JP2012181465A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印字モードが変更された場合であっても所定の濃度で高画質な画像を得ることができ、かつ、主走査方向の同期信号を確実に得ることのできる画像形成装置を得る。
【解決手段】単一の感光体上を副走査方向Ｚに所定の間隔を保って同時に走査する複数のビームａ〜ｄのうち一つを画像濃度の基準ビームａとし、他を該基準ビームの画像濃度を基準として画像濃度を調整した従属ビームｂ〜ｄとした画像形成装置。複数のビームａ〜ｄの全てを使用して感光体を走査する第１印字モードと、第１印字モードより少ないビームａ，ｂを使用して感光体を走査する第２印字モードとを備えている。第１印字モードでは複数のビームのうちいずれか一つのビームを主走査方向Ｙの同期信号を得るために発光させ、第２印字モードでは印字に使用していない従属ビームｃ，ｄの一つを主走査方向Ｙの同期信号を得るために発光させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置、特に、電子写真方式の複写機やプリンタなどカラーやモノクロの画像を形成できる画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式による画像形成装置では、複数のビームで単一の感光体上を副走査方向に所定の間隔を保って同時に走査する方式を採用したものがある。この方式の画像形成装置では感光体の周速度に対応した印字モードに応じて走査するビーム数を異ならせている。そして、各感光体に対しては主走査方向の書込み同期をとる必要があり、簡略化のため、複数のビームのうち一つのビームを選択して主走査方向の同期検出を行うようにしている。

印字モードに応じて走査するビーム数を異ならせる場合、特許文献１では、同期検出のためのビームに要求される光量変化幅を低減し、発光制御を容易にするために、感光体ドラムが印字モードに応じて回転速度が変更されたとき、印字動作に使用されない感光体ドラムを照射するレーザビームを使用して主走査方向の書込み同期検出を行うことが提案されている。

また、同期信号を得るために発光させるビームを切り替える場合、特許文献２では、主走査方向のずれによる画像劣化を防止するために、複数のビームで１走査ごとに同期信号を得るためのビームを切り替えるとともに、書込みタイミングを決める遅延時間を制御することが提案されている。

ところで、前記特許文献１，２に記載のビーム切替え制御では、使用されるビームによっては、形成される画像濃度にむらを生じるという不具合を生じる可能性があった。例えば、２ビームで印字する場合、中間調画像であれば、双方のビームが混在して印字されるので、濃度差があまり問題とならない。しかし、一方のビームのみで印字する領域と他方のビームのみで印字する領域が隣り合った画像では両ビームの濃度差が顕著に目視されるのである。

特許第４２３８８６６号公報 特開２００９−３００６３８号公報

そこで、本発明の目的は、印字モードが変更された場合であっても所定の濃度で高画質な画像を得ることができ、かつ、主走査方向の同期信号を確実に得ることのできる画像形成装置を提供することにある。

本発明の一形態である画像形成装置は、
単一の感光体上を副走査方向に所定の間隔を保って同時に走査する複数のビームのうち一つを画像濃度の基準ビームとし、他を該基準ビームの画像濃度を基準として画像濃度を調整した従属ビームとした画像形成装置であって、
前記複数のビームの全てを使用して前記単一の感光体を走査する第１印字モードと、第１印字モードより少ないビームを使用して前記単一の感光体を走査する第２印字モードとを、備え、
第１印字モードでは前記複数のビームのうちいずれか一つのビームを主走査方向の同期信号を得るために発光させ、第２印字モードでは印字に使用していない前記従属ビームの一つを主走査方向の同期信号を得るために発光させること、
を特徴とする。

前記画像形成装置においては、第１印字モードでは複数のビームのうちいずれか一つのビームを主走査方向の同期信号を得るために発光させ、第２印字モードでは印字に使用していない従属ビームの一つを主走査方向の同期信号を得るために発光させるので、その発光光量を第２印字モードにおいて画像の印字に用いるビームとは独立して設定することができ、同期信号を生成するためのセンサに確実に検出させることができる。さらに、単一の感光体上を副走査方向に所定の間隔を保って同時に走査する複数のビームのうち一つを画像濃度の基準ビームとし、他を該基準ビームの画像濃度を基準として画像濃度を調整した従属ビームとしているため、印字モードの変更に伴って使用するビームが変更された場合であっても濃度の一定したビームごとのむらのない高品質な画質を得ることができる。

