JP2002036628A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＬＥＤを露光手段の光源に用いた画像形成
装置において、高精度に濃度ムラ補正を行う。また、安
価で簡単な構成でＳＬＥＤを制御する。 【解決手段】 ＬＰＨ駆動部２６では、制御部１２６に
よって、全体光量指示部１１２に点灯時間基準データが
設定されることにより、ＳＬＥＤの全ＬＥＤ（全ドッ
ト）の露光量を一律制御する。また、演算部１４２にお
いて、この点灯時間基準データを濃度ムラ補正データに
基づいて補正することにより、濃度ムラを解消するよう
に、点灯可能時間内における各ＬＥＤ６０の点灯時間を
補正する。このように、光量制御と濃度ムラ補正の両方
が点灯時間制御によって行うことにより、光量制御によ
って全ドットの露光量が変化されても、安定して濃度ム
ラ補正を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置に係わ
り、特に、感光体を露光することで画像を形成する露光
手段の光源として自己走査型ＬＥＤを適用した画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プリンタや複写機やファクシ
ミリ等の画像形成装置の印字ヘッドとして、ＬＥＤを光
源に用いたＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ：LED Print
Head）が用いられている。

【０００３】近年、ＬＰＨに自己走査型ＬＥＤ（ＳＬＥ
Ｄ：Self-scanning LED）を適用したものが提案されて
いる。ＳＬＥＤは、選択的に発光点をオン・オフさせる
スイッチに相当する部分として、サイリスタ構造を適用
し、このサイリスタ構造の適用により、前記スイッチ部
を発光点と同一のチップ上配置することが可能な発光光
源アレイである。

【０００４】このＳＬＥＤは、スイッチのオン・オフタ
イミングを二本の信号線によって、選択的に発光させる
ことができるため、データ線を共通化することができ、
配線が簡素化できる。

【０００５】ここで、図１７に示される如く、サイリス
タ９０の等価回路を用いて説明すると、サイリスタ９０
がオフのとき、トリガをハイレベルとすると、電流Ｉｔ
ｒが点Ｐへ流れ、同時に点ＰからトランジスタＱ２のベ
ースへ電流Ｉｂ２が流れる（Ｉｔｒ≒Ｉｂ２）。これに
より、トランジスタＱ２がオンし、このトラジスタＱ２
のコレクタ電流が流れる。すなわち、トランジスタＱ１
のベース電流Ｉｂ１が流れることになり、トランジスタ
Ｑ１もオンとなる。

【０００６】トランジスタＱ１がオンとなると、トラン
ジスタＱ１のコレクタ電流ＩＣ１が流れ、点Ｐの電圧が
上昇し、電流Ｉｔｒが流れなくなる。しかし、トランジ
スタＱ１のコレクタ電流Ｉｃ１がトランジスタＱ２のベ
ースへ流れるため（電流Ｉｂ２）、トランジスタＱ２は
オン状態が維持される。

【０００７】これにより、トリガがローレベルとなって
も、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ２はオン状態
を維持する。この状態で電圧ＶＥＥが保持され、ＬＥＤ
は点灯可能であり、パルス幅変調を行うことで、所定の
光量を得ることができる。

【０００８】なお、サイリスタ９０をオフするには、ト
ランジスタＱ１がオンでも、トランジスタＱ２にベース
電流が流れないようにする。すなわち、サイリスタ９０
の自己保持状態のとき、電圧ＶＥＥを０Ｖにすると、点
Ｐの電圧がハイインピーダンスとなり、寄生容量に貯ま
った電荷が高抵抗Ｒを通じて放電され、この結果トラン
ジスタＱ１及びトランジスタＱ２はオフとなる。

【０００９】ここで、実際の動作速度は、各サイリスタ
のTurn On Time（立ちあがり時間）とTurn Off Time
（立下り時間）とにより決定される。すなわち、転送制
御クロック（前記２つの制御信号）Ｖ１、Ｖ２の変化に
対して実際にサイリスタがオンするまでの時間（Turn O
n Time）は、データ信号（画像信号）を送ることができ
ない。また、サイリスタは、ＰＮＰ接続の飽和状態を使
用するため、Turn Off Timeは、Turn On Timeよりも非
常に長い時間となる。このため、例えば、Ｎ（Ｎは正の
整数）番目の点ＰのTurn Offから、Ｎ＋２番目のTurn O
nまでには、Ｎ番目のＬＥＤが点灯しない電位まで、Ｎ
番目の点Ｐが下がっている必要がある。

【００１０】上記構成のようにアレイ状の光源では、発
光点の光量ばらつきが、画像にすじを発生させる原因と
なるため、光量のばらつきを補正する必要がある。特
に、光学系としてセルフォックレンズアレイを適用した
場合は、発光点の光量自体にばらつきがないとしても、
セルフォックレンズアレイ自体が構造的に透過率のむら
があるため、結果として光量のばらつきが発生する。

【００１１】このため、特開平４−２３３６７号公報に
は、駆動回路の簡単化、基板の小型化することができる
ＳＬＥＤが提案されている。このＳＬＥＤでは、駆動電
流を制御することによって、特に、ドットの独立制御を
簡単な制御回路で行うことができる。

【００１２】また、特開平１０−２９７０１７号公報に
は、画像信号に応じて強度変調によって各ＬＥＤを点灯
させるようにし、このときの駆動電流をＳＬＥＤにおけ
る光量むらの補正データに基づいて補正するＳＬＥＤが
提案されている。このＳＬＥＤでは、特に、ＳＬＥＤチ
ップ内の内部配線抵抗による光量ムラを補正のターゲッ
トとしている。

【００１３】ところで、一般に、ＬＰＨには、高画質な
画像形成のために以下の制御が求められる。 部品ばらつき、感光体の膜べり等の経時的変化や、温
湿度等の環境変化により、感光体の感度が変動すること
を補正するために、ＬＰＨによる露光量を全ドット一律
に制御すること（以下、「光量制御」という）。 ロッドレンズアレイの周期的に発生する光スポット径
や光量のムラ、ドットの位置誤差、及び配線抵抗等で発
生するＬＰＨに起因する濃度むらを補正するため、ドッ
ト毎に独立に露光量を制御すること（以下、「濃度むら
補正」という）。

