JP2008302621A

JP2008302621A - 画像形成装置および画像形成装置制御プログラム

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Publication number: JP2008302621A
Application number: JP2007153043A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Sekine; 春行関根
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-18
Also published as: DE602008000375D1; EP2001217B1; US8125504B2; US20080304845A1; EP2001217A1

Abstract

【課題】画質を劣化させることなく、複数のレーザビームを露光に用いる際の各光源の劣化をできるだけ均一な状態に近づけ、安定した状態で光源を使用する。
【解決手段】複数の光源からの複数のレーザビームを像担持体の主走査方向に走査して複数ライン分の露光を並行して行う画像形成装置であって、画像データに応じて発光駆動される複数の光源と、画像データに応じて前記複数の光源を発光駆動する際に制御する制御部とを備え、前記制御部は、全ての光源を用いて第一画像形成速度で画像形成を行う第一画像形成モードと、いずれかの光源を使用せずに前記第一画像形成速度より低速な第二画像形成速度で画像形成を行う第二画像形成モードとの二種類の画像形成モードによる画像形成の制御が可能であり、前記第二画像形成モードで使用されない光源を画像領域外で発光させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置と画像形成装置制御プログラムとに関し、特に、複数の光源からのレーザビームを用いて複数ライン分の画像を１回の走査で感光体などの記録媒体に書き込む機能を有するマルチビーム型の画像形成装置とその制御プログラムとに関する。

画像形成装置として、画像データに応じた主走査方向の１ラインの画像形成を行うと共に、主走査方向の１ライン毎の画像形成を副走査方向に繰り返して１頁分の画像形成を行うものが知られている。

その一例として、電子写真方式の画像形成装置では、画像データに応じて変調したレーザビームを像担持体の主走査方向に走査し、これと並行して、副走査方向に回転する像担持体（感光体ドラム）上に、前記レーザビームによって画像を形成している。この場合に、ドットクロックと呼ばれるクロック信号（画素クロック）を基準にして、レーザビームを画像データで変調するようにしている。

また、画像形成を高速に、または、高解像度で行うために、２または３以上の複数のレーザダイオード（ＬＤ）などの光源を備え、この複数の光源からのレーザビームを用いて、画像データに応じた主走査方向の複数ライン毎の画像形成を副走査方向に繰り返して１頁分の画像形成を行うものが知られている。このようなマルチビーム型の画像形成装置は、たとえば以下の特許文献１などに記載されている。

なお、マルチビームの画像形成装置に関しては、たとえば、以下の特許文献１〜特許文献３などに各種記載されている。
ところで、通常の普通紙以外の転写紙に対して画像を形成することも可能であるが、厚紙などの場合は定着部を低速で通過させる必要がある。この場合、画像形成装置内全体の転写紙の搬送速度を低下させる必要がある。

このような低速画像形成として、ポリゴンミラーの回転速度を変更すると、ポリゴンモータへの負担が大きく、画像形成装置を長期間安定して使用するには望ましくない状況になる。

そこで、ポリゴンミラーの回転速度を変更せず、マルチビームの画像形成において、使用するビーム数、すなわち、使用する光源を減らすことで画像形成速度を低速に切り替える手法が存在している。

ところが、このようにして、使用する光源を減らす場合、使用されない光源と、使用される光源とで、半導体レーザの発光時間差が異なったものとなり、各光源間で劣化の進行が異なる（偏る）状況になるという問題が発生する。
特開昭63-124664号公報（第１頁、図１）特開2002-166592号公報（第１頁、図１）特開2005-288773号公報（第１頁、図１）

以上の特許文献１は一般的なマルチビームの画像形成装置に関する技術が記載されているが、複数光源間の劣化の偏りについては何ら配慮されていなかった。
また、以上の特許文献２では、ビーム切り替えに関する技術が記載されているものの、制御プログラムが複雑になり、プログラム容量（メモリ容量）が増大するという問題を新たに発生させる。

また、以上の特許文献３では、一部の光源を使用しないモードが存在する場合に、頁毎に使用する光源を切り替えて、劣化を均一にする技術が記載されている。しかし、頁毎に光源を切り替える制御が必要になるとともに、光源の切り替えによって頁毎の画質変化が生じるという新たな問題を発生させることがある。なお、以上の画質の変化は、カラー画像形成の場合には、色ズレとなって大きな問題となることがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、画質を劣化させることなく、複数のレーザビームを露光に用いる際の各光源の劣化をできるだけ均一な状態に近づけ、安定した状態で光源を使用可能な画像形成装置および画像形成装置制御プログラムを実現することを目的とする。

