JP4304030B2

JP4304030B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4304030B2
Application number: JP2003318655A
Authority: JP
Inventors: 真治小林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2023-09-10
Also published as: JP2005081778A

Description

本発明は、アプリケーションボードを用いて画像処理を行う画像形成装置に関するものである。

従来より、プリンタ、スキャナ、ファクシミリ、コピー等の多機能をもつ画像形成装置において、画像データ転送手段を有するアプリケーションボードを設け、このアプリケーションボードに装置本体側から種々のタイミング信号を送ることにより、所定の画像データを生成して半導体レーザを有する露光手段に送るようにしたものがある（例えば、特許文献１、２参照）。
このような画像形成装置では、同期検知器からの走査同期信号を基に副走査方向の制御信号、内部パターン信号を生成してアプリケーションボードに入力しているが、１つの色の露光手段の半導体レーザの使用数が複数個になると、前記走査同期信号の周期がその使用数により分周され走査周期が粗くなってしまう。この粗い周期で制御を行うと、データ処理精度も悪化してしまうので、この不具合を回避するために、ラインシフトフラグ信号等を用意し、副走査方向の露光画像情報をシフト制御していた。

通常これらの副走査方向の制御信号，内部パターン信号の制御は書込データ処理回路で実施しているが、半導体レーザの使用数が１個の場合と複数個の場合とでは、制御の最小単位が大きく異なってしまうことから、書込データ処理回路が複雑化し、回路規模の増大を招いていた。尚、画像形成装置およびその周辺機器をシステムコントローラの汎用バスにより接続し、容易にシステムの拡張を実現するようにした画像形成装置があるが、回路が複雑であった（例えば、特許文献３参照）。
特開平８−１４９２４１号公報特開２００２−１２７４９８号公報特開２００３−１０１７３１号公報

本発明は、アプリケーションボードの拡張性に優れ、回路の共通化率を向上させた画像形成装置を得ることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明における画像形成装置は、回転自在な感光体と、少なくとも１つの半導体レーザを備え、当該半導体レーザにより前記感光体に静電潜像を走査露光する露光手段と、前記露光手段の同期を検出して同期検知信号を生成する同期検出手段と、前記検出手段により生成された前記同期検知信号と、副走査方向の露光データ処理に対する所定の最小制御単位に基づき、主走査ライントリガ信号と副走査有効領域トリガ信号とを生成する転送トリガ信号生成手段と、前記転送トリガ信号生成手段により生成された前記主走査ライントリガ信号と前記副走査有効領域トリガ信号とをアプリケーションボードに転送する転送手段と、前記アプリケーションボードにおいて、前記転送手段により転送された前記主走査ライントリガ信号と前記副走査有効領域トリガ信号とに基づき生成された主走査ライン同期信号、副走査有効領域同期信号及び画像データを受信する受信手段と、前記受信手段により受信された前記主走査ライン同期信号に基づき出力制御信号を生成する出力制御信号生成手段と、前記出力制御信号生成手段により生成された前記出力制御信号に基づき、前記受信手段により受信された前記画像データを前記半導体レーザそれぞれに割り振る画像データ割振手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明における画像形成装置は、前記副走査方向の露光データ処理に対する所定の最小制御単位は、前記半導体レーザがＮ個であるとき、主走査周期の１／Ｎの周期であることを特徴とする。

半導体レーザの使用数によらず、正確な露光位置補正を行うことができる等、制御回路の精度を高め、色ズレのない高画質を得ることができる。また、構成が簡単で回路規模を削減することができるので安価に提供することができ、また、回路の共通化率を飛躍的に向上させることができる。

本発明は、露光手段が露光する画像データの副走査方向のデータ処理の最小制御単位を、同時に走査露光を行う半導体レーザの各々に対して制御可能とした露光データ処理制御手段を備えている。

図１は本発明の実施例１による搬送ベルトに沿って画像形成部が並んだタンデムタイプといわれるカラー画像形成装置の構成を示すブロック図である。
各々異なる色（イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：Ｋ）の画像を形成する画像形成部のユニットが、転写紙１を搬送する搬送ベルト２に沿って一列に配置され、露光器８により露光を制御されている。搬送ベルト２は、その一方が駆動回転する駆動ローラと他方が従動回転する従動ローラである搬送ローラ３、４に架設されて矢印方向に回転駆動される。搬送ベルト２の下部には、転写紙１が収納された給紙トレイ５が備えられている。収納された転写紙１のうち最上位置にある転写紙が画像形成時に給紙され、途中レジストセンサ１４により各ユニットとのタイミングが取られ、静電吸着によって搬送ベルト上に吸着される。吸着された転写紙１は、第１の画像形成部（イエロー）に搬送され、ここでイエローの画像形成が行われる。