【００１４】一般に、光量制御のためには、±５０％程
度の制御範囲を確保する必要があるが、高速でＬＥＤを
駆動するとオーバーシュートが発生することが知られて
おり、このオーバーシュートの大きさは光ビームの強度
によって変化する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術のように、駆動電流制御、すなわち強度変調により露
光量を制御する場合、光量制御及び濃度むら補正を行う
ことによって、濃度むら補正の補正割合が変化してしま
う。すなわち、濃度むらを解消するように濃度むら補正
を行っても、光量制御により全ドットの光ビーム強度が
変更されると、濃度むらが発生してしまうという問題が
あった。

【００１６】また、ＳＬＥＤを光源に用いたＬＰＨの場
合、通常のＬＰＨに比べて、点灯デューティを短くしな
ければならなく、高速のＤ／Ａ変換器やオペアンプ等が
必要になり高価になってしまうという問題もあった。さ
らに、高精度の抵抗等が必要なためにＳＬＥＤをＩＣ化
しても、外付け部品点数が多く、ＩＣのピン数、基板面
積等が多く必要となり、小型化することができなかっ
た。

【００１７】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、高精度に濃度むら補正を行うことができる
ＳＬＥＤを露光手段の光源に用いた画像形成装置を提供
することを目的とする。上記目的に加え、安価で簡単な
構成でＳＬＥＤを制御できる画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、感光体を露光することで
画像を形成する露光手段の光源として自己走査型ＬＥＤ
を適用した画像形成装置であって、全体の光量を制御す
るための点灯時間基準値を設定する設定手段と、前記画
像の濃度むらを補正するための各画素の補正量に基づい
て、前記点灯時間基準値を補正して、各画素の点灯時間
を求める演算手段と、前記演算部により求められた点灯
時間に基づいて、各画素のＬＥＤの点灯を制御する点灯
制御手段と、を有することを特徴としている。

【００１９】請求項１に記載の発明によれば、設定手段
により、自己走査型ＬＥＤの全体の光量を制御するため
の点灯時間基準値が設定される。演算手段では、画像の
濃度むらを補正するための各画素の補正量に基づいて、
この設定された点灯時間基準値を補正することによっ
て、各画素の点灯時間が求められる。この点灯時間に基
づいて、点灯制御手段によって、各画素のＬＥＤの点灯
が制御される。すなわち、光量制御と濃度むら補正の両
方が、ＬＥＤの点灯時間制御によって行われるので、点
灯時間基準値の設定値変更によって、光量制御によって
全ドットの露光量が変化されても、安定して濃度むら補
正を行うことができる。

【００２０】なお、請求項２に記載されているように、
前記各画素の補正量を記憶する補正量記憶手段を更に有
するようにしてもよく、この場合は、前記演算手段が、
前記各画素のＬＥＤの点灯の都度、前記点灯時間を求め
る。或いは、請求項３に記載されているように、前記演
算手段により求められた各画素の点灯時間を記憶する点
灯時間記憶手段を更に有するようにしてもよく、この場
合は、前記各画素のＬＥＤの点灯に、前記点灯時間記憶
手段に予め記憶された前記各画素の点灯時間を用いる。

【００２１】また、請求項４に記載されているように、
前記ＬＥＤの点灯可能期間を所定数に分割する基準クロ
ックを生成する基準クロック生成手段と、前記点灯可能
期間中の基準クロック数を計数する計数手段と、前記計
数手段による計数結果と前記演算部により求められた点
灯時間とを比較する比較手段と、を更に有し、前記設定
手段が、前記基準クロックを基本単位として、前記点灯
時間基準値を設定し、前記点灯制御手段が、前記比較手
段による比較結果に基づいて、各画素のＬＥＤの点灯を
制御するようにするとよい。この場合、請求項５に記載
されているように、前記基準クロック生成手段がＰＬＬ
回路であるとよい。

【００２２】また、請求項６に記載されているように、
前記演算部による量子化誤差を補正する量子化誤差補正
手段を更に有するようにするとよい。

【００２３】また、請求項７に記載されているように、
前記点灯可能期間の終了タイミングまでの期間が前記点
灯時間と一致するタイミングから、当該終了タイミング
までをＬＥＤの点灯期間とするとよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明に係
る実施形態の１例を詳細に説明する。

【００２５】（全体構成）図１には本発明が適用された
画像形成装置の全体構成概略図が示されている。図１に
示すように、画像形成装置１０は、矢印Ａ方向に定速回
転する感光体ドラム１２を備えている。

【００２６】この感光体ドラム１２の周囲には、感光体
ドラム１２の回転方向に沿って、帯電器１４、ＬＥＤプ
リンタヘッド（ＬＰＨ）１６、現像器１８、転写ローラ
２０、クリーナ２２、イレーズランプ２４が順に配設さ
れている。

【００２７】すなわち、感光体ドラム１２は、帯電器１
４によって表面が一様に帯電された後、ＬＰＨ１６によ
って光ビームが照射されて、感光体ドラム１２上に潜像
が形成される。なお、ＬＰＨ１６はＬＰＨ駆動部２６と
接続されており、ＬＰＨ駆動部２６によって点灯制御さ
れて、画像データに基づいて光ビームを出射するように
なっている。

【００２８】形成された潜像には、現像器１８によって
トナーが供給されて、感光体ドラム１２上にトナー像が
形成される。感光体ドラム１２上のトナー像は、転写ロ
ーラ２０によって、図示しない用紙トレイから搬送され
てきた用紙２８に転写される。転写後に感光体ドラム１
２に残留しているトナーはクリーナ２２によって除去さ
れ、イレーズランプ２４によって除電された後、再び帯
電器１４によって帯電されて、同様の処理を繰り返す。

