子４１からシャント抵抗４５６を経由してグランドに流れる。

増幅回路４５７は、シャント抵抗４５６に掛かっている電圧（レーザー発光素子４１と発光制御部４５５とシャント抵抗４５６との接続点の電位）を決まったゲインで増幅して増幅電圧４５７Ｓを出力する。

比較回路４５８は、増幅回路４５７から出力される増幅電圧４５７Ｓと、制御部４６から出力される閾値電圧４６０Ｓを比較し、比較結果の判定信号４５８Ｓを制御部４６に出力する。

制御部４６は、判定信号４５８Ｓに基づき、前述したように、スイッチ素子駆動部４５０に対して制御信号を出力する。制御部４６が、判定信号４５８Ｓに基づきスイッチ素子駆動部４５０に対してどのように制御信号を出力するかについては、図７を用いた説明を後述する。比較回路４５８はコンパレータやＡＤコンバータ等により構成される。

以上説明したドライバ４５、制御部４６により、出力部４５４へ供給する電流である出力電流４８０Ｓを制御する出力制御装置４７０を構成する。さらに、出力制御装置４７０の出力部４５４に駆動対象としてレーザー発光素子４１を接続することでレーザー出力装置として構成される。

図５では高速でパルス変調するために、発光素子としてのレーザー発光素子４１に流れる電流経路を切り替えることで、レーザー発光素子４１の発光する／しないを制御する発光制御部４５５を出力部４５４に並列に接続して設けている。発光制御部４５５は、例えばＭＯＳＭＥＴ等のスイッチング素子で構成される。

一般的に、コイルを流れる電流の変調速度は、コイル両端に印加できる電圧に比例するため、１Ａの電流遷移に数マイクロ秒かかる。一方、発光制御部４５５による駆動電流の電流変調速度は、発光制御部４５５のスイッチング素子のスイッチ時間に依存する（ＭＯＳＦＥＴであれば数十ｎｓ）ため、高速である。

制御部４６は、発光制御部４５５に対して、発光制御部４５５をオンオフする切替信号（発光情報）としてのＰＷＭ制御信号４５５Ｓを送る。パルス周波数が４０ｋＨｚ（１周期＝２５ｕｓ）で記録装置１４が２５６階調を持つ場合、１画素が約０．１ｕｓ（≒１００ｎｓ）のパルス幅に対応する。仮にＤｕｔｙ５０％（１２８階調）のパルスを出すのであればパルス幅は約１２．８ｕｓとなる。

図５では、制御部４６は、増幅回路４５７から増幅電圧４５７Ｓをモニタ（検出）する。制御部４６は、レーザー発光素子４１の発光をＰＷＭ制御する際は増幅電圧４５７Ｓに基づき決定されるＰＷＭ制御信号４５５Ｓを発光制御部４５５に送る。制御部４６が、増幅電圧４５７Ｓに基づき、発光制御部４５５に送るＰＷＭ制御信号４５５Ｓをどのように決定するかについては、図７を用いた説明を後述する。

図５の回路による動作波形の例として、光出力に乗り得るノイズの代表的な波形を図６に示す。図６は、リップル電流に起因するドットサイズ変動を示す図である。

スイッチング回路４８０の動作によってコイルを流れる電流４５３Ｓのリップルが変動し、制御部４６によって目標値を保つように電流制御される。スイッチ４５５によって、ＬＤ４１への出力電流４１Ｓの、ドット（ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４）を形成するパルスタイミングを決定する。パルスタイミングごとのコイル電流４５３Ｓの高さによって、出力電流４１Ｓの積分値、ひいては画素に対応するレーザー光パルスのエネルギー値が１パルスごとに変動する。

１画素あたりの光エネルギーが変動すると、メディア上で形成されるドットサイズが変動して、形成画像の品質が悪化する。図６の例では、駆動電流４１Ｓのうちドットごとの変動分がリップル電流Ｉｄ［Ａ］であり、このリップル電流Ｉｄに応じたエネルギーの変動がエネルギオフセットとして図示されている。このエネルギオフセットの量に応じてドットのサイズが変動する。

特許文献１はリップルノイズを抑制することによってドットサイズ変動を補正する。これに対して後述する実施形態では、ドットサイズ変動は許容するが、その空間的な分布をある条件で分散させることで、人の視覚特性としてムラとして認識されにくくするノイズ拡散方法を提供する。

ここで、図７を参照して、図６のようなリップル電流がスイッチング方式のドライバ４５で発生する原理を説明する。図７は、図６の駆動電流が生成されるドライバの動作を示すタイミングチャートである。

駆動信号４５０Ｈ、駆動信号４５０Ｌのタイミングと、ドライバ４５が出力部４５４へ供給する出力電流４８０Ｓ（図６のコイル電流４５３Ｓ）のリップル成分との関係を以下に示す。

