JP2008209777A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像形成指令に対応して感光体表面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を顕像化することにより画像を形成する装置およびその方法において、画像データに対する処理およびデータ通信をより効率よく行う。
【解決手段】転写ベルトの周回に同期して出力される同期信号Vsyncが出力されると、一定時間TvreqをおいてヘッドコントローラHCからメインコントローラMCに対し画像の先頭を示す垂直リクエスト信号VREQが送信される。その直後の水平リクエスト信号HREQに対応して、メインコントローラMCは実画像領域周縁の余白に関する余白情報を送信する。ヘッドコントローラHCは、受信した余白情報のうち実画像領域のY方向(転写ベルト移動方向)ライン数Yiに応じた回数だけ水平リクエスト信号HREQを出力し、これに応じてメインコントローラMCはYiライン分のビデオデータを送出する。
【選択図】図12
【解決手段】転写ベルトの周回に同期して出力される同期信号Vsyncが出力されると、一定時間TvreqをおいてヘッドコントローラHCからメインコントローラMCに対し画像の先頭を示す垂直リクエスト信号VREQが送信される。その直後の水平リクエスト信号HREQに対応して、メインコントローラMCは実画像領域周縁の余白に関する余白情報を送信する。ヘッドコントローラHCは、受信した余白情報のうち実画像領域のY方向(転写ベルト移動方向)ライン数Yiに応じた回数だけ水平リクエスト信号HREQを出力し、これに応じてメインコントローラMCはYiライン分のビデオデータを送出する。
【選択図】図12
Description
この発明は、画像形成指令に対応して感光体表面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を顕像化することにより画像を形成する装置およびその方法に関するものである。
外部からの画像形成指令に応じて画像を形成するプリンタ、複写機などの画像形成装置においては、画像形成指令により指定される画像内容をページ単位または1ページを複数領域に分割したバンド単位など所定の単位のビットマップに画像展開し、そうして得られた画像データに基づいて画像を形成する。この場合、周囲の余白など実際に画像が存在しない領域についてまでデータ処理を行うことは、処理時間や所要メモリ容量の点で無駄が生じる。この問題を解消するため、例えば、特許文献1に記載のプリンタ装置では、ホストから受信した1ページ分のイメージデータを矩形領域に分割し、各矩形領域ごとの矩形イメージデータとその位置情報とをプリンタ機構制御部に送信することにより、ドットの存在しない領域についてのデータ処理を省略するようにしている。
上記した特許文献1には、イメージデータを受信してから矩形イメージデータを作成するまでの処理については詳しく記載されているものの、得られた矩形イメージデータのプリンタ機構部への受け渡しや、矩形イメージデータに基づく印刷処理については記載がない。そのため、画像形成プロセスの全体にわたって真に効率的なデータ処理やデータ通信を実現しながら、与えられた画像形成指令に対応する画像を形成するためには、上記従来技術にはさらなる検討の余地が残されていた。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、画像形成指令に対応して感光体表面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を顕像化することにより画像を形成する装置およびその方法において、画像データに対する処理およびデータ通信をより効率よく行うことのできる技術を提供することを目的とする。
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、所定の表面電位に帯電される感光体と、複数の発光素子が列状に配列されたラインヘッドを有し、前記感光体表面を露光する露光手段と、外部からの画像形成指令を受け付けて、該画像形成指令に応じて形成すべき画像に対応する画像データを生成し出力する信号処理手段と、前記画像データを受信し、該画像データに基づいて前記各発光素子の点灯を制御することにより、前記画像形成指令に対応する静電潜像を前記感光体上の1プレーン分の画像形成領域内に形成するヘッド制御手段と、前記静電潜像をトナーにより顕像化して画像を形成する現像手段と
を備え、前記ヘッド制御手段は、前記画像形成指令に応じて形成すべき1プレーン分の画像から周縁の余白部を除いた実画像部のサイズに対応する回数のリクエスト信号を前記信号処理手段に出力する一方、前記信号処理手段は、前記実画像部に対応する前記画像データを生成するとともに、該画像データを所定データ量ずつに区分し、前記ヘッド制御手段からの前記リクエスト信号を受ける度に1区分ずつ前記ヘッド制御手段に送信することを特徴としている。
を備え、前記ヘッド制御手段は、前記画像形成指令に応じて形成すべき1プレーン分の画像から周縁の余白部を除いた実画像部のサイズに対応する回数のリクエスト信号を前記信号処理手段に出力する一方、前記信号処理手段は、前記実画像部に対応する前記画像データを生成するとともに、該画像データを所定データ量ずつに区分し、前記ヘッド制御手段からの前記リクエスト信号を受ける度に1区分ずつ前記ヘッド制御手段に送信することを特徴としている。
本明細書において「1プレーン分の画像」とは、画像形成指令により特定される一体不可分の1つの画像を意味しており、当該画像を構成する各画素相互の位置関係は画像形成指令によって一義的に定められる。したがって、画像形成指令が例えば2ページ分のテキスト画像を2枚の記録材にそれぞれ1ページずつ形成する旨のものである場合には、1ページ分の画像がそれぞれ「1プレーン分の画像」に相当する。また、例えば、画像形成指令が2ページ分のテキスト画像を1枚の記録材に割り付けて形成する旨のものであるときには、それら2ページ分を並べた全体が「1プレーン分の画像」に相当する。
画像データを生成するための信号処理手段と、該画像データを受けてラインヘッドを制御するためのヘッド制御手段を有する画像形成装置の一般的な構成においては、両者の間における画像信号の受け渡しのタイミングは1プレーン分の画像形成領域に形成可能な最大サイズの画像に合わせて定められており、画像内容によらず固定的である。そして、画像周縁に余白部がある場合にはその部分に例えばヌルデータを充当することにより仮想的に1プレーン分の画像データを作成し信号処理手段からヘッド制御手段へ受け渡している。このような構成では、例えば余白部が多い画像を形成する場合でも最大サイズの画像を形成する場合と同じ量のデータの準備およびその受け渡しが必要であり、処理が複雑になるとともに、データ通信に伴う高周波ノイズの発生や無駄な電力消費が問題となる。
