JP2008137237A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラインヘッドを用いて画像を形成する技術において、適切なタイミングでビデオデータの送受信を実行し、安定した潜像の形成を行うことを目的とする。
【解決手段】ラインヘッドにより感光体表面に静電潜像を形成する技術において、画像信号に信号処理を施してビデオデータを生成するとともに、データリクエスト信号をトリガーに、送信クロックを重畳したシリアル信号としてビデオデータを出力するメインコントローラと、メインコントローラから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックをリカバリクロックとして復元するヘッドコントローラとを備え、ヘッドコントローラは、リカバリクロックに基づいてデータリクエストを生成して、該データリクエスト信号を送信クロックに同期したタイミングでメインコントローラに出力する。
【選択図】図１７

Description

この発明は、複数の発光素子を有するラインヘッドにより感光体の表面を露光して静電潜像を形成する装置およびその方法に関するものである。

従来、光源から射出される光ビームにより感光体の表面を走査露光することで、感光体表面に静電潜像を形成する画像形成技術が知られている。しかしながら、近年では、小型でありながら十分な光量を得られるＬＥＤ（発光ダイオード）や有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子などの発光素子が開発されてきており、これらの発光素子を露光光源として用いることで走査光学系を排し、装置の小型化およびプロセスの高速化を図る技術が研究されている。例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、列状に並べた多数の有機ＥＬ素子を有するラインヘッドを感光体に対向配置し、一列をなす各ＥＬ素子を一斉に点灯させることによって１ドットライン分の潜像を形成する。

特開２００５−２１２２９１号公報

上述のようなラインヘッドを用いた画像形成技術では、所望の画像に対応する潜像を感光体表面に形成すべく、信号処理回路により画像信号からビデオデータを生成した後、該ビデオデータに基づいてヘッド制御回路がラインヘッドの点灯制御を行なう。より具体的には、信号処理回路は、画像信号に対してハーフトーン処理や階調補正等の信号処理を施してトナー色に対応するビデオデータを生成する。そして、信号処理回路は、ヘッド制御回路からのデータリクエスト信号を受けて、生成したビデオデータをヘッド制御回路に送信する。かかるビデオデータを受信したヘッド制御回路は、該ビデオデータに基づいてラインヘッドの点灯制御を実行するとともに、次のビデオデータを要求すべくデータリクエスト信号を信号処理回路に出力する。

ところで、データリクエスト信号をトリガーとして、信号処理回路−ヘッド制御回路の間で送受信されるビデオデータは、所定のクロックに同期して送信される。しかしながら、このとき、データリクエスト信号と該クロックとが同期していなために、データリクエスト信号毎に、互いに異なるタイミングでビデオデータの送受信が実行される場合があった。その結果、ヘッド制御回路が安定したタイミングでラインヘッドの点灯制御を実行できず、所望の潜像を感光体表面に形成できないという、潜像形成不良が発生する場合があった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ラインヘッドを用いて画像を形成する画像形成装置および画像形成方法において、適切なタイミングでビデオデータの送受信を実行し、安定した潜像の形成を行うことを目的とする。

この発明にかかる画像形成装置は、複数の発光素子が列状に配列されたラインヘッドにより感光体の表面に静電潜像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するために、画像形成指令に含まれる画像信号に信号処理を施してビデオデータを生成するとともに、データリクエスト信号をトリガーに、送信クロックを重畳したシリアル信号として１ライン分のビデオデータを出力するメインコントローラと、メインコントローラから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックをリカバリクロックとして復元して該リカバリクロックに基づきビデオデータを受信するとともに、該ビデオデータに基づきラインヘッドの点灯を制御するヘッドコントローラとを備え、ヘッドコントローラは、リカバリクロックに基づいてデータリクエスト信号を生成して、該データリクエスト信号を送信クロックに同期したタイミングでメインコントローラに出力することを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成方法は、複数の発光素子が列状に配列されたラインヘッドと、画像形成指令に含まれる画像信号に信号処理を施してビデオデータを生成するとともに、データリクエスト信号をトリガーに１ライン分のビデオデータを出力するメインコントローラと、メインコントローラからビデオデータを受信して該ビデオデータに基づきラインヘッドの点灯を制御するヘッドコントローラとを備えた画像形成装置を用いて、感光体の表面に静電潜像を形成する画像形成方法であって、上記目的を達成するために、ビデオデータを送信クロックを重畳したシリアル信号としてメインコントローラからヘッドコントローラへと出力し、しかも、ヘッドコントローラにおいて、メインコントローラから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックをリカバリクロックとして復元して該リカバリクロックに基づいてビデオデータを受信するとともに、該リカバリクロックに基づいてデータリクエスト信号を生成して、該データリクエスト信号を送信クロックに同期したタイミングでメインコントローラに出力することを特徴としている。

このように構成された発明では、ビデオデータを送信クロックを重畳したシリアル信号としてメインコントローラからヘッドコントローラへと出力する。そして、メインコントローラから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックをリカバリクロックとして復元して、該リカバリクロックに基づいてビデオデータを受信する。つまり、本発明では、ビデオデータに重畳された送信クロックに同期して、メインコントローラ−ヘッドコントローラの間におけるビデオデータの送受信が実行される。そして、本発明は、復元されたリカバリクロックに基づいてデータリクエスト信号を生成して、該データリクエスト信号を送信クロックに同期したタイミングでメインコントローラに出力する。つまり、本発明では、データリクエスト信号は、メインコントローラから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックと同期したリカバリクロックに基づいて生成される。このように本発明では、ビデオデータの送受信及びデータリクエスト信号の出力は、いずれもメインコントローラから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックに同期する。よって、データリクエスト信号に対して常に一定したタイミングでビデオデータの送受信が実行されることとなり、安定した潜像形成が実現される。

また、本発明では、メインコントローラから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックをリカバリクロックとして復元するとともに、ヘッドコントローラにおけるビデオデータの受信動作およびデータリクエスト信号の生成動作のいずれもを、リカバリクロックに基づいて行なう。よって、これら２つの動作を実行するに際して別途クロック発振源を設ける必要が無く、装置構成の簡素化及び低コスト化が図られている。

また、本発明では、メインコントローラ−ヘッドコントローラの間におけるビデオデータの送受信に際して、ビデオデータとは別にクロック通信線を設けるのではなく、ビデオデータにクロックを重畳させて送信するので、より高速での通信を安定して行うことができる。そのため、安定して画像を形成することができ、また、さらなる高速化や、データ量の増大につながる高精細化・多色化といった要求にも柔軟に対応することができる。また、クロック通信線を設けないことにより通信線の数を削減することもできる。

図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置における画像形成ステーションの配置を示す図である。さらに、図３は図１の画像形成装置の電気的構成を示す図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリなどを有するメインコントローラＭＣに与えられると、このメインコントローラＭＣがエンジンコントローラＥＣに制御信号を与え、これに基づき、エンジンコントローラＥＣがエンジン部ＥＧおよびヘッドコントローラＨＣなど装置各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどの記録材たるシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。

この実施形態にかかる画像形成装置が有するハウジング本体３内には、電源回路基板、メインコントローラＭＣ、エンジンコントローラＥＣおよびヘッドコントローラＨＣを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット２、転写ベルトユニット８および給紙ユニット７もハウジング本体３内に配設されている。また、図１においてハウジング本体３内右側には、二次転写ユニット１２、定着ユニット１３およびシート案内部材１５が配設されている。なお、給紙ユニット７は、ハウジング本体３に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット７および転写ベルトユニット８については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