本発明によれば、印字モードが変更された場合であっても所定の濃度で高画質な画像を得ることができ、かつ、主走査方向の同期信号を確実に得ることができる。

画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。 前記画像形成装置に搭載されているレーザ走査光学ユニットの概略構成を示す斜視図である。 前記レーザ走査光学ユニットの光源部（半導体レーザアレイ）の発光点を示す説明図である。 前記画像形成装置の制御部を示すブロック図である。 感光体上でのビームの露光位置を示すチャート図である。 従属ビームによる濃度調整方法を示す説明図である。 第１印字モードでの発光制御を示すタイミングチャート図である。 第２印字モードでの発光制御を示すタイミングチャート図である。 印字制御のメインルーチンを示すフローチャート図である。 印字前調整のサブルーチンを示すフローチャート図である。 画像メモリ処理のサブルーチンを示すフローチャート図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式による画像形成装置１０（複写機やプリンタ）であって、感光体ドラム１１を中心として構成されている。即ち、感光体ドラム１１の周囲に、その回転方向Ａに沿って、帯電チャージャ１２、レーザ走査光学ユニット１３、現像ユニット１４、転写チャージャ１５、分離チャージャ１６、残留トナーのクリーニングユニット１７、残留電化のイレーサランプ１８が配置されている。さらに、現像ユニット１４の直後には、感光体ドラム１１上に形成されたトナー濃度を検出するための濃度センサ２１が配置されている。

画像データは図示しない画像読取り装置（スキャナ）あるいはコンピュータなどから画像データとして画像メモリ３５（図４参照）に送信され、これらの画像データに基づいてレーザ走査光学ユニット１３が駆動され、感光体ドラム１１上にトナー画像を形成する。このような電子写真方式による画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。

用紙Ｐは図示しない給紙部から１枚ずつ矢印Ｂ方向に搬送され、用紙検出センサ１９で検出されたことをトリガとして前記画像形成プロセスが開始される。用紙Ｐは感光体ドラム１１からトナー画像を転写された後、定着ユニット２０に送り込まれ、トナーに対して加熱定着が施される。

（レーザ走査光学ユニット、図２参照）
レーザ走査光学ユニット１３は、図２に示すように、光源部３００（半導体レーザアレイ３０１、コリメータレンズ３０４、第１シリンドリカルレンズ３１１とからなる）と、所定の回転数で回転駆動されるポリゴンミラー３１２と、走査レンズ３１３と、第２シリンドリカルレンズ３１４とで構成されている。さらに、主走査方向の同期信号（水平同期信号とも記す）を得るためにビームを水平同期センサ（フォトダイオード）３１６に導くための平面ミラー３１５及び図示しない集光用レンズが設置されている。この水平同期センサ３１６は感光体ドラム１１と光学的に等価な位置に設置されている。

半導体レーザアレイ３０１は独立して発光駆動可能な発光源ａ，ｂ，ｃ，ｄ（なお、以下では各発光源から放射されたビームにも必要に応じてａ〜ｄの符号を付す）を有し、各発光源ａ〜ｄは図３に示すように間隔Ｑで配列されている。各発光源ａ〜ｄから放射されたビームは、コリメータレンズ３０４で平行光に変換され、第１シリンドリカルレンズ３１１でポリゴンミラー３１２に主走査方向Ｙに平行な線状に結像される。これらのビームは、ポリゴンミラー３１２の回転に基づいて主走査方向Ｙに等角速度で偏向され、走査レンズ３１３を透過することでｆθ特性を与えられ、かつ、必要な収差を補正され、第２シリンドリカルレンズ３１４を透過することでポリゴンミラー３１２に面倒れ誤差を補正され、感光体ドラム１１上で結像する。ビームによる主走査方向Ｙの走査と感光体ドラム１１の回転（副走査）にて、感光体ドラム１１上に２次元の静電潜像が形成される。

ポリゴンミラー３１２で偏向されて走査レンズ３１３及び第２シリンドリカルレンズ３１４を透過したビームのうち主走査方向Ｙの先頭部分のビームは、ミラー３１５で反射され、水平同期センサ３１６で受光されることで、水平同期信号が生成される。また、この水平同期信号に同期して画像メモリ３５（図４参照）が制御され、画像データが変調信号として半導体レーザアレイ３０１の駆動回路（ＬＤドライバ３３）に送られる。