コイル４５３の出力端における電圧は、Ｖ＝Ｌ×ΔＩ／ｄｔである（Ｌ：コイル４５３のインダクタンス、ｄｔ：時間の変化量、ΔＩ：コイル電流４５３Ｓの変化量）。駆動信号４５０Ｈがオフ→オン、駆動信号４５０Ｌがオン→オフとなってから、駆動信号４５０Ｈがオンであり駆動信号４５０Ｌがオフである期間は、リップルが立ち上がる期間となる。リップルが立ち上がる期間中、コイル４５３には、電源４８からの電流が供給され、コイル４５３の出力端における電圧Ｖｏｕｔは、電源４８の電圧Ｖｉｎに遷移する。よって立ち上がりリップルの傾きは、ΔＩ１／ｄｔ１＝（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）／Ｌである。（ｄｔ１：駆動信号４５０Ｈがオンで駆動信号４５０Ｌがオフの期間、ΔＩ１：ｄｔ１におけるコイル電流４５３Ｓの変化量）

また、駆動信号４５０Ｈがオン→オフ、駆動信号４５０Ｌがオフ→オンとなってから、駆動信号４５０Ｈがオフであり駆動信号４５０Ｌがオンである期間は、リップルが立ち下がる期間となる。リップルが立ち下がる期間中、コイル４５３には電源４８からの電流が供給されないので、コイル４５３の出力端における電圧Ｖｏｕｔは０に遷移する。よって立ち上がりリップルの傾きは、ΔＩ２／ｄｔ２＝（－Ｖｏｕｔ）／Ｌである。（ｄｔ２：駆動信号４５０Ｈがオフで駆動信号４５０Ｌがオンの期間、ΔＩ２：ｄｔ２におけるコイル電流４５３Ｓの変化量）

ドライバ４５の動作についてさらに詳細に説明する。図７における前提となるパラメータは以下の通りとする。

電源４８による入力電圧：Ｖｉｎ＝２４Ｖ、レーザー発光素子４１の両端にかかる電圧：ＶＬＤ＝２Ｖ、コイル４５３のインダクタンス：Ｌ＝２２ｕＨ、レーザー発光素子４１を流れる電流４１Ｓの目標電流：ＩＳ＝１０Ａ、レーザー発光素子４１を発光する期間の消費目標エネルギー：１００ｕＪ、レーザー発光素子４１を発光する期間としての理論パルス幅：１００ｕＪ／（２Ｖ×１０Ａ）＝５ｕｓ。

リップル電流は、スイッチング方式電流駆動回路の構成上完全に０にすることはできない。ここではスイッチング方式電流駆動回路（ドライバ４５）が安定して動作している定常状態におけるリップル電流が１Ａだと仮定する。閾値電圧の上限値４６０Ｈに対応する閾値電流ＩＨは、リップル電流がｐｅａｋ－ｔｏ－ｐｅａｋの値であるので、ヒステリシス制御をするための閾値電流の高い側として１０Ａ＋１／２Ａ＝１０．５Ａとなる。閾値電圧４６０Ｓの下限値４６０Ｌに対応する閾値電流ＩＬは、１０Ａ－１／２Ａ＝９．５Ａとなる。

リップル電流の立ち上がり傾きＳ１は、ΔＩ／ｄｔ＝（Ｖｉｎ－ＶＬＤ）／Ｌ＝（２４－２）／２２＝１Ａ／ｕｓとなる。リップル電流の立ち下がり傾きＳ２は、ΔＩ／ｄｔ＝（Ｖｉｎ－ＶＬＤ）／Ｌ＝（－２）／２２＝－０．０９Ａ／ｕｓとなる。

目標電流が１０Ａ、出力電圧（負荷電圧）が２Ｖで目標エネルギーが１００ｕＪのドットパルスを出力したい場合、時間的に光量を一定にできるのであれば、単位時間当たりの光量は１０Ａ×２Ｖ＝２０Ｗであり、１００ｕＪ／２０Ｗ＝５ｕｓが理想的な照射時間（理論パルス幅４５５Ｔ）となる。これは４０ｋＨｚでＤｕｔｙ２０％のパルス幅である。５ｕｓのパルス幅を±０．５％の誤差に収めたい時は５ｕｓ×１％＝０．０５ｕｓの時間分解能が必要である。すなわち、発光制御部４５５をオンオフするためのＰＷＭ制御信号の時間分解能は、０．０５ｕｓとする。

本参考形態ではレーザー発光素子４１を流れる電流４１Ｓは必ずリップルを持つため、理論パルス幅４５５Ｔ（５ｕｓ）の期間、レーザー発光素子４１を発光した場合でも、目標エネルギー１００ｕＪが得られるとは限らない。