画像形成ユニット２は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーション２Ｙ（イエロー用）、２Ｍ（マゼンタ用）、２Ｃ（シアン用）および２Ｋ（ブラック用）を備えている。なお、図１においては、画像形成ユニット２の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号を付し、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。

各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム２１（感光体）が設けられている。各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の駆動モータに接続され図中矢印Ｄ21の方向に所定速度で回転駆動される。また、感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８に設けた転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成する。また、モノクロモード実行時は、画像形成ステーション２Ｋのみを動作させてブラック単色画像を形成する。

帯電部２３は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム２１の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２１の回転動作に伴って従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部２３と感光体ドラム２１が当接する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を所定の表面電位に帯電させる。

ラインヘッド２９は、感光体ドラム２１の軸方向（図１の紙面に対して垂直な方向）に配列された複数の発光素子を備えており、感光体ドラム２１に対向配置されている。そして、これらの発光素子から、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に向けて光を照射して該表面に静電潜像を形成する。

図４はラインヘッドの構造を示す図である。なお、以下の説明においては、図１の紙面奥から手前側に向かう方向をＸ方向とする。すなわち、Ｘ方向は、感光体ドラム２１の回転軸に平行な方向であり、かつ感光体２１ドラム表面の移動方向および転写ベルト８１の移動方向Ｄ81に直交する方向である。ラインヘッド２９では、露光光源となる複数のＬＥＤ（発光ダイオード）素子がＸ方向に配列されてなるＬＥＤアレイ２９３が、長尺のハウジング中に保持されている。ベース基板２９４上のＬＥＤアレイ２９３は、同じベース基板２９４上に形成されたドライバＩＣ２９５により駆動される。ヘッドコントローラＨＣからビデオ信号が与えられると、該ビデオ信号に基づきドライバＩＣ２９５が作動してＬＥＤアレイ２９３に設けられたＬＥＤ素子が点灯する。屈折率分布型ロッドレンズアレイ２９６は結像光学系を構成し、ＬＥＤ素子の前面に配置される屈折率分布型ロッドレンズ２９７を俵積みしている。ハウジングは、ベース基板２９４の周囲を覆い、感光体ドラム２１に面した側は開放する。このようにして、屈折率分布型ロッドレンズ２９７から感光体ドラム２１に光線を射出する。これによって、ビデオ信号に対応して感光体ドラム２１に静電潜像が形成される。

図１に戻って装置構成の説明を続ける。現像部２５は、その表面にトナーが担持する現像ローラ２５１を有する。そして、現像ローラ２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラ２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラ２５１と感光体ドラム２１とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ２５１から感光体ドラム２１に移動してその表面に形成された静電潜像が顕像化される。

現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21に搬送された後、後に詳述する転写ベルト８１と各感光体ドラム２１が当接する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１に一次転写される。

また、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21の一次転写位置ＴＲ1の下流側で且つ帯電部２３の上流側に、感光体ドラム２１の表面に当接して感光体クリーナ２７が設けられている。この感光体クリーナ２７は、感光体ドラムの表面に当接することで一次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。

転写ベルトユニット８は、駆動ローラ８２と、図１において駆動ローラ８２の左側に配設される従動ローラ８３（ブレード対向ローラ）と、これらのローラに張架され駆動ローラ８２の回転により図示矢印Ｄ81の方向（搬送方向）へ循環駆動される転写ベルト８１とを備えている。また、転写ベルトユニット８は、転写ベルト８１の内側に、カートリッジ装着時において各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋが有する感光体ドラム２１各々に対して一対一で対向配置される、４個の一次転写ローラ８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを備えている。これらの一次転写ローラは、それぞれ一次転写バイアス発生部（図示省略）と電気的に接続される。

カラーモード実行時は、図１および図２に示すように全ての一次転写ローラ８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋ側に位置決めすることで、転写ベルト８１を画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋそれぞれが有する感光体ドラム２１に押し遣り当接させて、各感光体ドラム２１と転写ベルト８１との間に一次転写位置ＴＲ1を形成する。そして、適当なタイミングで一次転写バイアス発生部から一次転写ローラ８５Ｙ等に一次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写する。すなわち、カラーモードにおいては、各色の単色トナー像が転写ベルト８１上において互いに重ね合わされてカラー画像が形成される。

いわゆるタンデム方式の画像形成装置では、感光体ドラム２１から転写ベルト８１にトナー像が一次転写される一次転写位置は、各画像形成ステーションごとに異なった位置となる。この実施形態においては、イエロー用画像形成ステーション２Ｙ、マゼンタ用画像形成ステーション２Ｍ、シアン用画像形成ステーション２Ｃおよびブラック用画像形成ステーション２Ｋが転写ベルト８１の移動方向に沿ってこの順番に配置されている。したがって、イエロー一次転写位置ＴＲ1yとマゼンタ一次転写位置ＴＲ1mとは距離Ｌym、マゼンタ一次転写位置ＴＲ1mとシアン一次転写位置ＴＲ1cとは距離Ｌmc、シアン一次転写位置ＴＲ1cとブラック一次転写位置ＴＲ1kとは距離Ｌckだけ離隔している。

一方、モノクロモード実行時は、４個の一次転写ローラのうち、一次転写ローラ８５Ｙ、８５Ｍおよび８５Ｃをそれぞれが対向する画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍおよび２Ｃから離間させるとともにブラック色に対応した一次転写ローラ８５Ｋのみを画像形成ステーション２Ｋに当接させることで、モノクロ用の画像形成ステーション２Ｋのみを転写ベルト８１に当接させる。その結果、一次転写ローラ８５Ｋと画像形成ステーション２Ｋとの間にのみ一次転写位置ＴＲ1kが形成される。そして、適当なタイミングで一次転写バイアス発生部から一次転写ローラ８５Ｋに一次転写バイアスを印加することで、画像形成ステーション２Ｋに設けられた感光体ドラム２１の表面上に形成されたブラックトナー像を、一次転写位置ＴＲ1kにおいて転写ベルト８１表面に転写してモノクロ画像を形成する。

さらに、転写ベルトユニット８は、ブラック用一次転写ローラ８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラ８２の上流側に配設された下流ガイドローラ８６を備える。この下流ガイドローラ８６は、一次転写ローラ８５Ｋが画像形成ステーション２Ｋの感光体ドラム２１に当接して形成する一次転写位置ＴＲ1での一次転写ローラ８５Ｋとブラック用感光体ドラム２１（Ｋ）との共通接線上において、転写ベルト８１に当接するように構成されている。

また、下流ガイドローラ８６に巻き掛けられた転写ベルト８１の表面に対向してパッチセンサ８９が設けられている。パッチセンサ８９は例えば反射型フォトセンサからなり、転写ベルト８１表面の反射率の変化を光学的に検出することにより、必要に応じて転写ベルト８１上に形成されるパッチ画像の位置やその濃度などを検出する。

給紙ユニット７は、シートを積層保持可能である給紙カセット７７と、給紙カセット７７からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラ７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラ７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラ対８０によって給紙タイミングが調整された後、シート案内部材１５に沿って、駆動ローラ８２と二次転写ローラ１２１とが当接する二次転写位置ＴＲ2に給紙される。

二次転写ローラ１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、二次転写ローラ駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。定着ユニット１３は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ１３１と、この加熱ローラ１３１を押圧付勢する加圧部１３２とを有している。そして、その表面に画像が二次転写されたシートは、シート案内部材１５により、加熱ローラ１３１と加圧部１３２の加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部に案内され、該ニップ部において所定の温度で画像が熱定着される。加圧部１３２は、２つのローラ１３２１，１３２２と、これらに張架される加圧ベルト１３２３とで構成されている。そして、加圧ベルト１３２３の表面のうち、２つのローラ１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラ１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラ１３１と加圧ベルト１３２３とで形成するニップ部が広くとれるように構成されている。また、こうして定着処理を受けたシートはハウジング本体３の上面部に設けられた排紙トレイ４に搬送される。