【００２９】一方、トナー像が転写された用紙２８は、
加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂからなる定着器３
０に搬送されて定着処理が施される。これにより、トナ
ー像が定着されて、用紙２８上に所望の画像が形成され
る。画像が形成された用紙２８は装置外へ排出される。

【００３０】また、感光体ドラム１２の周囲で、且つ現
像器１８と転写ローラ２０の間には、感光体ドラム１２
に対向して濃度センサ３２が備えられている。濃度セン
サ３２は、例えばテスト用パッチ（濃度見本）を形成し
た際に、感光体ドラム１２上のトナー像の濃度を検出す
るようになっている。この濃度センサ３２の出力は、Ｌ
ＰＨ駆動部２６に接続されており、ＬＰＨ駆動部２６で
は、濃度センサ３２の濃度読取結果に基づいて、ＬＰＨ
１６の全体光量を制御する。

【００３１】（ＬＰＨの詳細構成）次に、ＬＰＨ１６の
構成を詳細に説明する。ＬＰＨ１６は、図２に示すよう
に、ＬＥＤアレイ５０と、ＬＥＤアレイ５０を支持する
とともに、ＬＥＤアレイ５０の駆動を制御する各種信号
を供給するための回路７０（詳細後述）とが形成された
プリント基板５２と、セルフォックスレンズアレイ（Ｓ
ＬＡ）５４を備えている。

【００３２】プリント基板５２は、ＬＥＤアレイ５０の
取り付け面を感光体ドラム１２に対向させて、ハウジン
グ５６内に配設され、板バネ５８によって支持されてい
る。

【００３３】ＬＥＤアレイ５０は、図３に示すように、
感光体ドラム１２の軸線方向に沿って複数のＬＥＤ６０
が配列されて構成されたＳＬＥＤチップ６２が、さらに
複数個直列に配列して構成されており、感光体ドラム１
２の軸線方向に、所定の解像度で光ビームを照射するこ
とができるようになっている。なお、本実施の形態で
は、ＳＬＥＤチップ６２が５８個直列に整列されてＬＥ
Ｄアレイ５０が構成されており、各ＳＬＥＤチップ６２
には、１２８個のＬＥＤ６０が６００ＳＰＩ（spots pe
r inch）間隔で配列されている。

【００３４】ＳＬＡ５４は、図２に示すように、ＳＬＡ
ホルダー６４によって支持されており、各ＬＥＤ６０か
ら出射された光ビームを感光体ドラム１２上に結像させ
る。

【００３５】次に、プリント基板５２上の回路構成につ
いて説明する。図４には、プリント基板５２上に形成さ
れている回路７０が示されている。

【００３６】図４に示されるように、回路７０には、Ｅ
ＥＰＲＯＭ７２と、５８個のＳＬＥＤチップ６２とが備
えられている。なお、以下、各ＳＬＥＤチップ６２を区
別する場合は、それぞれのＳＬＥＤチップ６２に対して
１〜５８のチップ番号を付与して説明する。

【００３７】回路７０には、電源ライン７４及びＧＮＤ
（グランド）ライン７６が設けられており、電源装置
（図示省略）から所定電圧（５Ｖ）が供給される。ま
た、回路７０は、ＬＰＨ駆動部２６と接続されており、
ＬＰＨ駆動部２６との間で、ＳＣＬ信号、ＳＤＡ信号が
入出力されるようになっている。さらに回路７０には、
ＬＰＨ駆動部２６から、各ＳＬＥＤチップ６２に対する
点灯制御信号ΦＩ（１〜５８：チップ番号）、転送信号
ＣＫ１、ＣＫ２、及びスタート信号ΦＳが入力されるよ
うになっている。

【００３８】ＥＥＰＲＯＭ７２には、各画素毎の濃度む
ら補正データが格納される。このＥＥＰＲＯＭ７２への
濃度むら補正データの書込み及び読出しは、ＬＰＨ駆動
部２６を介して制御部１２６（図６参照）と送受信され
る信号によって（制御部１２６からの書込み信号：ＳＣ
Ｌ信号、読出し信号：ＳＤＡ信号）行われる。また、Ｅ
ＥＰＲＯＭ７２は、電源ライン７４及びＧＮＤライン７
６と接続されており、駆動電圧として所定電圧（５Ｖ）
が供給される。

【００３９】各ＳＬＥＤチップ６２は、ＶＧＡ端子７
８、ＳＵＢ端子８０、ΦＩ入力端子８２、ＣＫ１入力端
子８４、ＣＫ２入力端子８６、及びΦＳ入力端子８８を
備えている。

【００４０】ＶＧＡ端子７８はＧＮＤライン７６、ＳＵ
Ｂ端子８０は電源ライン７４と接続されており、各ＳＬ
ＥＤチップ６２に所定電圧（５Ｖ）が供給される。

【００４１】各ＳＬＥＤチップ６２には、ΦＩ入力端子
８２を介して、当該ＳＬＥＤチップ６２に対する点灯制
御信号ΦＩが入力される。また、ＣＫ１入力端子８４、
ＣＫ２入力端子８６、ΦＳ入力端子８８を介して、転送
信号ＣＫ１、ＣＫ２、及びスタート信号ΦＳがそれぞれ
入力される。

【００４２】次に、図５を参照して、ＳＬＥＤチップ６
２の各ＬＥＤ６０を駆動するために設けられたＳＬＥＤ
チップ６２内部の回路構成について説明する。なお、各
ＬＥＤ６０を駆動するための回路構成は、基本的には図
１７に示した単体の駆動回路の組み合わせであるため、
サイリスタ９０等の詳細についての説明はここでは省略
する。

【００４３】ＳＬＥＤチップ６２では、当該ＳＬＥＤ６
２内に配列されている複数（１２８個）のＬＥＤ６０の
各々に対して、サイリスタ９０が設けられており、各サ
イリスタ９０のアノード側はＳＵＢ端子８０と接続され
ている。