そこで本参考形態では、ＰＷＭ制御信号４５５Ｓにより発光制御部４５５をオフするタイミング（レーザー発光素子４１に出力電流４８０Ｓを供給し、電流４１Ｓを流すタイミング）でエネルギー積算を開始し、時間分解能毎にエネルギーを積算していく。その後、積算したエネルギーの合計が目標エネルギー１００ｕＪを超えたタイミングでエネルギー積算を終了して、ＰＷＭ制御信号４５５Ｓにより発光制御部４５５をオンすることで、レーザー発光素子４１に出力電流４８０Ｓの供給を停止し、電流４１Ｓが流れないようにする。

図７において、制御部４６は、増幅電圧４５７Ｓから以下の式に基づき、出力電流４８０Ｓの値を取得する。Ｉ＝（Ｖ／Ｇ）／Ｒ（Ｉ：出力電流４８０Ｓの値、Ｖ：増幅電圧４５７Ｓの値、Ｇ：増幅回路４５７の増幅度、Ｒ：シャント抵抗４５６の抵抗値）。なお、本参考形態では、シャント抵抗４５６に掛かる電圧を増幅回路４５７で増幅した増幅電圧４５７Ｓから出力電流４８０Ｓを求めているが、ホール式電流センサを用いて出力電流４８０Ｓを求めてもよい。

ここで、既述したように、レーザー発光素子４１に流れる出力電流４８０Ｓを電流４１Ｓと表す。以下の説明は、発光素子４１が発光している間の電流については、出力電流４８０Ｓではなく電流４１Ｓを用いて説明する。

制御部４６は、出力電流４８０Ｓが下降して閾値電流ＩＬに達すると、駆動信号４５０Ｈをオン、駆動信号４５０Ｌをオフにする。これにより、出力電流４８０Ｓは上昇に転じる。

そして、出力電流４８０Ｓが上昇している途中に、制御部４６は、画像情報出力部４７から送信された駆動信号に基づきＰＷＭ制御信号４５５Ｓ１を送信して発光制御部４５５をオフすることでレーザー発光素子４１を発光すると、その時の電流１０．２Ａを初期電流値Ｉ１として取得してエネルギー積算を開始する。

その後、制御部４６は、発光素子４１に流れる電流４１Ｓ（出力電流４８０Ｓ）が閾値電流ＩＨ（１０．５Ａ）に達すると、駆動信号４５０Ｈをオフ、駆動信号４５０Ｌをオンにして、これにより、電流４１Ｓは下降に転じる。この間、制御部４６は、エネルギー積算を継続する。

そして、電流４１Ｓが下降している途中に、制御部４６は、電流値Ｉ２（１０．０８Ａ）を取得したタイミングで積算したエネルギーの合計が目標エネルギー１００ｕＪに達すると、エネルギー積算を終了して、ＰＷＭ制御信号４５５Ｓ２を送信して発光制御部４５５をオンすることでレーザー発光素子４１の発光を停止する。

次に、図８を参照して、参考形態で出力された印刷画像と、後述する実施形態で出力された印刷画像とを比較して説明する。図８は、実施形態適用前後の印刷画像の差異を示す図である。

図８（ａ）が実施形態適用前（参考形態）の印刷画像であり、（ｂ）が参考形態の印刷画像のフーリエ変換結果（周波数特性）である。（ｃ）が実施形態適用後の印刷画像であり、（ｄ）が実施形態の印刷画像の周波数特性である。

図８（ａ）、（ｃ）に示す実施形態適用前後の印刷画像において、ドットサイズの変動振幅は、双方同等であり、その空間分布が異なる。（ａ）の適用前のドットサイズの分布は０．５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の一定周期で変動している。対して（ｃ）の適用後の分布は０～３［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の周期で拡散されている。

図８（ｂ）、（ｄ）は、（ａ）、（ｃ）に示す記録対象物の送り方向のドット濃度変動に対して一次元フーリエ変換（１Ｄ－ＦＦＴ）を加えたグラフである。（ｂ）、（ｄ）の横軸は空間周波数［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］を表す。ここでは空間周波数は１ｍｍ当たりに含まれる波形の周期の数を意味する。以降では空間周波数の単位を［ｃ／ｍｍ］と簡略化して表記する場合がある。