前記した駆動ローラ８２は、転写ベルト８１を図示矢印Ｄ81の方向に循環駆動するとともに、二次転写ローラ１２１のバックアップローラとしての機能も兼ねている。駆動ローラ８２の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０００ｋΩ・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する二次転写バイアス発生部から二次転写ローラ１２１を介して供給される二次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ８２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、二次転写位置ＴＲ2へシートが進入する際の衝撃が転写ベルト８１に伝達されることに起因する画質の劣化を防止することができる。

また、この装置では、ブレード対向ローラ８３に対向してクリーナ部７１が配設されている。クリーナ部７１は、クリーナブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナブレード７１１は、その先端部を転写ベルト８１を介してブレード対向ローラ８３に当接することで、二次転写後に転写ベルト８１に残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス７１３に回収される。また、クリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３は、ブレード対向ローラ８３と一体的に構成されている。

なお、この実施形態においては、各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋの感光体ドラム２１、帯電部２３、現像部２５および感光体クリーナ２７を一体的にカートリッジとしてユニット化している。そして、このカートリッジが装置本体に対し着脱可能に構成されている。また、各カートリッジには、該カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラＥＣと各カートリッジとの間で無線通信が行われる。こうすることで、各カートリッジに関する情報がエンジンコントローラＥＣに伝達されるとともに、各メモリ内の情報が更新記憶される。これらの情報に基づき各カートリッジの使用履歴や消耗品の寿命が管理される。

また、この実施形態では、メインコントローラＭＣ、ヘッドコントローラＨＣおよび各ラインヘッド２９がそれぞれ別ブロックとして構成され、以下に説明するように、それらが互いにシリアル通信線を介して接続されている。ヘッドコントローラＨＣをメインコントローラＭＣまたはラインヘッド２９と一体に構成することも考えられるが、これらを別体に構成することで、次のような利点が生まれる。

まず、ラインヘッド２９からヘッドコントローラＨＣの機能を独立させることにより、ラインヘッド２９を大幅に小型化することが可能となり、エンジン部ＥＧおよび装置全体の小型化を図ることができる。また、ラインヘッドの構造に依存する処理機能をメインコントローラＭＣから切り離し専用ブロック化することにより、メインコントローラＭＣ側ではヘッドの構成を考慮することなく、より汎用性の高い信号処理のみを行うことができるようになる。また、メインコントローラＭＣとヘッドコントローラＨＣとの間の通信を規格化しておけば、異なる構成のヘッドを使用する場合にも、メインコントローラについては何ら変更することなく、使用するヘッドに対応するヘッドコントローラのみを用意すればよいこととなる。これにより、共通のメインコントローラＭＣを異なる構成のヘッドを有する装置に共通して使用することが可能となり、１つのコントローラを用いた多機種展開が容易になる。

上記のように構成された装置各部の連携動作について、再び図３を参照しながら説明する。外部装置からメインコントローラＭＣに画像形成指令が与えられると、メインコントローラＭＣは、ＵＡＲＴ（汎用非同期送受信）通信線を介してエンジンコントローラＥＣにエンジン部ＥＧを起動させるための制御信号を送信する。また、メインコントローラＭＣに設けられた画像処理部１００が、画像形成指令に含まれる画像データに対して所定の信号処理を行い、各トナー色ごとのビデオデータを生成する。

一方、制御信号を受けたエンジンコントローラＥＣは、エンジン部ＥＧ各部の初期化およびウォームアップを開始する。これらが完了して画像形成動作を実行可能な状態になると、エンジンコントローラＥＣは、各ラインヘッド２９を制御するヘッドコントローラＨＣに対し画像形成動作の開始のきっかけとなる同期信号ＶsyncをＵＡＲＴ通信線を介して出力する。また、ＵＡＲＴ通信線を介したエンジンコントローラＥＣとヘッドコントローラＨＣとの通信においては、この他にラインヘッド２９を制御するための種々の制御パラメータのやり取りが行われるが、その詳細については後述する。

ヘッドコントローラＨＣには、各ラインヘッドを制御するヘッド制御モジュール４００と、メインコントローラＭＣとのデータ通信を司るヘッド側通信モジュール３００とが設けられている。一方、メインコントローラＭＣにもメイン側通信モジュール２００が設けられている。ヘッド側通信モジュール３００からメイン側通信モジュール２００に向けては、１ページ分の画像の先頭を示す垂直リクエスト信号ＶＲＥＱと、該画像を構成するラインのうち１ライン分のビデオデータを要求する水平リクエスト信号ＨＲＥＱとが送信される。一方、メイン側通信モジュール２００からヘッド側通信モジュール３００に向けては、これらのリクエスト信号に応じてビデオデータＶＤが送信される。より詳しくは、画像の先頭を示す垂直リクエスト信号ＶＲＥＱを受信した後、水平リクエスト信号ＨＲＥＱを受信する度に、画像の先頭部分から１ライン分ずつビデオデータを順次出力する。

図５はメインコントローラとヘッドコントローラとの間の通信を示す図である。１ページの画像は、多数のドットをＸ方向（ラインヘッド２９の発光素子の配列方向）に沿って一列に並べたラインをこれと直交する方向、すなわち転写ベルト８１の移動方向Ｄ81に少しずつ位置を異ならせながら形成したものである。ヘッドコントローラＨＣから出力されるリクエスト信号ＶＲＥＱはページ先頭を示すものである。メインコントローラＭＣではリクエスト信号ＶＲＥＱの受信後に受信したリクエスト信号ＨＲＥＱが有効とされ、このリクエスト信号ＨＲＥＱ（データリクエスト信号）を受信する度に１ライン分のビデオデータＶＤをヘッドコントローラＨＣに送信する。

この実施形態では、１ラインを構成するドット数は最大６８２８である。また、解像度は６００ｄｐｉ（dots per inch）であり、ドットピッチもこれに等しい。したがって、１ラインの最大長さはおよそ１１．４インチ（２８９ｍｍ）である。この長さは、日本工業規格Ａ３版用紙の短辺寸法に対応している。各ドットの画像データは８ビットで多階調表現されており、１ライン分のビデオデータＶＤは、予め定められた特定の値（ここでは５５ｈ）のヘッドデータと、それに続く８ビット×６８２８ドットの画像データ列とからなっている。ヘッドデータはデータ列の先頭を示すためのものであり、ビデオデータを受信するヘッドコントローラ側では、値００ｈが続いた後に受信されたヘッドデータによりデータの先頭であることを認識することができる。言い換えれば、垂直リクエスト信号ＶＲＥＱを受信してから最初に受信された００ｈ以外の値がヘッドデータとして決められているものと異なっていた場合には、通信エラーであると判断することができる。

こうして１ライン分のビデオデータを出力した後、続いてリクエスト信号ＨＲＥＱが与えられると、メインコントローラＭＣは次の１ライン分のデータを出力する。これを繰り返すことにより、１ページ分の画像に対応するビデオデータＶＤがメインコントローラＭＣからヘッドコントローラＨＣに受け渡される。形成すべき次のページの画像がある場合には、先のページのデータ通信の終了後、ヘッドコントローラＨＣからメインコントローラＭＣに対し再び垂直リクエスト信号ＶＲＥＱが送信される。