これに対して、上記のように構成された発明では、信号処理手段においては実画像部に対応した画像データのみを生成すればよく、また、ヘッド制御手段から実画像部のサイズに応じた回数のリクエスト信号のみを出力することにより、余白部に対応する余分なデータの受け渡しを行う必要がない。そのため、この発明では、画像データに対する処理およびデータ通信をより効率よく行うことが可能となる。また、信号処理手段とヘッド制御手段との間のデータ通信を、実画像部に対応する画像データの受け渡しのみで行うことができるので、余分な信号を送る必要がなく高周波ノイズの発生や無駄な電力消費を抑えることができる。
ここで、前記露光手段が、前記感光体に対し前記発光素子の配列方向に直交する移動方向に相対移動しながら前記感光体表面を露光することで前記感光体表面に二次元の静電潜像を形成するように構成され、前記ヘッド制御手段が、前記実画像部の前記移動方向に沿った長さに対応する回数の前記リクエスト信号を出力するように構成されてもよい。このような構成によれば、露光手段の移動方向に沿った実画像部の長さに対応する画像データのみを生成・送信すればよいこととなり、データ処理およびその通信を効率よく行うことができる。
また、前記露光手段が、前記感光体に対し前記発光素子の配列方向に直交する移動方向に相対移動し、前記発光素子の配列方向に沿ったライン状潜像を前記移動方向に多数並べることにより前記感光体上に二次元の静電潜像を形成するように構成され、前記ヘッド制御手段が、前記実画像部を構成する前記ライン潜像のライン数に応じた回数の前記リクエスト信号を出力するように構成されてもよい。
静電潜像がライン潜像の集まりで構成される場合、画像全体を構成するラインの数が当該画像の長さを表すこととなる。したがって、このような構成によってもデータ処理およびその通信を効率よく行うことができる。また、実画像部の長さが単にライン数によって表されるので、データ処理をより効率的に行うことができる。
この場合において、前記信号処理手段は、前記画像データの1区分が前記ライン潜像の1ラインに対応するように、前記画像データを区分してもよい。こうすれば、ヘッド制御信号からリクエスト信号が与えられる度に信号処理手段から1ライン分の画像データが出力されることとなるので、信号処理手段およびヘッド制御信号のいずれにおいてもライン単位で画像データを取り扱うことができ、処理が容易になる。
また、前記信号処理手段は、1区分当たりの前記画像データのデータ量を、前記実画像部の前記配列方向に沿った長さに対応したデータ量とするようにしてもよい。こうすることで、1区分当たりのデータ量に余白部に対応するデータを含ませる必要がなくなり、全体のデータ量を削減することができる。特に、上記のように画像データをライン単位で取り扱うように構成されている場合にこの効果が顕著である。
また、前記ヘッド制御手段は、前記画像形成指令に含まれる前記実画像部のサイズに関するサイズ情報に基づいて、前記リクエスト信号の出力回数を決定するようにしてもよい。外部からの画像形成指令によって形成すべき画像の内容が指定される場合、その画像形成指令には形成すべき画像のサイズを直接または間接的に表す情報(サイズ情報)が含まれると考えられる。そこで、このようなサイズ情報を利用してリクエスト信号の出力回数を決定することにより、データ通信量を最適化して余分なデータ通信を省くことができる。
また、前記信号処理手段は、前記画像形成指令の一部として受信された前記サイズ情報を前記ヘッド制御手段に送信するようにしてもよい。形成すべき画像の内容が画像形成指令によって指定される場合、画像形成指令には形成すべき画像のサイズに関する情報が当然に含まれているので、画像形成指令を受け付けた信号処理手段がこのサイズ情報をヘッド制御手段に送信し伝達することにより、ヘッド制御手段側においてサイズ情報に基づく動作を行うことが可能となる。
また、この発明は、前記感光体と、前記露光手段と、前記ヘッド制御手段と、前記現像手段とを有する画像形成ステーションを複数備え、前記各画像形成ステーションにより現像された画像を中間転写体上で重ね合わせるように構成された画像形成装置に対して特に好適に適用することが可能である。このような画像形成ステーションを複数備える画像形成装置では、各ステーションで使用される画像データの生成やその各ステーションへの送信などのデータ処理が併行して行われるため処理が極めて複雑となる。したがって、このような装置に対しデータ処理を効率よく行うことができる本発明を適用することにより大きな効果を得ることができる。
また、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、所定の表面電位に帯電される感光体表面に対して、複数の発光素子が列状に配列されたラインヘッドを対向配置し、信号処理手段により、外部からの画像形成指令を受け付けて、該画像形成指令に応じて形成すべき画像に対応する画像データを生成し、前記各発光素子の点灯を制御するヘッド制御手段からのリクエスト信号に応じて前記画像データを前記ヘッド制御手段に与え、前記ヘッド制御手段により前記画像データに基づいて前記各発光素子の点灯を制御することで、前記画像形成指令に対応する静電潜像を前記感光体上の1プレーン分の画像形成領域に形成し、前記静電潜像をトナーにより顕像化して画像を形成し、しかも、前記ヘッド制御手段には、前記画像形成指令に応じて形成すべき1プレーン分の画像から周縁の余白部を除いた実画像部のサイズに対応する回数のリクエスト信号を前記信号処理手段に出力させる一方、前記信号処理手段には、前記実画像部に対応する前記画像データを生成させるとともに、該画像データを所定データ量ずつに区分し、前記ヘッド制御手段からの前記リクエスト信号を受ける度に1区分ずつ前記ヘッド制御手段に送信させ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、上記した画像形成装置の場合と同様に、画像信号を生成するためのデータ処理およびデータ通信を効率よく行うことができる。
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、シート状の記録材(以下、単に「シート」という)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。
図5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に設けられた後述する送信用の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。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。
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垂直同期信号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。