図８（ｂ）に示すように、適用前の画像には、ドット周期である８．０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の他、重畳ノイズである０．５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］に周期的なムラが見られる。さらに、８．０±０．５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］にもピークがあるが、これは出力が図６のように、レーザー発光素子４１の発光タイミングに起因する二つの周波数（画素周波数ｆｄｏｔとリップル周波数ｆｓｗ）が重なるために発生する、和と差の周波数（和周波と差周波）である。以降では、和周波及び差周波を符号Ｔ１で表記する場合がある。発生の原理については図１２、図１３を参照して後述する。なお、画素周波数ｆｄｏｔとは、例えば図６に示したドットｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４が記録される周波数であり、リップル周波数とはスイッチング周波数ｆｓｗと同一であり、スイッチング回路４８０のスイッチング動作により発生するノイズ（スイッチングノイズ）の周波数である。上記のドット周期と呼ばれる図８（ｂ）では８．０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］にあるピークは、画素周波数ｆｄｏｔに起因する空間周波数のピークであり、画素周波数ｆｄｏｔ［Ｈｚ］を搬送速度ｖ［ｍｍ／ｓ］で割って算出できる。なお、本実施形態で用いる「搬送速度」とは、コンベア装置１０がコンテナＣ（記録対象物）を一方向に搬送する速度をいう。上記の重畳ノイズと呼ばれる図８（ｂ）では０．５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］にあるピークは、スイッチング周波数ｆｓｗに起因する空間周波数のピークであり、リップル周期Ｔ２とも呼ばれる。リップル周期Ｔ２は、スイッチング周波数ｆｓｗ［Ｈｚ］を搬送速度ｖ［ｍｍ／ｓ］で割って算出できる。

図８（ｄ）に示すように、実施形態適用後の画像では、画素周波数ｆｄｏｔ以外のピークを拡散することで（すなわち、図８（ｂ）では０．５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］に発生していたリップル周期Ｔ２のピークと、８．０±０．５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］に発生していた和周波と差周波Ｔ１のピークとを拡散して平均化することで）、図８（ｃ）の印刷画像では、知覚される濃度ムラは少なく感じ、画質が向上する現象が確認できる。

実施形態の効果が表れる根拠として、図９に人の視覚の空間周波数特性（ＶＴＦ：Ｖｉｓｕａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を示す。これはモノクロ画像の明度成分の変動振幅と、人の視覚の空間周波数特性によって重みづけしたグラフであり、モノクロ画像の粒状性評価に用いる指標として既に知られている（「リコーテクニカルレポート，ハーフトーン画像のノイズ評価法，今河進、https://jp.ricoh.com/-/Media/Ricoh/Sites/jp_ricoh/technology/techreport/23/pdf/056_062.pdf」参照）。ＶＴＦ１は、「R.P.Dooley, R.Shaw: Noise Perception in Electrophotography, J.Appl.Photogr.Eng., 5, 4 (1979), pp.190-196.」にてDooleyらの提案する明度変動のＶＴＦである。ＶＴＦ２は、「H.Sakata, H.Isono: Chromatic Spatial Frequency Characteristics of Human Visual System, J.ITE of Japan, 31, 1(1979), pp.29-35」にて坂田らの報告した明度成分、red-green成分、yellow-blue成分の変動のＶＴＦカーブである。

人の心理評価値は報告によって差があるが、図９に示すように、明度変動周期：０～３［ｃ／ｍｍ］に、多く（正規化した明度振幅の５０％以上）重み付けされている。この人の主観的な画質への重み付けの知見を利用して、明度変動周期が０～３［ｃ／ｍｍ］にピークを持たないように制御することで、画質改善が可能であると言える。

拡散量の目安としては、０～３［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］で、できる限り均一、非周期的、かつ広い範囲で拡散するのが好ましい。周波数拡散技術としてＳＳＣＧ（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｌｏｃｋ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）が知られているが、従来その拡散範囲は電波障害の発生度合を基準にしており、基本周波数に対して拡散量±３％程度が上限として一般的である。乱数発生器等によってスイッチ周期を拡散すれば効果が高いと言えるが、コストや効果などを踏まえ、ＳＳＣＧのような周波数変調技術を組み合わせて適用して良い。

以降、本発明の２つの実施形態を説明する。前述の図８で説明した通り、周期的な画像ムラは二つの原因で発生する。
（１）（画素周波数ｆｄｏｔ±ノイズ周波数ｆｓｗ）［Ｈｚ］／搬送速度ｖ［ｍｍ／ｓ］（和周波、差周波Ｔ１）
（２）ノイズ周波数ｆｓｗ［Ｈｚ］／搬送速度ｖ［ｍｍ／ｓ］（リップル周期Ｔ２）

上記（２）のリップル周期Ｔ２は、周期的なノイズが乗ったレーザー光をある搬送速度ｖで記録対象物に照射する（スキャンする）ことで現れる、空間的な濃度ムラである。実施形態においてノイズ周波数＝スイッチング周波数ｆｓｗであり、スイッチング周波数ｆｓｗを任意に変調可能な回路構成であれば、０～３ｃｙｃｌｅ／ｍｍの空間周波数の中で拡散することは技術的に容易である。

上記（１）の和周波、差周波Ｔ１は、画素周波数ｆｄｏｔとノイズ周波数（スイッチング周波数ｆｓｗ）が重畳することで発生する、和と差の周波数成分によるものである。図１２、図１３を参照して後述するように、異なる周波数信号を混合することで、元の信号と別の周波数が生成される原理に基づく。