【００４４】初段のサイリスタ９０のゲート側と接続す
る点Ｐ１（点Ｐに続く数字は、複数配列されたＬＥＤ６
０の順番を示す）は、ΦＳ入力端子８８と接続されてお
り、ＳＬＥＤチップ６２のＬＥＤ６０を点灯させるトリ
ガとして、スタート信号ΦＳ（電圧）が点Ｐ１に印加さ
れるようになっている。

【００４５】また、各段のサイリスタ９０のゲート側と
接続する点Ｐ（１〜１２８）は、ダイオード９２を介し
て直列接続されている。また、各段の点Ｐ（１〜１２
８）は、それぞれ抵抗９４を介して、ＶＢＡ端子７８と
接続するベース線９６に接続されている。ベース線９６
は、初段で所定の電圧を維持し、各段に行くに従い、所
定電位（Ｖｆ）ずつ低下するようになっている。

【００４６】また、点Ｐ（１〜１２８）は、ＬＥＤ６０
のアノード側に接続されており、ＬＥＤ６０のカソード
側は、ΦＩ入力端子８２と接続され、各段の点灯制御信
号となるパルス波を出力する点灯制御信号線９８に接続
されている。この点灯制御信号がローレベル（Ｌ）のと
きに、点Ｐ（１〜１２８）をゲートとするサイリスタ９
０がＯＮしていれば、ＬＥＤ６０は点灯する。

【００４７】また、奇数段のサイリスタ９０のカソード
側は第１の転送線１００に接続され、偶数段のサイリス
タ９０のカソード側は第２の転送線１０２に接続されて
おり、各々転送信号ＣＫ１、ＣＫ２が供給される。この
転送信号ＣＫ１、ＣＫに従って、前記点Ｐ（１〜１２
８）の電位が所定電位（Ｖｆ）ずつ上昇されるようにな
っている。すなわち、点Ｐの電位が、初段の点Ｐ１から
後段へと順に、ＬＥＤ６０を点灯可能な所定電位に到達
し、ＳＬＥＤチップ６２の自己走査が可能となる。

【００４８】（ＬＰＨ駆動部の詳細構成）次に、図６を
参照して、ＬＰＨ駆動部２６の構成を詳細に説明する。

【００４９】ＬＰＨ駆動部２６は、画像データ分割部１
１０、全体光量指示部１１２、濃度むら補正用メモリ１
１４、発振器１１６、タイミング発生部１１８、ＰＬＬ
回路１２０を備えている。また、ＬＰＨ駆動部２６に
は、各ＳＬＥＤチップ６２毎に点灯制御信号生成部１２
４が設けられている。

【００５０】画像データ分割部１１０には、画像メモリ
（図示省略）から画像データがシリアルに送信されてく
る。画像データ分割部１１０は、この送られてきた画像
データを１〜１２８ドット目、１２９〜２５６ドット
目、…、７２９７〜７４２４ドット目と各ＳＬＥＤチッ
プ６２毎の画像データに分割するとともに、分割した画
像データを各々対応する点灯制御信号生成部１２４へ出
力する。なお、以下では、説明の簡便化のために、画像
データを１ビットのデータとして説明する。

【００５１】全体光量指示部１１２には、画像形成装置
１０の動作を司る制御部１２６から、濃度センサ３２に
よる検出結果に基づいて、ＬＰＨ１６による露光量を全
ドット一律に制御するための８ビット（０〜２５５）の
点灯時間基準データが入力される。すなわち、制御部１
２６が本発明の設定手段に対応する。

【００５２】全体光量指示部１１２はこの点灯時間基準
データを保持するとともに、所定のタイミングで全ての
点灯制御信号生成部１２４へ点灯時間基準データを出力
する。

【００５３】濃度むら補正用メモリ１１４はラインメモ
リであり、制御部１２６によってＥＥＰＲＯＭ７２から
読み出された４ビット（０〜１５）の濃度むら補正デー
タが格納される。濃度むら補正用メモリ１１４は、この
濃度むら補正データを１〜１２８ドット目、１２９〜２
５６ドット目、…、７２９７〜７４２４ドット目と各Ｓ
ＬＥＤチップ６２毎の濃度むら補正データに分割すると
ともに、ＬＥＤ点灯タイミングに同期して、分割した濃
度むら補正データを各々対応する点灯制御信号生成部１
２４へ出力する。なお、この濃度むら補正用メモリ１１
４が、本発明お補正量記憶手段に対応する。

【００５４】発振器１１６は、所定の周波数で発振し、
タイミング発生部１１８に発振信号（クロック信号）を
出力する。タイミング発生部１１８は、この発振信号に
基づいて、転送信号ＣＫ１、ＣＫ２、スタート信号電圧
Ｖｓを生成する。なお、スタート信号電圧Ｖｓは、抵抗
１２８を介することによりスタート信号ΦＳとなって回
路７０に供給される。

【００５５】また、タイミング発生部１１８は、ＬＥＤ
６０の点灯可能期間（Ｔ１）を１周期とするＢＣＬＫ信
号を生成し（図７参照）、ＰＬＬ回路１２０へ供給す
る。ＰＬＬ回路１２０は、このＢＣＬＫ信号に基づい
て、点灯可能期間（Ｔ１）を２５６に分割するためのク
ロック信号を生成する。すなわち、このＰＬＬ回路１２
０が、本発明の基準クロック生成手段に対応する。

【００５６】詳しくは、このＰＬＬ回路１２０は、図８
に示すように、電圧制御発振器１３０と、分周器１３２
と、位相比較器１３４とで構成されている。電圧制御発
振器１３０は、コントロール電圧に基づく周波数で、ク
ロック信号を出力する。本実施の形態では、点灯可能期
間（Ｔ１）を２５６に分割する周波数に相当するコント
ロール電圧が供給され、当該周波数のクロック信号を生
成して、全ての点灯制御信号生成部１２４へ出力する。
また、電圧制御発振器１３０から出力されたクロック信
号は、分周器１３２にも分岐されて入力される分周器１
３２は、制御部１２６により設定される分周比に基づい
て、電圧制御発振器１３０から出力されたクロック信号
を分周する。なお、本実施の形態では、分周比に２５６
が設定される。