この実施形態では、上記した各信号、すなわちヘッドコントローラＨＣからメインコントローラＭＣへ送られるリクエスト信号ＶＲＥＱ、ＨＲＥＱおよびメインコントローラＭＣからヘッドコントローラＨＣへ送られるビデオデータＶＤが、ＹＭＣＫ各色に対応して４組存在する。以下では、必要に応じて各信号にハイフンおよび色を表す符号を付すことで色の区別をする。例えば、イエロー用の垂直同期信号、水平同期信号およびビデオデータはそれぞれＶＲＥＱ−Ｙ、ＨＲＥＱ−ＹおよびＶＤ−Ｙと表す。

図６は各色ごとの通信タイミングを示す図である。より具体的には、同図は２ページ分のカラー画像を連続して形成する場合におけるメインコントローラとヘッドコントローラとの間の信号のやり取りを示している。図２に示すように、各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが転写ベルト８１上にトナー像を転写する一次転写位置ＴＲ1y、ＴＲ1m、ＴＲ1c、ＴＲ1kは互いに異なっている。したがって、各画像形成ステーションでそれぞれ形成されるトナー像を転写ベルト８１上の同一位置で互いに重ね合わせるためには、一次転写位置の違いを吸収すべくビデオデータを一時的に保存するバッファメモリをヘッドコントローラＨＣに設けるか、または一次転写位置間の距離に応じてビデオデータの送信タイミングをトナー色ごとに異ならせる必要がある。前者の場合には各トナー色ごとに大容量のメモリが必要となり装置コストが大幅に上昇してしまう。

この実施形態では、大容量のバッファメモリを必要としない後者の方法を採っている。すなわち、画像形成ステーションの配置に応じてビデオデータの送信タイミングに時間差を設けることにより、転写ベルト８１上におけるトナー像の形成位置が各トナー色間で一致するようにしている。より具体的には、ヘッドコントローラＨＣから出力するリクエスト信号ＶＲＥＱ、ＨＲＥＱを送信するタイミングを、トナー色ごとに異ならせている。例えば、イエロー用垂直リクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｙとマゼンタ用垂直リクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｍとの間の時間差Ｔymは、転写ベルト８１の移動速度をＶtbとしたとき、
Ｔym＝Ｌym／Ｖtb
となるように、リクエスト信号の出力タイミングが調整される。これにより、イエロー用ビデオ信号ＶＤ−Ｙとマゼンタ用ビデオ信号ＶＤ−Ｍとの間にも同様の時間差が生まれ、結果的に両トナー色のトナー像の形成位置が転写ベルト８１上において同じになる。同様に、マゼンタ用ビデオ信号ＶＤ−Ｍとシアン用ビデオ信号ＶＤ−Ｃとの間、シアン用ビデオ信号ＶＤ−Ｃとブラック用ビデオ信号ＶＤ−Ｋとの間にも、それぞれ一次転写位置間の距離に応じた時間差Ｔmc、Ｔckが設けられる。

このとき、一次転写位置間の距離に応じた時間差を設定しているのはヘッドコントローラＨＣから出力されるリクエスト信号であり、メインコントローラＭＣは単に与えられたリクエスト信号によって要求されたタイミングでビデオ信号を出力するのみである。こうすることで、メインコントローラＭＣ側で一次転写位置間の距離を管理しておく必要がなくなり、メインコントローラＭＣはエンジン部ＥＧの構成に依存しない処理のみを行うことができる。

ところで、このような通信方式では、リクエスト信号ＶＲＥＱ、ＨＲＥＱおよびビデオデータＶＤの少なくとも３本の信号線が１色ごとに必要である。そして、色数が多くなるとそれにつれて信号線の本数も多くなってしまう。また、図６から明らかなように、２色以上の信号が同時に送受信されるタイミングが存在するため、共通バスラインを介したバス通信方式を採用することも難しい。

そこで、この実施形態では、次に説明するように、リクエスト信号を符号化している。これによって、各トナー色の垂直および水平リクエスト信号ＶＲＥＱおよびＨＲＥＱを時分割で多重化し、１組のシリアル信号線で４色分のリクエスト信号を送信できるようにしている。また、ビデオデータＶＤについても４色分を時分割で１つの信号に多重化することにより、１組のシリアル信号線で送信可能としている。したがって、この実施形態では、メインコントローラＭＣからヘッドコントローラＨＣに送信するための信号線と、ヘッドコントローラＨＣからメインコントローラＭＣに送信するための信号線とからなる１組の信号線によって、色数に関係なく必要なデータ通信を行うことが可能となっている。

このようにデータを多重化した場合、より高速でのデータ伝送が必要となる。この実施形態では、データ送信用のクロックを送信モジュール側で発生させるとともに、該クロック成分をデータに重畳して送信することによって、クロック送信線を省き信号線数をさらに削減しながら、より高速で安定したデータ通信を可能にしている。

以下、本実施形態におけるデータ通信方式について詳しく説明する。この実施形態では、ヘッドコントローラＨＣからメインコントローラＭＣへ送られる４色分のリクエスト信号、そしてメインコントローラＭＣからヘッドコントローラＨＣへ送られる４色分のビデオデータのいずれもが、多重化されてシリアル信号として送受信される。

図７は、ヘッドコントローラの構成を示す図である。ヘッドコントローラＨＣは、ヘッド側通信モジュール３００とヘッド制御モジュール４００とを備えている。ヘッド制御モジュール４００は、画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋのそれぞれに設けられたラインヘッド２９を個別に制御するＹヘッド制御ブロック４１０Ｙ、Ｍヘッド制御ブロック４１０Ｍ、Ｃヘッド制御ブロック４１０ＣおよびＫヘッド制御ブロック４１０Ｋを備えている。ビデオデータＶＤ−Ｙ，ＶＤ−Ｍ，ＶＤ−Ｃ，ＶＤ−Ｋは、それぞれ対応する色のヘッド制御ブロックに入力される。また、各ヘッド制御ブロックからは、それぞれ独立したタイミングで垂直リクエスト信号ＶＲＥＱおよび水平リクエスト信号ＨＲＥＱがヘッド側通信モジュール３００に入力されている。

ヘッド側通信モジュール３００は、メインコントローラＭＣから多重化されて送信されてくるビデオデータを受信し各色ごとのビデオデータに復元する受信ブロック３２０と、リクエスト信号を多重化してメインコントローラＭＣに送信する送信ブロック３１０とを備えている。まず、送信ブロック３１０について説明するとし、受信ブロック３２０の説明はメインコントローラＭＣの説明の後に行なう。

図８は、シリアライザから出力されるデータの内容を示す図である。図８が示すように、本実施形態では、８ビットを単位とする４セクションから成る３２ビットデータが、シリアライザ３１１から出力される。また、各セクションの各ビットには、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の垂直リクエスト信号ＶＲＥＱ、水平リクエスト信号ＨＲＥＱのいずれかが割り当てられている。シリアライザ３１１に送られるリクエスト信号は、１色につき垂直リクエスト信号ＶＲＥＱ、水平リクエスト信号ＨＲＥＱの２種類、４色分で計８種類である。これら８種類の信号を、１セクションを構成する８ビットのそれぞれに割り当てる。ここでは、上位ビットから順に、リクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｙ、ＨＲＥＱ−Ｙ、ＶＲＥＱ−Ｍ、ＨＲＥＱ−Ｍ、ＶＲＥＱ−Ｃ、ＨＲＥＱ−Ｃ、ＶＲＥＱ−ＫおよびＨＲＥＱ−Ｋを割り当てるものとする。

図９はリクエスト信号の例を示すタイミングチャートである。また、図１０は図９のパターンを符号化した結果を示す図である。これらの図を参照しながら、シリアライザ３１１の動作ついて説明する。なお、図９および図１０に示すパターンは説明の便宜のために作成した仮想的なものであって、装置の動作において現実に生じうるパターンとは必ずしも一致しない。また、リクエスト信号を符号化するに際しては、Ｈレベルを値０で、Ｌレベルを値１で表すものとする。

