JP2016090624A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【目的】電子写真方式に従ってシートに画像を形成する画像形成装置において、画像形成を従来より高速化する場合に、画像データをＬＥＤアレイヘッドの発光データに変換する変換処理を高速化することなく感光体への潜像形成を高速化することが可能な画像形成装置を提供する。【構成】回転する感光体と、前記感光体の回転方向の異なる位置をそれぞれ露光し、静電潜像を形成する複数の発光手段と、前記複数の発光手段が前記静電潜像を形成する画像データを前記複数の発光手段の夫々の発光データに変換する複数の変換処理手段と、を有する画像形成装置。【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の露光手段を有する画像形成装置に関する。

電子写真印刷方式を用いた画像形成装置において、感光体の露光光源としてレーザ光やＬＥＤを使用したものが知られている。

露光光源にＬＥＤアレイヘッド（ＬＥＤ素子を感光体の回転方向と直交する主走査方向に１ライン分並べた光源）を用いた場合、外部ＰＣ等から受信した画像データを変換処理回路で１ライン分のＬＥＤ素子の発光データに変換し、感光体の回転速度に合わせて所定の周期でＬＥＤ素子を発光させることで、感光体上に静電潜像を形成する構成になっている。

この種の装置において、画像形成を従来より高速化するため、感光体の回転速度を、求める画像形成速度に上げ、その感光体の回転速度に応じてＬＥＤ素子の発光周期を短くする技術が提案されている。（特許文献１参照）

特開平１０−２７８３３９号公報

この場合、ＬＥＤ素子の点灯周期が短くなったことに合わせて従来より高速な変換処理回路を用いて画像データを１ライン分のＬＥＤ素子の発光データに変換する必要がある。
しかし、画像データをＬＥＤ素子の発光データに変換する変換処理は高速な変換を行う回路ほど高価格となるため、制御回路のコストアップに繋がっていた。

本発明は、このような従来の技術に存在する課題を鑑みてなされたものであり、コストアップを抑えつつ、感光体への潜像形成を高速化することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

電子写真方式に従ってシートに画像を形成する画像形成装置であって、
回転する感光体と、
前記感光体の回転方向の異なる位置をそれぞれ露光し、静電潜像を形成する複数の発光手段と、
前記複数の発光手段が前記静電潜像を形成する画像データを前記複数の発光手段の夫々の発光データに変換する複数の変換処理手段と、
を有する画像形成装置が提供される。

本発明によれば、コストアップを抑えつつ、感光体への潜像形成を高速化することが可能になる。

画像形成装置の断面図である。 画像形成部の構成を示すブロックである。 ＬＥＤアレイヘッドが動作するときの信号タイミングチャートである。 本発明の画像形成の流れを示すフローチャートである。 感光ドラム上に形成される静電潜像の形成の様子を示す模式図である。 結像位置間距離ΔＤを測定する様子を示す模式図である。 結像位置間距離ΔＤを測定するときの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。
図１は本発明の実施例の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
画像形成装置Ａは、下側から上側に向かって順に、シート給送部１０、画像形成部２０、定着部３０、シート排出部４０が設けられている。

シート給送部１０では、給送カセット１１に収納されたシートＰは、ピックアップローラ１２が回転することによって分離ローラ対１３へ給送される。シートは、さらに給送ローラ対１５によって搬送され、回転を停止しているレジストローラ対１６のニップにシートの先端が倣うことで斜行を矯正される。

斜行が矯正されたシートは、所定のタイミングで回転するレジストローラ対１６によって画像形成部２０に搬送される。

画像形成部２０は、イメージコントローラ１１３によって制御される。
画像形成部２０では、感光ドラム２１がその表面を帯電ローラ２２によって均一に帯電されている。２つのＬＥＤアレイヘッド２３ａおよびＬＥＤアレイヘッド２３ｂから画像情報に対応した光が照射される。感光ドラム２１の光が照射された部分は、帯電ローラ２２によって帯電されていた電荷が除去され、画像情報に対応した静電潜像が形成される。ここで形成された静電潜像は、現像ローラ２４によって現像剤が付着され、現像剤像として可視化される。