【００５７】位相比較器１３４には基準信号としてＢＣ
ＬＫ信号が入力され、分周器１３２によるクロック信号
の分周結果と位相を比較する。この位相比較器１３４に
よる比較結果（位相差）に応じて、電圧制御発振器１３
０に供給するコントロール電圧を制御し、クロック信号
の周波数を高精度に制御する。

【００５８】点灯制御信号生成部１２４は、点灯時間基
準データを濃度むら補正データに基づいて補正し、各画
素の点灯時間を求めるとともに、当該求めた点灯時間に
基づいて各画素のＬＥＤ６０を点灯するための制御信号
を生成する。すなわち、この点灯制御信号生成部１２４
が、本発明の演算手段及び点灯制御手段の機能を担って
いる。

【００５９】詳しくは、点灯制御信号生成部１２４は、
量子化誤差補正部１４０、演算部１４２、カウンタ１４
４、比較器１４６、及びＮＡＮＤ回路１４８とで構成さ
れている。

【００６０】演算部１４２には、量子化誤差補正部１４
０を介して画像データが入力されるとともに、点灯時間
基準データ及び濃度むら補正データも入力される。演算
部１４２では、画像データ、点灯時間基準データ、濃度
むら補正データに基づいて、各画素の点灯時間を算出
し、その結果を比較器１４６に入力する。

【００６１】量子化誤差補正部１４０には、画像データ
がＯＮ（１又はＨレベル）のときに演算部１４２で発生
した量子化誤差が記憶され、次に同じドットがＯＮにな
ったときの量子化誤差に順次加算する。キャリーが発生
したら、演算部１４２に当該キャリーを加算して出力す
る。なお、この量子化誤差補正部１４０が、本発明の量
子化誤差補正手段に対応する。

【００６２】カウンタ１４４には、タイミング発生部１
１８からの点灯可能期間（Ｔ１）を示すイネーブル信号
と、ＰＬＬ回路１２０の出力クロック信号が入力され
る。カウンタ１４４は、点灯可能期間（Ｔ１）になると
イネーブル状態となり、クロック信号をアップカウント
し、そのカウント結果が比較器１４６に入力される。な
お、このカウンタ１４４が、本発明の計数手段に対応す
る。

【００６３】比較器１４６は、演算部１４２による演算
結果とカウンタ１４４のカウント結果と比較し、演算結
果＞カウント結果ならば比較器１４６の出力がアクティ
ブとなり、Ｈレベルの出力信号がＮＡＮＤ回路１４８に
入力される。

【００６４】ＮＡＮＤ回路１４８には、画像データも入
力され、比較器１４６の出力信号とのＮＡＮＤ演算を行
う。このＮＡＮＤ回路１４８からの出力信号Ｉが、抵抗
１５０を介して、点灯制御信号ΦＩとして回路７０に供
給される。すなわち、点灯制御信号ΦＩは、画像データ
がＯＮで且つ比較器１４６の出力信号がＨレベルの場合
にのみＬレベルとなる。

【００６５】（作用）次に、本実施の形態の作用につい
て説明する。まず、図９及び図１０のタイミングチャー
トを参照して、ＳＬＥＤチップ６２の動作について説明
する。

【００６６】図９及び図１０に示される如く、スタート
信号ΦＳ（Ｖｓ）をハイレベル（Ｈ）とすることで、点
Ｐ１電位がＨとなり、点Ｐ１からダイオード９２を通じ
て接続されている点Ｐ２の電位は、Ｐ２＝Φｓ−Ｖｆ
（ＬＥＤの電圧降下による）となる。同様に、点Ｐ３の
電位は、Ｐ３＝Ｐ２−Ｖｆ、点Ｐ４の電位は、Ｐ４＝Ｐ
３−Ｖｆ、…、点ＰＮの電位は、ＰＮ＝Ｐ（Ｎ−１）−
Ｖｆとなる。但し、Φｇａ電位で飽和するため、Φｇａ
以下には下がらない。

【００６７】ここで、ＣＫ１がＬになると、Ｐ１のサイ
リスタ９０がオンし、このとき、点Ｐ１の電位はΦＳ→
０Ｖ、ＣＫ１の電位はΦ１→−Ｖｆとなる。ここで、点
Ｐ１と同等、すなわち奇数段目の点Ｐは、２Ｖｆ単位で
電位が下がっているため、オンしない。

【００６８】この状態でΦＩをＨ→Ｌとすることで、１
段目のＬＥＤ６０を点灯することができる。また、ΦＩ
をＬ→Ｈとすることで、１段目のＬＥＤ６０は消灯し、
このとき、ΦＩの電位は−Ｖｆとなる。

【００６９】次に、ＣＫ２をＬにすることで、Ｐ２のサ
イリスタ９０がオンし、Ｐ２＝０Ｖ、Ｐ３＝−Ｖｆ、Ｐ
４＝−２Ｖｆとなる。このとき、ＣＫ２の電位Φ２が−
Ｖｆとなるため、Ｐ４以降の偶数段目のサイリスタ９０
はオンしない。

【００７０】Ｐ２のサイリスタ９０がオンしたところ
で、ＣＫ１→Ｈとすることで、次のデータ信号で１段目
のＬＥＤ６０が点灯しないように、Ｐ１のサイリスタ９
０をオフする。

【００７１】この状態で、ΦＩをＨ→Ｌとすることで、
２段目のＬＥＤ６０が点灯する。このとき、ΦＩの電位
は−Ｖｆとなる。その後、ΦＩをＬ→Ｈとすることで、
２段目のＬＥＤ６０が消灯する（ΦＩの電位が０Ｖ）。