すなわち、課題を解決する手段としての本発明は以下に説明するようなものである。
（１）請求項１記載の発明は、複数の光源からの複数のレーザビームを像担持体の主走査方向に走査して複数ライン分の露光を並行して行う画像形成装置であって、画像データに応じて発光駆動される複数の光源と、画像データに応じて前記複数の光源を発光駆動する際に制御する制御部とを備え、前記制御部は、全ての光源を用いて第一画像形成速度で画像形成を行う第一画像形成モードと、いずれかの光源を使用せずに前記第一画像形成速度より低速な第二画像形成速度で画像形成を行う第二画像形成モードとの二種類の画像形成モードによる画像形成の制御が可能であり、前記第二画像形成モードで使用されない光源を画像領域外で発光させる、ことを特徴とする画像形成装置である。

（２）請求項２記載の発明は、前記複数の光源からのレーザビームを主走査方向に走査させるポリゴンミラーを備え、前記制御手段は、前記第一画像形成モードと前記第二画像形成モードとで、ポリゴンミラーの回転数を変更せずに、使用する光源数を変更することで前記第二画像形成モードを前記第一画像形成モードより低速に実行する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。

（３）請求項３記載の発明は、前記画像形成以外の発光は、像担持体に対するクリーニング安定化用の潜像形成である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置である。

（４）請求項４記載の発明は、前記画像形成以外の発光は、水平同期信号検知のための発光である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置である。
（５）請求項５記載の発明は、複数の光源からの複数のレーザビームを像担持体の主走査方向に走査して複数ライン分の露光を並行して行う画像形成装置を制御する画像形成装置制御プログラムであって、全ての光源を用いて第一画像形成速度で画像形成を行う第一画像形成モードと、いずれかの光源を使用せずに前記第一画像形成速度より低速な第二画像形成速度で画像形成を行う第二画像形成モードとの二種類の画像形成モードによる画像形成の制御が可能であり、前記第二画像形成モードで使用されない光源を画像領域外で発光させる、ようコンピュータを動作させることを特徴とする画像形成装置制御プログラムである。

以上、説明したように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）請求項１記載の発明では、複数の光源からの複数のレーザビームを像担持体の主走査方向に走査して複数ライン分の露光を並行して行う画像形成装置において、全ての光源を用いて第一画像形成速度で画像形成を行う第一画像形成モードと、いずれかの光源を使用せずに第一画像形成速度より低速な第二画像形成速度で画像形成を行う第二画像形成モードとの二種類の画像形成モードによる画像形成の制御が可能であり、第二画像形成モードで使用されない光源を画像領域外で発光させるため、画質を劣化させることなく、複数のレーザビームを露光に用いる際の各光源の劣化をできるだけ均一な状態に近づけることができ、安定した状態で光源を使用可能な画像形成装置を実現できる。

（２）請求項２記載の発明では、第一画像形成モードと第二画像形成モードとで、ポリゴンミラーの回転数を変更せずに、使用する光源数を変更することで第二画像形成モードを第一画像形成モードより低速に実行しており、低速な第二画像形成モードで使用されない光源を画像領域外で発光させるため、画質を劣化させることなく、複数のレーザビームを露光に用いる際の各光源の劣化をできるだけ均一な状態に近づけることができ、安定した状態で光源を使用可能な画像形成装置を実現できる。

（３）請求項３記載の発明では、上記（１）または（２）の画像形成装置における画像形成以外の発光は、像担持体に対するクリーニング安定化用の潜像形成であるため、無駄な発光をさせることなく、また、無駄な時間を必要とせず、画質を劣化させることなく、複数のレーザビームを露光に用いる際の各光源の劣化をできるだけ均一な状態に近づけることができ、安定した状態で光源を使用可能な画像形成装置を実現できる。

（４）請求項４記載の発明では、上記（１）または（２）の画像形成装置における画像形成以外の発光は、水平同期信号検知のための発光であるため、無駄な発光をさせることなく、また、無駄な時間を必要とせず、画質を劣化させることなく、複数のレーザビームを露光に用いる際の各光源の劣化をできるだけ均一な状態に近づけることができ、安定した状態で光源を使用可能な画像形成装置を実現できる。