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6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7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を上記原理に基づき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、4色分が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、送受信のためのクロックを発生するクロック発生ブロック230とを備えている。
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するための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ビットパラレルデータとして出力する。
図8はメインコントローラから送信されるデータの内容を示す図である。メインコントローラMCからヘッドコントローラHCに対しては、各色8ビットで表されたビデオデータが32ビットのシリアル信号に時分割多重化されて送信されている。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。
図7に戻って、メイン側通信モジュール200の説明を続ける。FIFOバッファ211から出力された32ビットデータは、データ8ビットにつき2ビットの付加ビットを加えて10ビットデータとする8b/10bエンコーダ212に入力され、都合40ビットのデータに加工される。付加ビットデータとして例えばCRC(Cyclic Redundancy Check)符号のような誤り訂正用コードを用いると、送信データの信頼性をより高めることができる。
こうして40ビット化されたデータはFIFOバッファ213を経てシリアライザ214に入力され、シリアルデータとして送信バッファ215に送られる。送信バッファ215は、クロック発生ブロック230に設けられた基準クロック(REFCLK)231に基づき送信クロック発生部232で生成される送信クロックをデータに埋め込んで、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。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クロック成分を埋め込んだ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。
次に、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も、クロック成分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成分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によりパラレル化される。そして、10b/8bデコーダ223により付加ビットデータが除かれて32ビットデータに直される。この際、必要に応じて誤り訂正が行われる。この32ビットデータはバッファ224に入力され、別途設けられた出力クロック234に同期して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。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。
図9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。ヘッド側通信モジュール300の構成はメイン側通信モジュール200のそれと類似している。すなわち、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、クロック発生ブロック330とを備えている。メイン側通信モジュール200から送信されてきたシリアル信号は、受信クロック復調部333で信号から復調されたクロックに基づいて受信され受信バッファ321に入力される。そして、デシリアライザ322により40ビットパラレルデータに変換され、さらに10b/8bデコーダ323により付加ビットが除去され32ビットパラレルデータに変換されてバッファ324に入力される。バッファ324に入力された32ビットデータは、出力クロック334に同期してディストリビュータ325に与えられる。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。
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。色ごとに分割されたビデオデータは、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の送信ブロック310では、各ヘッド制御ブロックから随時入力されるリクエスト信号を符号化し多重化してメイン側通信モジュール200に出力する。送信ブロック310に設けられたマルチプレクサ311は、各ヘッド制御ブロックからそれぞれ出力される計8種類のリクエスト信号VREQ、HREQを、8ビット×4セクションの32ビットデータとして出力する。
図10はヘッドコントローラから送信されるデータの内容を示す図である。ヘッドコントローラHCから送信される32ビットデータは、8ビットを単位とする4セクションのデータから成り、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。ヘッドコントローラHCからメインコントローラMC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。これを受信したメインコントローラMCでは、各ビット情報を取り出して時系列に沿って再配列することによって、シリアル信号に多重化されていた各色ごとのリクエスト信号を復元することができる。
図9に戻って、ヘッド側通信モジュール300の説明を続ける。このように各色のリクエスト信号を多重化した32ビットデータに対し、8b/10bエンコーダが8ビットにつき2ビットの付加データを加え40ビットデータに変換する。こうして得られた40ビットデータはFIFOバッファ313を経てシリアライザ314に送られ、シリアル変換されたデータが送信バッファ315に送られる。
送信バッファ315は、クロック発生ブロック330に設けられた基準クロック(REFCLK)331に同期して送信クロック発生部332で発生される送信クロックに基づき、クロック成分を埋め込んだ40ビットシリアルデータを差動通信線に出力する。このようにして、8種類のリクエスト信号は1つのシリアル信号に多重化されて、1対の差動通信線によって送信される。