上記の現象（１）、（２）それぞれについて、発生しやすい回路構成とその対策制御について、以下では第１実施形態、第２実施形態として説明する。

＜第１実施形態＞
図１０～図１７を参照して第１実施形態を説明する。図１０は、第１実施形態に係るスイッチング方式のドライバ４５Ａの構成図である。図１１は、空間周波数制御適用前のドライバ動作のタイミングチャートである。

図１０に示すように、ドライバ４５Ａでは、スイッチ素子４５１、４５２によって電源電圧４１Ｓをチョッピングし、コイル４５３を含む出力フィルタによって電流を平滑化する。ＬＳＲ＿ＯＮ信号に応じて、発光制御部４５５によりＬＤアノードを接地することで、パルス電流をＬＤ４１に印加する。電流検出部４５９でＬＤ電流をモニタ、フィードバックしながら、流れる電流４１Ｓが一定になるように制御する。電流検出部４５９は、例えばホール素子やシャント抵抗等の電流検出センサであり、流れる電流値を電圧値に変換してＣＵＲ信号として比較回路４７１に出力する。

図１１に示すように、第１実施形態のドライバ４５Ａは、のこぎり状のＥＲＲ信号を用いたＰＷＭ制御方式である。一般的なスイッチング回路設計の条件に従い、回路トポロジーと制御方式は任意に選択してよい。

ドライバ４５Ａは、比較回路４７１と、電圧生成部４７２とを備える。電圧生成部４７２は、制御部４６からの指令に応じてＥＲＲ信号を生成する。比較回路４７１は、電流検出部４５９により計測された出力電流４８０Ｓに応じたＣＵＲ信号と、電圧生成部４７２により生成されたＥＲＲ信号とを比較し、比較結果の判定信号ＣＭＰを制御部４６に出力する。判定信号ＣＭＰは、例えば図１１に示すように、ＣＵＲ信号に対してのこぎり波状のＥＲＲ信号が大きくなる期間ではオン状態となる。制御部４６は、判定信号ＣＭＰと同一波形であるＳＷ＿ＯＮ信号をスイッチング部４８０に出力し、スイッチング部４８０はＳＷ＿ＯＮ信号に応じて出力電流４８０Ｓを制御する。

第１実施形態のドライバ４５Ａの特徴は、ＥＲＲ信号の変調でスイッチング周波数が任意に選択できるため、図８で説明したノイズ空間周波数設定が容易であること。対してデメリットとしては、ＰＷＭ制御をベースとするため、負荷変動に対する応答性が悪く、フィルタが大型化しやすいこと。小型化のために小さな乗数を選択すると、リップル電流の振幅が大きくなり出力ノイズ量が増加したり、スイッチング周波数を高くなって効率が悪化したりする。本回路で発生するノイズ例を次に説明する。

図１２は、空間周波数制御適用前のドット変動と駆動電流４１Ｓとの関係を示す図である。図１３は、空間周波数制御適用後のドット変動と駆動電流４１Ｓとの関係を示す図である。

図１２に、ドット濃度変動が２．６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］になる動作例が示されている。搬送速度ｖが５，０００ｍｍ／ｓの時、約１３．３［ｋＨｚ］に相当する。この時の回路動作はスイッチング周波数ｆｓｗが５３．３［ｋＨｚ］、画素周波数ｆｄｏｔが４０［ｋＨｚ］であるように、一般的な動作条件（可聴周波数域を避けるため、画素周波数ｆｄｏｔ、スイッチング周波数ｆｓｗともに４０［kHz］以上が好ましい）で起こり得るノイズである。

前述したように、図中のドット濃度変動（エネルギオフセット変動）の発生原理は、異なる周波数信号を混合することで、元の信号と別の周波数が生成される原理に基づく。その式は次の通りである。

エネルギオフセットの変動周波数［Ｈｚ］
＝画素周波数ｆｄｏｔ［Ｈｚ］±スイッチング周波数ｆｓｗ［Ｈｚ］

搬送速度ｖ［ｍｍ／ｓ］でスキャンしたとき（記録対象物を搬送しながら記録したとき）、ドットの濃度変動周期［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］は、次式で表され、上述の和周波及び差周波の周期Ｔ１に相当する。

ドットの濃度変動周期［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］＝
（画素周波数ｆｄｏｔ±スイッチング周波数ｆｓｗ）［Ｈｚ］／搬送速度ｖ［ｍｍ／ｓ］