第１の画像形成部は、感光体ドラム６Ｙとその周囲に配置された帯電器７Ｙ、露光器８、現像器９Ｙ、感光体クリーナ１０Ｙから構成されている。感光体ドラム６Ｙの表面は、帯電器７Ｙで一様に帯電された後、露光器８によりイエローの画像に対応したレーザ光１１Ｙで露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器９Ｙで現像され、感光体ドラム上にイエローのトナー像が形成される。このトナー像は感光体ドラム６Ｙと搬送ベルト上の転写紙１と接する位置（転写位置）で転写器１２Ｙにより転写され、転写紙上に単色（イエロー）の画像を形成する。転写が終わった感光体ドラム６Ｙは、ドラム表面に残った不要なトナーを感光体クリーナ１０Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備える。

このようにして第１の画像形成部で単色（イエロー）を転写された転写紙１は、搬送ベルト２によって第２の画像形成部（マゼンタ）に搬送される。ここでも、同様にして感光体ドラム６Ｍ上に形成されたトナー像（マゼンタ）は、転写紙上に重ねて転写される。転写紙１は、さらに第３の画像形成部（シアン）、第４の画像形成部（ブラック）に順次搬送され、同様にして形成されたトナー像を転写される。第４の画像形成部を通過してカラー画像が形成された転写紙１は、搬送ベルト２から剥離され、定着器１３で定着された後、排紙される。

図２に本実施例による光学ユニットを上から見た図を示す。
ＬＤユニットＢＫ３１およびＬＤユニットＹ３２は、ＬＤ（レーザダイオード、半導体レーザ）を有し、ＬＤから出力される光ビームは、シリンダレンズＣＹＬ＿ＢＫ３３、ＣＹＬ＿Ｙ３４を通り、反射ミラーＢＫ３５および反射ミラーＹ３６によってポリゴンミラー３７の下方面に入射し、ポリゴンミラー３７が回転することにより光ビームを偏向し、ｆθレンズＢＫＣ３８およびｆθレンズＹＭ３９を通り、第１ミラーＢＫ４０および第１ミラーＹ４１により折り返される。一方、ＬＤユニットＣ４２およびＬＤユニットＭ４３からの光ビームは、ＣＹＬ＿Ｃ４４およびＣＹＬ＿Ｍ４５を通り、ポリゴンミラー３７の上方面に入射し、ポリゴンミラー３７が回転することにより光ビームを偏向し、ｆθレンズＢＫＣ３８およびｆθレンズＹＭ３９を通り、第１ミラーＣ４６および第１ミラーＭ４７により折り返される。

主走査方向の書き出し位置より上流側にシリンダミラーＣＹＭ＿ＢＫＣ４８およびＣＹＭ＿ＹＭ４９、さらにはセンサＢＫＣ５０およびセンサＹＭ５１が配されており、ｆθレンズＢＫＣ３８およびｆθレンズＹＭ３９を通った光ビームは、ＣＹＭ＿ＢＫＣ４８およびＣＹＭ＿ＹＭ４９により反射集光され、センサＢＫＣ５０およびセンサＹＭ５１に入射する。これらのセンサは、主走査方向の同期を取るための同期検知センサである。

また、ＬＤユニットＢＫ３１およびＬＤユニットＣ３２からの光ビームでは、共通のＣＹＭ＿ＢＫＣ４８ならびにセンサＢＫＣ５０を使用している。ＬＤユニットＹ３２およびＬＤユニットＭ４３についても同様である。同じセンサに２色のレーザ光ビームが入射することになるので、各色の光ビームのポリゴンミラー３７への入射角を異なるようにすることで、それぞれの光ビームがセンサに入射するタイミングを変え、時系列的にパルス列として出力されるようになっている。図からも分かるように、ＢＫとＣおよびＹとＭは逆方向に走査される。
２色に対して共通の同期検知センサからの出力を各色成分に分離する方法については、従来より色々な方法が提案されているので、ここでは説明を省略する。