このように、この実施形態におけるメインコントローラMCとヘッドコントローラHCとの間の通信は、LVDS方式による双方向シリアル通信である。そして、各色のデータを多重化して1つのデータとしているので、双方からの送信データをそれぞれ1対ずつの差動信号線対のみで送信することができる。そのため、両コントローラ間を結ぶ信号線は最少で4本を必要とするのみであり、信号線を大幅に削減することができる。この実施形態ではGND配線やシールド導体を含めた7線の信号ケーブルを用いているが、この種のケーブルは、コンピュータ周辺装置間の相互接続における標準規格の1つであるSATA(Serial Advanced Technology Attachment)規格でも採用されており、当該規格品として市場で安価に入手することができるものである。また、差動信号線を採用したことにより高速伝送が可能となっており、ノイズの影響も受けにくい。
次に、以上のように構成された装置において、メインコントローラMCとヘッドコントローラHCとの間でのデータ通信量を削減するための技術について説明する。
図11は転写ベルト表面の展開図である。転写ベルト81の表面には、最終的に画像を転写されるシートのサイズに対応する大きさの画像担持可能領域Rmaxが設けられており、各画像形成ステーションにより形成されたそれぞれのトナー色によるトナー像はこの画像担持可能領域Rmaxの内部に一次転写される。画像担持可能領域Rmaxのサイズは、シートサイズより若干小さく設定される。シート搬送の都合上、シートの端部いっぱいにまで画像を形成することができないためである。
また、転写ベルト81の端部には突起部81aが設けられている。図示を省略しているが、この装置では例えばフォトインタラプタからなる垂直同期センサが転写ベルト81の周縁部に近接して設けられており、転写ベルト81の周回に応じて突起部81aが垂直同期センサによる検出位置を通過するとき該センサの出力が変化する。したがってこのセンサの出力を画像形成動作の同期を取るための垂直同期信号Vsyncとして用いることにより、各色のトナー像は常に転写ベルト81上の同じ位置に形成されることとなる。以下では、突起部81aが検出位置を通過し垂直同期センサの出力が変化する時刻を時刻T0とする。各画像形成ステーションの動作タイミングは、この時刻T0を基準として規定される。
なお、画像は常に画像担持可能領域Rmaxいっぱいに形成されるわけではない。むしろ、実際に形成される画像は、大抵の場合この画像担持可能領域Rmaxよりは小さい。例えば、形成すべき画像を作成するホストコンピュータ上のアプリケーションソフトにおいて余白が設定されている場合には、画像担持可能領域Rmaxから余白を除外した内部の領域にのみ実際の画像が形成される。また、1プレーンの画像平面内にテキストやグラフィックオブジェクトが配置されてなる通常の画像においても、それらのオブジェクトが画像の端部に配置されていない限り周縁部に余白部分が生じる。
このような余白領域の有無やその大きさに関する情報、言い換えれば、形成すべき1プレーンの画像から余白領域を除いた実画像領域の位置やサイズに関する情報については、オブジェクトの種類および位置を情報として持つオブジェクトデータを1プレーンの画像平面内、または1プレーンを複数のバンドに分割した各バンド内のビットマップデータに展開するレンダリング処理の過程で得ることができる。自身がレンダリング機能を持たないいわゆるホストベース型の画像形成装置では、ホストコンピュータ側に設けたプリンタドライバによってレンダリング処理を行う際に余白部または実画像領域の位置やサイズに関する情報を生成することができる。また、自身が高度な情報処理能力を有するプロセッサを備えたいわゆるインテリジェント型の画像形成装置では、ホストコンピュータ側に設けたプリンタドライバまたは画像形成装置自身が有するレンダリングモジュールによって同様の情報を生成することができる。これらの情報をどこで生成するにせよ、ホストコンピュータから与えられた画像形成指令にはこれらを直接または間接的に示す情報が含まれているので、このような情報に基づきメインコントローラMCは画像担持可能領域Rmaxのうちの実画像領域Rimの位置およびサイズを把握することができる。
従来の画像形成装置では、画像処理部からヘッドコントローラへビデオデータを送信する段階で、このような余白部に相当する部分にはヌルデータなど無効なデータを充当して出力するようにしている。こうすることで、実画像部の位置やサイズに関係なくヘッドコントローラにおけるデータ処理を一律とすることができるからである。しかしながら、このようなヌルデータ等を付加することにより、画像処理部における処理が却って複雑になったり、実際には形成すべきドットが存在しない余白部分についてまでもビデオデータを送信する必要があるなどの問題が残る。このような問題を解消するためには、本来ビデオデータを必要としない余白部についてはデータ送信を行わないようにして送信するデータ量を最小限に抑えることが望ましい。
そこで、この実施形態では、後述するように、このような余白部の存在を予め把握し、この部分についてはビデオデータの送信を行わないようにすることで、画像処理部100におけるデータ処理を簡素化するとともにヘッドコントローラHCに送信すべきデータ量の削減を図っている。
ここで、以下の説明のためにレンダリング処理の結果として得られた画像各部のサイズ等を図11のように定義する。画像担持可能領域Rmaxのうち、周縁の余白領域Rspを除いて実際にオブジェクト等が配置される矩形の領域を実画像領域Rimとする。また、転写ベルト81の移動方向D81に沿った方向をY方向とし、これと直交するX方向およびY方向における実画像領域Rimの長さをそれぞれX方向長さXiおよびY方向長さYiとする。また、転写ベルト81の移動方向D81における画像担持可能領域Rmaxの先端部(図11における上端部)から同方向にける実画像領域Rimの先端部までの距離をトップマージンYmとする。また、図11における画像担持可能領域Rmaxの左端部から実画像領域Rimの左端部までの距離をレフトマージンXmとする。
また、画像担持可能領域Rmaxの先端部が各感光体との対向位置に到達する時刻をT1x、実画像領域Rimの先端部が各感光体との対向位置に到達する時刻をT2xとする。ここで、添え字xはトナー色(Y、M、C、K)を表す。例えば、符号T1yは画像担持可能領域Rmaxの先端部がイエロー画像形成ステーション2Yに設けられた感光体21(Y)と対向する一次転写位置TR1に到達する時刻を表す。なお、実際の画像形成動作においては、感光体21が露光されて静電潜像が形成され、それが現像されてなるトナー像が感光体21の回転に伴って一次転写位置TR1に搬送され転写ベルト81に転写されるまでには一定の時間差があるが、ここでは理解を容易にするためにこの時間差は考えないものとする。すなわち、露光から一次転写までの時間遅れがないものと仮定して説明する。