シリアライザ３１１は、リクエスト信号を、１ワード分の転送周期の１／４、すなわち１セクション当たりの転送周期に相当するサンプリング周期でサンプリングして符号化する。時刻ｔ＝０を始点としたとき、第１サンプリング周期においては８種類のリクエスト信号が全てＨレベルであるため、この状態は「００００００００ｄ」すなわち「００ｈ」で表すことができる。ここで、符号ｄ、ｈはそれぞれ２進表記、１６進表記であることを表す。この値が第１ワードの第１セクション（ビット３１〜２４）の値となる。第２サンプリング周期も同様に、「００ｈ」と表すことができ、これが第２セクション（ビット２３〜１６）の値となる。

第３サンプリング周期ではイエロー色に対応する垂直リクエスト信号ＶＲＥＱ−ＹのみがＬレベルとなっているので、この状態を「１０００００００ｄ」すなわち「８０ｈ」で表すことができる。したがって、第３セクション（ビット１５〜８）の値は「８０ｈ」となる。第４サンプリング周期では再び全ての信号がＬレベルであるので、「００ｈ」により表すことができる。以上より、第１ないし第４サンプリング周期のサンプリング結果を１ワード（３２ビット長）で「００００８０００ｈ」と表すことができる。このようにして、この期間の各リクエスト信号を多重化し符号化することができる。こうして符号化されたリクエスト信号が、シリアライザ３１１から出力される。

シリアライザ３１１から出力されたデータは、８Ｂ１０Ｂエンコーダ３１２に入力される。上述の通り、シリアライザ３１１から出力されるデータは、４セクションを１ワードとしており、各セクションは８ビットから成る。そして、８Ｂ１０Ｂエンコーダ３１２では、各セクションに対して８Ｂ１０Ｂ変換を実行する。つまり、１セクション中の８ビットデータは、８Ｂ１０Ｂエンコーダにより、１０ビットデータに変換される。これにより、８Ｂ１０Ｂ変換後の１ワードの長さは、４０ビット（＝１０ビット×４セクション）となる。この８Ｂ１０Ｂ変換は、主にデータのＤＣバランスを良好にすることを目的とするものであり、具体的には、例えば、米国特許第４４８６７３９号明細書に記載の技術を用いることができる。

こうして４０ビット化されたデータは、バッファ３１３を経てシリアライザ３１４に入力され、シリアルデータとして出力される。このとき、シリアライザ３１４は、ＰＬＬ３３３より供給される送信クロックをデータに重畳して、つまり送信クロックを送信データによって変調して、該変調信号を差動シリアル信号としてＴＸ＋、ＴＸ−端子から出力する。ＰＬＬ３３３から供給されるクロックは、後述するリカバリクロックＲＣＣＬＫと同期した同周期のクロックである。つまり、送信ブロック３１０のシリアライザ３１１、エンコーダ３１２及びバッファ３１３には、リカバリクロックＲＣＣＬＫを適当な分周比で分周したクロックが供給されるとともに、シリアライザ３１４には、分周されたリカバリクロックＲＣＣＬＫをＰＬＬ３３３で逓倍して分周前の周期に戻したクロック（すなわち、リカバリクロックＲＣＣＬＫと同周期のクロック）が供給されている。

図１１はメインコントローラの構成を示す図である。メインコントローラＭＣは、外部装置から与えられる画像形成指令に含まれる画像データ（画像信号）に必要な信号処理を行う画像処理部１００と、メイン側通信モジュール２００とを備えている。画像処理部１００には、ＲＧＢ画像データを各トナー色に対応したＣＭＹＫ画像データに展開する色変換処理ブロック１０１と、画像データを一時的に保存するための画像メモリ１０２とが設けられている。さらに、画像処理部１００には、画像データに対しスクリーン処理、ガンマ補正などの処理を行ってビデオデータＶＤを生成する画像処理ブロック１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋがそれぞれのトナー色ごとに設けられている。各画像処理ブロック１０３Ｙ等は、垂直リクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｙ等の入力をきっかけとして１ページ分の画像について信号処理を開始し、生成した１ラインごとのビデオデータを順次メイン側通信モジュール２００に出力する。

次に、メイン側通信モジュール２００の構成について説明する。メイン側通信モジュール２００は、画像処理部１００から出力される４色のビデオデータＶＤ−Ｙ、ＶＤ−Ｍ、ＶＤ−Ｃ、ＶＤ−Ｋを多重化しヘッドコントローラＨＣにシリアル送信する送信ブロック２１０と、多重化されてヘッドコントローラＨＣから送られてくる各色の垂直および水平リクエスト信号ＶＲＥＱ、ＨＲＥＱを受信しそれぞれ元の信号に復元して出力する受信ブロック２２０とを備えている。

まず、受信ブロック２２０の構成および動作について説明する。前記したように、ヘッド側通信モジュール３００から送られてくる信号は、クロックが埋め込まれた差動信号である。この差動信号はＲＸ＋端子、ＲＸ−端子間に入力され、受信された４０ビットシリアルデータが受信バッファ２２１に入力される。なお、信号に埋め込まれたクロックは受信クロック復調部２３３によって復調され、復調されたクロックに基づきデータが受信される。

受信された４０ビットシリアルデータは、デシリアライザ２２２を経て１０Ｂ８Ｂデコーダ２２３に入力される。そして、かかる１０Ｂ８Ｂデコーダ２２３によって３２ビットデータに直される。そして、この３２ビットデータは、ディストリビュータ２２５に与えられる。

ディストリビュータ２２５では、３２ビットデータの各ビット情報を切り出し、時系列に沿って出力することによって、８種類のリクエスト信号を復元する。つまり、図８〜１０を用いて説明したリクエスト信号の多重化の逆を行う。このうち、垂直リクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｙ、ＶＲＥＱ−Ｍ、ＶＲＥＱ−ＣおよびＶＲＥＱ−Ｋは、画像処理の開始時期を知らせるべく画像処理ブロック１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃおよび１０３Ｋにそれぞれ与えられる。また、水平リクエスト信号ＨＲＥＱ−Ｙ、ＨＲＥＱ−Ｍ、ＨＲＥＱ−ＣおよびＨＲＥＱ−Ｋは、各画像処理ブロックから出力されるビデオデータＶＤを所定のタイミングで多重化させるべく、データラッチのタイミング信号としてＦＩＦＯバッファ２１１に与えられている。

送信ブロック２１０には、各色のビデオデータＶＤを多重化するタイミングを揃えるためのＦＩＦＯバッファ２１１が設けられている。ＦＩＦＯバッファ２１１は、復元された各色の垂直リクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｙ、ＶＲＥＱ−Ｍ、ＶＲＥＱ−Ｃ、ＶＲＥＱ−Ｋに応じて各色の画像処理ブロックから出力される各８ビットのビデオデータＶＤ−Ｙ、ＶＤ−Ｍ、ＶＤ−Ｃ、ＶＤ−Ｋをそれぞれ水平リクエスト信号ＨＲＥＱ−Ｙ、ＨＲＥＱ−Ｍ、ＨＲＥＱ−Ｃ、ＨＲＥＱ−Ｋでラッチしながら３２ビットデータとして出力する。