つまり、スイッチング周波数ｆｓｗと画素周波数ｆｄｏｔが近いときに、ドット濃度変動周期が長周期化しやすいと言える。

第１実施形態では、図１２、図１３に駆動電流４１Ｓのグラフに点線で示すように、一定値だったスイッチング周波数ｆｓｗに異なる周波数成分を合成することによって、ドット濃度変動周期Ｔ１を３［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］より大きくして、スイッチング周波数ｆｓｗの拡散を行う。これにより、印刷画像を見たときに知覚されるドットの濃度ムラを少なく感じさせて、スイッチングノイズによる印刷画像の品質低下を抑制する。

図１４は、第１実施形態の空間周波数制御のフローチャートである。図１４のフローチャートの各処理は、制御部４６により実行される。

ステップＳ１１では、ドライバ４５Ａの回路を起動して、任意のタイミングで出力可能な状態になるように、スイッチング制御を開始する。

ステップＳ１２では、画像情報出力部４７から画像を形成するためのＩＦ信号（画像情報）を入力する。

ステップＳ１３では、画像情報から画素周波数ｆｄｏｔ［Ｈｚ］、回路動作からリップル周波数ｆｓｗ［Ｈｚ］が取得される。

ステップＳ１４では、印刷条件から搬送速度ｖ［ｍ／ｓ］を取得する。

ステップＳ１５では、ドットの濃度変動周期（和周波、差周波Ｔ１）［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］＝（ｆｓｗ±ｆｄｏｔ）［Ｈｚ］／ｖ［ｍｍ／ｓ］から、画質への影響を判定する（ここでは３［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以下で画質への影響が大きいとする）。また、リップル周期Ｔ２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］＝ｆｓｗ［Ｈｚ］／ｖ［ｍｍ／ｓ］＜３．０の条件を満たす場合も画質への影響が大きいと判定する。

画質への影響が大と判定した場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、ステップＳ１６ではスイッチング周波数ｆｓｗを拡散する。拡散量については、人の主観評価によるため数値化が困難である。一般的なノイズ拡散技術（ＳＳＣＧ等）では基本周期の数％程を拡散するが、０～３［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］を最大利用して拡散するには、１．５±１．５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］（±１００％）となり、従来のＳＳＣＧでは不足していることがわかる。本実施形態の拡散手法については、図１６、図１７を参照して後述する。本ステップの処理により、図８（ｂ）を参照して説明した和周波及び差周波Ｔ１のピークと、リップル周期Ｔ２のピークが拡散して、濃度ムラが改善する。

ステップＳ１７では、記録を実行し、連続印刷をユーザが判断する。

ステップＳ１８では、続けて記録を行う場合にはステップＳ１２に戻り、記録を行わない場合には本制御フローを終了する。

図１５は、制御部４６のハードウェア構成図である。図１５に示すように、制御部４６は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、主記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、入力デバイスであるキーボード及びマウス等の入力装置１０４、ディスプレイやタッチパネル等の出力装置１０５、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスである通信モジュール１０６、ハードディスク等の補助記憶装置１０７、などを含むコンピュータシステムとして構成することができる。

上述した制御部４６の各機能は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェア（出力制御プログラム）を読み込ませることにより、ＣＰＵ１０１の制御のもとで通信モジュール１０６、入力装置１０４、出力装置１０５を動作させるとともに、ＲＡＭ１０２や補助記憶装置１０７におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

本実施形態の出力制御プログラムは、例えばコンピュータが備える記憶装置内に格納される。なお、出力制御プログラムは、その一部又は全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、コンピュータが備える通信モジュール等により受信されて記録（インストールを含む）される構成としてもよい。また、製造実行プログラムは、その一部又は全部が、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの持ち運び可能な記憶媒体に格納された状態から、コンピュータ内に記録（インストールを含む）される構成としてもよい。

図１６、図１７を参照して、図１４のフローチャートのステップＳ１６の周波数拡散処理についてさらに説明する。図１６は、スイッチ周波数拡散のためのＥＲＲ信号の加工例を示す図である。図１７は、図１６のERR信号加工によるスイッチ周波数拡散の効果を示す図である。

図１６（ａ）に示すように、スイッチング周波数の拡散が無い場合には、エラー信号ＥＲＲは周期が１／ｆｓｗののこぎり波であり、スイッチング周波数は所定値ｆｓｗで一定である。一方、図１６（ｂ）に示すように、スイッチング周波数の拡散が有る場合には、エラー信号ＥＲＲは、周期が１／ｆｓｗののこぎり波に加えて、周期１／（ｆｓｗ－Δｆ）ののこぎり波と、周期１／（ｆｓｗ＋Δｆ）ののこぎり波とが合成され、三種類の周期を含む波形となる。これにより、スイッチング周波数は、ｆｓｗ－Δｆからｆｓｗ＋Δｆの間を推移する三角波となる。

このようにスイッチング周波数の拡散を行うことによって、図１７に示すように、特定の周波数成分ｆｓｗのエネルギピークをｆｓｗ－Δｆからｆｓｗ＋Δｆまでの間に分散させることができる。なお、図１６、図１７に例示した周波数拡散処理は、例えば特開２００６－３４０３３３号公報に記載の電気回路によって実装できる。