（５）請求項５記載の発明では、複数の光源からの複数のレーザビームを像担持体の主走査方向に走査して複数ライン分の露光を並行して行う画像形成装置において、全ての光源を用いて第一画像形成速度で画像形成を行う第一画像形成モードと、いずれかの光源を使用せずに第一画像形成速度より低速な第二画像形成速度で画像形成を行う第二画像形成モードとの二種類の画像形成モードによる画像形成の制御が可能であり、第二画像形成モードで使用されない光源を画像領域外で発光させるため、画質を劣化させることなく、複数のレーザビームを露光に用いる際の各光源の劣化をできるだけ均一な状態に近づけることができ、安定した状態で光源を使用可能な画像形成装置を実現できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（実施形態）を詳細に説明する。本実施形態が適用される画像形成装置は、複数の光源からの複数のレーザビームを像担持体の主走査方向に走査して、複数ライン分の露光を並行して行うマルチビーム型の画像形成装置である。

以下、本実施形態のマルチビーム型の画像形成装置１００の第１の実施形態の電気的な構成を、図１に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態では、画質を劣化させることなく、複数のレーザビームを露光に用いる画像形成装置１００の基本的な構成要件を中心に説明する。したがって、画像形成装置として一般的であり、周知となっている構成要件については省略している。

〔第一の実施形態〕
１０１は画像形成装置１００の各部を制御するためにＣＰＵなどで構成された全体制御部である。１１０は画像データに応じて所定の画像処理を実行する画像処理部である。１２０は画像データや所定の命令データに応じてレーザの発光の制御を行うレーザ制御回路である。１３０はレーザ制御回路１２０の制御に基づいて光源を駆動するレーザ駆動回路である。１４０は露光により画像形成を行うプリントエンジンであり、複数のレーザビームで走査を行う露光ユニット１５０と、プロセスユニット１６０とを備えて構成されている。

図２はレーザ制御回路１２０、レーザ駆動回路１３０、および露光ユニット１５０の周辺を、一部斜視図として模式的に示す説明図である。また、この図２で斜視図として示した部分を平面図とした状態で図３として示す。

この図２と図３とにおいて、露光ユニット１５０は、複数レーザビームを発生させる複数の光源としての半導体レーザ１５１、レーザビームを光学的に各種補正をするコリメータレンズ１５２とシリンドリカルレンズ１５３、レーザビームを主走査方向に走査するポリゴンミラー１５４、光学的に走査角度の補正を行うｆθレンズ１５５、光学的な補正を行うシリンドリカルレンズ１５６、水平同期信号検出のためのミラー１５７、水平同期信号検出のための水平同期センサ１５８とを備えて構成されている。

なお、この図２で半導体レーザ１５１として示した部分は、実際には複数の半導体レーザから構成され複数のレーザビームを合成する光学部を含んで構成されたものでもよいし、一体に形成された複数ビームレーザアレイであってもよい。後述する具体例では、半導体レーザ１５１として、４つの光源（ＬＤ_1〜ＬＤ_4）が設けられているものとする。

そして、以上のようにして走査される複数のレーザビームが像担持体としての感光体ドラム１６１上に走査され、感光体ドラム１６１の回転を副走査方向の走査として、感光体ドラム１６１表面にはレーザビームに応じた潜像が形成される。なお、カラー画像形成装置の場合には、ここに示した露光ユニット１５０を色数分配置する。

以上の構成において、画像処理部１１０は画像形成に必要な各種の画像処理を施す画像処理部であり、この実施形態では複数の光源で同時露光を行うために、複数の光源に対応して、各ライン分の画像データを並行して出力する機能を有している。

以下、本実施形態の画像形成装置１００の第一の動作（第一実施形態）について、図４のレーザビームのスキャンの様子の模式図、図５のレーザビームのスキャンの様子の模式図、図６のタイムチャート、図７のタイムチャートを参照して説明を行う。

通常の画像形成速度である第一画像形成モードでは、たとえば、図４のように、ポリゴンミラー１面毎の各走査で、４光源（ＬＤ_1〜ＬＤ_4）全てを使用し、一度に４本のレーザビームで感光体ドラム１６１上に潜像の形成を行う。