【００７２】以下、ＣＫ１は奇数段目のサイリスタ９０
（及びＬＥＤ６０）のオン（点灯）を制御し、ＣＫ２は
偶数段目のサイリスタ９０（ＬＥＤ６０）のオン（点
灯）を制御するとともに、点灯制御信号ΦＩによって各
ＬＥＤ６０による露光量を制御することができる。

【００７３】ＬＰＨ１６では、ＬＰＨ駆動部２６によ
り、５８個のＳＬＥＤチップ６２の各々に対して同時に
上記の制御が行われて、ＬＥＤ６０が点灯される。これ
により、図１１の如く、同時に全てのＳＬＥＤチップ６
２において自己走査が行われて、感光体ドラム１２に画
像を書込まれる。

【００７４】このとき、各ＬＥＤ６０の点灯可能期間を
Ｔ１とし、ＣＫ１又はＣＫ２の立下りタイミングから、
ＣＫ２又はＣＫ１の立下りタイミングまでを１サイクル
周期をＴ、現段のサイリスタ９０がオンするための時間
をＴａ、前段のサイリスタ９０がオフするための時間を
Ｔｂとすると、Ｔ１＝Ｔ−Ｔａ−Ｔｂとなる。この点灯
可能期間（Ｔ１）内で、各ＳＬＥＤチップ６２に対する
点灯制御信号ΦＩ（１〜５８）をＬレベルとする時間を
各々制御することで、点灯時間、すなわち各ＬＥＤ６０
による露光量を制御することができる。

【００７５】次に、図１２のタイミングチャートを参照
して、ＬＰＨ駆動部２６の動作について説明する。

【００７６】ＬＰＨ駆動部２６では、ＰＬＬ回路１２０
によって、点灯可能期間（Ｔ１）を２５６分割するクロ
ック信号が生成され、各点灯制御信号生成部１２４に供
給されている。

【００７７】制御部１２６によって、濃度センサ３２に
よる濃度検出結果に基づいて、ＬＰＨ１６による露光量
を全ドット一律に制御するための点灯時間基準データが
算出されて、全体光量指示部１１２に格納される。全体
光量指示部１１２では、この点灯時間基準データを各点
灯制御信号生成部１２４に入力している。

【００７８】この点灯時間基準データは、図１３に示す
ように、ＰＬＬ回路１２０の出力クロック信号の周期Ｔ
ｐ（＝Ｔ１／２５６）を１単位とした８ビットの整数値
（０〜２５５）データとなっている。なお、本実施の形
態では、０〜６４は設定禁止エリアとされており、点灯
時間基準データが設定禁止エリア内となった場合は、設
定エリア内の最低値（６４）に設定する。

【００７９】そして、各点灯制御信号生成部１２４に、
各々の対応するＳＬＥＤチップ６２用に、画像データ分
割部１１０によって分割された画像データと、濃度むら
補正用メモリ１１４によって分割された濃度むら補正デ
ータとが画素毎に順次入力される。なお、図１２では１
つの点灯制御信号生成部１２４に入力される信号のみを
示している。

【００８０】点灯制御信号生成部１２４では、演算部１
４２によって、入力された画像データがＯＮの場合、全
ドット一律に設定された点灯時間基準データに濃度むら
補正データを乗算して補正し、各画素の点灯時間とす
る。なお、濃度むら補正データの値は、表１のように係
数として処理される。

【００８１】

【表１】

【００８２】このように濃度むら補正データ（係数）に
より補正された点灯時間は、８ビットの整数値（０〜２
５５）の点灯時間データとされて、比較器１４６に入力
される。

【００８３】そして、ＬＥＤ６０の点灯可能期間（Ｔ
１）となると、タイミング発生部１１８からカウンタ１
４４へのイネーブル信号がＬとなる。カウンタ１４４は
イネーブル信号がＬになると、カウント値を初期値
（０）にリセットしてイネーブル状態となり、ＰＬＬ回
路１２０の出力クロック信号のカウントを開始する。

【００８４】比較器１４６は、カウンタ１４４によるＰ
ＬＬ回路１２０の出力クロック信号のカウント開始か
ら、このカウント値が点灯時間データの値に達するまで
アクティブ状態となり、Ｈレベルの出力信号が出力され
る。すなわち、演算部１４２の演算結果に基づいて、比
較器１４６の出力信号をＬに戻すタイミングが変更制御
される（矢印Ｂ参照）。

【００８５】この比較器１４６の出力信号は、ＮＡＮＤ
回路１４８で画像データとＮＡＮＤ演算されて、画像デ
ータがＯＮで、且つ比較器１４６の出力信号がＨレベル
の場合にのみＬレベルとなる点灯制御信号ΦＩがＳＬＥ
Ｄチップ６２に供給される。これにより、点灯可能期間
（Ｔ１）の開始タイミングから点灯時間が経過するまで
を点灯期間（Ｔ２）として、ＬＥＤ６０が点灯されるこ
とになる。

【００８６】すなわち、演算部１４２の演算結果に基づ
いて、点灯可能期間（Ｔ１）の開始時に点灯制御信号Φ
ＩがＬレベルとなった後の、Ｈレベルへ戻すタイミング
（点灯制御信号ΦＩの立ち上がりタイミング）を変更制
御することにより、点灯期間（Ｔ２）が変更されるよう
になっている（矢印Ｃ参照）。

【００８７】また、演算部１４２により、補正した点灯
時間を８ビットの整数値データとしたときの量子化誤差
（小数点以下の端数）は、量子化誤差補正部１４０に記
憶される。そして、次に同じドットがＯＮになったとき
に、当該記憶されている前の量子化誤差と現量子化誤差
が加算され、同様に順次加算することによりキャリーが
発生すると、演算部１４２に当該キャリーが加算されて
出力される。このようにして量子化誤差を補正すること
により、高精度な濃度むら補正が可能となる。