図３に画像形成装置の制御回路のブロック図を示す。
図３において、アプリケーションボードとしてのコピーアプリ１００は、本画像形成装置が印字するべき画像データを、一旦画像メモリ１１５に蓄積する。画像メモリ１１５から読出すタイミングを、色毎にタイミング＿Ｙ生成回路１０２，タイミング＿Ｍ生成回路１０３，タイミング＿Ｃ生成回路１０４，タイミング＿Ｋ生成回路１０５により制御する。また、同期分離部（Ｙ）１０７，同期分離部（Ｍ）１０８は、前述の図２のセンサＹＭ５１の出力から各同期信号を分離する回路であり、同様に同期分離部（Ｃ）１０９，同期分離部（Ｋ）１１０は、センサＢＫＣ５０の出力から各同期信号を分離する回路である。さらにＬＤＢ（Ｙ）１１１は、ＬＤユニットＹ３２に内蔵されており、同様にＬＤＢ（Ｍ）１１２はＬＤユニットＭ４３に、ＬＤＢ（Ｃ）１１３はＬＤユニットＣ４２、ＬＤＢ（Ｋ）１１４はＬＤユニットＢＫ３１にそれぞれ内蔵されている。

次に、図４のタイミングチャートと共に動作を説明する。
同期分離部（Ｙ）１０７からＤＥＴＰ＿Ｙが、同期分離部（Ｍ）１０８からＤＥＴＰ＿Ｍが、同期分離部（Ｃ）１０９からＤＥＴＰ＿Ｃが、同期分離部（Ｋ）１１０からＤＥＴＰ＿Ｋが同期検知信号として出力される。これらの同期検知信号ＤＥＴＰ＿Ｙ，ＤＥＴＰ＿Ｍ，ＤＥＴＰ＿Ｃ，ＤＥＴＰ＿Ｋは、それぞれ非同期信号となる。これは、ＹＭ側とＣＫ側とでポリゴンミラー３７の同一のミラー面を使用していないことや、各ＬＤユニットから出射するＬＤ光の位置が異なることによる。ＬＤＢ（Ｙ）１１１は、ＤＥＴＰ＿ＹからＹのＬＤの書込クロックで同期を取った信号ＤＰＳＹＮＣ＿Ｙを基準選択回路１０６に出力する。同様にＬＤＢ（Ｍ）１１２は、ＤＰＳＹＮＣ＿Ｍを、ＬＤＢ（Ｃ）１１３は、ＤＰＳＹＮＣ＿Ｃを、ＬＤＢ（Ｋ）１１４は、ＤＰＳＹＮＣ＿Ｋを出力する。

基準選択回路１０６はＹ，Ｍ，Ｃ，ＫのＤＰＳＹＮＣを任意に選択し、そのＤＰＳＹＮＣの任意の期間にＣＮＴ＿ＬＤ（基準信号）を生成する。タイミング＿Ｙ生成回路１０２は、レジストセンサ１０１（図１のレジストセンサ１４）から出力される給紙タイミング信号ＸＳＴＡＲＴをＣＮＴ＿ＬＤまで遅延し、図３のタイミング＿Ｙ生成回路１０２に与えられるＰＦＧＤＬＹ＿Ｙによる設定ライン数分ＤＰＳＹＮＣ＿Ｙでカウントを行い、ＸＦＳＹＮＣ＿Ｙをアサートし、ＸＷＲＳＹＮＣ＿Ｙと共にコピーアプリ１００に転送する。その他のＸＦＳＹＮＣ＿Ｍも同様にＣＮＴ＿ＬＤからＰＦＧＤＬＹ＿Ｍの設定ライン数分ＤＰＳＹＮＣ＿Ｍでカウントすることでアサートし、ＸＦＳＹＮＣ＿Ｃは、ＣＮＴ＿ＬＤからＰＦＧＤＬＹ＿Ｃの設定ライン数分ＤＰＳＹＮＣ＿Ｃで、ＸＦＳＹＮＣ＿Ｋは、ＣＮＴ＿ＬＤからＰＦＧＤＬＹ＿Ｋの設定ライン数分ＤＰＳＹＮＣ＿Ｋでそれぞれアサートし、ＸＷＲＳＹＮＣ＿Ｍ，ＸＷＲＳＹＮＣ＿Ｃ，ＸＷＲＳＹＮＣ＿Ｋと共に、コピーアプリ１００に転送する。

コピーアプリ１００は、予め画像メモリ１１５に蓄積した画像データＩＰＵＤＡＴを読み出す。この読み出しは、各色のＸＦＳＹＮＣからＸＩＰＵＦＧＴを生成し、ＸＷＲＳＹＮＣからはＸＩＰＵＬＳＹＣを生成し、これらに同期してＩＰＵＤＡＴを画像メモリ１１５から読出し、各色に対応したＬＤＢに送る。各ＬＤＢは、コピーアプリ１００からの画像データの露光を行う。そのタイミングを図５に示す。図５はＹ色のタイミングのみを記載したが、他の色についても同様であるので説明は省略する。