一方、第一画像形成モードよりも低速な第二画像形成モードでは、たとえば、図５のように、ポリゴンミラー１面毎の各走査で、３光源（ＬＤ_1〜ＬＤ_3）を使用し、一度に３本のレーザビームで感光体ドラム１６１上に潜像の形成を行う。この例では、ＬＤ_4を休止状態にして、ＬＤ_1〜ＬＤ_3のみで画像形成を実行している。そして、この場合、感光体ドラム１６１の副走査方向の回転速度を、第一画像形成モードの３／４に低下させることで、画像形成速度が３／４になる。このような低速の画像形成により、定着部などでは定着性が向上するという利点が生じる。

たとえば、第一画像形成モードでは、解像度１２００ｄｐｉ（１２００ドット／２５．４mm）、副走査方向第一画像形成速度２８０mm／ｓ、ポリゴンミラー６面、ポリゴンモータ回転速度３３０７１ｒｐｍ、レーザビーム数４本で画像形成を行う。

これに対して、第二画像形成モードでは、副走査方向第二画像形成速度２１０mm／ｓに低下させて画像形成を実行する。このとき、レーザビームを４本のままとすると、ポリゴンモータの回転速度を２４８０３ｒｐｍに変更することで正常な画像形成が実行できるものの、ポリゴンモータの回転変更の負担がかかることと、回転安定までの待ち時間が生じて生産性が低下することで望ましくない。そこで、ポリゴンモータの回転数は変更せず、ＬＤ_1〜ＬＤ_3による３本のレーザビームで画像形成を実行し、ＬＤ_4は画像形成に使用しないようにする。

この場合、ＬＤ_4は第二画像形成モードで使用されないため、ＬＤ_1〜ＬＤ_3と比較すると使用頻度が異なり、劣化度合いに偏りが生じることになる。
そこで、図６に示すように、画像形成と画像形成との間で、クリーニング安定化パッチの形成を、ＬＤ_4のみにて実行する（図６（ｅ））。

すなわち、レーザ制御回路１２０は、第二画像形成モードで使用されないＬＤ_4について、画像形成以外のタイミングで、クリーニング安定化パッチを形成する。なお、このクリーニング安定化パッチ形成のタイミングとしては、画像形成１頁毎、１ジョブの画像形成毎、所定枚数の画像形成毎など、画像形成装置に適したタイミングを予め定めておく。

ここで、クリーニング安定化パッチとは、画像形成と画像形成との間のタイミングで、非画像形成領域において、帯状の所定の黒ベタのパッチ領域を形成することで、感光体ドラム１６１上の残トナーを除去するクリーニング部を定期的に動作させることで、安定したクリーニング動作を実現するために用いられるパッチである。

なお、この図６では、ＬＤ_1〜ＬＤ_3を用いて画像形成を実行する第二画像形成モード時に、ＬＤ_4によるクリーニング安定化パッチの形成を行う場合を示しているが、ＬＤ_1〜ＬＤ_4の全てを用いて画像形成を実行する第一画像形成モード時にも、ＬＤ_4によるクリーニング安定化パッチの形成を行うことで、各光源の劣化の偏りを一層軽減できる。

また、図７に示すように、画像形成に先だって、水平方向の画像領域外で、水平同期センサ１５８にレーザビームを照射して水平同期信号を検出するようにしているが、この場合の発光をＬＤ_4により実行する（図７（ｆ））。

すなわち、レーザ制御回路１２０は、第二画像形成モードで使用されないＬＤ_4について、画像形成領域以外のタイミングで、水平同期信号検出用の発光を行う。なお、この水平同期信号検出の発光としては、各水平走査毎に毎回実行する。

なお、この図７では、ＬＤ_1〜ＬＤ_3を用いて画像形成を実行する第二画像形成モード時に、ＬＤ_4による水平同期信号検出の発光を行う場合を示しているが、ＬＤ_1〜ＬＤ_4の全てを用いて画像形成を実行する第一画像形成モード時にも、ＬＤ_4による水平同期信号検出の発光を行うことで、各光源の劣化の偏りを一層軽減できる。

また、図６のＬＤ_4によるクリーニング安定化パッチの形成と、図７のＬＤ_4による水平同期信号検出の発光とを併用して組み合わせて実行することによっても、各光源の劣化の偏りを一層軽減できる。

なお、各光源の発光時間差をカウントするカウンタと、カウント値を記憶するメモリとを設けておいて、ＬＤ_4の発光がＬＤ_1〜ＬＤ_3に比較して少ない場合には、ＬＤ_4によるクリーニング安定化パッチの形成や水平同期信号検出を実行し、ＬＤ_4の発光がＬＤ_1〜ＬＤ_3に比較して同等である場合には、ＬＤ_4のみでなく全ての光源を用いてクリーニング安定化パッチの形成や水平同期信号検出を実行してもよい。