（制御部、図４参照）
次に、前記画像形成装置の制御部の構成を図４を参照して説明する。この制御部は、概略、ＣＰＵ３０と駆動用クロック発生回路３１とドットクロック回路３２とＬＤドライバ３３と画像メモリ３５とを含んで構成されている。ＣＰＵ３０は、ポリゴンミラー３１２の駆動モータ３の制御を行い、水平同期センサ３１６に入射したビームが光電変換されて信号ＰＤ１としてＣＰＵ３０に入力される。ＣＰＵ３０はこの信号ＰＤ１をデジタル化して同期信号ＨＳＹＮＣを生成する。さらに、ＣＰＵ３０には用紙検出センサ１９からの画像要求信号ＴＯＤ、濃度センサ２１からの濃度信号ＩＤが入力される。

さらに、ＣＰＵ３０は、半導体レーザアレイ３０１の各発光源ａ〜ｄの発光光量を制御する信号ＬＤＰＣａ〜ＬＤＰＣｄをＬＤドライバ３３へ出力し、それぞれの発光源ａ〜ｄに択一的に水平同期信号を得るための発光を制御する。選択された水平同期信号を得るための発光信号ＬＤＳＡＭＰＬＥａ〜ＬＤＳＡＭＰＬＥｄのいずれかと水平同期センサ３１６に入射したビームが光電変換された信号ＰＤ１とで論理和回路が形成され、発光信号ＬＤＳＡＭＰＬＥａ〜ＬＤＳＡＭＰＬＥｄのいずれかがインアクティブのときの同期信号は、ノイズとしてキャンセルされる。

ＣＰＵ３０は、画像メモリ３５に対して、水平同期信号ＨＳＹＮＣと画像要求信号ＴＯＤを出力する。画像メモリ３５は、副走査カウンタを搭載しており、画像要求信号ＴＯＤをトリガに水平同期信号ＨＳＹＮＣをカウントし、主走査方向のレジストも合わせて、画像データＤＡＴＡ３０１ａ〜ＤＡＴＡ３０１ｄをＬＤドライバ３３に出力する。この画像データＤＡＴＡ３０１ａ〜ＤＡＴＡ３０１ｄは、ＣＰＵ３０によって、各発光源ａ〜ｄの主走査方向Ｙの相対位置（図３参照）に応じて感光体ドラム１１上の主走査方向Ｙの位置を調整される。

ところで、本画像形成装置１０では、画像の解像度を切り替えることができる。ＣＰＵ３０は、解像度の切替えに応じて、感光体ドラム１１の駆動モータ４による感光体ドラム１１の回転周速度やポリゴンミラー３１２の回転数を変更する。さらに、ＣＰＵ３０は画像メモリ３５に対しても解像度を指示し、画像メモリ３５は指示された解像度に応じてＬＤドライバ３３に対して、各発光源ａ〜ｄごとに画像データＤＡＴＡ３０１ａ〜ＤＡＴＡ３０１ｄを出力する。

なお、ＣＰＵ３０は、前記以外の制御を行うほか、印字処理のための種々の機器、センサ類が接続されており、画像形成に関する種々の制御を行うことは勿論である。

（ビームの発光制御、図５及び図６参照）
感光体ドラム１１上での各ビームａ〜ｄの相対的な露光位置関係は図５に示すとおりである。即ち、濃度の基準をビームａとし、該ビームａ（基準ビーム）の濃度に基づいてビームｂ，ｃ，ｄ（従属ビーム）の濃度を、例えば、基準濃度に対してビームｂは−３％、ビームｃは＋３％、ビームｃは−６％に決める。ビームａ〜ｄの濃度差は中間調画像で顕著になるので、それらを用紙上に印字した画像を目視で判定し、光量制御信号ＬＤＰＣａを基準として他の光量制御信号ＬＤＰＣｂ〜ＬＤＰＣｄの出力調整を行う。あるいは、それぞれのビームａ〜ｄ単独で感光体ドラム１１上に形成した潜像の現像画像（基準濃度画像）を濃度センサ２１で読み取り、その読取り値に基づいて光量制御信号ＬＤＰＣａ〜ＬＤＰＣｄの出力調整を行うようにしてもよい。