図１２は、ＦＩＦＯバッファから出力されるビデオデータの内容を示す図である。３２ビットデータは８ビットを単位とする４つのセクションから成っており、１つのセクションに１つのトナー色が割り当てられている。各セクションは、形成すべきドットが上寄せか下寄せか等の位置を表す情報（２ビット）、適用されるスクリーンの種類を示す情報（１ビット）および形成すべきドットの階調値を表す情報（５ビット）から構成されている。なお、各セクションのうち、ヘッドコントローラＨＣからリクエスト信号が出力されていないトナー色に対応するセクションに対しては、ヌルデータまたは所定のダミーデータを挿入しておくものとする。

ＦＩＦＯバッファ２１１から出力された３２ビットデータは、シリアライザ２１２を経て８Ｂ１０Ｂエンコーダ２１３に入力され、４０ビットのデータに変換される。なお、８Ｂ１０Ｂエンコーダ２１３の動作は、先述の８Ｂ１０Ｂエンコーダ３１２の動作と同様である。そして、４０ビットデータは、特殊符号挿入回路２１４に入力される。次に、特殊符号挿入回路２１４の動作について説明する。

図１３は、特殊符号の挿入動作を示す図である。上述したように、特殊符号挿入回路２１４には、１ワードの長さが４０ビットのデータが入力される。また、１ワードは、４つのセクションから構成され、各セクションは１０ビットから成る。そして、各セクションには、対応する色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に関するデータが存在する。なお、色を表す大文字アルファベットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの直後のサフィックスｔは、対応するデータが１０ビットであることを表す。ここで、同図のＳＴＥＰ１は、特殊符号挿入回路２１４に入力されるデータの（ｎ−１）番目及びｎ番目のワードを示している。そして、特殊符号挿入回路２１４は、入力されるデータに対して、同図のＳＴＥＰ２、ＳＴＥＰ３に示す動作を実行する。

ＳＴＥＰ２では、（ｎ−１）番目のワードとｎ番目のワードとの間にダミーワードＷt(dmy)を挿入する。なお、ダミーワードＷt(dmy)の各セクションのデータＹt(dmy)，Ｍt(dmy)，Ｃt(dmy)，Ｋt(dmy)としては、任意のデータを採用することが可能であり、例えば、それぞれ（ｎ−１）番目のワードのＹt(n-1)，Ｍt(n-1)，Ｃt(n-1)，Ｋt(n-1)としても良い。そして、ＳＴＥＰ３において、ダミーワードＷt(dmy)の有する４つのセクションのうち、イエローＹのセクションにある１０ビットデータＹt(dmy)を、同じく１０ビットの大きさを有する特殊符号ＳＣに置換する。かかる特殊符号ＳＣは、いわゆるＫキャラクタまたはＫコードと称される符号であるが、以下にその内容について説明する。

上述のとおり本実施形態では、８Ｂ１０Ｂ変換を実行して、８ビットデータを１０ビットデータに変換する。そして、特殊符号ＳＣは、８Ｂ１０Ｂ変換において８ビットデータに対応する２５６個の１０ビットデータ以外の１０ビットデータとして定義される。すなわち、特殊符号ＳＣは、８Ｂ１０Ｂ変換の変換規則に従って８ビットデータを変換した際に発生し得ない１０ビットデータである。かかる特殊符号ＳＣは、１０ビットデータの同期を確立するために用いられる。つまり、データは１０ビットを１セクションとする構造を有するものの、実際には、各セクションは互いに途切れずに連続している。また、これら各セクションは、符号化された０または１の信号を有するのみである。したがって、なんらかの目印が無ければ、どこからどこまでの１０ビットが１セクションに対応するかが判別できない。そこで、特殊符号ＳＣを適当にデータに挿入するとともに、かかる特殊符号ＳＣを検知して１セクションを判別することとしている。なお、特殊符号ＳＣを挿入する頻度は、例えば、１００ワード毎でも良いし、２００ワード毎でもよい。また、定期的である必要も無い。要は、同期を確立するのに必要な頻度で挿入すれば足りる。

こうして特殊符号ＳＣが挿入されたデータは、バッファ２１５を経てシリアライザ２１６に入力される。また、シリアライザ２１６には、クロック発生部２３１で発生するクロックをＰＬＬ２３２により逓倍して生成される送信クロックＴＭＣＬＫが、入力される。シリアライザ２１６は、入力されたデータにＰＬＬ２３２から供給される送信クロックＴＭＣＬＫを重畳して、つまり送信クロックＴＭＣＬＫを送信するデータによって変調して、該変調信号を差動シリアル信号としてＴＸ＋、ＴＸ−端子から出力する。このように、この実施形態では４色分のビデオデータは１つのシリアル信号に多重化されており、また該シリアル信号は送信クロックＴＭＣＬＫを重畳した差動信号として出力される。すなわち、この実施形態では、４色分のビデオデータが１対の差動信号線によって送信される。

図１４は、信号線上のビデオデータを模式的に示す図である。この実施形態において、送信クロックＴＭＣＬＫの周波数は３７．５ＭＨｚであり、したがって、１ワードデータの送信周期は、約２６．７ｎｓｅｃである。データ長は４０ビットであるから、データ転送レートは１．５Ｇｂｐｓ（bits per second）となっている。なお、送信クロックＴＭＣＬＫはデータに重畳されており、図示したクロック信号が別途伝送されているわけではない。

次に、再び図７を用いて、ヘッドコントローラの受信ブロックの動作について説明する。前記したように、メイン側通信モジュール２００から送られてくる信号は、送信クロックＴＭＣＬＫが重畳された差動信号である。この差動信号はＲＸ＋端子、ＲＸ−端子間に入力され、受信された４０ビットシリアルデータが受信バッファ３２１に入力される。なお、信号に重畳された送信クロックＴＭＣＬＫは受信クロック復調部３３１によってリカバリクロックＲＣＣＬＫとして復調され、復調されたリカバリクロックＲＣＣＬＫに基づきデータが受信される。

受信された４０ビットシリアルデータは、デシリアライザ３２２を経て、１０Ｂ８Ｂデコーダに入力されて３２ビットデータに直される。そして、かかる３２ビットデータは、特殊符号抜出回路３２４に入力される。

図１５は、特殊符号抜出回路の動作を示す図である。上述の通り、特殊符号抜出回路３２４には、１ワードの長さが３２ビットのデータが入力される。また、１ワードは、４つのセクションから構成され、各セクションは８ビットから成る。そして、各セクションには、対応する色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に関するデータが存在する。なお、色を表す大文字アルファベットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの直後のサフィックスeは、対応するデータが８ビットであることを表す。また、同図のＳＴＥＰ１が示すように、特殊符号抜出回路３２４に入力されるデータの（ｎ−１）番目とｎ番目のワードとの間には、１０Ｂ８ＢデコードされたダミーワードＷe(dmy)が存在する。かかるダミーワードＷe(dmy)は、４０ビットのダミーワードＷt(dmy)の各セクションに対して１０Ｂ８Ｂデコードして生成される３２ビットデータである。また、１０Ｂ８Ｂデコードにより、特殊符号ＳＣは符号ＩＮＳＣに逆変換される。かかる符号ＩＮＳＣの大きさは８ビットである。そして、特殊符号抜出回路３２４は、入力されるデータに対して、同図のＳＴＥＰ２に示すように、３２ビットのダミーワードＷe(dmy)をデータから抜き出す。そして、特殊符合抜出回路３２４は、３２ビットのビデオデータＶＤをディストリビュータ３２５に向けて出力する。

ディストリビュータ３２５は、データを１セクションごとに分割することで各色８ビットずつのビデオデータを復元しヘッド制御モジュール４００に出力する。すなわち、ヘッド側通信モジュール３００では、多重化されてメインコントローラＭＣから送られてくる４色ビデオデータを逆多重化処理し、各色ごとのビデオデータに展開する。