さらに、図11において画像担持可能領域Rmaxの左上隅部位置を二次元平面座標原点と定義すると、実画像領域Rimの左上隅は座標(Xm,Ym)、右下隅は座標(Xm+Xi,Ym+Yi)によりそれぞれ表すことができる。また、画像担持可能領域Rmaxのうち、そのX座標がXmより小さいおよび(Xm+Xi)より大きい領域と、そのY座標がYmより小さいおよび(Ym+Yi)より大きい領域とは、トナーを付着させない余白領域Rspとなる。
この実施形態では、ホストコンピュータのプリンタドライバまたはメインコントローラMCの画像処理部100におけるレンダリング処理で得られたこれらの情報Xm、Ym、Xi、Yi(以下、これらの情報を「余白情報」と総称する)を利用して、メインコントローラMCからヘッドコントローラHCへ送るデータ量を削減している。以下では1つのトナー色についてのメインコントローラMCとヘッドコントローラHCとの間のデータの受け渡しについてまず説明し、その後で4色分のデータ受け渡しについて説明する。
図12はこの実施形態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通信手順を示すタイミング図である。転写ベルト81の周回に同期して出力される垂直同期信号VsyncがエンジンコントローラECから与えられると、ヘッドコントローラHCはメインコントローラMCに対し垂直リクエスト信号VREQを出力する。これを受けてメインコントローラMCの画像処理部100は画像データに対する信号処理を開始する。ヘッドコントローラHCが垂直同期信号Vsyncを受けてから垂直リクエスト信号VREQを出力するまでの時間Tvreqは、各画像形成ステーションの位置の違いに応じてトナー色ごとに違った時間となるが詳しくは詳述する。
ヘッドコントローラHCは、垂直リクエスト信号VREQに続けて水平リクエスト信号HREQを出力し、これを受けたメインコントローラMCは余白情報をヘッドコントローラHCに送信する。具体的には、まずX方向における画像の長さXiに対応するX方向データ数(16ビットデータ)を上位8ビット、下位8ビットの2回に分割してヘッドコントローラHCに送信する。前記したように、画像の1ラインは6828ドットで構成されており、これは画像担持可能領域Rmaxの幅に対応している。しかしながら、実際の画像で使用されるのはこの幅の一部であって、X方向における画像の長さXiは6828ドットのうち使用されない端部を除いたドットの数、すなわち1ラインを構成する全画像データ6828ワードのうち実際に使用される画像データの数により表すことができる。
続いてメインコントローラMCは実画像領域RimのY方向長さYiに対応するY方向ライン数を送信する。1プレーン分の画像は1ドットライン画像をY方向に多数並べたものであり、そのライン数により画像のY方向長さYiを表すことができる。
同様にして、実画像領域RimのトップマージンYmおよびレフトマージンXmを順次送信する。実画像領域Rimのサイズに関する情報Yi、Xiと同様に、トップマージンYmはライン数で表される一方、レフトマージンXmはドット数すなわち画像データ数で表される。これらの余白情報を受信することにより、ヘッドコントローラHCは以後の動作においてこれらの情報を活用することができるようになる。余白情報の受け渡しが完了する時刻は、画像担持可能領域Rmaxの先端部が一次転写位置TR1に到達する時刻T1xよりも早くなるようにするのが好ましい。
図13は余白情報のデータ構造を示す図である。ヘッドコントローラHCから垂直リクエスト信号VREQの直後に送られた水平リクエスト信号HREQに対して、メインコントローラMCは余白情報を返す。余白情報は、形式的にはビデオデータと類似のデータ構造を有している。すなわち、余白情報はヘッドデータ(55h)に続く8バイトデータD1〜D8から成っている。そして、通常のビデオデータの送信においてはドット位置、スクリーン種および階調値が充当される各データセクション(図8)には、Y方向ライン数Yiの上位および下位各8ビット、X方向データ数Xiの上位および下位各8ビット、トップマージンYmの上位および下位各8ビット、レフトマージンXmの上位および下位各8ビットがそれぞれ割り当てられている。このように、余白情報をビデオデータに類似のデータ構造および信号フォーマットとしているので、ビデオデータを送信するための通信線を用いて伝送することができ、余白情報のための通信線やその信号フォーマットを別途用意する必要はない。
また、前述のように多重化されたビデオデータの信号フォーマットを利用して余白情報を送信することにより、各トナー色ごとの余白情報をそれぞれ独立したタイミングで送信することができ、またトナー色ごとに異なる値に設定することも可能である。
こうして余白情報の受け渡しが完了すると、続いてヘッドコントローラHCから出力される水平リクエスト信号HREQに呼応して、メインコントローラMCからのビデオデータVDの送信が開始される。このとき、ヘッドコントローラHCからの水平リクエスト信号HREQの出力回数は、先に与えられた余白情報のうちY方向画像長さYiにより指定されるライン数と同数とされる。したがって、メインコントローラMCからもYiライン分だけのビデオデータVDが出力されることになる。
また、この水平リクエスト信号HREQに応じてメインコントローラMCから出力されるビデオデータVDのデータ長は、常に最大データ長(6828バイト)となるのではなく、より一般には余白情報のうちX方向画像長さXiにより指定されるデータ数と同じとし、それ以降にデータ長を調整するためのヌルデータを充当することはしない。
図14は1ライン分のビデオデータを示す図である。図14に示すように、1回の水平リクエスト信号HREQに対応して出力されるビデオデータVDのデータ長は、余白情報として示されたX方向画像長さXiに対応したものとなる。図11に示される、そのX座標がXmより小さいおよび(Xm+Xi)より大きい領域に対応するデータは省かれていわば「左詰め」でデータが作成されており、1回の水平リクエスト信号HREQに対応するデータ長は最大データ長よりも短縮される。
このように、この実施形態におけるヘッドコントローラHCからメインコントローラMCへの水平リクエスト信号HREQの送信においては、実画像領域Rimを構成するY方向のライン数に応じた最小限の水平リクエスト信号HREQのみが出力される。また、メインコントローラMCからヘッドコントローラHCへのビデオデータVDの送信においては、実画像領域Rimを構成するX方向のドット数に応じた最小限のデータ長のデータが出力される。このように、実画像領域Rimのサイズに応じた最小限のデータのやり取りのみを行うようにすることで、余白領域にヌルデータを充当する等の余分な処理が不要となり、画像処理部は実画像領域内のみについて画像展開を行えばよいので、データ処理を簡単かつ効率的に行うことが可能となる。また、通信線に送出するデータ量を少なくすることにより、通信線から発生する高周波ノイズを抑えたり、通信により消費される電力を抑制するなどの効果も得られる。