なお、複数のレーザビームを像担持体としての感光体ドラム１６１の主走査方向に走査して複数ライン分の露光を並行して行う露光ユニット１５０を、ＹＭＣＫなどの複数色毎に有するカラー画像形成装置において、各色の露光ユニット１５０（１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋ）において、以上のレーザ制御回路１２０による制御を各色毎に独立して実行することで、各色の露光ユニットにおいて、各々複数のレーザビームを露光に用いる際の各光源の劣化をできるだけ均一な状態に近づけることができ、安定した状態で光源を使用可能なカラー画像形成装置を実現できる。

また、以上の説明では、４光源を３光源にして低速の画像形成を実行する具体例を用いて説明したが、総光源数、低速時の光源数はこれに限られず、各種の変形が可能である。また、安定してポリゴンモータの回転数を変更できる場合には、ポリゴンモータの回転数変更と上述した光源の制御とを組み合わせて用いることも可能である。

〔その他の実施形態〕
以上の実施形態では、画像形成以外の発光として、像担持体に対するクリーニング安定化用の潜像形成、すなわち、クリーニング安定化パッチの形成や水平同期信号検出を具体例にして説明したが、これに限定されるものではない。なお、画像形成以外の発光による潜像形成やトナー像形成であっても、トナー濃度や潜像の電位を制御するためのパッチ形成は望ましくないため、それ以外の潜像やパッチ形成を用いるとよい。

また、以上の実施形態では、レーザビームを用いた電子写真方式の画像形成装置について説明してきたが、これに限定されるものではない。たとえば、レーザビームを用いて印画紙に露光を行うレーザイメージャなど、各種の画像形成装置に本発明の各実施形態を適用することが可能であり、良好な結果を得ることが可能である。

また、光源としては、半導体レーザ（ＬＤ）以外の他の光源を用いた場合であっても適用することが可能である。

本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態の画像形成装置の構成を示す説明図である。本発明の一実施形態の画像形成装置の構成を示す説明図である。本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明するタイムチャートである。本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明するタイムチャートである。本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明するタイムチャートである。本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１００画像形成装置
１０１全体制御部
１１０画像処理部
１２０レーザ制御回路
１２１レーザ制御信号生成回路
１２２印字率カウンタ
１２３変換テーブル
１２４ＲＡＭ
１３０レーザ駆動回路
１４０プリントエンジン
１５０露光ユニット
１６０プロセスユニット

Claims

複数の光源からの複数のレーザビームを像担持体の主走査方向に走査して複数ライン分の露光を並行して行う画像形成装置であって、
画像データに応じて発光駆動される複数の光源と、
画像データに応じて前記複数の光源を発光駆動する際に制御する制御部とを備え、
前記制御部は、全ての光源を用いて第一画像形成速度で画像形成を行う第一画像形成モードと、いずれかの光源を使用せずに前記第一画像形成速度より低速な第二画像形成速度で画像形成を行う第二画像形成モードとの二種類の画像形成モードによる画像形成の制御が可能であり、前記第二画像形成モードで使用されない光源を画像領域外で発光させる、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記複数の光源からのレーザビームを主走査方向に走査させるポリゴンミラーを備え、
前記制御手段は、
前記第一画像形成モードと前記第二画像形成モードとで、ポリゴンミラーの回転数を変更せずに、使用する光源数を変更することで前記第二画像形成モードを前記第一画像形成モードより低速に実行する、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記画像形成以外の発光は、像担持体に対するクリーニング安定化用の潜像形成である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
前記画像形成以外の発光は、水平同期信号検知のための発光である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
複数の光源からの複数のレーザビームを像担持体の主走査方向に走査して複数ライン分の露光を並行して行う画像形成装置を制御する画像形成装置制御プログラムであって、
全ての光源を用いて第一画像形成速度で画像形成を行う第一画像形成モードと、いずれかの光源を使用せずに前記第一画像形成速度より低速な第二画像形成速度で画像形成を行う第二画像形成モードとの二種類の画像形成モードによる画像形成の制御が可能であり、前記第二画像形成モードで使用されない光源を画像領域外で発光させる、ようコンピュータを動作させることを特徴とする画像形成装置制御プログラム。