上述したように、メインコントローラＭＣとヘッドコントローラＨＣとの間では、シリアルデータが送受信される。ここで、かかるシリアルデータの送受信に用いられる信号伝送方式について説明する。

図１６はメインコントローラとヘッドコントローラとの接続を示す図である。メインコントローラＭＣには、メイン側通信モジュール２００と電気的に接続された７ピンのプラグ２０１（以下「ホストプラグ」という）が設けられている。また、ヘッドコントローラＨＣにも、ヘッド側通信モジュール３００と電気的に接続された７ピンのプラグ３０１（以下「デバイスプラグ」という）が設けられている。そして、両プラグ間は、両端にそれぞれホストプラグ２０１、デバイスプラグ３０１と嵌合する７ピンのコネクタ７０１ａ、７０１ｂを備えた通信ケーブル７００によって接続されている。

信号伝送方式には高速伝送が可能なＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling；低電圧差動伝送）インターフェースが採用されており、メインコントローラＭＣからヘッドコントローラＨＣへの送信およびその逆方向の送信にはそれぞれ２本を１組とする差動信号線が使用される。２対の信号線対のうち１対は、メイン側通信モジュール２００に設けられた送信用のＴＸ＋端子およびＴＸ−端子とヘッド側通信モジュール３００に設けられた受信用のＲＸ＋端子およびＲＸ−端子とをコネクタを介してそれぞれ電気的に接続する。また、もう１対は、メイン側通信モジュール２００に設けられた受信用のＲＸ＋端子およびＲＸ−端子とヘッド側通信モジュール３００に設けられた送信用のＴＸ＋端子およびＴＸ−端子とをそれぞれ電気的に接続する。すなわち、メイン側通信モジュール２００とヘッド側通信モジュール３００とはポイント・ツー・ポイント接続されている。各信号線対はそれぞれシールドされており、シールド導体およびＧＮＤ線も、信号線対を挟んでそれぞれコネクタ７０１ａ、７０１ｂに接続されている。これらのシールド導体およびＧＮＤ線は両通信モジュール内で接地されている。このように、この実施形態では、メインコントローラＭＣからヘッドコントローラＨＣへのデータ送信およびヘッドコントローラＨＣからメインコントローラＭＣへのデータ送信が、１組の通信ケーブルによって双方向に行われる。また、ＴＸ＋端子からＲＸ＋端子への配線と、ＴＸ−端子からＲＸ−端子への配線とは、通信ケーブル７００および基板上の配線パターンを含めて同じ長さとされており、高速でも安定した通信が行えるようになっている。

図１７はヘッド制御ブロックの構成を示す図である。ここではイエロー用のＹヘッド制御ブロック４１０Ｙについて説明するが、他の各ブロック４１０Ｍ、４１０Ｃ、４１０Ｋもその構造は同じである。Ｙヘッド制御ブロック４１０Ｙは、ヘッド側通信モジュール３００から送信されるビデオデータＶＤに基づいて、ラインヘッド２９のドライバＩＣを駆動制御し、ＬＥＤアレイ２９３を適当なタイミングで点灯させる。

また、Ｙヘッド制御ブロック４１０Ｙは、リクエスト信号生成部４１１を有する。リクエスト信号生成部４１１は、エンジンコントローラＥＣから与えられる同期信号Ｖsyncに基づいて適切なタイミングでリクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｙ、ＨＲＥＱ−Ｙを発生させる。つまり、リクエスト信号生成部４１１は、同期信号Ｖsyncを受信すると内部タイマ４１２のカウントを開始し、所定の待機時間が経過するとページの先頭を示す垂直リクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｙを出力する。また、内部タイマ４１２は、ヘッド側通信モジュールからリカバリクロックＲＣＣＬＫが入力されており、該リカバリクロックＲＣＣＬＫによりカウントを実行する。つまり、本実施形態では、リカバリクロックＲＣＣＬＫに基づいてリクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｙ、ＨＲＥＱ−Ｙを生成しており、その結果、これらリクエスト信号ＶＲＥＱ−Ｙ、ＨＲＥＱ−Ｙは、リカバリクロックＲＣＣＬＫに同期して出力される。なお、エンジンコントローラＥＣからの同期信号Ｖsyncは、各色のヘッド制御ブロックに対し同時に与えられるが、上記待機時間はトナー色ごとに個別に設定されている。この待機時間を一次転写位置の違いに応じてそれぞれ設定することによって、図６に示した各色ごとのデータ転送タイミングの違いを創出することができる。

このように上記実施形態では、水平リクエスト信号ＨＲＥＱを受信する度に、画像の先頭部分から１ライン分ずつビデオデータを順次出力する。また、かかるビデオデータは、送信クロックＴＭＣＬＫを重畳したシリアル信号としてメインコントローラＭＣからヘッドコントローラＨＣへと出力される。そして、メインコントローラＭＣから出力されたビデオデータＶＤに重畳された送信クロックＴＭＣＬＫをリカバリクロックＲＣＣＬＫとして復元して、該リカバリクロックＲＣＣＬＫに基づいてビデオデータＶＤを受信する。つまり、本発明では、ビデオデータＶＤに重畳された送信クロックＴＭＣＬＫに同期して、メインコントローラＭＣ−ヘッドコントローラＨＣの間におけるビデオデータＶＤの送受信が実行される。したがって、水平リクエスト信号ＨＲＥＱが送信クロックＴＭＣＬＫの周期に無関係に生成されて同期していない場合、水平リクエスト信号ＨＲＥＱに対するビデオデータの送信タイミングが安定せず、その結果、安定した潜像形成が実行できない場合があった。かかる課題の発生原因について次に詳述する。

図１８〜２０は、本発明の課題の説明図である。理解の容易のため、ここでは、水平リクエスト信号ＨＲＥＱを受け取ってから、送信クロックＴＭＣＬＫの最初の立ち上がりのタイミングからビデオデータがメインコントローラＭＣより出力されるものとする。水平リクエスト信号ＨＲＥＱが送信クロックＴＭＣＬＫに同期していない場合、例えば、図１８に示す水平リクエスト信号ＨＲＥＱaや水平リクエスト信号ＨＲＥＱbのタイミングで、水平リクエスト信号ＨＲＥＱをメインコントローラＭＣが受け取る場合がある。そして、メインコントローラＭＣが水平リクエスト信号ＨＲＥＱを水平リクエスト信号ＨＲＥＱaのタイミングで受け取った場合、水平リクエスト信号ＨＲＥＱを受け取ってからビデオデータが送信されるまでのタイムラグは、時間Δtaとなる。一方、メインコントローラＭＣが水平リクエスト信号ＨＲＥＱを水平リクエスト信号ＨＲＥＱbのタイミングで受け取った場合、水平リクエスト信号ＨＲＥＱを受け取ってからビデオデータが送信されるまでのタイムラグは、時間Δtbとなる。このように、水平リクエスト信号ＨＲＥＱが、送信クロックＴＭＣＬＫに同期しない場合、メインコントローラＭＣが水平リクエスト信号ＨＲＥＱを受け取ってからビデオデータを送信するまでのタイムラグが安定しない。その結果、例えば図１９に示すように、かかるタイムラグがΔt1〜Δt4の様にばらつく場合がある。なお、図１９におけるvd1〜vd4は、それぞれ水平リクエスト信号を受け取ってからメインコントローラＭＣから送信される１ライン分のビデオデータを示す。そして、かかるタイムラグのばらつきは、感光体ドラム２１の表面に形成される潜像に、図２０に示すような影響を及ぼすこととなる。図２０は、図１９に示した１ライン分のビデオデータvd1〜vd4により形成される潜像を示している。つまり、同図が示すように、上記タイムラグがばらつくことで、感光体ドラムの回転軸方向Ｘに垂直な方向において、１ライン分のビデオデータにより形成される潜像の間隔がΔＬＩ1〜ΔＬＩ3のようにばらつくこととなる。その結果、安定した潜像形成が実行できない場合があった。