次に、このようにしてメインコントローラMCからヘッドコントローラHCへ受け渡されたビデオデータVDに基づき、転写ベルト81上の所定位置に正しく画像を形成するためのヘッド制御ブロックの構成について説明する。以下ではイエロー用ヘッド制御ブロック410Yの構成について説明するが、他のトナー色用のヘッド制御ブロック410M、410Cおよび410Kの構成も基本的に同一である。
図15はヘッド制御ブロックの構成を示すブロック図である。イエロー用ヘッド制御ブロック410Yには、エンジンコントローラECから同期信号Vsyncが与えられてから所定時間後に垂直リクエスト信号VREQ−Yを生成するVREQ信号生成部421を備えている。同期信号Vsyncが与えられてから垂直リクエスト信号VREQ−Yを生成するまでの時間は、装置内における当該画像形成ステーションの取り付け位置に依存するので、エンジンコントローラECからUART通信制御部420から与えられる取り付け位置に関する制御パラメータに基づき決定する。
こうして生成された垂直リクエスト信号VREQ−Yはヘッド側通信モジュール300を介してメインコントローラMCへ送られるとともに、ラインヘッド29に設けられたLEDアレイ293を1ライン周期で点灯制御するための水平同期信号Hsyncを生成するHsync信号生成部419へ信号生成のトリガとして入力されている。Hsync信号生成部419において内蔵基準クロックを分周して得られた水平同期信号Hsyncは、ラインヘッド書き込み制御部417に対しラインヘッドの露光タイミング同期信号として供給されるとともに、水平リクエスト信号HREQ−Yを生成するHREQ信号生成部418へも供給されている。
HREQ信号生成部418は、1ライン分のビデオデータをメインコントローラMCに要求するための水平リクエスト信号HREQ−Yを生成しヘッド側通信モジュール300を介してメインコントローラMCへ送出する。このとき、HREQ信号生成部418は、FIFO412の空き状況を監視しており、必要に応じて水平リクエスト信号HREQ−Yの出力頻度を調整する。例えば、FIFO412に大量のデータが残存し空き容量が少なくなったときには、データの処理が進み残存データが少なくなるまで水平リクエスト信号HREQ−Yの出力を停止する。逆に、FIFO412に蓄積されたデータ量が少ないときには、頻繁に水平リクエスト信号HREQ−Yを出力してメインコントローラMCからのビデオデータ送信を要求する。
また、イエロー用ヘッド制御ブロック410Yは、ヘッド側通信モジュール300で色ごとに分離されたビデオデータVD−Yを受け付ける特殊データ検出部411を備えている。この特殊データ検出部411は、ビデオデータの先頭を示すヘッドデータや余白情報を通常のビデオデータから切り分けるための機能ブロックである。すなわち、垂直リクエスト信号VREQの直後の水平リクエスト信号HREQに応じて、値55hを先頭とするデータが入力されると、そのデータについては余白情報として取り扱う。余白情報のうちX方向に関する情報Xm、Xiと、Y方向に関する情報Ym、Yiとは、別々にレジスタ415、416に保存される。
その後、ビデオデータVD−Yが値00hを続けた後に値55hが与えられると、特殊データ検出部411はその値をヘッドデータとして検出する。そして、ヘッドデータに続けて入力される値を通常のビデオデータとして取り扱い、該ビデオデータを後段のFIFOバッファ412に出力する。
FIFOバッファの後段にはラインバッファ書き込み制御部413が設けられている。ラインバッファ書き込み制御部413は、FIFOバッファ412から1ライン分ずつビデオデータを読み出してラインバッファ414に書き込んでゆくが、このときレジスタ415に保存されたX方向の余白情報Xm、Xiが参照される。すなわち、ラインバッファ414は最大ライン長(6828ドット)に対応するデータ長を有しているが、前述したようにFIFOバッファ412に保存されたビデオデータは前詰めで記述されているので、このデータをラインバッファ414に書き込むときに余白情報Xm、Xiに応じてビットシフト処理を行うことにより、当該ラインのうち実画像領域Rimに対応する位置にビデオデータが書き込まれる。こうすることで、左詰めで記述されていたビデオデータのX方向の位置がラインバッファ414上で復元される。すなわち、このビデオデータに対応する画像は、画像担持可能領域Rmaxの左端部からレフトマージンXmの余白領域を伴ってX方向の幅Xiを持つように形成されることとなる。
最大データ長よりも短いビデオデータをラインヘッド29に供給する場合、発光素子293を点灯させるための点灯制御信号は全ての発光素子293に与えられるのではなく、ビデオデータ長により決まる一部の発光素子293のみに与えられる。ラインバッファ414へ書き込むビデオデータにビットシフト処理を加えることは、点灯制御信号の供給先となる発光素子をその配列方向に沿ってシフトさせることを意味する。したがって、ラインバッファ414へビデオデータを書き込む際にレフトマージンXmに基づくシフト処理を行うことにより、点灯制御信号の供給先を適宜に選択して配列方向に沿った画像の形成位置を調整することができる。
ラインバッファ414は少なくとも2ライン分以上の容量を必要とする。これは1ライン分のデータの書き込みと、もう1ライン分のデータの読み出しとを併行して行えるようにするためであるが、例えばエンジンコントローラECから与えられる制御パラメータに基づくレジスト制御等を行う場合には、より大容量のラインバッファを設けることにより対応可能である。この種のラインヘッドを使用した画像形成装置におけるレジスト制御については公知の技術であるので、ここでは説明を省略する。
こうしてラインバッファ414に書き込まれたビデオデータは、ラインヘッド書き込み制御部417により順次読み出され、LEDアレイ239を点灯駆動するためにラインヘッド29に設けられたドライバIC295に送出される。このとき、ラインバッファ414に書き込まれたビデオデータをラインヘッド制御部417が直ちに読み出しドライバIC295に送出したとすると、メインコントローラMCから出力されたビデオデータVD−Yは遅滞なくラインヘッド29の点灯制御に使用される。このため、転写ベルト81上への画像形成は画像担持可能領域Rmaxの先端部が一次転写位置TR1を通過する時刻T1y(図11)から開始され画像担持可能領域Rmaxの先端部から画像が形成されることとなる。しかしながら、画像形成は時刻T2yから開始されなければならない。
これを実現するため、ラインヘッド書き込み制御部417は、ラインバッファ414からのデータ読み出しに際してレジスタ416に保存されたY方向の余白情報Ym、Yiを参照する。すなわち、メインコントローラMCから送られてくるビデオデータはY方向の余白領域を除いたいわば「上詰め」の状態で記述されている。そこで、ラインヘッド書き込み制御部417がラインバッファ414から読み出したビデオデータをラインヘッド29に送信する際にY方向の余白情報Ym、Yiを参照することにより、形成すべき元の画像にあったY方向の余白を復元する。