この現像剤像は、感光ドラム２１の回転によって転写ニップ部Ｎ１に搬送される。このタイミングに合わせてレジストローラ対１６からシートが転写ニップ部Ｎ１に搬送される。搬送されたシートは、転写ニップ部Ｎ１において感光ドラム２１と接触する転写ローラ２５に挟持搬送されながら、転写ローラ２５によって感光ドラム２１に形成された現像剤像が転写される。

次に、現像剤像が形成されたシートは、定着部３０へと搬送される。定着部３０では、内部に配置された加熱装置により所定の定着温度に加熱されたアルミローラ等で構成される定着ローラ３１と、定着ローラ３１に接触して所定の圧力で定着ローラ３１を加圧する加圧ローラ３２とによって定着ニップ部Ｎ２が形成されている。現像剤像が形成されたシートは、定着ニップ部Ｎ２に送り込まれて、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とで挟持搬送され加熱加圧されることで、現像剤像がシート上に定着される。なお、定着部３０は、定着ローラ３１で加熱する加熱ローラ方式の替わりに、セラミックヒータ等の熱源を端部レスフィルムを介して加圧ローラ３２が加圧することで定着ニップ部Ｎ２を形成し、ニップ部Ｎ２にてシートを挟持搬送しながら加熱加圧するオンデマンド定着方式を用いても良い。

次に、現像剤像が定着されたシートは、シート排出部４０へと搬送され、排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。

図２は本実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の構成を示すブロック図である。
コントローラ１１３は画像形成部の駆動制御部である。ＲＡＭ１１６は、ＣＰＵ１１５の作業領域及びデータの一時記憶領域である。ＲＯＭ１１７は、装置を駆動するためのファームウェアプログラムや、ファームウェアプログラムを制御するためのブートプログラムが書き込まれ、ＣＰＵ１１５はそれらプログラムに従って各部を制御するようになっている。ＥＥＰＲＯＭ１１８は装置やユーザの設定値を保存するための記憶領域である。
感光ドラム２１の周囲には、帯電ローラ２２、２つのＬＥＤアレイヘッド２３ａおよび２３ｂ、現像ローラ２４、転写ローラ２５、感光ドラム２１上に残ったトナー等を除去するクリーニング部材２６が配置されている。

シート先端検出部１１０は、発光源とそれに対向配置されている受光源からなり、搬送されてきたシートＰが光を遮光することで先端を検出することが出来る。シート先端検出部１１０がシートの先端を検出すると、ＥＴＲＧ信号としてコントローラ１１３に入力される。

画像データ分割部１１４は、形成する画像データを受信すると、画像データを１ライン毎に、奇数行と偶数行に分け、それぞれ変換処理部１１１、および変換処理部１１２に送る。送られた画像データは、各変換処理部でＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿Ａ、ＤＡＴＡ＿Ｂ）に変換される。ＬＥＤ発光ドットデータは、ＣＰＵ１１５から出力されるクロック信号（ＣＬＫ＿Ａ、ＣＬＫ＿Ｂ）と同期してＬＥＤ素子駆動回路１０７、およびＬＥＤ素子駆動回路１０８にそれぞれ転送される。
各ＬＥＤ素子駆動回路は、ＣＰＵ１１５から出力される水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ａ、ＨＳＹＮＣ＿Ｂ）と、発光信号（ＳＴＲＯＢＥ＿Ａ、ＳＴＲＯＢＥ＿Ｂ）に従って所定のタイミングでＬＥＤアレイヘッド２３ａおよび２３ｂを発光し、１ライン分の露光を行う。

次に、２つのヘッドによって感光ドラム２１上に形成される静電潜像の形成の様子を図５を用いて説明する。

ＬＥＤアレイヘッド２３ａおよび２３ｂは製造工程で所定の距離だけ離して設置されており、同時に発光した場合の感光ドラム２１上の結像位置間の距離の設計値がＤｘであるとすると（図５（Ａ））、この結像位置間距離Ｄｘが、所望の画像の解像度の２ラインの間隔に等しい場合は、従来の発光周期で２つのヘッドを同時に発光させ、感光ドラムの回転速度を従来の２倍にすれば、従来の半分の時間で画像を形成することができる。実際には様々な画像解像度に対応する必要があるため、２つのヘッドの発光タイミングを画像解像度に合わせて制御する必要がある。