画像濃度は、図６に示すように、出力時間と光量の積で表わされる。従って、画像濃度を制御するのは、画像データの出力時間を微調整することによっても可能であり、光量及び／又は画像データの出力時間をＣＰＵ３０が画像メモリ３５に指示して制御すればよい。濃度センサ２１での読取り値で制御する場合には、適宜タイミングで基準濃度画像を形成／読み取ってフィードバック制御することができる。

（第１及び第２印字モード、図７及び図８参照）
第１印字モードでの発光制御を図７のタイミングチャートを参照して説明する。第１印字モードは、ビームａ〜ｄの全てを使用して感光体ドラム１１を走査するモードであり、基準ビームａの基準濃度に対して、従属ビームｂは−３％、従属ビームｃは＋３％、従属ビームｄは−６％の濃度に設定する。これにて、ビームａ〜ｄごとに均一な濃度で印字することができる。

また、水平同期信号Ｓ１は、基準ビームａの発光信号Ｓ２と、ビームａを受光した水平同期センサ３１６の受光信号Ｓ３との論理和に基づいて生成される。従って、水平同期センサ３１６でノイズＮが発生したとしても水平同期信号が生成されることはない。

なお、第１印字モードにおいては、水平同期信号を得るために、必ずしも基準ビームａを用いる必要はなく、従属ビームｂ〜ｄのいずれかを用いてもよい。他のビームｂ〜ｄのいずれかを用いる際には、各ビームａ〜ｄの露光位置は図５に示したように主走査方向Ｙに差を生じているため、画像領域（画像データＤＡＴＡ３０１ａ〜ＤＡＴＡ３０１ｄの出力タイミング）を調整することが必要となる。

発光源（ビーム）ａ〜ｄのそれぞれは自動光量制御を行うため、１走査ラインごとに数十μｓの発光を行い、その発光時にフィードバックされた電流量で画像領域中の画像データＤＡＴＡ３０１ａ〜ＤＡＴＡ３０１ｄに応じて定電流発光させる。本実施例において、発光源（基準ビーム）ａは自動光量制御のための発光と水平同期信号を得るための発光とが兼用されている。

第２印字モードでの発光制御を図８のタイミングチャートを参照して説明する。第２印字モードは、第１印字モードより少ないビームを使用して感光体ドラム１１を走査するモードであり、かつ、感光体ドラム１１の回転周速度を第１印字モードよりも遅く設定する。具体的には、ビームａ，ｂを使用して感光体ドラム１１を走査するとともに、本第２印字モードでは画像の形成に使用しない従属ビームｄを水平同期信号を得るために発光させる。

基準ビームａの基準濃度に対して、従属ビームｂは−３％の濃度に設定する。ビームａ〜ｄの光量は前記第１印字モードに対して１／３に設定されているが、画像領域を長く設定することで必要な画像濃度を得ており、かつ、基準ビームａと従属ビームｂとで濃度差を設けることでビームａ，ｂごとに均一な濃度で印字することができる。なお、第２印字モードにおいて、水平同期信号を得るためには、いま一つの従属ビームｃを用いてもよい。水平同期信号を得るためのビームとして画像の印字に使用しないビームを使用することにより、水平同期信号を得るための発光光量を画像を印字する発光光量とは独立して制御することができる（図８の発光信号Ｓ４参照）。換言すれば、水平同期信号を得るための発光光量を第１印字モードでの発光光量と同じにすることができ、水平同期センサ３１６の動作領域に確実に入ることになる。これにて、水平同期信号を確実に得ることができる。

また、第２印字モードでは、水平同期信号を得るために発光させるビームを第１印字モードでそのために使用されるビームから変更したため、画像領域（画像データＤＡＴＡ３０１ａ〜ＤＡＴＡ３０１ｄの出力タイミング）を再設定することが必要となる。

以下の表１に第１印字モード及び第２印字モードのそれぞれにおける設定状態を示す。第２印字モードは厚紙に対して印字するために感光体ドラム１１の回転周速度を第１印字モード（通常の印字処理）に対して１／３とすることを想定している。