より具体的には、ラインヘッド書き込み制御部417は、Hsync信号生成部417から出力される水平同期信号Hsyncをカウントしており、トップマージンYmに相当する数だけカウントが進んでからラインヘッド29へのビデオデータの送出を開始する。ビデオデータの送信が開始されるまでの待ち時間の間にも感光体21および転写ベルト81の移動は継続しているので、このような待ち時間を設けることにより、実画像領域Rimに対応する画像の形成は時刻T2yに開始される。また、送出されるビデオデータは実画像領域RimのY方向長さに対応するYiライン分のみであるので、画像形成は時刻T3yをもって終了する。これにより、画像担持可能領域Rmaxの先端部からトップマージンYmに相当する余白領域を伴って、長さYiを有する実画像領域Rimが感光体21上に形成され転写ベルト81に転写されることとなる。
このように、各トナー色のヘッド制御ブロック410Y等は、ビデオデータに先行して送信されてきた余白情報と、余白領域を除外することによりデータ量を削減して送信されてきたビデオデータとに基づいて、余白領域を含む元の二次元画像に対応する画像データを復元する。そして、該画像データに基づきラインヘッド29の点灯制御を行うことにより、形成すべき元の画像を忠実に再現することが可能である。こうすることにより、この実施形態では、形成される画像の品質を低下させることなく、送信すべきデータ量を削減することが可能となっている。
図16は各トナー色ごとのデータ授受の全容を示すタイミングチャートである。図16に示すように、垂直同期信号VsyncがエンジンコントローラECから与えられた後、各色のヘッド制御ブロック410Y等から垂直リクエスト信号VREQが出力されるが、その出力時期は画像形成ステーションの位置により異なっている。また、垂直リクエスト信号VREQに続けて最初に出力される水平リクエスト信号HREQに対応して、メインコントローラMCからは各トナー色ごとの余白情報が個別のタイミングで出力される。そして、続いてY方向画像長さYiに対応する数の水平リクエスト信号HREQパルスが出力され、これに対応してビデオデータが送出されるが、ビデオデータを構成するライン数は実画像領域RimのY方向長さYiに応じて削減されているのに加えて、各ラインのデータ長も実画像領域RimのX方向長さXiに応じて短縮されたものとなっている。画像1プレーンに対応するビデオデータのデータ量は、(1ライン当たりのデータ量)×(ライン数)、すなわち(Xiバイト)×(Yiライン)となる。なお、各ラインのデータには1バイトのヘッドデータが付加されており、より厳密にはこのヘッドデータのデータ量も加算する必要がある。
このように送信すべきデータ量を削減することにより、この実施形態では、メインコントローラMCにおけるデータ処理を簡素化し処理を効率よく行うことができる。また、通信線に流れるデータ量を減らすことにより、高周波ノイズや消費電力を抑える効果も得られる。このような効果は、本実施形態のように、4色分のデータがそれぞれ独自のタイミングで受け渡しされるタンデム方式の画像形成方式において特に顕著となる。
また、余白情報を、1プレーンの画像の先頭位置を規定する垂直リクエスト信号VREQの直後に送信される、水平リクエスト信号HREQに対する応答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に送信する。画像担持可能領域Rmaxの先端部から画像を形成する場合に対応するため、垂直リクエスト信号VREQは画像担持可能領域Rmaxの先端部が一次転写位置TR1に到達するよりも前に出力される必要がある。したがって、その出力の直後に余白情報を送信することにより、画像に対応するビデオデータを送信すべきタイミングを阻害することなく、ビデオデータ用のデータ通信線を使用した余白情報の送信が可能となる。
なお、図16は各色のデータの受け渡しの様子を概念的に示したものである。実際のデータ通信は、前記した通り4色分が多重化されて1組の信号線により行われており、図16に示すように各信号が個別の信号線を流れているわけではない。
また、図16では、ビデオデータVDを要求するために各ヘッド制御ブロック410Y等で生成されコントローラHCからメインコントローラMCへ送られる水平リクエスト信号HREQが等間隔となっているが、実際には等間隔とならない場合もある。というのは、前記したように、各ヘッド制御ブロック410Y等に設けられたHREQ信号生成部418はビデオデータを一時的に保存するFIFOバッファ412の空き状況を見ながら水平リクエスト信号HREQを出力するからである。例えば、トップマージンYmが大きな値に設定されている場合を考えると、メインコントローラMCから続々とビデオデータが送られてくるのに比して、FIFOバッファ412からのデータ読み出し開始はトップマージンYmに相当する待ち時間の経過後に開始される。そのため、FIFOバッファ412は大量のビデオデータが蓄積されてゆくことになる。こうしてFIFOバッファ412の空きがなくなったときには、HREQ信号生成部418は水平リクエスト信号HREQの出力を一時的に中止するので、次の水平リクエスト信号HREQの出力までに大きな空き時間が生じることになり、水平リクエスト信号HREQの間隔は不均等となる。
また、先にも触れたとおり、発明の理解を容易にするため上記実施形態の説明においては、ビデオデータに基づき感光体21が露光されて静電潜像が形成され、該静電潜像がトナー現像されて一次転写位置TR1に搬送されてくるまでのプロセスに要する時間をゼロと見なしている。しかしながら、実際にはこの間には有限の時間が必要であり、実際の各部の動作タイミングを決定するに際してはこのプロセスにおける所要時間も考慮する必要がある。
以上説明したように、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に設けられた感光体ドラム21、ラインヘッド29および現像部25が本発明の「感光体」、「露光手段」および「現像手段」としてそれぞれ機能している。また、この実施形態では、転写ベルト81が本発明の「中間転写体」として機能している。また、この実施形態では、ヘッドコントローラHCおよびメインコントローラMCが、それぞれ本発明の「ヘッド制御手段」および「信号処理手段」として機能している。
また、この実施形態においては、ヘッドコントローラHCからメインコントローラMCに対して出力される水平リクエスト信号HREQが本発明の「リクエスト信号」に相当している。また、これに応じて、メインコントローラMCからヘッドコントローラHCに対して出力されるビデオデータVDが本発明の「画像データ」に相当している。