もし同時発光時の結像位置間距離Ｄｘよりも短い間隔で画像を形成して解像度を上げたい場合は、図５（Ｂ）のように感光ドラム２１の回転方向の上流側のヘッド２３ａを先に図５（Ａ）よりも短い周期で発光し始め、ヘッド２３ａが形成したラインの間にヘッド２３ｂによるラインが形成されるように２つのヘッドの発光タイミングを調整する必要がある。

実際の２つのヘッドの設置距離は、設計値通りではなく、製造工程で誤差が生じるため、ユーザが画像形成を行う前に、結像位置間距離の実測値Ｄ_ＡＢを測定しておき、設計値との誤差ΔＤ（Ｄｘ−Ｄ_ＡＢ）に基づいて２つのヘッドの発光タイミングを調整する必要がある。

本実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、ヘッド２３ａで形成した画像ラインの間にヘッド２３ｂで画像ラインを形成する例を用いて説明する。

（ΔＤの測定方法）
次に、結像位置間距離の誤差ΔＤを算出する方法について、図６と図７を用いて説明する。

図６は、２つのヘッドを同時に発光した場合に感光ドラム２１に形成されるトナー像を露光距離間隔測定部１０９で読み取ることで、結像位置間距離の実測値Ｄ_ＡＢを測定する様子を示す模式図である。

露光距離間隔測定部１０９は、反射型フォトセンサを用いて構成され、２つのＬＥＤアレイヘッドが同時発光した場合に形成される結像位置間距離Ｄ_ＡＢのトナー像をパルス波形として検出することが出来る。

具体的には、トナーによって形成されたラインが露光距離間隔測定部１０９の下を通過している間は、反射型フォトセンサからの反射光を吸収してしまうため、検出信号はローレベルになる。ＬＥＤアレイヘッド２３ａと２３ｂを１ラインずつ同時に発光させたため、ローレベルが２回検出される。最初にハイレベルからローレベルに変化した時点がＬＥＤアレイヘッド２３ｂ（偶数行）の発光開始位置に相当し、２回目にハイレベルからローレベルに変化した時点がＬＥＤアレイヘッド２３ａ（奇数行）の発光開始位置に相当するため、その検出時間をＴ_ＡＢとする。

結像位置間距離Ｄ_ＡＢは、感光ドラムの回転速度Ｖ_ＡＢと、検知時間Ｔ_ＡＢを用いて、式１で求める。

Ｄ_ＡＢ ＝ Ｖ_ＡＢ × Ｔ_ＡＢ ・・・・（式１）

よって、結像位置間距離の設計値Ｄｘとの誤差ΔＤは式２で求めることができる。

ΔＤ ＝ Ｄｘ − Ｄ_ＡＢ ・・・・（式２）

図７は、露光距離間隔測定部１０９を用いて結像位置間距離の誤差ΔＤを求めるときのＣＰＵ１１５の処理の流れを示すフローチャートである。

図７のＳ２０１でＣＰＵ１１５は、帯電された感光ドラム２１に対しＬＥＤアレイヘッド２３ａおよび２３ｂを時間Ｔだけ同時に発光させる。それによって、感光ドラム２１上には距離Ｄ_ＡＢを持った静電潜像が形成される。

次に、Ｓ２０２で現像ローラ２４によって現像剤が付着され、現像剤像として可視化される。

Ｓ２０３で感光ドラム２１上に現像された２つのラインを、露光距離間隔測定部１０９によりパルス波形として検出し、結像位置間距離の実測値Ｄ_ＡＢを求める。

最後に、Ｓ２０４でＣＰＵ１１５は、結像位置間距離の設計値Ｄｘと実測値Ｄ_ＡＢの誤差ΔＤをＥＥＰＲＯＭ１１８に記憶させる。

画像形成時は、この誤差ΔＤをもとに、ＬＥＤ素子の発光タイミングを調整する。

（画像形成動作）
次に、本実施の形態における画像形成動作の流れを図３から図５を用いて説明する。

図３は、画像形成指示を受けてからＬＥＤアレイヘッドが動作するときの信号タイミングチャートである。

図３（ａ）は従来の１ヘッドの場合を示している。
感光ドラムは回転速度Ｖ_ＡＢ／２で回転しているとする。

ＣＰＵはシート先端の検出を示すＥＴＲＧ信号を受信してから一定時間ｔ_DELAY経過後に、周期２Ｔで水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）を発行し始める。