【００８８】このように本実施の形態では、点灯時間基
準データを設定することにより、全ＬＥＤ６０（全ドッ
ト）の露光量を一律制御するとともに、この点灯時間基
準データを濃度むら補正データに基づいて補正すること
により、濃度むらを解消するように、点灯可能期間（Ｔ
１）内における点灯時間（Ｔ２）を補正する。すなわ
ち、光量制御と濃度むら補正の両方が点灯時間制御によ
って行われるので、濃度むら補正の後で（濃度むら補正
データの取得後）、光量制御によって全ドットの露光量
が変化されても、安定した濃度むら補正を行うことがで
きる。

【００８９】また、点灯可能期間（Ｔ１）を所定数（上
記では２５６）に分割するクロック信号を用いて、点灯
時間基準データをこのクロック信号を１単位とした値と
することにより、クロック信号の計数結果と補正後の点
灯時間とを単純に比較するだけで、点灯期間（Ｔ２）を
示す信号を生成することができる。言いかえると、点灯
可能期間に対するＬＥＤ点灯デューティを制御できる。
これにより、特別な部材を必要とせずにＬＰＨ駆動部２
６を実現でき、低コスト化を図ることができる。

【００９０】また、ＰＬＬ回路１２０によって、点灯可
能期間（Ｔ１）を所定数に分割するクロック信号を生成
しており、一般に、ＰＬＬ回路１２０はＣＭＯＳ回路に
内蔵可能である。現在のＡＳＩＣのほとんどは、ＣＭＯ
Ｓプロセスで製造されており、このようにＣＭＯＳ回路
に内蔵可能なＰＬＬ回路１２０を用いることにより、Ｃ
ＭＯＳ ＡＳＩＣでＬＰＨ駆動部２６を実現できるの
で、小型化でき、且つ安価で簡単に作成できる。また、
ＰＬＬ回路１２０は、高周波クロックを容易に発生でき
るので、高精度の濃度むら補正が可能である。

【００９１】なお、第１の実施の形態では、各画素の補
正量を濃度むら補正用メモリ１１４に記憶しておき、各
ＬＥＤ６０の点灯の都度、演算部１４２での演算によっ
て点灯時間を求める（補正する）場合を例に説明した
が、本発明はこれに限定されるものではない。予め、各
画素の点灯時間を求めて記憶しておけば、各ＬＥＤ６０
の点灯の際には演算を省略することができる。

【００９２】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態として、予め、各画素の点灯時間を求めて
記憶しておく場合の例を説明する。

【００９３】図１４には、第２の実施の形態に係わるＬ
ＰＨ駆動部２６の詳細構成が示されている。なお、ＬＰ
Ｈ駆動部２６以外については、第１の実施の形態と同様
であるため、説明を省略する。また、図１４では、第１
の実施の形態と同一の部材については、第１の実施の形
態（図６参照）と同一の符号を付与して、ここでは詳細
な説明を省略する。

【００９４】図１４に示すように、第２の実施の形態で
は、第１の実施の形態のＬＰＨ全体光量指示部１１２と
濃度むら補正用メモリ１１４が省略され、その代わり
に、点灯時間記憶手段として、各画素毎の点灯時間を記
憶する点灯時間設定メモリ１８０が設けられている。ま
た、演算部１４２に代えて、加算器１８２が設けられて
いる。

【００９５】次に、第２の実施の形態の作用について説
明する。

【００９６】ＬＰＨ駆動部２６では、第１の実施の形態
と同様に、ＰＬＬ回路１２０によって、点灯可能期間
（Ｔ１）を２５６分割するクロック信号が生成され、各
点灯制御信号生成部１２４に供給されている。

【００９７】制御部１２６は、濃度センサ３２による検
出結果に基づいて、ＬＰＨ１６による露光量を全ドット
一律に制御するための点灯時間基準データを算出し、こ
れにＬＰＨ１６内のＥＥＰＲＯＭから読み出した濃度む
ら補正データを乗算し、その結果を各画素毎の点灯時間
として点灯時間設定メモリ１８０に格納しておく。すな
わち、第２の実施の形態では、制御部１２６が本発明の
演算手段の機能を備えている。

【００９８】なお、濃度むら補正データの値は、第１の
実施の形態と同様に係数として処理され、点灯時間設定
メモリ１８０に格納される点灯時間の値は、小数点以下
を含む値である。

【００９９】点灯時間の整数部は、加算器１８２に入力
され、小数部（量子化誤差）は、画像データがＯＮのと
きに量子化誤差補正部１４０に入力されて記憶される。
量子化誤差補正部１４０では、次に同じドットの画像デ
ータがＯＮになったときに、記憶されている前回の量子
化誤差と、入力されてきた現量子化誤差とが加算され、
キャリーが発生したら、当該キャリーは、加算器１８２
において点灯時間の整数部と加算される。

【０１００】以降の処理は、第１の実施の形態と同様
に、この加算器１８２による加算結果とカウンタ１４４
によるカウント結果とを比較器１４６で比較して、ＮＡ
ＮＤ回路１４８で画像データとＮＡＮＤ演算を行って、
点灯制御データΦＩを生成することにより、第１の実施
の形態と同様の効果を得ることができる。

【０１０１】なお、上記第１及び第２の実施の形態で
は、量子化誤差補正部１４０によって量子化誤差を補正
する場合を例に説明したが、この量子化誤差の補正は必
ずしも必要なものではない。すなわち、図１５、図１６
に示すように、第１、第２の実施の形態から量子化誤差
補正部１４０を省略してもよい。

【０１０２】例えば、画像形成装置１０によるプリント
速度が遅いときは、ＰＬＬ回路１２０による逓倍率を大
きくすることができる。すなわちＢＣＬＫ信号に対す
る、ＰＬＬ回路１２０から出力されるクロック信号の周
波数を高くすることができる。これにより、２５６より
も更に細かく点灯可能期間が分割され、より細かいステ
ップで点灯時間・点灯期間を変更することが可能（高精
度な点灯時間制御が可能）となるので、量子化誤差補正
部１４０による量子化誤差の補正は不要となる。