これに対して、本実施形態では、復元されたリカバリクロックＲＣＣＬＫに基づいて水平リクエスト信号ＨＲＥＱ（データリクエスト信号）を生成して、該水平リクエスト信号ＨＲＥＱを送信クロックＴＭＣＬＫに同期したタイミングでメインコントローラＭＣに出力する。つまり、本実施形態は、水平リクエスト信号ＨＲＥＱを、メインコントローラＭＣから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックＴＭＣＬＫと同期したリカバリクロックＲＣＣＬＫに基づいて生成しており、その結果、水平リクエスト信号ＨＲＥＱと送信クロックＴＭＣＬＫとが同期している。

このように本実施形態では、ビデオデータＶＤの送受信及び水平リクエスト信号ＨＲＥＱの出力は、いずれもメインコントローラＭＣから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックＴＭＣＬＫに同期する。よって、水平リクエスト信号ＨＲＥＱに対して常に一定したタイミングでビデオデータＶＤの送受信が実行されることとなり、安定した潜像形成が実現される。

また、本実施形態では、メインコントローラＭＣから出力された信号に重畳された送信クロックＴＭＣＬＫをリカバリクロックＲＣＣＬＫとして復元するとともに、ヘッドコントローラＨＣにおけるビデオデータＶＤの受信動作および水平リクエスト信号ＨＲＥＱの生成動作のいずれもを、リカバリクロックＲＣＣＬＫに基づいて行なう。よって、これら２つの動作を実行するに際して別途クロック発振源を設ける必要が無く、装置構成の簡素化及び低コスト化が図られている。

また、本発明では、メインコントローラＭＣ−ヘッドコントローラＨＣの間における信号の送受信に際して、ビデオデータとは別にクロック通信線を設けるのではなく、ビデオデータに送信クロックＴＭＣＬＫを重畳させて送信するので、より高速での通信を安定して行うことができる。そのため、安定して画像を形成することができ、また、さらなる高速化や、データ量の増大につながる高精細化・多色化といった要求にも柔軟に対応することができる。また、クロック通信線を設けないことにより通信線の数を削減することもできる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、リカバリクロックＲＣＣＬＫを、分周回路３３２およびＰＬＬ３３３を経てシリアライザ３１４に供給している。しかしながら、シリアライザ３１４へのリカバリクロックＲＣＣＬＫの供給の態様はこれに限られず、リカバリクロックＲＣＣＬＫを直接シリアライザ３１４に供給しても良い。

また、上記実施形態では、ダミーワードＷt(dmy)の有する４つのセクションのうち、イエローＹのセクションにある１０ビットデータＹt(dmy)を、同じく１０ビットの大きさを有する特殊符号ＳＣに置換している。しかしながら、ダミーデータの有する４つのセクションのうち、特殊符号ＳＣへの置換を行なうセクションは、イエローＹのセクションに限られず、シアンＣのセクションであっても良い。また、特殊符号ＳＣへの置換を行なうセクションの数も１つに限られるものではなく、２つまたは４つ全てに対して置換を行なっても良い。

また、上記実施形態のメインコントローラＭＣに設けた画像処理部１００では、画像処理前の画像データを画像メモリに保存しておき、ヘッドコントローラＨＣから要求があったときに、各画像処理ブロックがこれを読み出して必要な処理を加えた上でビデオデータとして出力する。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、外部装置から画像データを受信したときに画像処理を行って該処理後の画像データを画像メモリに保存するようにしておき、ヘッドコントローラＨＣから要求があったときにこれを順次読み出して送出するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、ＹＭＣＫ４色のトナーを使用したカラー画像形成装置に本発明が適用されているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、色の種類や色数の異なる画像形成装置に対しても適用することができる。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置における画像形成ステーションの配置を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示す図。 ラインヘッドの構造を示す図。 メインコントローラとヘッドコントローラとの間の通信を示す図。 各色ごとの通信タイミングを示す図。 ヘッドコントローラの構成を示す図。 シリアライザから出力されるデータの内容を示す図。 リクエスト信号の例を示すタイミングチャート。 図９のパターンを符号化した結果を示す図。 メインコントローラの構成を示す図。 ＦＩＦＯバッファから出力されるビデオデータの内容を示す図。 特殊符号の挿入動作を示す図。 信号線上のビデオデータを模式的に示す図。 特殊符号抜出回路の動作を示す図。 メインコントローラとヘッドコントローラとの接続を示す図。 ヘッド制御ブロックの構成を示す図。 本発明の課題の説明図。 本発明の課題の説明図。 本発明の課題の説明図。

符号の説明

２００…メイン側通信モジュール、 ２１…感光体ドラム（感光体）、 ２９…ラインヘッド、 ２９３…ＬＥＤアレイ、 ４００…ヘッド制御モジュール、 ４１０Ｃ…Ｃヘッド制御ブロック、 ４１０Ｋ…Ｋヘッド制御ブロック、 ４１０Ｍ…Ｍヘッド制御ブロック、 ４１０Ｙ…Ｙヘッド制御ブロック、 ４１１…リクエスト信号生成部、 ４１２…内部タイマ、 ＥＣ…エンジンコントローラ、 ＥＧ…エンジン部、 ＨＣ…ヘッドコントローラ、 ＨＲＥＱ…水平リクエスト信号、 ＭＣ…メインコントローラ、 ＲＣＣＬＫ…リカバリクロック、 ＴＭＣＬＫ…送信クロック、 ＶＤ…ビデオデータ、 ＶＲＥＱ…垂直リクエスト信号

Claims (2)

1. 複数の発光素子が列状に配列されたラインヘッドにより感光体の表面に静電潜像を形成する画像形成装置において、
   画像形成指令に含まれる画像信号に信号処理を施してビデオデータを生成するとともに、データリクエスト信号をトリガーに、送信クロックを重畳したシリアル信号として１ライン分のビデオデータを出力するメインコントローラと、
   前記メインコントローラから出力されたビデオデータに重畳された前記送信クロックをリカバリクロックとして復元して該リカバリクロックに基づきビデオデータを受信するとともに、該ビデオデータに基づき前記ラインヘッドの点灯を制御するヘッドコントローラと
   を備え、
   前記ヘッドコントローラは、前記リカバリクロックに基づいて前記データリクエスト信号を生成して、該データリクエスト信号を前記送信クロックに同期したタイミングで前記メインコントローラに出力することを特徴とする画像形成装置。
2. 複数の発光素子が列状に配列されたラインヘッドと、画像形成指令に含まれる画像信号に信号処理を施してビデオデータを生成するとともに、データリクエスト信号をトリガーに１ライン分のビデオデータを出力するメインコントローラと、前記メインコントローラからビデオデータを受信して該ビデオデータに基づき前記ラインヘッドの点灯を制御するヘッドコントローラとを備えた画像形成装置を用いて、感光体の表面に静電潜像を形成する画像形成方法であって、
   ビデオデータを送信クロックを重畳したシリアル信号として前記メインコントローラから前記ヘッドコントローラへと出力し、しかも、
   前記ヘッドコントローラにおいて、前記メインコントローラから出力されたビデオデータに重畳された送信クロックをリカバリクロックとして復元して該リカバリクロックに基づいてビデオデータを受信するとともに、該リカバリクロックに基づいて前記データリクエスト信号を生成して、該データリクエスト信号を前記送信クロックに同期したタイミングで前記メインコントローラに出力することを特徴とする画像形成方法。
   

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