なお、スイッチング周波数の拡散処理において、平均周波数ｆｓｗから±１０％以上の範囲で拡散するのが好ましい。スイッチング周波数は、ドット濃度変動周期（～３［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］）の中で、できる限り均一、かつ広い範囲で拡散するのが好ましい。

＜第２実施形態＞
図１８～図２２を参照して第２実施形態を説明する。図１８は、第２実施形態に係るスイッチング方式のドライバ４５Ｂの構成図である。図１９は、空間周波数制御適用前のドライバ動作のタイミングチャートである。第２実施形態のドライバ４５Ｂの回路構成はヒステリシス制御をベースとしており、図１９に示すように、Ｈ側の閾値Ｈと、Ｌ側の閾値Ｌの間を保つように、スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦする。

図１８に示すように、ドライバ４５Ｂは、２つの比較回路４６２、４６３を備える。比較回路４６２は、増幅回路４５７から出力される増幅電圧と、制御部４６から出力されるＨ側の閾値Ｈを比較し、比較結果の判定信号ＣＭＰ＿Ｈを制御部４６に出力する。比較回路４６３は、増幅回路４５７から出力される増幅電圧と、制御部４６から出力されるＬ側の閾値Ｌを比較し、比較結果の判定信号ＣＭＰ＿Ｌを制御部４６に出力する。図１９に示すように、制御部４６は、判定信号ＣＭＰ＿Ｌがオフに切り替わったときＳＷ＿ＯＮ信号をオンに切り替え、判定信号ＣＭＰ＿Ｈがオンに切り替わったときＳＷ＿ＯＮ信号をオフに切り替えて、このＳＷ＿ＯＮ信号をスイッチング部４８０に出力し、スイッチング部４８０はＳＷ＿ＯＮ信号に応じて出力電流４８０Ｓを制御する。

第２実施形態のドライバ４５Ｂの特徴として、スイッチング周期によってフィードバックの応答が制限されないため、負荷によらず即時に出力を得ることができ、高速応答に優れる。また、スイッチング周期は固定されておらず、原理的にスイッチング周波数ｆｓｗが拡散されるため、本実施形態の適用が容易である。

図２０は、空間周波数制御適用前のドット変動と駆動電流との関係を示す図である。図２１は、空間周波数制御適用後のドット変動と駆動電流との関係を示す図である。ここでは、スイッチング周波数ｆｓｗ［Ｈｚ］と搬送速度ｖ［ｍｍ／ｓ］のみが影響する。図中のドットの濃度変動周期［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］は次式で表され、上述のリップル周期Ｔ２に相当する。

ドットの濃度変動周期［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
＝スイッチング周波数ｆｓｗ［Ｈｚ］÷搬送速度ｖ［ｍｍ／ｓ］

リップル電流の上下がエネルギオフセットと連動するため、画像むらとして見えやすい０～３ｃｙｃｌｅ／ｍｍのドット濃度ムラの空間周波数を避けるには、搬送速度ｖに連動してスイッチング周波数ｆｓｗを変更すれば良い。システム構成に応じて、ノイズにシビアな周波数帯域は避けて変更する必要性が生じる。第２実施形態では、図２０、図２１に駆動電流４１Ｓのグラフに点線で示すように、スイッチング周波数ｆｓｗを変更してリップル周期Ｔ２を高周波側（３．９［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］）に変更して、所定周期以上（例えば３［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］とすることで、印刷画像を見たときに知覚されるドットの濃度ムラを少なく感じさせて、スイッチングノイズによる印刷画像の品質低下を抑制する。

図２２は、第２実施形態の空間周波数制御のフローチャートである。図２２のフローチャートの各処理は、制御部４６により実行される。

ステップＳ２１では、ドライバ４５Ｂの回路を起動して、任意のタイミングで出力可能な状態になるように、スイッチング制御開始する。

ステップＳ２２では、印刷条件から搬送速度ｖ［ｍ／ｓ］を取得する。

ステップＳ２３では、搬送速度ｖに合わせて、スイッチング周波数ｆｓｗを変更して、ドットの同変動周期（リップル周期Ｔ２）を高周波側に変更する。具体的な変更方法として、図２１に示す閾値Ｈと閾値Ｌのリップル幅を小さくする、図１１に示すERR信号の周波数を上げる、等がある。

ステップＳ２４では、記録動作を実行し、連続印刷をユーザが判断する。

ステップＳ２５では、続けて記録を行う場合にはステップＳ２２に戻り、記録を行わない場合には本制御フローを終了する。

第２実施形態のドライバ４５Ｂによる空間周波数制御は、ＰＷＭ制御方式、ＰＦＭ制御方式、ヒステリシス制御方式等、従来技術と適合性が良く、実施容易である。また、ＥＭＣ対策としてスイッチング周波数変更することは広く用いられる手段であるが、第２実施形態の特徴は、画質への影響を基準として変更することにある。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