【０１０３】また、上記第１及び第２の実施の形態で
は、点灯可能期間の開始時から点灯時間が経過するまで
の期間を点灯期間とする（すなわち点灯時間が点灯可能
期間の前エッジから後ろに向って成長する）場合を例に
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【０１０４】例えば、カウンタ１４４の初期値を２５５
にしておき、点灯可能期間になってカウンタ１４４がイ
ネーブル状態となったら、ＰＬＬ回路１２０の出力クロ
ック信号をダウンカウントするようすれば、演算部１４
２の演算結果とカウンタ１４４のカウント結果を比較す
る比較器１４６では、演算結果＞カウント結果ならば出
力がアクティブとなる。この場合、点灯可能期間の終了
タイミングまでの期間が点灯時間と一致するタイミング
から、当該終了タイミングまでが点灯期間となり（すな
わち点灯時間が点灯可能期間の後ろエッジから前に向っ
て成長する）、サイリスタ９０が安定したときにＬＥＤ
６０が点灯されるので、より安定した露光量を得ること
ができる。

【０１０５】また、上記では、１ビットの画像データを
前提に説明したが、当然ながら８ビットの画像データ
等、階調を含む画像データを対象としてもよい。この場
合、階調を加味して点灯時間を決定すればよい（光量制
御、濃度むら補正、階調表現の全てを点灯時間で制
御）。或いは、階調に応じてΦＩの電圧値、すなわちＬ
ＥＤ６０の駆動電流を制御するようにしてもよい（光量
制御、濃度むら補正は点灯時間制御、階調表現は強度変
調）。ただし、ＳＬＥＤをＬＰＨの光源に用いる場合、
１つのＬＥＤの点灯時間が短いことを考慮すると、後者
の方がより好ましい。

【０１０６】

【発明の効果】上記に示したように、本発明は、ＳＬＥ
Ｄを露光手段の光源に用いた画像形成装置において、高
精度に濃度むら補正を行うことができるという優れた効
果を有する。また、上記効果に加え、安価で簡単な構成
でＳＬＥＤを制御できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施の形態に係わる画像形成装置の概略構
成図である。

【図２】 ＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）の内部構成
を示す断面図である。

【図３】 ＬＥＤアレイの外観を示す斜視図である。

【図４】 プリント基板上の回路構成図である。

【図５】 ＳＬＥＤの内部回路図である。

【図６】 第１の実施の形態に係わるＬＰＨ駆動部の詳
細構成を示すブロック図である。

【図７】 ＢＣＬＫ信号を示す図である。

【図８】 ＰＬＬ回路の詳細構成を示すブロック図であ
る。

【図９】 図５に示したＳＬＥＤの内部回路の動作タイ
ミングチャートである。

【図１０】 図５に示したＳＬＥＤの内部回路のＬＥＤ
発光状態を示す特性図である。

【図１１】 ＬＥＤアレイ全体の動作を示すタイミング
チャートである。

【図１２】 図６で示したＬＰＨ駆動部の動作タイミン
グチャートである。

【図１３】 点灯時間基準値データの設定禁止／可能エ
リアを示すグラフである。

【図１４】 第２の実施の形態に係わるＬＰＨ駆動部の
詳細構成を示すブロック図である。

【図１５】 図６の変形例である。

【図１６】 図１４の変形例である。

【図１７】 ＳＬＥＤ内のＬＥＤ単体の駆動回路図であ
る。

【符号の説明】

１０ 画像形成装置 １２ 感光体ドラム １６ ＬＰＨ ２６ ＬＰＨ駆動部 ３２ 濃度センサ ５０ ＬＥＤアレイ ６０ ＬＥＤ ６２ ＳＬＥＤチップ ７２ ＥＥＰＲＯＭ ９０ サイリスタ １１０ 画像データ分割部 １１２ 全体光量指示部 １１４ 濃度むら補正用メモリ １１６ 発振器 １１８ タイミング発生部 １２０ ＰＬＬ回路 １２４ 点灯制御信号生成部 １２６ 制御部 １４０ 量子化誤差補正部 １４２ 演算部 １４４ カウンタ １４６ 比較器 １８０ 点灯時間設定メモリ １８２ 加算器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体を露光することで画像を形成する
   露光手段の光源として自己走査型ＬＥＤを適用した画像
   形成装置であって、 全体の光量を制御するための点灯時間基準値を設定する
   設定手段と、 前記画像の濃度むらを補正するための各画素の補正量に
   基づいて、前記点灯時間基準値を補正して、各画素の点
   灯時間を求める演算手段と、 前記演算部により求められた点灯時間に基づいて、各画
   素のＬＥＤの点灯を制御する点灯制御手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記各画素の補正量を記憶する補正量記
   憶手段を更に有する、 ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記演算手段により求められた各画素の
   点灯時間を記憶する点灯時間記憶手段を更に有する、 ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記ＬＥＤの点灯可能期間を所定数に分
   割する基準クロックを生成する基準クロック生成手段
   と、 前記点灯可能期間中の基準クロック数を計数する計数手
   段と、 前記計数手段による計数結果と前記演算部により求めら
   れた点灯時間とを比較する比較手段と、を更に有し、 前記設定手段が、前記基準クロックを基本単位として、
   前記点灯時間基準値を設定し、 前記点灯制御手段が、前記比較手段による比較結果に基
   づいて、各画素のＬＥＤの点灯を制御する、 ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に
   記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記基準クロック生成手段がＰＬＬ回路
   である、 ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記演算部による量子化誤差を補正する
   量子化誤差補正手段を更に有する、 ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の画像形
   成装置。
7. 【請求項７】 前記点灯可能期間の終了タイミングまで
   の期間が前記点灯時間と一致するタイミングから、当該
   終了タイミングまでをＬＥＤの点灯期間とする、 ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に
   記載の画像形成装置。