ここでの一定時間ｔ_DELAYは、シートの先端検出から転写ニップＮ１（図２）までのシート搬送距離と、ＬＥＤアレイヘッドの露光位置から転写ニップＮ１までの感光ドラム上の距離を調整するための時間である。

変換処理部は周期２Ｔで画像データをＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ）に変換する。

ＬＥＤ素子駆動回路は水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）に同期した発光信号（ＳＴＲＯＢＥ）で時間２Ｔの間、ＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ）に基づいてＬＥＤ素子を発光させる。

これによって、速度Ｖ_ＡＢ／２で画像が形成される。

図３（ｂ）は本発明の２ヘッドの場合の信号タイミングチャートである。

感光ドラム２１（図２）は従来の２倍の回転速度Ｖ_ＡＢで回転しているとする。
変換処理部（１１１および１１２）（図２）は従来と同じものを使用し、周期２Ｔで画像データをＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿ＡおよびＤＡＴＡ＿Ｂ）に変換する。

ＣＰＵ１１５はシート先端の検出を示すＥＴＲＧ信号を受信してから一定時間ｔ_DELAY経過後に、周期ＴでＬＥＤアレイヘッド２３ａに対する水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ａ）を発行し始める。

ＬＥＤ素子駆動回路１０７（図２）は水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ａ）に同期した発光信号（ＳＴＲＯＢＥ＿Ａ）で従来の半分の時間Ｔの間、ＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿Ａ）に基づいてＬＥＤ素子を発光させる。ＬＥＤ素子の点灯時間を半分にした分、露光量を上げるためＬＥＤの光量（電流量）は２倍にする。

ＣＰＵ１１５は水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ａ）の発行開始後、時間Ｔｘ＋ΔＴ経過後に周期ＴでＬＥＤアレイヘッド２３ｂに対する水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ｂ）を発行し始める。

この時の時間Ｔｘは、結像位置間距離が設計値Ｄｘの場合の水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ｂ）の発行タイミングである。ΔＴは結像位置間距離の誤差ΔＤを時間に換算した値であり、ＥＥＰＲＯＭ１１８から読み出したΔＤをもとに、以下の式（３）で求めることができる。Ｖ_ＡＢは感光ドラムの回転速度である。

ΔＴ ＝ ΔＤ ÷ Ｖ_ＡＢ ・・・・（式３）

ＬＥＤ素子駆動回路１０８（図２）は水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ｂ）に同期した発光信号（ＳＴＲＯＢＥ＿Ｂ）で従来の半分の時間Ｔの間、ＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿Ｂ）に基づいてＬＥＤ素子を発光させる。

２つのヘッドはその後も周期２Ｔで発光し続け、ＬＥＤアレイヘッド２３ａが形成した奇数行目の画像ラインの間に、ＬＥＤアレイヘッド２３ｂが偶数行目の画像ラインを形成することができる。これによって従来の２倍の速度Ｖ_ＡＢで画像が形成される。

図４は、本発明のＣＰＵ１１５のＬＥＤ発光処理の流れを示すフローチャートである。
ＣＰＵ１１５は図４（Ａ）のＳ１０１でシート先端検出部１１０から発行されたＥＴＲＧ信号を受信すると、Ｓ１０２で一定時間ｔ_DELAYの経過を待つ。

ｔ_DELAY経過後に、ＬＥＤアレイヘッド２３ａの制御はＳ１０３に進み、発光処理に入る。ＬＥＤアレイヘッド２３ｂの制御はＳ１０４に進む。

まずＬＥＤアレイヘッド２３ａの制御について説明する。

図４（Ｂ）はＬＥＤアレイヘッド２３ａの発光処理を示すＣＰＵ１１５のフローチャートである。

Ｓ１１０でＣＰＵ１１５は従来の半分の周期Ｔで水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ａ）を出力し始める。

次にＳ１１１でＬＥＤ素子駆動回路１０７（図２）にＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿Ａ）をラッチする。

次にＳ１１２でＬＥＤ素子駆動回路１０７に対し、水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ａ）に同期した発光信号（ＳＴＲＯＢＥ＿Ａ）を発行し、従来の半分の時間Ｔの間、ＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿Ａ）に基づいてＬＥＤ素子を発光させる。

Ｓ１１３でＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿Ａ）が終了するまでＳ１１１とＳ１１２を繰り返すことで感光ドラム上に奇数行目の静電潜像を形成する。