上記実施形態では、レーザー光を照射する記録装置１４が固定された状態で、コンベア装置１０がコンテナＣ（記録対象物）を一方向に搬送して記録を行う構成を例示したが、この構成とは逆に記録対象物が固定され、記録装置１４が移動して記録を行う構成でもよい。つまり、画像記録システム１００は、コンベア装置１０など、光源の照射光によって画像が記録される記録対象物と照射光の照射位置とを相対移動する移動部を備える構成であればよい。この場合、搬送速度ｖは「相対移動速度ｖ」とも表現できる。

上記実施形態では、記録装置１４として複数の光源（レーザー発光素子４１）を有するファイバーアレイ記録装置を用い、光源を固定して、コンベア装置１０（移動部）により記録対象物を移動させる構成を例示したが、記録対象物への画像の記録手法はこれに限られない。例えば、単一の光源でラスター走査することによって記録対象物へ画像を記録する構成など、記録対象物を固定して光源を移動させる構成でもよい。

１００ 画像記録システム（画像記録装置）
１０ コンベア装置（移動部）
４１ レーザー発光素子（光源）
４５Ａ、４５Ｂ ドライバ（駆動回路）
４５１、４５２ スイッチ素子
４６ 制御部
４８０ スイッチング回路
Ｃ コンテナ（記録対象物）
ｖ 搬送速度（相対移動速度）
ｆｓｗ スイッチング周波数
ｆｄｏｔ 画素周波数
Ｔ１ 和周波及び差周波
Ｔ２ リップル周期

特開平９－２２１８３７号公報

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源を発光させるに至る電流を制御するスイッチング方式の駆動回路と、
   前記光源の照射光によって画像が記録される記録対象物または前記光源を移動させることにより、前記記録対象物と前記照射光の照射位置とを相対移動する移動部と、
   画像情報に基づいて、前記光源の発光タイミングと、前記移動部の相対移動速度を制御する制御部と、
   を備え、
   前記駆動回路はスイッチ素子をON/OFFするスイッチング回路を含み、
   前記制御部は、前記発光タイミングと前記相対移動速度の少なくとも一方に応じて、前記スイッチ素子のスイッチング周波数を変更する、
   画像記録装置。
2. 前記制御部は、前記スイッチング回路の動作に起因するリップル周期、または、前記発光タイミングの周波数である画素周波数と前記スイッチング周波数が重なるために発生する和周波及び差周波が、所定周期以下となるとき、前記スイッチング周波数を拡散する、請求項１に記載の画像記録装置。
3. 前記スイッチング回路の動作に起因するリップル周期は、前記スイッチング周波数を前記相対移動速度で割ることで算出でき、
   前記制御部は、前記リップル周期が所定周期以上となるように、前記スイッチング周波数を高周波側に変更する、
   請求項１または２に記載の画像記録装置。
4. 光源と、
   前記光源を発光させるに至る電流を制御するスイッチング方式の駆動回路と、
   前記光源の照射光によって画像が記録される記録対象物または前記光源を移動させることにより、前記記録対象物と前記照射光の照射位置とを相対移動する移動部と、
   画像情報に基づいて、前記光源の発光タイミングと、前記移動部の相対移動速度を制御する制御部と、
   を備え、
   前記駆動回路はスイッチ素子をON/OFFするスイッチング回路を含む、画像記録装置の出力制御方法であって、
   前記制御部が、前記発光タイミングと前記相対移動速度の少なくとも一方に応じて、前記スイッチ素子のスイッチング周期を変更する変更ステップと、
   前記変更ステップにて変更された前記スイッチング周期に基づき前記駆動回路を制御する制御ステップと、
   を含む出力制御方法。
5. 光源と、
   前記光源を発光させるに至る電流を制御するスイッチング方式の駆動回路と、
   前記光源の照射光によって画像が記録される記録対象物または前記光源を移動させることにより、前記記録対象物と前記照射光の照射位置とを相対移動する移動部と、
   画像情報に基づいて、前記光源の発光タイミングと、前記移動部の相対移動速度を制御する制御部と、
   を備え、
   前記駆動回路はスイッチ素子をON/OFFするスイッチング回路を含む、画像記録装置の出力制御プログラムであって、
   前記制御部が、前記発光タイミングと前記相対移動速度の少なくとも一方に応じて、前記スイッチ素子のスイッチング周期を変更する変更機能と、
   前記変更機能により変更された前記スイッチング周期に基づき前記駆動回路を制御する制御機能と、
   をコンピュータに実行させる出力制御プログラム。

Images