（制御手順、図９〜図１１参照）
図９に本画像形成装置の電源投入時にＣＰＵ３０が実行するメインルーチンを示す。電源が投入されると、まず、ＣＰＵ３０のＲＡＭやタイマ及び制御用の各種パラメータなどの初期化を実行する（ステップＳ１）。次に、１ルーチンの長さを規定する内部タイマをセットし（ステップＳ２）、印字前調整（ステップＳ３）及び画像メモリ処理（ステップＳ４）を実行する。続いて、プリント処理（ステップＳ５）を実行し、紙詰まりの検出などのその他の処理（ステップＳ６）を実行した後、内部タイマの終了を待って（ステップＳ７でＹＥＳ）、前記ステップＳ２に戻る。

図１０に前記ステップＳ３で実行する印字前調整のサブルーチンを示す。ここでは、第１印字モード又は第２印字モードのいずれが設定されたのかという情報を入手し（ステップＳ３１）、設定された印字モードに基づいて、水平同期信号を得るために発光させるビームを決定する（ステップＳ３２）。本実施例では、第１印字モードであればビームａ、第２印字モードであればビームｄとする。

次に、画像を印字する際の基準ビームａの光量及び従属ビームｂ〜ｄの光量、及び、水平同期信号を得るために発光させるビームａ又はビームｄの光量を設定する（ステップＳ３３）。同時に、ポリゴンミラーの駆動モータ３の回転、感光体ドラム１１の駆動モータ４の回転を設定する（ステップＳ３４）。その後、発光に必要なその他の設定を行い（ステップＳ３５）、メインルーチンに戻る。

図１１に前記ステップＳ４で実行する画像メモリ処理のサブルーチンを示す。ここでは、画像の解像度を設定し（ステップＳ４１）、印字モードに従って画像データの出力ビームを設定する（ステップＳ４２）。次に、水平同期信号を得るために発光させるビームに基づいて、主走査方向Ｙの画像領域を設定し（ステップＳ４３）、かつ、副走査方向Ｚの画像領域を設定する（ステップＳ４４）。その後、印字に必要なその他の設定を行い（ステップＳ４５）、メインルーチンに戻る。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

特に、電子写真方式による画像形成部分の構成や制御部の構成などは任意である。また、本発明は、モノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置に適用することも可能である。

以上のように、本発明は、電子写真方式による画像形成装置に有用であり、特に、印字モードが変更された場合であっても所定の濃度で高画質な画像を得ることができ、かつ、主走査方向の同期信号を確実に得ることができる点で優れている。

１０…画像形成装置
１１…感光体ドラム
１３…レーザ走査光学ユニット
３０…ＣＰＵ
３５…画像メモリ
３０１…半導体レーザアレイ
３１２…ポリゴンミラー
３１６…水平同期センサ
ａ…基準ビーム
ｂ〜ｄ…従属ビーム
Ｙ…主走査方向
Ｚ…副走査方向

Claims (5)

1. 単一の感光体上を副走査方向に所定の間隔を保って同時に走査する複数のビームのうち一つを画像濃度の基準ビームとし、他を該基準ビームの画像濃度を基準として画像濃度を調整した従属ビームとした画像形成装置であって、
   前記複数のビームの全てを使用して前記単一の感光体を走査する第１印字モードと、第１印字モードより少ないビームを使用して前記単一の感光体を走査する第２印字モードとを、備え、
   第１印字モードでは前記複数のビームのうちいずれか一つのビームを主走査方向の同期信号を得るために発光させ、第２印字モードでは印字に使用していない前記従属ビームの一つを主走査方向の同期信号を得るために発光させること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数のビームは感光体上の走査位置がそれぞれ主走査方向に異なっており、
   印字モードの切替えによって前記同期信号を得るために発光させるビームが変更されたときは、印字モードの切替えに伴う主走査方向の変更分と同期信号を得るために発光させるビームの切替えに伴う主走査方向の変更分とを合わせて、主走査方向の画像領域の設定を変更すること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記同期信号を得るための発光信号と該発光信号にて発光されたビームの受光信号とで論理和回路を構成し、
   印字モードの切替えによって前記同期信号を得るために発光させるビームが変更されたときは、前記同期信号を得るための発光信号を変更されたビームに対する発光信号に切り替えること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 画像濃度をそれぞれのビームの光量及び／又は画像データの出力時間を制御して調整すること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 第２印字モードは第１印字モードよりも感光体の回転周速度を遅く設定すること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。

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