次にＬＥＤアレイヘッド２３ｂの制御について説明する。

ＬＥＤアレイヘッド２３ｂが、ＬＥＤアレイヘッド２３ａの１行目の発光開始から時間Ｔｘ＋ΔＴ後に発光し始めるように制御するため、Ｓ１０４でまずＬＥＤアレイヘッド２３ａに対する水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ａ）が出力されるのを待つ。

水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ａ）が出力されるとＳ１０５に進み、さらに時間Ｔｘ＋ΔＴが経過するのを待つ（図３参照）。

時間Ｔｘ＋ΔＴが経過するとＳ１０６に進み、ＬＥＤアレイヘッド２３ｂの発光処理に入る。

Ｓ１０５で時間Ｔｘ＋ΔＴが経過するのを待っている間、ＬＥＤアレイヘッド２３ａは所望の画像解像度に合わせて所定ライン分の発光を終えており、例えば図５（Ｂ）のように４ライン（ａ１〜ａ４）の発光を終えた状態となり、その後ＬＥＤアレイヘッド２３ｂの発光が開始される。

図４（Ｃ）はＬＥＤアレイヘッド２３ｂの発光処理を示すＣＰＵ１１５のフローチャートである。

Ｓ１２０でＣＰＵ１１５は従来の半分の周期Ｔで水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ｂ）を出力し始める。

次にＳ１２１でＬＥＤ素子駆動回路１０８（図２）にＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿Ｂ）をラッチする。

次にＳ１２２でＬＥＤ素子駆動回路１０８に対し、水平同期信号（ＨＳＹＮＣ＿Ｂ）に同期した発光信号（ＳＴＲＯＢＥ＿Ｂ）を発行し、従来の半分の時間Ｔの間、ＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿Ｂ）に基づいてＬＥＤ素子を発光させる。

Ｓ１２３でＬＥＤ発光ドットデータ（ＤＡＴＡ＿Ｂ）が終了するまでＳ１２１とＳ１２２を繰り返すことで感光ドラム上に偶数行目の静電潜像を形成する。これによって、図５（Ｂ）に示すように、ＬＥＤアレイヘッド２３ａによる画像ライン（ａ１〜ａ３）の間に、ＬＥＤアレイヘッド２３ｂによる画像ライン（ｂ１、ｂ２）が形成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、２つのヘッドで感光体の異なる位置を露光するので、画像データをＬＥＤ素子の発光データに変換する処理を高速化することなく、感光体への潜像形成を高速化することができる。

そのために、本実施形態では、２つのヘッドそれぞれに対し画像データをＬＥＤ素子の発光データに変換する処理回路を設けているが、これは、１つのヘッドで感光体への潜像形成を高速化するために画像データをＬＥＤ素子の発光データに変換する処理回路を高速の処理回路にする場合に比べて安価にすることができる。

なお、本実施形態では、２つのヘッドを使用した例を用いて説明したが、本発明は、ヘッドの数を３つ以上にする構成のも同様にして適用できるものである。

Ａ 画像形成装置
２０ 画像形成部
２１ 感光ドラム
２３ａ ＬＥＤアレイヘッド
２３ｂ ＬＥＤアレイヘッド
１０７ ＬＥＤ素子駆動回路
１０８ ＬＥＤ素子駆動回路
１０９ 露光距離間隔測定部
１１０ シート先端検出部
１１１ 変換処理部
１１２ 変換処理部
１１４ 画像データ分割部
１１５ ＣＰＵ

Claims (6)

1. 電子写真方式に従ってシートに画像を形成する画像形成装置であって、
   回転する感光体と、
   前記感光体の回転方向の異なる位置をそれぞれ露光し、静電潜像を形成する複数の発光手段と、
   前記複数の発光手段が前記静電潜像を形成する画像データを、前記複数の発光手段の夫々の発光データに変換する複数の変換処理手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の発光手段は、
   前記複数の発光手段が同時に発光した際の前記感光体の回転方向の露光距離間隔に基づく時間間隔を置いて、順次発光し始めることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数の発光手段の前記露光距離間隔を測定する測定手段を更に有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記複数の発光手段は、
   前記測定手段の測定結果に基づき発光開始タイミングを補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記複数の発光手段は、
   前記露光距離間隔の実測値に基づいて発光開始タイミングを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記複数の発光手段は、
   発光の周期に応じた発光量で発光することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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