コピーアプリ１００は、通常は原稿画像に応じて様々な画像処理を行う。例えば文字原稿の場合は、スキャナが読取った画像に対して、読取画像の振幅を強調するＭＴＦ補正処理（解像度の向上）を、写真原稿に対しては逆に読取画像の振幅を平滑化する平滑化処理（モアレの低減）が一般的に良く用いられるが、最近の画像処理はさらに複雑化し、演算処理に時間が掛かるケースが増加している。

これらの処理はラインバッファメモリを利用して複数ラインの画像データを蓄積し、デジタルフィルタ演算を実施することで行われる。このような処理を行うと、アプリケーションボード側で意識せずにＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色合わせを実施するために用いたＸＦＳＹＮＣを受け付けてから実際の画像データが転送されるまで、利用したラインバッファメモリのライン数分だけ遅延が生じてしまう。この不具合を解決するために、各ＬＤＢにはそれぞれ２個のＬＤが搭載されている。また、コピーアプリ１００は、上記画像処理のために遅延した先頭の１ライン目（図中Ｌｉｎｅ０）に不正データを付加する。ここでは、仮に不正ライン数を１ラインとしている。この不正データを除去して白データとした例を図５に示す。

図５においては、２個のＬＤからのレーザ光が同期検知センサを通過することからＤＥＴＰ＿Ｙには１周期に２回の「Ｌ」期間が存在している（図４も同様）。また、ポリゴンミラー３７の１回転で２ライン分の画像データを印字可能となるように回転速度が調整されている。

ＬＤＢ（Ｙ）１１１は、ＤＥＴＰ＿ＹからＤＰＳＹＮＣ＿ＹとＸＬＤＳＹＮＣ＿Ｙを生成する。ＸＩＰＵＦＧＴ＿ＹがアサートしてからＸＬＤＳＹＮＣ＿Ｙは周期が２倍に早まり、画像データの転送が完了したところで周期は元に戻り、次の画像データ転送に備えている。これは、アプリケーションボードに対してエンジン側（ＬＤＢ）の事情によらず、少なくとも有効画像データが転送される期間は、１つのＸＷＲＳＹＮＣに対して１ラインの画像データの転送を行うという明瞭なＩ／Ｆ規定とするために必要不可欠となる。ここで、ＸＷＲＳＹＮＣはＸＬＤＳＹＮＣを基に生成される信号で、アプリケーションボードは、このＸＷＲＳＹＮＣを基にＸＩＰＵＬＳＹＣとＸＩＰＵＬＧＴを生成し、画像データＸＩＰＵＤＡＴをエンジン側に転送し、画像の形成が行われるが、１個のＬＤの場合と同様に先頭の１ライン目に不正データが入ってしまっている。

次に、この先頭の１ライン目の不正データを、ＭＳＫＧＡＴＥを用いて実際のＬＤＢ（Ｙ）が露光画像データ（ＬＤ０ＤＡＴとＬＤ１ＤＡＴ）をマスキング処理した場合について説明する。
ＬＤＢ（Ｙ）は、ＸＩＰＵＦＧＴ＿Ｙが「Ｌ」の期間露光を行うが、ＤＥＴＰ＿Ｙ：１ラインにＸＩＰＵＬＳＹＣ＿ＹとＸＩＰＵＬＧＴ＿Ｙは２ライン転送され、画像データ：ＸＩＰＵＤＴ＿Ｙも２ライン分転送されてくる。ＸＩＰＵＦＧＴ＿Ｙが「Ｌ」の期間にカウンタを用いＸＩＰＵＬＳＹＣ＿Ｙでカウントアップを行う（図中ＣＯＵＮＴ）。さらに、このカウンタの０bit 目の信号を、Ｅ／Ｘ０とする。ＭＳＫＧＡＴＥはカウント値：１〜ｎ＋１まで「Ｈ」となるように、ＪＫＦ／Ｆ等を用いてゲート生成を行う。ここでＥ／Ｘ０は、ＬＤＢ（Ｙ）に入力されたＸＩＰＵＤＡＴ＿Ｙを、「Ｌ」の時はＬＤ０ＤＡＴ（ＬＤ０が露光する画像データ）へ、「Ｈ」の時はＬＤ１ＤＡＴ（ＬＤ１が露光する画像データ）へ割り振るために使用する。