また、この実施形態においては、感光体21の表面領域のうち、一次転写位置TR1において転写ベルト81上の画像担持可能領域Rmaxと対向する領域が本発明における「画像形成領域」に相当し、該画像形成領域のうち、一次転写位置TR1において転写ベルト81上の実画像領域Rimと対向する領域が本発明の「実画像部」に相当している。
また、上記実施形態においては、ホストコンピュータから与えれられる画像形成指令から把握される余白情報のうち、実画像領域のX方向データ数XiおよびY方向ライン数Yiが本発明の「サイズ情報」に相当している。
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、メインコントローラMCとヘッドコントローラHCとの間でやり取りするデータのデータ長を32ビットとしているが、データ長はこれに限定されるものではなく任意である。
また、例えば、上記実施形態におけるメインコントローラMCとヘッドコントローラHCとの通信では、8ビットにつき2ビットの付加ビットを加えることで32ビットデータを40ビットデータに変換した上でデータ送信を行っている。しかしながら、このようなデータ変換を行うか否かは本発明においては任意であり、付加ビットを加えずにデータを送信するようにしてもよい。また、誤り訂正についても任意であり、誤り訂正を行わなかったり、他の誤り訂正方法を採用してもよい。
さらに、上記実施形態では、YMCK4色のトナーを使用したタンデム方式の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、回転自在の現像ロータリーに複数の現像器を装着したロータリー現像方式の画像形成装置や、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。
2Y、2M、2C、2K…画像形成ステーション、 21…感光体ドラム(感光体)、 25…現像部(現像手段)、 29…ラインヘッド(露光手段)、 81…転写ベルト(中間転写体)、 HC…ヘッドコントローラ(ヘッド制御手段)、 MC…メインコントローラ(信号処理手段)、 HREQ…水平リクエスト信号(リクエスト信号)、 VD…ビデオデータ(画像データ)、 Xi…X方向データ数(サイズ情報)、 Yi…Y方向ライン数(サイズ情報)
Claims (9)
- 所定の表面電位に帯電される感光体と、
複数の発光素子が列状に配列されたラインヘッドを有し、前記感光体表面を露光する露光手段と、
外部からの画像形成指令を受け付けて、該画像形成指令に応じて形成すべき画像に対応する画像データを生成し出力する信号処理手段と、
前記画像データを受信し、該画像データに基づいて前記各発光素子の点灯を制御することにより、前記画像形成指令に対応する静電潜像を前記感光体上の1プレーン分の画像形成領域内に形成するヘッド制御手段と、
前記静電潜像をトナーにより顕像化して画像を形成する現像手段と
を備え、
前記ヘッド制御手段は、前記画像形成指令に応じて形成すべき1プレーン分の画像から周縁の余白部を除いた実画像部のサイズに対応する回数のリクエスト信号を前記信号処理手段に出力する一方、
前記信号処理手段は、前記実画像部に対応する前記画像データを生成するとともに、該画像データを所定データ量ずつに区分し、前記ヘッド制御手段からの前記リクエスト信号を受ける度に1区分ずつ前記ヘッド制御手段に送信する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記露光手段は、前記感光体に対し前記発光素子の配列方向に直交する移動方向に相対移動しながら前記感光体表面を露光することで前記感光体表面に二次元の静電潜像を形成するように構成されており、
前記ヘッド制御手段は、前記実画像部の前記移動方向に沿った長さに対応する回数の前記リクエスト信号を出力する請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記露光手段は、前記感光体に対し前記発光素子の配列方向に直交する移動方向に相対移動し、前記発光素子の配列方向に沿ったライン状潜像を前記移動方向に多数並べることにより前記感光体上に二次元の静電潜像を形成するように構成されており、
前記ヘッド制御手段は、前記実画像部を構成する前記ライン潜像のライン数に応じた回数の前記リクエスト信号を出力する請求項1または2に記載の画像形成装置。 - 前記信号処理手段は、前記画像データの1区分が前記ライン潜像の1ラインに対応するように、前記画像データを区分する請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記信号処理手段は、1区分当たりの前記画像データのデータ量を、前記実画像部の前記配列方向に沿った長さに対応したデータ量とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記ヘッド制御手段は、前記画像形成指令に含まれる前記実画像部のサイズに関するサイズ情報に基づいて、前記リクエスト信号の出力回数を決定する請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記信号処理手段は、前記画像形成指令の一部として受信された前記サイズ情報を前記ヘッド制御手段に送信する請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記感光体と、前記露光手段と、前記ヘッド制御手段と、前記現像手段とを有する画像形成ステーションを複数備え、
前記各画像形成ステーションにより現像された画像を中間転写体上で重ね合わせるように構成された請求項1ないし7のいずれかに記載の画像形成装置。 - 所定の表面電位に帯電される感光体表面に対して、複数の発光素子が列状に配列されたラインヘッドを対向配置し、
信号処理手段により、外部からの画像形成指令を受け付けて、該画像形成指令に応じて形成すべき画像に対応する画像データを生成し、前記各発光素子の点灯を制御するヘッド制御手段からのリクエスト信号に応じて前記画像データを前記ヘッド制御手段に与え、
前記ヘッド制御手段により前記画像データに基づいて前記各発光素子の点灯を制御することで、前記画像形成指令に対応する静電潜像を前記感光体上の1プレーン分の画像形成領域に形成し、
前記静電潜像をトナーにより顕像化して画像を形成し、しかも、
前記ヘッド制御手段には、前記画像形成指令に応じて形成すべき1プレーン分の画像から周縁の余白部を除いた実画像部のサイズに対応する回数のリクエスト信号を前記信号処理手段に出力させる一方、
前記信号処理手段には、前記実画像部に対応する前記画像データを生成させるとともに、該画像データを所定データ量ずつに区分し、前記ヘッド制御手段からの前記リクエスト信号を受ける度に1区分ずつ前記ヘッド制御手段に送信させる
ことを特徴とする画像形成方法。
Priority Applications (1)
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