カウント値：０の時は、ＭＳＫＧＡＴＥ＝Ｌなのでマスクを行い、Ｅ／Ｘ０＝ＬなのでＬＤ０側へＸＩＰＵＤＡＴを割り振る。但し、ここではＸＩＰＵＤＡＴはマスクされ白データとなっている（図中矢印ａ）。次にカウント値：１の時は、ＭＳＫＧＡＴＥ＝Ｈなのでマスクを行なわず、Ｅ／Ｘ０＝ＨなのでＬＤ１側へＸＩＰＵＤＡＴを割り振る（図中矢印ｂ）。この動作をカウント値：ｎ＋１まで繰り返すことで、全てのデータの割り振りを行うことができる。この割り振られたデータを、例えばＦ／Ｆ等を用いてＤＥＴＰ＿Ｙでラッチすることで、図中のＬＤ０ＤＡＴとＬＤ１ＤＡＴが得られる。

以上はＹのタイミングについて説明したが、その他のＭ，Ｃ，Ｋ色に付いても全く同様の考え方でデータの割り振りを行うことができ、これにより正確な露光位置補正を安価な構成で実施することができる。

また、上記の説明では画像データのマスキング処理を行う場合を例に取り説明したが、その他トリミング処理、各種パターン生成等に簡単に応用することができる。これにより副走査方向の制御回路は、半導体レーザＬＤの使用個数に依らず、常に最も制御精度の良い最小単位に一本化され、その後半導体レーザの使用個数に応じて副走査制御信号や内部パターンデータ等により、露光データの振り分けを行うことで、書込データ処理回路が複雑化することを防止し、回路の共通化率を向上させることができる。

また、複数の半導体レーザを使用して同時書込みを行う場合、例えば半導体レーザを２個使うシステムでは、１走査周期に２ライン分の画像データを感光体上に露光することができる。しかし、露光を行う画像データの副走査方向の露光領域制御（例えばトリミング，マスキング等）は、ＤＥＴＰ（走査同期信号）が最小単位となることから、２ラインが最小可変単位（半導体レーザの使用数分）となってしまい、制御精度が低下してしまう。本実施例によれば、安価な構成で制御精度の低下を防止することができる。
また、半導体レーザの使用個数が複数個でも、常に最小単位（半導体レーザの使用数が１個で動作書込密度に基づいた走査周期）で動作を行う副走査制御回路を備えていれば良く、制御回路の構成が簡単になり、回路の共通化率を飛躍的に向上させると共に、回路規模を削減することができる。

本発明の実施例による画像形成装置を示す構成図である。光学ユニットの構成図である。制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路の動作を示すタイミングチャートである。露光画像データをマスキング処理する場合の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

６感光体ドラム
３１ＬＤユニットＢＫ
３２ＬＤユニットＹ
４２ＬＤユニットＣ
４３ＬＤユニットＭ
５０センサＢＫＣ
５１センサＹＭ
１００コピーアプリ（アプリケーションボード）
１０１レジストセンサ
１０２タイミング＿Ｙ生成回路
１０３タイミング＿Ｍ生成回路
１０４タイミング＿Ｃ生成回路
１０５タイミング＿Ｋ生成回路
１０６基準選択回路
１０７同期分離部（Ｙ）
１０８同期分離部（Ｍ）
１０９同期分離部（Ｃ）
１１０同期分離部（Ｋ）
１１１ＬＤＢ（Ｙ）
１１２ＬＤＢ（Ｍ）
１１３ＬＤＢ（Ｃ）
１１４ＬＤＢ（Ｋ）
１１５画像メモリ

Claims

回転自在な感光体と、
少なくとも１つの半導体レーザを備え、当該半導体レーザにより前記感光体に静電潜像を走査露光する露光手段と、
前記露光手段の同期を検出して同期検知信号を生成する同期検出手段と、
前記検出手段により生成された前記同期検知信号と、副走査方向の露光データ処理に対する所定の最小制御単位に基づき、主走査ライントリガ信号と副走査有効領域トリガ信号とを生成する転送トリガ信号生成手段と、
前記転送トリガ信号生成手段により生成された前記主走査ライントリガ信号と前記副走査有効領域トリガ信号とをアプリケーションボードに転送する転送手段と、
前記アプリケーションボードにおいて、前記転送手段により転送された前記主走査ライントリガ信号と前記副走査有効領域トリガ信号とに基づき生成された主走査ライン同期信号、副走査有効領域同期信号及び画像データを受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された前記主走査ライン同期信号に基づき出力制御信号を生成する出力制御信号生成手段と、
前記出力制御信号生成手段により生成された前記出力制御信号に基づき、前記受信手段により受信された前記画像データを前記半導体レーザそれぞれに割り振る画像データ割振手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
前記副走査方向の露光データ処理に対する所定の最小制御単位は、前記半導体レーザがＮ個であるとき、主走査周期の１／Ｎの周期であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。